Техническая документация LTS-4730AJD - 0.4-дюймовый сверхкрасный светодиодный индикатор - Высота цифры 10.16 мм - Прямое напряжение 2.6 В - Мощность 70 мВт

1. Обзор продукта

LTS-4730AJD представляет собой компактный одноразрядный семисегментный дисплейный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого числового отображения. Его основная функция — визуальное представление цифр 0-9 и некоторых букв с использованием индивидуально адресуемых светодиодных сегментов. Устройство создано на основе технологии полупроводников AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), в частности, в сверхкрасном цвете, что обеспечивает явные преимущества в видимости и эффективности при определенных условиях освещения по сравнению со стандартными красными светодиодами.

Основной рынок для этого компонента включает промышленные панели управления, приборы, испытательное и измерительное оборудование, бытовую технику и любые встраиваемые системы, где требуется простой, надежный и энергоэффективный числовой индикатор. Его конструкция ориентирована на читаемость и долговечность в различных рабочих условиях.

1.1 Ключевые преимущества и особенности

В техническом описании выделены несколько ключевых особенностей, определяющих ценность продукта:

• Высота цифры:Имеет высоту символа 0.4 дюйма (10.16 мм), обеспечивая хороший баланс между размером и читаемостью для панельного монтажа.
• Оптическое качество:Предлагает непрерывные однородные сегменты, отличный внешний вид символов, высокую яркость, высокую контрастность и широкий угол обзора. Эти атрибуты гарантируют, что отображаемое число будет четким и разборчивым с различных точек зрения.
• Эффективность и надежность:Спроектирован для низкого энергопотребления и обладает надежностью твердотельного устройства, что означает отсутствие движущихся частей и высокую устойчивость к ударам и вибрации.
• Согласованность:Световой поток классифицирован (сортирован), что позволяет разработчикам выбирать компоненты с согласованными уровнями яркости для многоразрядных индикаторов, обеспечивая равномерный внешний вид.
• Эстетика:Устройство имеет серый лицевой экран с белыми сегментами, что повышает контрастность при выключенных светодиодах и обеспечивает нейтральный, профессиональный внешний вид.

2. Подробный анализ технических характеристик

В этом разделе представлен объективный анализ критических параметров, определенных в техническом описании.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не являются условиями для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это максимальная мощность, которую каждый отдельный светодиодный сегмент может непрерывно выдерживать.
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА, но только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Это полезно для мультиплексирования или кратковременного форсирования для увеличения яркости.
• Непрерывный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Этот ток линейно снижается выше 25°C со скоростью 0.33 мА/°C. Например, при 85°C максимально допустимый непрерывный ток составит приблизительно: 25 мА - ((85°C - 25°C) * 0.33 мА/°C) = 5.2 мА. Это снижение номинала критически важно для управления температурным режимом.
• Обратное напряжение на сегмент:5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может повредить светодиодный переход.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C. Устройство рассчитано на промышленный температурный диапазон.
• Температура пайки:Максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки. Это стандартное руководство для процессов волновой пайки или пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики (при T_A=25°C)

Это типичные параметры производительности в указанных условиях испытаний.

• Средняя сила света (I_V):200-650 мккд (микрокандел) при прямом токе (I_F) 1 мА. Широкий диапазон указывает на процесс сортировки; разработчики могут указать минимальную интенсивность.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):650 нм (нанометров). Это длина волны, на которой светодиод излучает максимальную оптическую мощность, определяя его сверхкрасный цвет.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм. Этот параметр описывает спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света. Значение 20 нм типично для красных светодиодов AlInGaP.
• Доминирующая длина волны (λ_d):639 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая может незначительно отличаться от пиковой длины волны.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):2.1В (Мин), 2.6В (Тип) при I_F=20 мА. Это критически важно для проектирования схемы ограничения тока. Падение напряжения на каждом сегменте должно учитываться при проектировании источника питания.
• Обратный ток на сегмент (I_R):100 мкА (Макс) при V_R=5В. Это небольшой ток утечки при обратном смещении светодиода.
• Коэффициент согласования силы света (I_V-m):2:1 (Макс). Это определяет максимально допустимое соотношение между самым ярким и самым тусклым сегментами в одном устройстве, обеспечивая визуальную однородность.

3. Объяснение системы сортировки

В техническом описании прямо указано, что устройства\"категоризированы по силе света.\"Это относится к процессу сортировки после производства.

• Сортировка по силе света:Из-за естественных вариаций в процессе производства полупроводников светодиоды тестируются и сортируются в разные группы на основе измеренной светоотдачи при стандартном токе (например, 1 мА). LTS-4730AJD доступен с минимальной интенсивностью 200 мккд и типичной до 650 мккд. Для применений, требующих одинаковой яркости на нескольких цифрах, важно указывать детали из одной и той же или соседних групп интенсивности.
• Сортировка по длине волны/цвету:Хотя явно не детализирована с несколькими кодами, спецификация \"Сверхкрасный\" и заданные доминирующие/пиковые длины волн (639 нм, 650 нм) подразумевают жестко контролируемую цветовую точку. Для этого продукта основная сортировка, по-видимому, сосредоточена на силе света.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании упоминаются \"Типичные электрические / оптические характеристические кривые.\" Хотя конкретные графики не предоставлены в тексте, мы можем сделать вывод об их стандартном содержании и важности.

