Техническая документация на светодиодный индикатор LTS-3861JG - Высота цифры 0.3 дюйма - Зеленый (AlInGaP) - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор изделия

LTS-3861JG представляет собой компактный одноразрядный семисегментный алфавитно-цифровой дисплейный модуль, предназначенный для применений, требующих четкой, яркой индикации цифр при низком энергопотреблении. Его основная функция — обеспечение высокочитаемого цифрового отображения. В основе технологии лежит использование полупроводникового материала Алюминий-Индий-Галлий-Фосфид (AlInGaP) для светодиодных чипов. AlInGaP известен своей высокой эффективностью и отличными световыми характеристиками в спектральном диапазоне от янтарного до зеленого. Данное конкретное устройство излучает зеленый свет, обеспечивая хороший баланс между видимостью и комфортом для глаз. Индикатор имеет серую лицевую панель с белыми метками сегментов, что повышает контрастность и читаемость при включенных или выключенных сегментах. Устройство классифицируется по световой интенсивности, что позволяет проводить сортировку и обеспечивать единообразие яркости между производственными партиями. Конструкция выполнена по схеме с общим анодом, что упрощает проектирование схемы для мультиплексирования.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности дисплея. Средняя сила света (Iv) типично составляет 800 мккд при прямом токе (IF) 1 мА, с минимальным значением 320 мккд. Этот параметр определяет воспринимаемую яркость. Доминирующая длина волны (λd) равна 572 нм, что помещает излучение строго в зеленую область видимого спектра. Пиковая длина волны излучения (λp) составляет 571 нм, а полуширина спектральной линии (Δλ) — 15 нм, что указывает на относительно чистый цвет с минимальным спектральным разбросом. Коэффициент соответствия световой интенсивности между сегментами задан максимальным значением 2:1, что обеспечивает равномерную яркость по всей цифре для однородного внешнего вида.

2.2 Электрические и тепловые характеристики

Электрические параметры определяют рабочие границы и требования к питанию. Абсолютные максимальные значения критичны для надежной работы: рассеиваемая мощность на сегмент не должна превышать 70 мВт. Непрерывный прямой ток на сегмент составляет 25 мА при 25°C с коэффициентом снижения 0.33 мА/°C для температур окружающей среды выше 25°C. Пиковый прямой ток 60 мА допускается в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Прямое напряжение (VF) на сегмент имеет типичное значение 2.6 В при IF=20 мА, с максимальным значением 2.6 В. Обратное напряжение составляет 5 В, а обратный ток (IR) — максимум 100 мкА при VR=5В. Диапазон рабочих температур и температур хранения устройства составляет от -35°C до +85°C.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации явно указано, что устройство \"классифицируется по световой интенсивности\". Это подразумевает процесс сортировки после производства. Светодиоды естественным образом имеют разброс параметров из-за микроскопических различий в эпитаксии полупроводника. Чтобы обеспечить единообразие для конечного пользователя, производители измеряют силу света каждого изделия и сортируют их по различным группам (бинам) на основе предопределенных диапазонов интенсивности (например, бин высокой яркости, стандартный бин). Это позволяет разработчикам выбирать компоненты с гарантированным минимальным уровнем яркости для своего применения, предотвращая заметные различия в яркости при использовании нескольких индикаторов рядом. Хотя конкретные коды бинов в этом документе не детализированы, такая практика обеспечивает предсказуемую производительность.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя приведенный отрывок спецификации ссылается на \"Типичные электрические / оптические характеристические кривые\", конкретные графики в тексте не приведены. Как правило, такие кривые для светодиодного индикатора включают несколько ключевых графиков. Кривая "Прямой ток vs. Прямое напряжение" (I-V) показывает нелинейную зависимость, что критично для проектирования схемы ограничения тока. Кривая "Относительная сила света vs. Прямой ток" демонстрирует, как световой выход увеличивается с током, часто показывая область линейности до снижения эффективности. Кривая "Относительная сила света vs. Температура окружающей среды" жизненно важна для понимания снижения яркости при высоких температурах, что влияет на решения по тепловому менеджменту. Кривая спектрального распределения мощности визуально подтвердила бы доминирующую и пиковую длины волн, показывая узкую полосу излучения, характерную для светодиодов AlInGaP.

