Техническая документация на светодиодный индикатор LTS-4812SKR-P - Высота цифры 0.39 дюйма - Супер красный - Прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTS-4812SKR-P — это поверхностно-монтируемое устройство (SMD), предназначенное для отображения цифр. Это однозначный индикатор с высотой символа 0.39 дюйма (10.0 мм). В основе технологии лежат эпитаксиальные слои AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), выращенные на подложке GaAs, для получения свечения "Супер красный". Устройство имеет серый фон и белые сегменты, что повышает контрастность и читаемость. Оно выполнено по схеме с общим анодом, что является стандартным решением для упрощения схемы управления в многосегментных индикаторах.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Компактный размер и высокая читаемость:Высота цифры 0.39 дюйма обеспечивает хороший баланс между занимаемой площадью и видимостью символа, что подходит для бытовой электроники, приборов и панелей управления.
• Превосходные оптические характеристики:Материальная система AlInGaP обеспечивает высокую силу света и отличную чистоту цвета в красном спектре. Непрерывные, однородные сегменты и широкий угол обзора гарантируют одинаковый внешний вид с различных ракурсов.
• Энергоэффективность:Характеризуется низким энергопотреблением, что делает его подходящим для устройств с питанием от батарей или энергосберегающих приложений.
• Повышенная надежность:Как твердотельное устройство, оно обеспечивает высокую надежность и длительный срок службы по сравнению с другими технологиями отображения, такими как VFD или лампы накаливания.
• Гарантия качества:Устройства сортируются (биннируются) по силе света, что позволяет добиться согласованной яркости в многоразрядных индикаторах. Корпус не содержит свинца и соответствует директивам RoHS.

2. Технические параметры и характеристики

В этом разделе представлен детальный, объективный анализ электрических и оптических характеристик, критически важных для проектирования.

2.1 Предельно допустимые параметры

Это предельные значения, которые ни при каких условиях не должны быть превышены во избежание необратимого повреждения.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это ограничивает максимальную непрерывную мощность, которую может выдержать каждый светодиодный сегмент.
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА (при скважности 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Только для импульсного режима работы.
• Непрерывный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Этот параметр линейно снижается на 0.28 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C. Например, при 85°C максимально допустимый непрерывный ток составит приблизительно: 25 мА - ((85°C - 25°C) * 0.28 мА/°C) = 8.2 мА.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +105°C.
• Температура пайки:260°C в течение 3 секунд (жало паяльника на 1/16 дюйма ниже плоскости установки).

2.2 Электрические и оптические характеристики (Ta=25°C)

Это типичные рабочие параметры в указанных условиях испытаний.

• Средняя сила света (I_V):3000 мккд (тип.) при I_F=2мА. Минимум 1301 мккд, максимум 8600 мккд, что отражает диапазон сортировки.
• Прямое напряжение на чип (V_F):2.6В (тип.) при I_F=20мА, максимум 2.6В. Токоограничивающий резистор должен быть рассчитан на основе этого V_Fи напряжения питания.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):639 нм. Это длина волны, на которой интенсивность излучаемого света максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):631 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цветовую точку.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм. Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический свет.
• Обратный ток (I_R):100 мкА (макс.) при V_R=5В. Обратите внимание, что работа с обратным напряжением предназначена только для испытаний и не для постоянного использования.
• Коэффициент согласования силы света:2:1 (макс.). В многоразрядном индикаторе самый яркий сегмент не должен быть более чем в два раза ярче самого тусклого сегмента в аналогичной освещенной области, что обеспечивает равномерность.
• Перекрестные помехи:≤ 2.5%. Это определяет максимальное непреднамеренное свечение неактивного сегмента при включении соседнего сегмента.

2.3 Тепловые аспекты

Линейное снижение прямого тока с температурой является критически важным параметром проектирования. Превышение сниженного предела тока при повышенных температурах может привести к ускоренной деградации светового потока и сокращению срока службы. Рекомендуется правильная разводка печатной платы для отвода тепла, особенно при одновременном включении нескольких сегментов или разрядов.

3. Объяснение системы сортировки

LTS-4812SKR-P сортируется по группам силы света для обеспечения согласованности. Код группы (например, J1, K2, M1) указывает гарантированный минимальный и максимальный диапазон интенсивности для этой группы устройств, измеренный в микроканделах (мккд) при I_F=2мА с допуском ±15%.

• Нижние группы (J1, J2):1301-2100 мккд. Подходят для применений, где допустима меньшая яркость или критически важна экономия энергии.
• Средние группы (K1, K2, L1):2101-4300 мккд. Предлагают баланс яркости и эффективности для индикаторов общего назначения.
• Верхние группы (L2, M1, M2):4301-8600 мккд. Предназначены для применений с высокой яркостью или где требуется превосходная видимость в условиях высокой внешней освещенности.