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I-V кривая):Этот график показывал бы, как светоотдача увеличивается с ростом прямого тока. Обычно она нелинейна, с падением эффективности при очень высоких токах из-за нагрева. Испытательная точка 20 мА является распространенным рабочим условием.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Эта кривая показывает взаимосвязь между напряжением и током для светодиодного перехода. Она имеет экспоненциальный характер. Указанное V_F2.6В при 20 мА — это точка на этой кривой.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Светоотдача светодиода уменьшается с увеличением температуры перехода. Эта кривая жизненно важна для понимания производительности в условиях повышенной температуры и согласуется со спецификацией снижения номинального тока.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик на 650 нм и полуширину 20 нм, подтверждающий характеристики сверхкрасного цвета.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры и чертеж

Устройство имеет стандартный сквозной монтаж в корпусе DIP (Dual In-line Package). Габаритный чертеж предоставляет все критические размеры для разводки печатной платы (PCB), включая:

• Общую высоту, ширину и глубину.
• Расстояние между выводами (например, типично стандартное расстояние между рядами 0.1 дюйма / 2.54 мм).
• Положение и размер окна цифры.
• Плоскость установки и размеры выводов.
• Допуски указаны как ±0.25 мм, если не указано иное, что является стандартным для этого типа компонентов.

5.2 Подключение выводов и внутренняя схема

Индикатор имеет конфигурацию с общим анодом. Внутренняя схема показывает, что сегменты являются отдельными светодиодами. Таблица распиновки необходима для правильного подключения:

• Выводы общего анода:Выводы 1 и 3 соединены вместе как анод для сегментов G, H и J (правые вертикальные сегменты и центральный горизонтальный сегмент). Вывод 14 является анодом для сегментов B, C и десятичной точки (D.P.).
• Катодные выводы:Выводы 7 (H & J), 8 (G), 9 (D.P.), 10 (C) и 11 (B) являются катодами для отдельных сегментов или пар сегментов. Чтобы зажечь сегмент, его соответствующий катод должен быть подключен к более низкому напряжению (земле), в то время как на соответствующий общий анод подается положительное напряжение через токоограничивающий резистор.
• Неиспользуемые выводы:Выводы 2, 4, 5, 6, 12 и 13 помечены как \"NO PIN\" или \"NO CONNECTION\", что означает, что они физически присутствуют для механической стабильности, но не имеют электрической функции.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Ключевая рекомендация — спецификация температуры пайки: максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки. Это критически важно для предотвращения термического повреждения светодиодных кристаллов, эпоксидной линзы и внутренних проводных соединений.

• Процесс:Этот параметр подходит как для процессов волновой пайки, так и для пайки оплавлением, хотя необходимо следить за тем, чтобы весь профиль сборки оставался в пределах допустимого.
• Ручная пайка:Если необходима ручная пайка, следует использовать паяльник с регулировкой температуры и минимизировать время контакта с выводами.
• Хранение:Хотя и не указано, следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD). Рекомендуется хранить компоненты в антистатических пакетах в прохладной, сухой среде.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые схемы включения

Управление семисегментным индикатором с общим анодом, таким как LTS-4730AJD, обычно включает использование микроконтроллера или специализированной микросхемы драйвера дисплея (например, сдвигового регистра 74HC595 с токоограничивающими резисторами или MAX7219). Схема должна:

1. Подавать положительное напряжение на выводы общего анода (1/3 и 14).
2. Пропускать ток через отдельные катодные выводы на землю через токоограничивающие резисторы. Значение резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Для источника питания 5В и целевого I_F10 мА при V_F=2.6В: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ом.

7.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда используйте внешние токоограничивающие резисторы для каждого сегмента или общей катодной линии. Полагаться на ограничение тока вывода микроконтроллера небезопасно и ненадежно.
• Мультиплексирование:Для многоразрядных индикаторов используется техника мультиплексирования, при которой цифры зажигаются по одной, быстро сменяя друг друга. Номинальный пиковый ток (90 мА при скважности 1/10) позволяет использовать кратковременные более высокие токи для компенсации уменьшенной скважности, поддерживая воспринимаемую яркость.
• Угол обзора:Широкий угол обзора полезен, но следует учитывать конечный корпус. Серый лицевой экран обеспечивает хорошую контрастность в выключенном состоянии.
• Теплоотвод:Соблюдайте кривую снижения номинального тока для высокотемпературных сред. Обеспечьте адекватную вентиляцию, если используется несколько индикаторов.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Основными отличительными особенностями LTS-4730AJD являются использованиетехнологии AlInGaPисверхкрасного свечения color.

