Техническая документация LTC-4724JF - Семисегментный светодиодный индикатор 0.4 дюйма, желто-оранжевый, 2.6В, 70мВт

1. Обзор продукта

LTC-4724JF — это компактный высокопроизводительный трехразрядный семисегментный светодиодный индикатор. Его основная функция — обеспечение четкого и яркого цифрового отображения в различных электронных устройствах и приборах. Устройство изготовлено с использованием передовой технологии AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известной своей высокой эффективностью излучения в желто-оранжевом спектре. Этот конкретный выбор материала обеспечивает отличную световую интенсивность и чистоту цвета. Индикатор имеет серый лицевой экран с белой маркировкой сегментов, что создает высококонтрастный вид и улучшает читаемость при различном освещении. Он спроектирован как мультиплексированный индикатор с общим катодом, что является стандартной конфигурацией для многоразрядных дисплеев, позволяющей минимизировать количество необходимых выводов драйвера.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

LTC-4724JF предлагает несколько явных преимуществ для конструкторов и инженеров:

• Компактный размер с высокой читаемостью:Высота цифры 0.4 дюйма (10.0 мм) обеспечивает хороший баланс между экономией места и четкой видимостью, что делает его подходящим для панельных измерительных приборов, испытательного оборудования и бытовой электроники, где пространство на передней панели ограничено.
• Превосходные оптические характеристики:Использование чипов AlInGaP обеспечивает высокую яркость и отличную контрастность. Непрерывные, однородные сегменты гарантируют стабильный и профессиональный вид символов без зазоров или тусклых пятен.
• Энергоэффективность:Низкое энергопотребление, что полезно для устройств с питанием от батарей или энергосберегающих приложений. Типичное прямое напряжение относительно низкое, что снижает общее энергопотребление подсистемы индикации.
• Широкий угол обзора:Индикатор сохраняет хорошую видимость под широким углом, обеспечивая возможность считывания информации с различных позиций, что критически важно для панельного оборудования.
• Как твердотельное устройство, он обеспечивает длительный срок службы и устойчивость к вибрации и ударам по сравнению с механическими индикаторами.Гарантия качества:
• Устройства категоризированы (рассортированы) по световой интенсивности. Это означает, что блоки сортируются на основе измеренной светоотдачи, что позволяет разработчикам выбирать стабильные уровни яркости для своих приложений, предотвращая неравномерное освещение в многодисплейных установках.Соответствие экологическим нормам:
• Корпус не содержит свинца, соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что делает его пригодным для использования в продуктах, продаваемых на рынках со строгими экологическими нормами.2. Технические характеристики и подробная интерпретация

В этом разделе представлен подробный анализ электрических и оптических параметров, определяющих границы производительности и условия эксплуатации LTC-4724JF.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

Рассеиваемая мощность на сегмент:

• 70 мВт. Это максимальная мощность, которую может безопасно рассеивать в виде тепла один светодиодный сегмент. Превышение этого значения может привести к перегреву и ускоренной деградации полупроводникового перехода.Пиковый прямой ток на сегмент:
• 90 мА (при импульсных условиях: скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Этот параметр предназначен для коротких импульсов, часто используемых в схемах мультиплексирования для достижения более высокой пиковой яркости.Постоянный прямой ток на сегмент:
• 25 мА при 25°C. Это максимальный постоянный ток, рекомендуемый для непрерывной работы. В спецификации указан коэффициент снижения 0.33 мА/°C выше 25°C. Например, при температуре окружающей среды (Ta) 65°C максимально допустимый постоянный ток составит: 25 мА - [ (65°C - 25°C) * 0.33 мА/°C ] = 25 мА - 13.2 мА =11.8 мА. Это снижение номинала критически важно для управления температурным режимом и долгосрочной надежности.Диапазон рабочих температур и температур хранения:
• -35°C до +85°C. Устройство рассчитано на промышленные температурные диапазоны, подходит для условий вне типичных офисных.Условия пайки:
• 260°C в течение 3 секунд, измерено на расстоянии 1/16 дюйма (приблизительно 1.6 мм) ниже плоскости установки. Это определяет профиль пайки оплавлением для сборки печатной платы.2.2 Электрические и оптические характеристики (типовые при 25°C)

Это типичные параметры производительности в указанных условиях испытаний, представляющие ожидаемое поведение устройства.