5. Механическая информация и данные о корпусе

LTS-3861JG представлен с подробным чертежом габаритных размеров (на который есть ссылка, но который не полностью детализирован в тексте). Ключевые механические характеристики включают высоту цифры 0.3 дюйма (7.62 мм). Общие габариты корпуса, расстояние между выводами и монтажная плоскость определены в миллиметрах со стандартным допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Физическая конструкция размещает чипы светодиодов AlInGaP на непрозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs) внутри пластикового корпуса. Серая лицевая панель с белыми сегментами обеспечивает внешний вид при неработающем индикаторе. Распиновка четко определена для 10-выводного корпуса.

6. Подключение выводов и внутренняя схема

Устройство имеет 10-выводную конфигурацию. Выводы 1 и 6 соединены с ОБЩИМ АНОДОМ. Эта конструкция с двумя анодами помогает распределению тока и может упростить разводку печатной платы. Остальные выводы являются индивидуальными катодами для каждого сегмента: Вывод 2 (Катод F), Вывод 3 (Катод G), Вывод 4 (Катод E), Вывод 5 (Катод D), Вывод 7 (Катод D.P. для десятичной точки), Вывод 8 (Катод C), Вывод 9 (Катод B) и Вывод 10 (Катод A). Внутренняя принципиальная схема (на которую есть ссылка) показала бы соединение этих десяти выводов с анодами и катодами восьми светодиодов (семь сегментов плюс одна десятичная точка), расположенных в матрице с общим анодом. Понимание этой схемы необходимо для проектирования корректной схемы управления, обычно включающей микроконтроллер с драйверами сегментов или специализированную микросхему драйвера дисплея.

7. Рекомендации по пайке и монтажу

Абсолютные максимальные значения включают критическую спецификацию по пайке: устройство может выдерживать максимальную температуру пайки 260°C в течение максимум 3 секунд, измеренную на расстоянии 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже монтажной плоскости. Это стандартное ограничение профиля пайки оплавлением. Разработчики должны убедиться, что их процесс сборки печатной платы, будь то волновая пайка или пайка оплавлением, соответствует этому пределу, чтобы предотвратить повреждение внутренних светодиодных чипов, проводных соединений или пластикового корпуса. Длительное воздействие высокой температуры может вызвать пожелтение пластика, деградацию эпоксидной смолы или отказ полупроводниковых переходов. Также подразумевается правильное обращение для избежания электростатического разряда (ESD), хотя это явно не указано, поскольку светодиоды обычно чувствительны к скачкам напряжения.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

LTS-3861JG подходит для широкого спектра маломощных, портативных и сетевых устройств, требующих отображения одной цифры. Типичные применения включают: приборные панели (вольтметры, амперметры, таймеры), бытовую технику (микроволновые печи, духовки, кофеварки), потребительскую электронику (аудиоаппаратура, зарядные устройства), промышленные средства управления (дисплеи уставок, счетчики) и медицинские приборы. Его низкое потребление тока делает его идеальным для устройств с батарейным питанием.

8.2 Соображения при проектировании

При интеграции данного дисплея необходимо учитывать несколько факторов.Ограничение тока:Внешние токоограничивающие резисторы обязательны для каждого катода сегмента (или драйвер постоянного тока) для установки прямого тока на безопасное значение (например, 10-20 мА для полной яркости, 1-5 мА для более низкого энергопотребления). Номинал резистора рассчитывается по формуле R = (Напряжение питания - VF) / IF.Мультиплексирование:Для многоразрядных систем этот индикатор с общим анодом легко мультиплексируется. Микроконтроллер будет последовательно включать общий анод каждой цифры через транзисторный ключ, одновременно выводя шаблон сегментов для этой цифры на общие линии катодов.Угол обзора:Широкий угол обзора является преимуществом, но следует учитывать окончательную ориентацию монтажа.Тепловой менеджмент:Несмотря на низкую мощность, необходимо обеспечить, чтобы температура окружающей среды оставалась в пределах спецификации, особенно если устройство находится в закрытом корпусе.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевые дифференцирующие преимущества LTS-3861JG проистекают из его технологии AlInGaP по сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные зеленые светодиоды на основе GaP (фосфида галлия). AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к большей яркости при том же токе управления или эквивалентной яркости при более низком токе, продлевая срок службы батареи. Чистота цвета (узкая спектральная ширина) также выше. По сравнению с индикаторами с большими цифрами, размер 0.3 дюйма обеспечивает компактность. Конструкция с общим анодом более распространена и часто проще для сопряжения со стандартными портами микроконтроллера, сконфигурированными как стоки тока. Классификация по световой интенсивности дает преимущество перед несортированными компонентами, гарантируя единообразие яркости.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какое сопротивление резистора следует использовать для питания 5В и тока 10 мА на сегмент?

