Техническая документация на светодиодный индикатор LTC-561JG - высота цифры 0.56 дюйма - AlInGaP зеленый - прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTC-561JG — это высокопроизводительный, низкопотребляющий трехразрядный семисегментный дисплейный модуль. Его основное применение — устройства, требующие четкого и яркого цифрового отображения, такие как измерительное оборудование, промышленные панели управления, приборы и потребительская электроника. Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании передовой полупроводниковой технологии AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для светодиодных чипов, что обеспечивает превосходную световую эффективность и чистоту цвета по сравнению с традиционными материалами.

Индикатор имеет высоту цифры 0.56 дюйма (14.2 мм), обеспечивая отличную читаемость. Он выполнен в конфигурации с мультиплексированным общим анодом, что упрощает схемотехнику управления при подключении к микроконтроллерам или драйверам дисплеев. Ключевой целью разработки было достижение отличных характеристик при очень низких токах управления, что делает его подходящим для устройств с батарейным питанием или энергочувствительных применений. Сегменты являются сплошными и однородными, а устройство классифицируется по световой силе для обеспечения стабильности в производственных партиях.

2. Подробный разбор технических характеристик

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности данного дисплея. При стандартном испытательном токе 1 мА на сегмент средняя сила света (Iv) имеет типичное значение 577 мккд, с минимальным гарантированным значением 200 мккд. Это гарантирует достаточную яркость дисплея для большинства условий внутреннего освещения. Излучение характеризуется пиковой длиной волны (λp) 571 нм и доминирующей длиной волны (λd) 572 нм, что помещает его в чистую зеленую область видимого спектра. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 15 нм, что указывает на относительно узкий и четко определенный цветовой выход.

2.2 Электрические характеристики

Электрические параметры определяют границы работы и требования к питанию. Абсолютные максимальные параметры задают пределы безопасной работы: максимальная рассеиваемая мощность 70 мВт на сегмент, пиковый прямой ток 60 мА (в импульсном режиме со скважностью 1/10) и постоянный прямой ток 25 мА при 25°C, с линейным снижением на 0.33 мА/°C выше этой температуры. Максимальное обратное напряжение на сегмент составляет 5 В.

В типичных рабочих условиях (Ta=25°C) прямое напряжение (Vf) на сегмент составляет 2.6 В при токе управления 20 мА. Ключевая особенность, выделенная в спецификации, — отличные низкоточные характеристики устройства; оно тестируется и отбирается для эффективной работы при токе управления всего 1 мА на сегмент, что значительно снижает общее энергопотребление системы. Обратный ток (Ir) нормируется на уровне не более 100 мкА при полном обратном смещении 5 В.

2.3 Тепловые и экологические характеристики

Устройство рассчитано на рабочий температурный диапазон от -35°C до +105°C и идентичный диапазон температур хранения. Такой широкий диапазон делает его пригодным для использования в суровых условиях — от промышленных морозильников до оборудования вблизи источников тепла. В спецификации также приведены конкретные рекомендации по пайке: компонент может подвергаться волновой или конвекционной пайке при условии, что температура на расстоянии 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки не превышает 260°C в течение 3 секунд. Эта информация критически важна для сборки печатных плат, чтобы предотвратить тепловое повреждение светодиодных чипов или пластикового корпуса.

3. Система сортировки и согласования

LTC-561JG классифицируется по световой силе. Это означает, что изделия тестируются и сортируются по группам (бинам) на основе измеренной светоотдачи в стандартных условиях испытаний (обычно 1 мА). Этот процесс сортировки гарантирует, что разработчики получают дисплеи с согласованными уровнями яркости, что крайне важно для многоразрядных индикаторов или продуктов, где несколько устройств используются рядом. В спецификации указано максимальное соотношение согласования световой силы (для аналогичной светящейся области) 2:1. Это соотношение определяет допустимое отклонение яркости между сегментами одного устройства, обеспечивая визуальную однородность отображаемого числа.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, типичные кривые для такого устройства включают:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Эта кривая показывает нелинейную зависимость между током через светодиод и напряжением на нем. Она необходима для проектирования схемы ограничения тока.
• Сила света в зависимости от прямого тока:Этот график показывает, как яркость увеличивается с ростом тока управления. Обычно зависимость является сублинейной, что означает снижение эффективности при очень высоких токах.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Эта кривая демонстрирует тепловое снижение светового потока. С ростом температуры световая эффективность, как правило, снижается.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий узкий пик в районе 571-572 нм.