Указание кода группы при заказе необходимо для применений, требующих единообразного внешнего вида нескольких устройств.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в спецификации приведены ссылки на конкретные графики, их значение является стандартным для светодиодных устройств.

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (I-V кривая):Показывает экспоненциальную зависимость. Типичное V_F2.6В при 20мА является ключевой рабочей точкой для проектирования драйвера.
• Сила света в зависимости от прямого тока (I-L кривая):Сила света увеличивается с током, но не линейно. Эффективность (люмен на ватт) обычно достигает пика при токе ниже абсолютного максимального значения.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Интенсивность обычно снижается при повышении температуры перехода. Это подчеркивает важность теплового менеджмента для поддержания стабильной яркости.
• Спектральное распределение:График с центром около 639 нм (пик) и полушириной 20 нм, подтверждающий узкополосное излучение "Супер красный".

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры и допуски

Устройство соответствует стандартному SMD-корпусу. Критически важные размеры включают общую длину, ширину и высоту, а также шаг и размер выводов. Все основные размеры имеют допуск ±0.25 мм, если не указано иное. Ключевые примечания по качеству включают ограничения на посторонние материалы, загрязнение чернилами, пузыри в области сегментов и заусенцы на пластиковых выводах.

5.2 Распиновка и принципиальная схема

Индикатор имеет 10-выводную конфигурацию. Это устройство собщим анодом. Внутренняя принципиальная схема показывает восемь отдельных светодиодных сегментов (a, b, c, d, e, f, g, dp), аноды которых внутренне соединены с двумя общими анодными выводами (вывод 3 и вывод 8). Катод каждого сегмента имеет свой собственный выделенный вывод.

Распиновка:

1: Катод E

2: Катод D

3: Общий анод 1

4: Катод C

5: Катод DP (десятичная точка)

6: Катод B

7: Катод A

8: Общий анод 2

9: Катод F

10: Катод G

Идентификация полярности:Общие анодные выводы должны быть подключены к положительному напряжению питания (через соответствующие токоограничивающие резисторы). Отдельные сегменты включаются путем подключения их катодных выводов к более низкому напряжению (обычно к земле).

5.3 Рекомендуемый рисунок контактных площадок для пайки

Приведен рисунок контактных площадок для обеспечения надежного формирования паяного соединения во время оплавления. Следование этому рисунку помогает предотвратить "эффект надгробия", смещение и недостаточное формирование паяльного валика.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Инструкции по пайке оплавлением

Устройство рассчитано на максимум два цикла пайки оплавлением. Между циклами требуется полное охлаждение до комнатной температуры.

• Профиль:Предварительный нагрев: 120-150°C максимум 120 секунд. Пиковая температура: максимум 260°C.
• Ручная пайка (паяльником):Максимальная температура жала 300°C, максимум 3 секунды на соединение. Это должно быть ограничено только одноразовым ремонтом.

6.2 Чувствительность к влаге и условия хранения

Компоненты поставляются в влагозащитной упаковке. Они должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤60%. После вскрытия герметичного пакета компоненты начинают поглощать влагу из окружающей среды.

Требования к прогреву (сушке):Если компоненты подвергались воздействию окружающих условий сверх указанных пределов, их необходимо прогреть перед оплавлением, чтобы предотвратить растрескивание "попкорном" или расслоение во время высокотемпературного процесса пайки.

• Компоненты на катушке: Прогрев при 60°C в течение ≥48 часов.
• Компоненты насыпью: Прогрев при 100°C в течение ≥4 часов или при 125°C в течение ≥2 часов.

Важно:Прогрев должен выполняться только один раз, чтобы избежать дополнительного термического напряжения.

7. Упаковка и спецификации заказа

7.1 Упаковка на ленте и в катушке

Устройство поставляется на эмбоссированной несущей ленте, намотанной на катушки, что подходит для автоматизированной сборки методом "pick-and-place".

• Размеры катушки:Приведены стандартные размеры катушки (например, 13-дюймовая или 22-дюймовая катушка).
• Несущая лента:Изготовлена из черного проводящего полистирольного сплава. Размеры соответствуют стандарту EIA-481-D. Ключевые спецификации включают допуск на изгиб и кумулятивный допуск шага на 10 отверстий для звездочки.
• Количество в упаковке:13-дюймовая катушка обычно содержит 800 штук. 22-дюймовая катушка содержит ленту длиной 44.5 метра. Минимальное количество заказа для остатков составляет 200 штук.
• Ориентация:Лента включает начальный и конечный участки (минимум 400мм и 40мм соответственно) для облегчения загрузки в оборудование.