О: Используя типичное VF 2.6В: R = (5В - 2.6В) / 0.01А = 240 Ом. Подойдет стандартный резистор на 220 Ом или 270 Ом.

В: Могу ли я управлять им напрямую с вывода микроконтроллера?

О: Не рекомендуется подавать/потреблять полный ток сегмента (до 25 мА) напрямую с большинства выводов МК, которые часто ограничены абсолютным максимумом 20 мА на вывод и меньше для непрерывной работы. Используйте транзистор или специализированную микросхему драйвера (например, сдвиговый регистр 74HC595 с токоограничивающими резисторами или драйвер светодиодов с постоянным током).

В: Почему есть два вывода общего анода (1 и 6)?

О: Это помогает в разводке печатной платы, предоставляя две точки подключения для общего анода, что позволяет лучше распределить питание и упростить трассировку дорожек, особенно когда индикатор размещен над другими компонентами.

В: Как температура влияет на яркость?

О: Сила света светодиода обычно уменьшается с ростом температуры перехода. Снижение номинала непрерывного тока (0.33 мА/°C выше 25°C) является одним из индикаторов. Для точного управления яркостью в зависимости от температуры может потребоваться обратная связь или компенсация.

11. Практический пример проектирования и использования

Рассмотрим проектирование простого цифрового таймера на микроконтроллере. LTS-3861JG будет отображать цифру секунд (0-9). Порты ввода/вывода МК будут сконфигурированы: один вывод для управления PNP-транзистором, коммутирующим общий анод на Vcc, и 7 других выводов (каждый с последовательным резистором 220 Ом), подключенных к катодам A-G. Прошивка будет содержать таблицу преобразования чисел 0-9 в соответствующий 7-сегментный шаблон (например, '0' = 0b00111111). Она будет включать анод, выводить шаблон, ждать интервал мультиплексирования, затем отключать анод. Этот подход минимизирует использование выводов. Низкое энергопотребление позволяет таймеру работать длительное время от небольшой батареи. Высокая контрастность и широкий угол обзора обеспечивают читаемость времени с различных позиций.

12. Введение в технологический принцип

LTS-3861JG основан на технологии твердотельного освещения. Каждый сегмент содержит один или несколько чипов светодиодов AlInGaP. Светодиод — это полупроводниковый диод. При прямом смещении (положительное напряжение на аноде относительно катода) электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В AlInGaP эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света) с длиной волны, определяемой шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Конкретный состав сплава алюминия, индия, галлия и фосфида разработан для получения зеленого света около 572 нм. Непрозрачная подложка GaAs поглощает любое излучение вниз, улучшая контрастность. Затем свет формируется и излучается через эпоксидную линзу корпуса, образуя узнаваемую форму сегмента.

13. Технологические тренды и контекст

Хотя AlInGaP был значительным прорывом для красных, оранжевых, янтарных и зеленых светодиодов, ситуация с зелеными излучателями эволюционировала. Для получения очень высокоэффективного зеленого света в настоящее время доминируют светодиоды на основе Нитрида Индия-Галлия (InGaN), особенно в спектре чистого зеленого и синего цвета. Однако AlInGaP остается высококонкурентоспособным в янтарно-зеленой области благодаря своей отличной производительности и стабильности. Тренд в дисплеях движется в сторону большей плотности, полноцветности и интеграции. Одноразрядные семисегментные индикаторы, такие как LTS-3861JG, представляют собой зрелое, экономически эффективное решение для применений, где требуется только числовая информация. Их преимущества — простота, надежность, низкая стоимость и чрезвычайная легкость сопряжения по сравнению с более сложными матричными или графическими OLED/LCD модулями. Они продолжают широко использоваться в приложениях, где эти атрибуты важнее графических возможностей.