Техническая документация на светодиодный индикатор LTS-10804KF - Высота цифры 1.0 дюйм - Жёлто-оранжевый цвет - Прямой ток 25 мА

1. Обзор продукта

LTS-10804KF представляет собой одноразрядный семисегментный алфавитно-цифровой индикатор, предназначенный для применений, требующих чёткого и яркого отображения числовой информации. Его основная функция — визуальное представление цифр (0-9) и некоторых букв с помощью индивидуально управляемых светодиодных сегментов. Устройство использует передовую технологию полупроводников на основе фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP), выращенных на подложке из арсенида галлия (GaAs), для получения характерного жёлто-оранжевого свечения. Этот выбор материала является ключевым для его производительности, обеспечивая более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность по сравнению со старыми технологиями, такими как стандартный фосфид галлия. Индикатор имеет чёрную лицевую панель с белой разметкой сегментов, что значительно повышает контрастность и читаемость при различных условиях освещения, делая его подходящим как для внутреннего, так и для наружного применения, где критически важна видимость.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

LTS-10804KF предлагает несколько явных преимуществ, которые хорошо позиционируют его на рынке промышленной и потребительской электроники. Его низкое энергопотребление является основным преимуществом, позволяя интегрировать индикатор в устройства с питанием от батарей или чувствительные к энергопотреблению системы без ущерба для яркости. Высокая сила света, классифицированная для обеспечения однородности, гарантирует одинаковый внешний вид в пределах производственной партии, что жизненно важно для многоразрядных индикаторов в приборах и панелях. Надёжность светодиодов как твердотельных приборов означает длительный срок службы и устойчивость к ударам и вибрации, превосходя традиционные лампы накаливания или вакуумно-люминесцентные индикаторы. Широкий угол обзора гарантирует читаемость с различных позиций, что необходимо для панельных измерительных приборов, испытательного оборудования и индикаторов состояния. Бессвинцовый корпус обеспечивает соответствие глобальным экологическим нормам, таким как RoHS. Такое сочетание характеристик делает данный индикатор идеальным для целевых рынков, включая промышленные панели управления, автомобильные приборные панели (для дополнительного оборудования), медицинские приборы, контрольно-измерительное оборудование и бытовую технику, где требуется прочный, чёткий и эффективный цифровой дисплей.

2. Подробный анализ технических параметров

Тщательное понимание электрических и оптических характеристик имеет решающее значение для успешного проектирования схемы и интеграции.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Максимальная рассеиваемая мощность на сегмент составляет 134 мВт. Пиковый прямой ток на сегмент составляет 60 мА, но это допустимо только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0,1 мс. Для непрерывной работы максимальный прямой ток на сегмент составляет 25 мА при 25°C, с линейным снижением на 0,33 мА/°C по мере роста температуры окружающей среды. Это снижение номинала критически важно для управления тепловым режимом; превышение непрерывного тока при заданной температуре может привести к перегреву, ускоренной деградации светового потока и, в конечном итоге, к отказу. Диапазон рабочих температур и температур хранения указан от -35°C до +105°C, что свидетельствует о надёжной работе в суровых условиях. Условия пайки определяют максимальную температуру 260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма (примерно 1,6 мм) ниже плоскости установки, предоставляя чёткие рекомендации для процессов сборки печатных плат.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры, измеренные при Ta=25°C. Средняя сила света (Iv) на сегмент варьируется от 420 мккд (минимум) до 1400 мккд (типично) при прямом токе (If) 1 мА. Такая высокая яркость при низком токе является отличительной чертой технологии AlInGaP. Пиковая длина волны излучения (λp) составляет 611 нм, а доминирующая длина волны (λd) — 605 нм, что определяет жёлто-оранжевую цветовую точку. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 17 нм, что указывает на относительно узкую спектральную полосу пропускания, способствующую чистоте цвета. Прямое напряжение (Vf) на сегмент имеет типичный диапазон от 4,20В до 5,20В при If=20мА. Примечательно, что десятичная точка (DP) имеет более низкое прямое напряжение, указанное в скобках как 2,1В–2,6В, что необходимо учитывать в схеме управления, вероятно, указывая на использование другой технологии чипов (возможно, стандартный GaP). Обратный ток (Ir) указан максимальным значением 100 мкА при обратном напряжении (Vr) 10В для сегментов и 5В для DP. Этот параметр предназначен только для испытаний, и устройство не должно работать в режиме обратного смещения. Коэффициент соответствия силы света между сегментами в аналогичной световой области составляет максимум 2:1 при If=10мА, обеспечивая приемлемую однородность. Перекрёстные помехи между сегментами составляют менее 1,0%, что сводит к минимуму нежелательное свечение соседних сегментов.

