Техническая документация на светодиодный индикатор LTC-5836KR-07 - Высота цифры 0.52 дюйма - Цвет Супер Красный - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор изделия

LTC-5836KR-07 — это высокопроизводительный трёхразрядный семисегментный светодиодный индикаторный модуль. Его основная функция — обеспечение чёткого и яркого числового отображения в различных электронных устройствах и приборах. Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании передовой полупроводниковой технологии AS-AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), выращенной на подложке из арсенида галлия (GaAs), что обеспечивает превосходную световую отдачу и чистоту цвета в красном спектре. Это приводит к отличной однородности сегментов, высокой яркости и высокому контрасту, делая дисплей легко читаемым даже в сложных условиях освещения. Устройство выполнено по схеме с общим анодом и имеет серый корпус с белыми сегментами, что дополнительно повышает контрастность и визуальную привлекательность. Оно рассортировано (биннировано) по световой интенсивности для обеспечения стабильных характеристик от экземпляра к экземпляру и предназначено для применений, требующих надёжной цифровой индикации, таких как промышленные панели управления, измерительное оборудование, бытовая техника и автомобильные приборные панели, где критически важны низкое энергопотребление, широкие углы обзора и долговременная надёжность.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности данного индикатора. При стандартном испытательном токе 1 мА средняя сила света на сегмент составляет от минимальных 320 мккд до типичных 1050 мккд. Такой высокий уровень яркости обеспечивает хорошую видимость. Устройство излучает свет в области Супер Красного цвета с пиковой длиной волны излучения (λp) 639 нм и доминирующей длиной волны (λd) 631 нм при токе 20 мА. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 20 нм, что указывает на относительно узкое и чистое цветовое излучение. Ключевым параметром для многосегментных индикаторов является коэффициент соответствия световой интенсивности, который задан максимум 2:1. Это означает, что разница в яркости между самым ярким и самым тусклым сегментом в одинаковых условиях не превысит двукратного значения, обеспечивая равномерный внешний вид всех цифр и сегментов.

2.2 Электрические параметры

Электрические характеристики определяют рабочие границы и требования к питанию. Прямое напряжение (VF) на сегмент составляет типично 2.6 В с максимумом 2.6 В при прямом токе (IF) 20 мА. Обратный ток (IR) очень мал, максимум 100 мкА при обратном напряжении (VR) 5 В, что указывает на хорошие диодные характеристики. Абсолютные максимальные параметры задают эксплуатационные пределы: непрерывный прямой ток на сегмент составляет 25 мА при 25°C, с линейным снижением на 0.28 мА/°C при повышении температуры. Пиковый прямой ток может достигать 90 мА в импульсном режиме (1 кГц, скважность 10%). Максимальная рассеиваемая мощность на сегмент — 70 мВт. Диапазоны рабочих температур и температур хранения указаны от -35°C до +105°C, что подчёркивает его надёжность для промышленных сред.

2.3 Тепловые характеристики

Хотя параметры теплового сопротивления явно не детализированы, управление тепловым режимом устройства подразумевается через его спецификации по снижению номиналов. Линейное снижение непрерывного прямого тока от 25°C (0.28 мА/°C) является прямым указанием для теплового расчёта. Превышение максимальной температуры перехода, которая внутренне связана с этими параметрами, может привести к ускоренной деградации или отказу. Указанное ограничение температуры пайки в 260°C максимум на 3 секунды во время сборки — ещё одно критически важное тепловое требование для предотвращения повреждения светодиодных кристаллов или целостности корпуса.