Эти кривые позволяют инженерам оптимизировать условия управления для конкретного применения, балансируя между яркостью, энергопотреблением и долговечностью устройства.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры

Корпус является стандартным выводным (THT). Все критические размеры приведены в миллиметрах. Допуски для большинства размеров составляют ±0.25 мм, что обеспечивает совместимость со стандартными макетами печатных плат и разъемами. Отдельно отмечен допуск на смещение кончика вывода +0.4 мм, что важно для автоматизированного оборудования для установки.

5.2 Распиновка и внутренняя схема

Устройство имеет 12-выводную конфигурацию. Внутренняя схема показывает, что это мультиплексированный дисплей с общим анодом. Три цифры используют общие катоды сегментов, и каждая цифра имеет свой собственный вывод общего анода (выводы 12, 9 и 8 для цифр 1, 2 и 3 соответственно). Это позволяет микроконтроллеру включать по одной цифре за раз, подавая напряжение на ее анод и замыкая ток через соответствующие выводы катодов сегментов. Распределение выводов: 1:E, 2:D, 3:DP (десятичная точка), 4:C, 5:G, 6:NC (не подключен), 7:B, 8:Анод цифры 3, 9:Анод цифры 2, 10:F, 11:A, 12:Анод цифры 1.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Как упоминалось в тепловых характеристиках, максимально допустимая температура пайки составляет 260°C в течение 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки. Критически важно соблюдать это требование, чтобы предотвратить деформацию пластикового корпуса или повреждение внутренних проводных соединений. Для конвекционной пайки рекомендуется профиль с пиковой температурой ниже 260°C и ограниченным временем выше температуры плавления припоя. Для ручной пайки следует использовать паяльник с регулировкой температуры с минимальным временем контакта. Устройство должно храниться в оригинальной влагозащитной упаковке до использования, чтобы предотвратить поглощение влаги, которое может вызвать \"эффект попкорна\" во время конвекционной пайки.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые схемы включения

Мультиплексированная конструкция с общим анодом требует наличия драйверной схемы. Обычно это предполагает использование микроконтроллера с достаточным количеством линий ввода-вывода или специализированной микросхемы драйвера светодиодного индикатора (например, MAX7219 или TM1637). Драйвер будет последовательно включать анод каждой цифры (через транзисторный ключ), одновременно выводя паттерн для сегментов, которые должны светиться на этой цифре. Токоограничивающий резистор требуется последовательно с каждой линией катода сегмента (или может быть встроен в драйверную ИС). Номинал этого резистора рассчитывается на основе желаемого тока сегмента и прямого напряжения светодиода. Например, при питании 5 В и желаемом токе 5 мА: R = (Vcc - Vf) / I = (5В - 2.6В) / 0.005А = 480 Ом (используется стандартный резистор 470 Ом).

7.2 Вопросы проектирования

• Частота обновления:При мультиплексировании частота обновления должна быть достаточно высокой (обычно >60 Гц), чтобы избежать видимого мерцания.
• Ограничение тока:Всегда используйте токоограничивающие резисторы. Прямое подключение светодиодов к выводу микроконтроллера может повредить как светодиод, так и микроконтроллер.
• Последовательность включения питания:Избегайте подачи обратного напряжения или превышения абсолютных максимальных параметров.
• Угол обзора:Широкий угол обзора является преимуществом, но положение установки все равно следует учитывать относительно типичной линии видимости пользователя.