3. Объяснение системы сортировки

В техническом описании указано, что устройство \"Классифицировано по силе света\". Это подразумевает наличие системы сортировки, хотя конкретные коды сортировки здесь не детализированы. На практике производители часто сортируют светодиоды по корзинам на основе ключевых параметров, таких как сила света и прямое напряжение, чтобы обеспечить однородность в рамках одного производственного цикла или заказа. Конструкторам следует обращаться к производителю за подробной информацией о сортировке, если для их применения требуется точное соответствие интенсивности на нескольких индикаторах. Предоставленный типичный диапазон интенсивности (420-1400 мккд) даёт представление о возможном разбросе.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в PDF-файле упоминаются \"Типичные электрические / оптические характеристические кривые\", конкретные графики не включены в предоставленное содержание. Как правило, такие кривые для светодиодного индикатора включали бы:Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика): Этот график показывает нелинейную зависимость между током и напряжением. Напряжение отсечки — это точка, в которой светодиод начинает заметно излучать свет. Кривая помогает в выборе соответствующего токоограничивающего резистора или проектировании драйверов постоянного тока.Сила света в зависимости от прямого тока (Свето-токовая характеристика): Показывает, как световой выход увеличивается с ростом тока. Обычно она линейна в определённом диапазоне, но насыщается при высоких токах из-за тепловых эффектов.Сила света в зависимости от температуры окружающей среды: Эта кривая демонстрирует снижение светового выхода при увеличении температуры перехода, подчёркивая важность управления тепловым режимом.Спектральное распределение мощности: График, отображающий относительную интенсивность в зависимости от длины волны, показывающий пик около 611 нм и форму, определяемую полушириной 17 нм.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры и допуски

Высота цифры индикатора составляет 1,0 дюйм (25,4 мм). Все основные размеры имеют допуск ±0,25 мм (0,01\"). Ключевые механические примечания включают ограничения на наличие посторонних материалов или пузырей внутри сегмента (≤20 мил), изгиб отражателя (≤1% от его длины) и загрязнение поверхности чернилами (≤20 мил). Допуск на смещение кончика вывода составляет ±0,40 мм. Рекомендуемый диаметр отверстия в печатной плате для выводов составляет 1,00 мм, что важно для обеспечения правильной механической посадки и надёжности паяного соединения при волновой или конвекционной пайке.

5.2 Распиновка и полярность

LTS-10804KF является индикатором с общим анодом. Внутренняя схема показывает, что все аноды сегментов соединены вместе с общими анодными выводами (вывод 4 и вывод 11). Каждый катод сегмента (A-G и DP) имеет свой собственный выделенный вывод. Для зажигания сегмента соответствующий общий анодный вывод должен быть подключён к положительному напряжению (через токоограничивающий резистор или драйвер), а катодный вывод сегмента должен быть подтянут к низкому уровню (подключён к земле). Выводы 3, 7, 10 и 13 отмечены как \"Не подключены\" (N/C). Распиновка следующая: 1:E, 2:D, 3:N/C, 4:Общий анод, 5:C, 6:DP, 7:N/C, 8:B, 9:A, 10:N/C, 11:Общий анод, 12:F, 13:N/C, 14:G.

6. Рекомендации по пайке и сборке

В предельно допустимых параметрах указаны условия пайки: температура корпуса компонента не должна превышать его максимальный рейтинг во время сборки, с рекомендацией 260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма ниже плоскости установки. Это типично для волновой пайки. Для конвекционной пайки применим стандартный бессвинцовый профиль с пиковой температурой около 260°C, но время выдержки выше температуры ликвидуса должно контролироваться. Конструкторы должны обеспечить, чтобы разводка печатной платы предусматривала адекватные тепловые переходы для предотвращения перегрева светодиодных чипов через выводы. Перед пайкой компоненты должны храниться в указанном диапазоне от -35°C до +105°C в сухих условиях для предотвращения поглощения влаги, что может вызвать \"вспучивание\" (popcorning) во время конвекционной пайки.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые схемы включения

Для индикатора требуются внешние токоограничивающие резисторы для каждого сегмента или специализированная микросхема драйвера светодиодов. Для простой схемы с мультиплексированием на микроконтроллере общие анодные выводы переключались бы через PNP-транзисторы или драйверы верхнего плеча, в то время как катоды сегментов подключались бы к выводам микроконтроллера или сдвигового регистра с возможностью стока тока. Разное прямое напряжение десятичной точки (DP) требует отдельного расчёта токоограничивающего резистора. Драйвер постоянного тока рекомендуется для применений, требующих точного управления яркостью и стабильности при изменении температуры.