• по сравнению со стандартными красными светодиодами GaAsP/GaP:Светодиоды AlInGaP, как правило, обеспечивают более высокую эффективность, лучшую яркость и более стабильную длину волны в зависимости от температуры и тока накачки. Сверхкрасный цвет (650 нм) более глубокий и насыщенный, чем стандартный красный (~630 нм), что может быть преимуществом для определенных индикаторов или в условиях высокой внешней освещенности.
• по сравнению с большими/меньшими индикаторами:Цифра размером 0.4 дюйма является распространенным размером, предлагающим хороший компромисс. Меньшие цифры экономят место, но их труднее читать на расстоянии; большие цифры более заметны, но занимают больше места на панели и потребляют больше энергии.
• по сравнению с низкоэффективными дисплеями:\"Низкое энергопотребление\" и высокая яркость указывают на хорошую световую отдачу, что делает его подходящим для устройств с батарейным питанием или применений, где выделение тепла вызывает беспокойство.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чем разница между пиковой длиной волны (650 нм) и доминирующей длиной волны (639 нм)?
О: Пиковая длина волны — это физический пик спектрального излучения. Доминирующая длина волны — это единственная длина волны, которую человеческий глаз воспринимает как цвет, рассчитанная из полного спектра. Оба используются для определения цвета, причем доминирующая длина волны часто более актуальна для визуальных применений.

В: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?
О: Нет. Вы должны использовать токоограничивающий резистор, включенный последовательно с катодом каждого сегмента. Вывод микроконтроллера, установленный как выход с низким уровнем, может пропускать ток, но резистор обязателен для установки правильного тока и защиты как светодиода, так и микроконтроллера.

В: Максимальный непрерывный ток составляет 25 мА, но условие испытания для V_F— 20 мА. Что я должен использовать для проектирования?
О: 20 мА — это стандартное испытательное условие и распространенная, надежная рабочая точка, которая обеспечивает хорошую яркость, оставаясь значительно ниже абсолютного максимума в 25 мА, что позволяет иметь запас прочности. Вы можете проектировать на 10-20 мА в зависимости от ваших требований к яркости и мощности.

В: Что означает \"категоризирован по силе света\" для моего заказа?
О: Это означает, что светодиоды сортируются по яркости после производства. При заказе вы можете указать минимальную группу силы света (например, \"400 мккд мин.\"), чтобы гарантировать, что все индикаторы в вашем проекте имеют одинаковую яркость. Для получения доступных кодов групп обратитесь к дистрибьютору или производителю.

10. Пример практического применения

Сценарий: Проектирование простого цифрового отсчета вольтметра.
Микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) измеряет напряжение. Прошивка преобразует это значение в десятичное число. Чтобы отобразить его на LTS-4730AJD, микроконтроллер должен:

1. Использовать таблицу поиска, чтобы определить, какие сегменты (a-g, dp) должны быть зажжены для каждой цифры от 0 до 9.
2. Использовать процедуру мультиплексирования, если используется несколько цифр. Для одной цифры он просто установит правильные катодные выводы в низкий уровень, поддерживая выводы общего анода в высоком уровне через транзисторный ключ, с соответствующими токоограничивающими резисторами на каждой катодной линии.
3. Сверхкрасный цвет обеспечивает четкую видимость. Низкое энергопотребление полезно, если измеритель портативный. Широкий угол обзора позволяет видеть показания сбоку.

11. Введение в принцип технологии

LTS-4730AJD основан наполупроводниковом материале AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), выращенном на непрозрачной подложке GaAs (арсенид галлия). Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу этого материала, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света. Для этого устройства состав настроен на излучение света в \"сверхкрасной\" области спектра (~650 нм). Непрозрачная подложка помогает улучшить контрастность, поглощая рассеянный свет. Каждый сегмент цифры представляет собой отдельный светодиодный кристалл или его часть, соединенные внутри с соответствующими выводами.

12. Технологические тренды

Хотя семисегментные индикаторы остаются основополагающими, тенденции в технологии индикаторов включают:

• Интеграция:Движение в сторону индикаторов со встроенными микросхемами драйверов (интерфейсы I2C, SPI) для упрощения проектирования микроконтроллеров и уменьшения количества компонентов.
• Материалы:Постоянное развитие материалов для светодиодов, таких как InGaN (для синего/зеленого/белого) и улучшенный AlInGaP для повышения эффективности и расширения цветового охвата.
• Форм-факторы:Увеличение внедрения корпусов для поверхностного монтажа (SMD) для автоматизированной сборки, хотя сквозные индикаторы, подобные этому, остаются популярными для прототипирования, ремонта и некоторых промышленных применений.
• Альтернативы:Для более сложной информации OLED или TFT LCD модули становятся более конкурентоспособными по цене, но для простых, ярких, энергоэффективных и высоконадежных числовых отсчетов светодиодные семисегментные индикаторы, такие как LTS-4730AJD, продолжают оставаться надежным и оптимальным решением.