8. Техническое сравнение и преимущества

Основным отличием LTC-561JG является использование технологии AlInGaP для зеленого свечения. По сравнению со старыми технологиями, такими как GaP (фосфид галлия), AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к более ярким дисплеям при том же токе или эквивалентной яркости при меньшей мощности. \"Низкое энергопотребление\" и способность работать при токе до 1 мА на сегмент являются прямым следствием этого материального преимущества. Кроме того, конструкция \"серый фон и белые сегменты\" повышает контрастность, делая светящиеся зеленые сегменты более четкими на фоне, особенно в условиях высокой внешней освещенности.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какой минимальный ток необходим для видимого отображения?

О: Устройство характеризуется вплоть до 1 мА на сегмент, что обеспечивает видимый выходной сигнал (минимум 200 мккд). Для приложений с очень низким энергопотреблением можно использовать токи в диапазоне 1-2 мА.

В: Могу ли я управлять этим дисплеем с помощью микроконтроллера на 3.3 В?

О: Да. Типичное прямое напряжение составляет 2.6 В. При питании 3.3 В на токоограничивающем резисторе падает 0.7 В, что достаточно для стабильного регулирования тока при низких и средних токах (например, 5-10 мА).

В: Почему есть вывод \"Не подключен\" (Вывод 6)?

О: Это обычная практика в корпусах дисплеев для сохранения стандартного количества выводов и посадочного места для различных вариантов продуктов (например, с десятичной точкой или без, разных цветов). Это обеспечивает механическую стабильность, но не должно быть подключено электрически.

В: Как добиться равномерной яркости на всех трех цифрах?

О: При мультиплексированном управлении убедитесь, что время включения (скважность) одинаково для каждой цифры. Также используйте информацию о сортировке по силе света; заказ узкой группы у вашего поставщика помогает.

10. Пример проектирования и использования

Сценарий: Дисплей портативного мультиметра

Разработчик создает портативный цифровой мультиметр. Ключевые требования: питание от батареи (9 В), четкая читаемость на улице/в помещении и низкое энергопотребление для увеличения срока службы батареи. LTC-561JG является идеальным кандидатом. Разработчик выбирает ток управления 2 мА на сегмент. Используя мультиплексирующий драйвер, питаемый от батареи 9 В (пониженной до 5 В для логики), можно рассчитать средний ток потребления для полностью включенного отображения \"888\". При 3 цифрах * 7 сегментов = 21 горящий сегмент, но из-за мультиплексирования одновременно горит только одна цифра. Пиковый ток на цифру составляет 7 сегментов * 2 мА = 14 мА. При скважности 1/3 средний ток составляет ~4.7 мА. Добавив ток покоя драйвера, общий ток значительно меньше 10 мА, что позволяет работать сотни часов от стандартной батареи 9 В. Высокая яркость и контрастность обеспечивают читаемость в различных условиях освещения.

11. Принцип работы

Устройство работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение отпирания диода (примерно 2.05 В для этого устройства AlInGaP), электроны из n-области и дырки из p-области рекомбинируют в активной области. В AlInGaP эта рекомбинация высвобождает энергию в основном в виде фотонов в зеленом диапазоне длин волн (около 572 нм). Каждый из семи сегментов (от A до G) и десятичная точка (DP) содержит один или несколько таких светодиодных чипов. В конфигурации с общим анодом все аноды светодиодов для конкретной цифры соединены внутри. Чтобы зажечь сегмент, его катод подключается к более низкому напряжению (земле через резистор), в то время как общий анод его цифры подключается к положительному напряжению питания.

12. Технологические тренды

Хотя семисегментные индикаторы остаются повсеместными для цифрового отображения, базовая светодиодная технология продолжает развиваться. AlInGaP представляет собой зрелую и высокоэффективную материальную систему для красных, оранжевых, янтарных и зеленых светодиодов. Современные тренды в технологии дисплеев включают переход к полностью кремниевым микро-светодиодам и дальнейшую миниатюризацию. Однако для выводных индикаторов со средним размером цифр AlInGaP предлагает отличный баланс производительности, надежности и стоимости. Тренд на снижение энергопотребления во всех электронных устройствах идеально согласуется со способностью этого дисплея работать при очень низких токах. Кроме того, соответствие RoHS (бессвинцовый корпус), упомянутое в спецификации, отражает общеотраслевое движение к экологически чистым производственным процессам.