3. Объяснение системы биннинга

В спецификации явно указано, что устройство "РАССОРТИРОВАНО ПО СВЕТОВОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ". Это процесс контроля качества и сортировки. Во время производства небольшие вариации в эпитаксиальном росте и обработке кристаллов приводят к различиям в световом выходе отдельных светодиодных сегментов. Процесс биннинга включает измерение силы света каждого устройства при определённом испытательном токе (обычно 1 мА или 20 мА) и их сортировку в определённые диапазоны интенсивности или "бины". Покупая устройства из одного или указанного бина, разработчики гарантируют, что все цифры в многоразрядном индикаторе имеют практически одинаковую яркость, сохраняя однородный и профессиональный внешний вид. В спецификации указан диапазон интенсивности (Мин. 320 мккд, Тип. 1050 мккд), который определяет возможные доступные бины.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации упоминаются "ТИПИЧНЫЕ КРИВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ / ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК" на последней странице. Хотя конкретные графики не предоставлены в тексте, стандартные кривые для таких устройств обычно включают:Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика): Этот график показывает экспоненциальную зависимость, помогая разработчикам выбирать соответствующие токоограничивающие резисторы.Сила света в зависимости от прямого тока: Показывает, как световой выход увеличивается с током, часто становясь сублинейным при высоких токах из-за тепловых эффектов.Сила света в зависимости от температуры окружающей среды: Эта кривая демонстрирует снижение светового выхода при повышении температуры перехода, что критически важно для применений, работающих в широком диапазоне температур.Относительное спектральное распределение мощности: График, показывающий интенсивность излучаемого света по длинам волн, с центром вокруг пика 639 нм, подтверждающий чистоту цвета.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Устройство выполнено в стандартном корпусе DIP (Dual In-line Package), подходящем для монтажа в отверстия печатной платы. Габаритные размеры корпуса приведены в миллиметрах с общим допуском ±0.25 мм. Высота цифры является ключевой механической характеристикой и указана как 0.52 дюйма (13.2 мм). Схема подключения выводов необходима для разводки печатной платы. Это 30-выводное устройство с определённой разводкой для трёх цифр с общим анодом. Внутренняя принципиальная схема показывает, что каждая цифра выполнена по схеме с общим анодом, то есть все аноды сегментов (A-G, DP) одной цифры соединены внутри с одним общим выводом. Катоды каждого сегмента выведены на отдельные выводы. Такая конфигурация обычно управляется методом мультиплексирования, при котором общий анод каждой цифры поочерёдно подаётся на питание с высокой частотой, в то время как соответствующие катоды сегментов заземляются для подсветки нужного символа.

6. Рекомендации по пайке и сборке

В спецификации указан критический параметр для процесса сборки: максимально допустимая температура пайки. Указано, что устройство может выдерживать пиковую температуру 260°C в течение максимум 3 секунд, измеренную в точке на 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки корпуса. Это стандартная рекомендация для волновой или ручной пайки выводных компонентов. Превышение этого временно-температурного профиля может вызвать термическое напряжение на эпоксидном корпусе, потенциально приводя к растрескиванию, расслоению или повреждению внутренних проводных соединений и полупроводникового кристалла. Также подразумевается правильное обращение для предотвращения электростатического разряда (ЭСР), поскольку светодиоды обычно чувствительны к скачкам напряжения.

7. Упаковка и информация для заказа

Основной код для заказа —LTC-5836KR-07. Расшифровку номера детали можно предположить: 'LTC', вероятно, обозначает семейство продуктов, '5836' — конкретную модель, 'K' может указывать на цвет (Супер Красный), 'R' — на расположение десятичной точки справа, а '-07' может быть кодом ревизии или варианта. Устройство обычно поставляется в антистатических трубках или лотках для защиты выводов и предотвращения повреждения ЭСР при транспортировке и обращении. На упаковке будут этикетки с указанием номера детали, количества, кода партии и, возможно, кода бина световой интенсивности.

8. Рекомендации по применению

Типичные сценарии применения:Этот индикатор идеально подходит для любого применения, требующего чёткого многоразрядного числового отображения. Это включает цифровые мультиметры, частотомеры, промышленные таймеры, весы, автомобильные приборные панели (например, часы, одометр), медицинские устройства и бытовую технику, такую как духовки или микроволновые печи. Его широкий рабочий температурный диапазон делает его подходящим для промышленных сред.

Соображения при проектировании: 1. Схема управления:Используйте схему мультиплексирования для эффективного управления тремя цифрами. Для этого требуются выводы GPIO микроконтроллера или специализированная микросхема драйвера дисплея (например, MAX7219 или HT16K33), способная стягивать ток сегментов и подавать ток на цифры. 2.Ограничение тока:Внешние токоограничивающие резисторы обязательны для каждого катода сегмента (или могут быть интегрированы в драйвер) для установки желаемого прямого тока (например, 10-20 мА для полной яркости). Номинал резистора рассчитывается по формуле R = (Vcc - VF) / IF. 3.Рассеиваемая мощность:Убедитесь, что расчётная мощность на сегмент (VF * IF) не превышает 70 мВт, особенно при высоких температурах окружающей среды. 4.Угол обзора:Широкий угол обзора позволяет гибко выбирать положение монтажа, но оптимальный контраст достигается при прямом взгляде.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевое дифференцирующее преимущество LTC-5836KR-07 заключается в использованиитехнологии AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия)для красного свечения. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные красные светодиоды на основе GaAsP (фосфид арсенида галлия), AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу. Это означает, что он производит больше света (выше яркость) при том же электрическом токе или может достичь той же яркости при меньшем токе, что приводит к снижению энергопотребления и меньшему тепловыделению. Кроме того, светодиоды AlInGaP, как правило, лучше сохраняют характеристики при повышенных температурах и обеспечивают превосходную насыщенность и чистоту цвета, что даёт более яркий и стабильный красный цвет. Дизайн с серым корпусом и белыми сегментами — ещё одна особенность, повышающая контрастность по сравнению с индикаторами с чёрным корпусом или рассеянными сегментами.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какова цель биннинга по световой интенсивности?