8. Рекомендации по применению и соображения по проектированию

8.1 Типичные сценарии применения

• Бытовая электроника:Цифровые часы, микроволновые печи, дисплеи кондиционеров, аудиоаппаратура.
• Приборы:Панельные измерители, испытательное оборудование, дисплеи медицинских устройств.
• Промышленные системы управления:Индикаторы управления процессами, дисплеи таймеров, счетчики.
• Автомобильная вторичная продукция:Вспомогательные дисплеи, где полезны высокая яркость и широкий угол обзора.

8.2 Критически важные соображения по проектированию

1. Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор для каждого подключения общего анода (или для каждого сегмента при использовании драйвера постоянного тока). Рассчитайте номинал резистора на основе напряжения питания (V_CC), типичного прямого напряжения (V_F~2.6В) и желаемого прямого тока (I_F). Пример: Для V_CC=5В и I_F=10мА, R = (5В - 2.6В) / 0.01А = 240 Ом.
2. Мультиплексирование:Для многоразрядных индикаторов обычно используется схема мультиплексированного управления. Убедитесь, что пиковый ток в этой схеме не превышает абсолютный максимальный рейтинг (90мА импульсный) и что средний ток соответствует сниженному пределу непрерывного тока с учетом скважности и температуры.
3. Тепловой менеджмент:Обеспечьте достаточную площадь меди на печатной плате, подключенную к тепловым площадкам (если есть) или выводам устройства, чтобы они действовали как радиатор, особенно в приложениях с высокой яркостью или высокой температурой окружающей среды.
4. Защита от ЭСР:Хотя явно не указано как чувствительное, во время сборки рекомендуется соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с полупроводниковыми устройствами для защиты от электростатического разряда (ЭСР).
5. Оптический интерфейс:Учитывайте дизайн с серым фоном/белыми сегментами при выборе накладок или фильтров для сохранения оптимальной контрастности.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

9.1 В чем разница между пиковой длиной волны (639нм) и доминирующей длиной волны (631нм)?

Пиковая длина волны — это физическое измерение точки наивысшей интенсивности в спектре излучения. Доминирующая длина волны — это расчетное значение, представляющее воспринимаемый человеческим глазом цвет. Для монохроматического источника, такого как этот красный светодиод, они близки, но не идентичны из-за формы кривой чувствительности глаза.

9.2 Можно ли управлять этим индикатором напрямую с вывода GPIO микроконтроллера на 3.3В?

Нет. Типичный вывод GPIO не может обеспечить или принять достаточный ток (обычно 20-25мА максимум на вывод, с общим ограничением на корпус) для яркого и безопасного управления несколькими светодиодными сегментами. Кроме того, прямое напряжение светодиода (~2.6В) близко к 3.3В, оставляя мало запаса для токоограничивающего резистора. Необходимо использовать схему драйвера, такую как массив транзисторов или специализированную микросхему драйвера светодиодов.

9.3 Почему максимальное количество циклов пайки оплавлением ограничено двумя?

Множественные циклы оплавления подвергают пластиковый корпус и внутренние проводные соединения повторяющемуся термическому напряжению, что потенциально может привести к механическому отказу, увеличению поглощения влаги или деградации эпоксидного материала. Это ограничение обеспечивает долгосрочную надежность.

9.4 Как выбрать подходящую группу сортировки по световому потоку?

Выбирайте на основе условий внешнего освещения и требуемой читаемости в вашем приложении. Для помещений с низким внешним освещением могут подойти нижние группы (J, K), которые также более энергоэффективны. Для приложений, читаемых на солнце или при высоком внешнем освещении, указывайте верхние группы (L, M). Для многоразрядных индикаторов указание одного и того же кода группы критически важно для равномерности.

10. Технологическая база и тренды

10.1 Технология светодиодов AlInGaP

Фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP) — это полупроводниковый материал, специально разработанный для высокоэффективного излучения света в красном, оранжевом и желтом диапазонах длин волн. Выращенный на подложке GaAs, он обеспечивает превосходные характеристики по сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP, предлагая более высокую яркость, лучшую температурную стабильность и более длительный срок службы. Обозначение "Супер красный" обычно указывает на конкретный состав, оптимизированный для высокой световой отдачи и визуально насыщенной красной цветовой точки.

10.2 Тренды SMD светодиодных индикаторов

Тренд в компонентах отображения продолжается в сторону миниатюризации, повышения надежности и интеграции. В то время как однозначные SMD-индикаторы, такие как LTS-4812SKR-P, остаются важными для сегментных цифровых дисплеев, параллельно наблюдается рост популярности точечно-матричных SMD-индикаторов и полностью интегрированных дисплейных модулей со встроенными контроллерами. Требования к более широким диапазонам рабочих температур, более низкому энергопотреблению и совместимости с бессвинцовыми и высокотемпературными процессами пайки (такими как требуемые для автомобильной электроники) продолжают стимулировать разработку компонентов.