Средняя сила света (I

• ):_Vот 200 до 650 мккд (микрокандел) при I=1мА. Этот широкий диапазон указывает на процесс сортировки. Минимум составляет 200 мккд, но типичные блоки будут ярче. Испытательный ток 1мА является стандартным условием низкого тока для сравнения яркости._FПиковая длина волны излучения (λ
• ):_p611 нм. Это длина волны, на которой спектральная выходная мощность светодиода максимальна. Она определяет воспринимаемый "желто-оранжевый" цвет.Полуширина спектральной линии (Δλ):
• 17 нм. Это измеряет разброс длин волн излучаемого света. Значение 17 нм указывает на относительно узкое, чистое цветовое излучение, что характерно для технологии AlInGaP.Доминирующая длина волны (λ
• ):_d605 нм. Это единственная длина волны, которая лучше всего представляет воспринимаемый человеческим глазом цвет света, немного отличающийся от пиковой длины волны.Прямое напряжение на сегмент (V
• ):_Fот 2.05В до 2.6В при I=20мА. Это критический параметр для проектирования драйвера. Схема драйвера должна обеспечивать как минимум 2.6В, чтобы гарантировать протекание желаемого тока 20мА через все сегменты, даже те, которые находятся на верхней границе диапазона V_FОбратный ток (I_F distribution.
• ):_Rмаксимум 100 мкА при V=5В. Это определяет максимальный ток утечки, когда светодиод находится под обратным смещением. Хотя он мал, он подтверждает блокирующую характеристику диода._RКоэффициент соответствия силы света (I
• V-m_):максимум 2:1 при I=10мА. Это максимально допустимое соотношение между самым ярким и самым тусклым сегментом в одной цифре или между одинаковыми сегментами на разных цифрах. Соотношение 2:1 обеспечивает визуальную однородность._F3. Объяснение системы сортировки (бининг)

LTC-4724JF использует систему сортировки в основном для

Силы света. Как указано в диапазоне I(200-650 мккд), блоки тестируются и сортируются в разные группы на основе их светового потока при стандартном испытательном токе (1мА). Это позволяет клиентам:_VОбеспечить согласованность:

• Для приложений, использующих несколько индикаторов (например, многозначный прибор), заказ деталей из одной группы интенсивности гарантирует, что все цифры будут иметь одинаковую яркость, предотвращая неравномерный, пятнистый вид.Выбрать в соответствии с потребностями приложения:
• Конструкция, требующая очень высокой яркости, может указывать блоки из группы с более высокой интенсивностью, в то время как энергочувствительная конструкция может использовать группу с более низкой интенсивностью.В спецификации для этого конкретного номера детали явно не упоминаются отдельные группы для длины волны (цвета) или прямого напряжения, что подразумевает, что процесс AlInGaP обеспечивает достаточно жесткий контроль над этими параметрами, или они включены в основную сортировку по интенсивности.

4. Анализ характеристических кривых

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

Ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):

• Показывает экспоненциальную зависимость. Кривая будет иметь "колено" около типичного V(2.05-2.6В). Управление постоянным током, как рекомендуется, обеспечивает стабильную яркость независимо от незначительных изменений V_FСила света в зависимости от прямого тока (I_F variations.
• от I_V):_FОбычно показывает почти линейную зависимость при низких токах, возможно, насыщаясь при очень высоких токах. Этот график помогает определить ток драйвера, необходимый для достижения целевой яркости.Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:
• Показывает, как световой поток уменьшается с увеличением температуры. Это жизненно важно для проектирования систем, работающих в условиях высоких температур, так как ток драйвера, возможно, потребуется увеличить (в пределах номиналов) для компенсации.Спектральное распределение:
• График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, с центром около 611 нм и шириной 17 нм на половине максимальной интенсивности (FWHM).5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

LTC-4724JF поставляется в стандартном корпусе DIP (Dual In-line Package) для сквозного монтажа. Чертеж (ссылка на странице 3) предоставляет все критические размеры, включая общую длину, ширину, высоту, расстояние между цифрами, шаг выводов и диаметр выводов. Примечание указывает, что все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Эта информация необходима для проектирования посадочного места на печатной плате, определения размеров выреза на панели и обеспечения правильного механического соответствия в конечном продукте.