О: Биннинг гарантирует визуальную однородность всех сегментов и цифр в многоразрядном индикаторе. Без биннинга одна цифра может выглядеть заметно ярче или тусклее соседних, что визуально отвлекает и выглядит непрофессионально.

В: Как управлять этим трёхразрядным индикатором с микроконтроллером, имеющим ограниченное количество выводов?

О: Необходимо использовать мультиплексирование. Микроконтроллеру потребуется не менее 11 выводов ввода-вывода (7 сегментов + десятичная точка + 3 общих вывода цифр) при прямом управлении, но эффективнее использовать специализированную микросхему драйвера светодиодов с последовательным интерфейсом. Эта микросхема обрабатывает мультиплексирование и управление током, требуя всего 2-3 вывода от микроконтроллера (например, SPI или I2C).

В: Почему прямой ток снижается с температурой?

О: По мере увеличения температуры перехода светодиода его способность рассеивать тепло снижается. Чтобы предотвратить превышение максимально безопасного предела температуры перехода (что вызовет быстрый отказ), максимально допустимый непрерывный ток должен быть уменьшен. Коэффициент снижения номинала (0.28 мА/°C) даёт рекомендацию для этого уменьшения.

В: Можно ли использовать этот индикатор в уличном применении?

О: Рабочий температурный диапазон (-35°C до +105°C) предполагает, что он может работать в суровых условиях. Однако для прямого уличного использования следует учитывать дополнительные факторы, не указанные в спецификации: корпус не является водонепроницаемым, а длительное воздействие ультрафиолетового солнечного света со временем может ухудшить состояние эпоксидной смолы, потенциально вызывая изменение цвета. Рекомендуется защитный кожух или конформное покрытие.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование индикатора для лабораторного источника питания

Разработчик создаёт регулируемый лабораторный источник питания и нуждается в чётком трёхразрядном индикаторе напряжения (например, от 0.0В до 30.0В). LTC-5836KR-07 выбран за свою яркость, читаемость и десятичную точку справа (идеально для отображения десятых долей вольта). В конструкции используется микроконтроллер с АЦП для измерения выходного напряжения. Микроконтроллер обменивается данными по I2C с микросхемой драйвера светодиодов. Драйвер управляет мультиплексированием трёх цифр: он поочерёдно подаёт питание на общий анод Цифры 1, Цифры 2 и Цифры 3. Одновременно он заземляет катоды сегментов, которые должны светиться для текущей питаемой цифры. Частота обновления устанавливается достаточно высокой (например, >100 Гц), чтобы устранить видимое мерцание. Токоограничивающие резисторы установлены на выходах сегментов драйвера, чтобы задать прямой ток 15 мА на сегмент, обеспечивая хороший баланс яркости и энергопотребления. Серый корпус обеспечивает отличный контраст на металлической панели источника питания.

12. Введение в технический принцип работы

Основной принцип работы основан на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Эпитаксиальные слои AlInGaP спроектированы так, чтобы иметь определённую ширину запрещённой зоны. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение перехода (примерно 2.0 В), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются через переход. Когда эти носители заряда рекомбинируют в активной области, они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Длина волны (цвет) этого света напрямую определяется шириной запрещённой зоны материала AlInGaP, которая настроена на производство красного света около 639 нм. Семисегментный формат — это стандартный шаблон, в котором отдельные светодиодные сегменты (обозначенные от A до G) могут выборочно подсвечиваться для формирования любой цифры от 0 до 9. Конфигурация с общим анодом упрощает схему управления для мультиплексированных индикаторов.

13. Тенденции и развитие технологий

Хотя дискретные семисегментные светодиодные индикаторы остаются актуальными для определённых применений, общая тенденция в технологии отображения движется в сторону интегрированных решений. К ним относятся:Матричные и алфавитно-цифровые индикаторы:Предлагают большую гибкость для отображения букв, символов и пользовательских знаков.OLED и Micro-LED дисплеи:Обеспечивают более высокое разрешение, лучший контраст и более тонкие форм-факторы, хотя часто по более высокой цене и с другими требованиями к управлению.Индикаторы со встроенным драйвером:Модули, которые объединяют светодиодную матрицу с контроллером/драйвером на одной печатной плате, упрощая проектирование интерфейса (часто только последовательное соединение). Для конкретной ниши высокоярких, надёжных и простых числовых индикаторов дисплеи на основе AlInGaP, такие как LTC-5836KR-07, продолжают предлагать оптимальный баланс производительности, надёжности и стоимости. Будущие разработки могут быть сосредоточены на ещё более высокой эффективности, более широких температурных диапазонах и альтернативах корпусов для поверхностного монтажа вместо выводных конструкций.