7.2 Вопросы проектирования

• Ограничение тока: Всегда используйте последовательные резисторы или драйверы постоянного тока. Рассчитывайте значения резисторов на основе напряжения питания, прямого напряжения светодиода (используйте максимальное Vf для безопасного проектирования) и желаемого прямого тока (держитесь значительно ниже непрерывного максимума 25 мА, например, 10-15 мА для хорошей яркости и долговечности).
• Тепловой менеджмент: Хотя рассеиваемая мощность на сегмент мала, многоразрядные индикаторы или высокие температуры окружающей среды требуют внимания. Обеспечьте достаточный воздушный поток и учитывайте кривую снижения номинала. Избегайте размещения индикатора рядом с другими источниками тепла.
• Угол обзора: Широкий угол обзора является преимуществом, но для оптимальной читаемости располагайте индикатор перпендикулярно основной линии взгляда пользователя.
• Защита от ЭСР:** Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду. Соблюдайте стандартные процедуры обращения с ЭСР во время сборки.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми красными светодиодными индикаторами на основе GaAsP или стандартными зелёными на основе GaP, технология AlInGaP в LTS-10804KF предлагает превосходную световую отдачу, что означает более яркий выход при том же токе или эквивалентный выход при меньшей мощности. Жёлто-оранжевый цвет обеспечивает отличную видимость и часто субъективно воспринимается как более яркий, чем красный. По сравнению с матричными индикаторами, семисегментное устройство проще в управлении и декодировании, требуя меньше линий ввода-вывода для одного разряда, что делает его экономически эффективным для применений, которым нужно показывать только числа. Его основной компромисс — ограничение алфавитно-цифровыми символами вместо полноценной графики.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Почему указаны два разных диапазона прямого напряжения (для сегментов и DP)?

О: Десятичная точка, вероятно, использует другой полупроводниковый материал (например, стандартный GaP для красного цвета) с более низкой шириной запрещённой зоны, что приводит к более низкому прямому напряжению. Это необходимо учитывать при проектировании схемы управления.

В: Могу ли я питать этот индикатор от источника 5В?

О: Да, но необходим тщательный расчёт токоограничивающего резистора. Для сегмента с Vf(max)=5,2В при 20мА, напряжения питания 5В недостаточно для преодоления прямого напряжения. Вы должны либо работать при более низком токе (где Vf ниже, см. типичные кривые), либо использовать напряжение питания выше максимального Vf, например, 6В или 12В, с соответствующим резистором.

В: Что означает \"коэффициент соответствия силы света 2:1\"?

О: Это означает, что измеренная интенсивность самого тусклого сегмента по сравнению с самым ярким сегментом в аналогичной области (например, все сегменты \"A\") будет не хуже соотношения 1:2. Самый яркий сегмент будет не более чем в два раза ярче самого тусклого при одинаковых условиях испытаний.

10. Практический пример применения

Кейс: Проектирование индикации цифрового вольтметра

Конструктор создаёт трёхразрядный вольтметр постоянного тока. Он выбирает три индикатора LTS-10804KF. У микроконтроллера ограниченное количество линий ввода-вывода, поэтому используется схема мультиплексирования. Три общих анодных вывода (по одному на разряд) подключены к коллекторам трёх PNP-транзисторов, эмиттеры которых соединены с шиной 12В. Микроконтроллер управляет базами транзисторов через резисторы для последовательного включения каждого разряда. Катоды сегментов (A-G) всех трёх индикаторов соединены параллельно с выходами одной микросхемы декодера/драйвера BCD-7-сегмент (например, 74HC4511). Этот драйвер стекает ток для активных сегментов. Отдельные токоограничивающие резисторы установлены между выходами драйвера и катодами индикатора. Десятичная точка для среднего разряда (для отображения десятых долей вольта) управляется непосредственно выводом микроконтроллера через собственный выделенный резистор, рассчитанный для более низкого Vf точки. Мультиплексирование достаточно быстрое (например, 100 Гц на разряд), чтобы казаться непрерывным для человеческого глаза. Такая конструкция минимизирует количество компонентов, обеспечивая при этом чёткую и яркую индикацию.

11. Принцип работы

Семисегментный светодиодный индикатор представляет собой сборку светоизлучающих диодов, расположенных в форме восьмёрки. Каждый из семи сегментов (обозначенных от A до G) представляет собой отдельный светодиод или последовательную/параллельную комбинацию светодиодных чипов. Дополнительный светодиод используется для десятичной точки (DP). В конфигурации с общим анодом, как у LTS-10804KF, аноды всех сегментов соединены вместе с одним или несколькими общими выводами. Катод каждого сегмента выведен на отдельный вывод. Свечение возникает при подаче прямого смещения: общий анод устанавливается на положительное напряжение относительно катода целевого сегмента, вызывая протекание тока через светодиод(ы) этого сегмента и генерацию фотонов посредством электролюминесценции в полупроводниковом материале AlInGaP. Избирательно активируя различные комбинации сегментов, можно формировать цифры 0-9 и некоторые буквы.

12. Технологические тренды

Использование AlInGaP представляет собой зрелую и эффективную технологию для янтарных, оранжевых и красных светодиодов. Современные тенденции в технологии дисплеев включают переход к решениям с более высокой плотностью и полноцветным изображением, таким как OLED и микро-светодиоды, для сложной графики. Однако для простых, недорогих, высоконадёжных и ярких цифровых и алфавитно-цифровых индикаторов сегментные светодиодные дисплеи остаются весьма актуальными, особенно в промышленных, автомобильных и уличных применениях. Будущие разработки могут быть сосредоточены на дальнейшем повышении эффективности, ещё более широких углах обзора, интеграции встроенных драйверов или контроллеров (интеллектуальные дисплеи) и миниатюризации при сохранении или увеличении высоты цифры для видимости. Стремление к IoT и умным устройствам также может привести к использованию этих индикаторов в более связанных приложениях, хотя их основная функция как надёжного интерфейса человек-машина остаётся неизменной.