5.2 Распиновка и внутренняя схема

Устройство имеет 14-выводную конфигурацию (некоторые выводы помечены как "NO PIN"). Внутренняя схема (страница 4) показывает мультиплексированную архитектуру с общим катодом:

Общие катоды:

• Выводы 1, 5 и 7 являются катодами для Цифры 1, Цифры 2 и Цифры 3 соответственно. Вывод 14 является общим катодом для трех правых десятичных точек (L1, L2, L3).Аноды сегментов:
• Аноды для семи основных сегментов (A, B, C, D, E, F, G) и десятичных точек выведены на отдельные выводы (например, вывод 12 = сегмент A, вывод 2 = сегмент E).Чтобы зажечь определенный сегмент на определенной цифре, соответствующий вывод анода сегмента должен быть переведен в высокий уровень (с токоограничивающим резистором), а вывод катода для этой цифры должен быть переведен в низкий уровень (заземлен). Эта техника мультиплексирования позволяет управлять 3 цифрами и их сегментами всего с 14 выводами вместо 24+ выводов, если бы каждый сегмент был подключен независимо.

6. Рекомендации по пайке, сборке и хранению

6.1 Пайка и сборка

Пайка оплавлением:

• Следуйте указанному условию: 260°C в течение 3 секунд. Это должно быть интегрировано в стандартный профиль бессвинцовой пайки оплавлением.Механическое напряжение:
• Избегайте приложения аномальной силы к корпусу индикатора во время сборки. Используйте подходящие инструменты, чтобы предотвратить растрескивание эпоксидного корпуса или повреждение внутренних проводных соединений.Конденсация:
• Избегайте резких перепадов температуры во влажной среде, чтобы предотвратить образование конденсата на индикаторе, что может вызвать короткое замыкание или коррозию.Наклейка пленки:
• Если используется декоративная пленка или фильтр, обратите внимание, что используется клей чувствительный к давлению. Избегайте прямого прижатия стороны с пленкой к передней панели, так как внешнее усилие может сместить ее.6.2 Условия хранения

Правильное хранение критически важно для предотвращения окисления оловянного покрытия выводов, что может привести к плохой паяемости.

Для индикаторов со сквозным монтажом (LTC-4724JF):

• Храните в оригинальной упаковке при температуре от 5°C до 30°C и влажности ниже 60%. Если влагозащитный пакет был открыт более 6 месяцев, перед использованием произведите прогрев при 60°C в течение 48 часов и соберите в течение одной недели.Общий принцип:
• Используйте запасы оперативно. Длительное хранение больших количеств не рекомендуется. Если выводы кажутся окисленными, может потребоваться повторное лужение перед сборкой.7. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

7.1 Типичные сценарии применения

LTC-4724JF идеально подходит для приложений, требующих четкого и надежного цифрового отображения, таких как:

Цифровые панельные измерительные приборы (напряжение, ток, температура)

• Испытательное и измерительное оборудование
• Индикаторы систем промышленного управления
• Бытовая техника (микроволновые печи, весы, аудиооборудование)
• Медицинские устройства (где исключительная надежность не является исключительной ответственностью этого компонента — см. Предостережения)
• 7.2 Критически важные соображения при проектировании

Проектирование схемы драйвера:

• Управление постоянным током:
  • Настоятельно рекомендуется вместо управления постоянным напряжением. Оно обеспечивает стабильную яркость сегментов независимо от изменений Vи обеспечивает внутреннюю защиту от теплового разгона._FТокоограничивающие резисторы:
  • Если используется простой драйвер на основе резистора, рассчитайте значение резистора на основе напряжения питания (V), максимального ожидаемого V_CC(2.6В) и желаемого I_F. Пример: Для V_F=5В и I_CC=10мА, R = (5В - 2.6В) / 0.01А = 240Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 240Ом или 220Ом)._FЗапас по напряжению:
  • Драйвер (вывод микроконтроллера или специализированная ИС) должен быть способен обеспечить достаточное напряжение для преодоления самого высокого Vв цепи. Система на 3.3В может испытывать трудности с сегментами при V_F2.6В после учета напряжения насыщения драйвера._FЗащита от обратного напряжения:
  • Схема должна предотвращать обратное смещение на светодиодах во время включения/выключения питания. Этого можно достичь с помощью тщательной последовательности включения питания или добавления защитного диода параллельно индикатору (находящегося под обратным смещением в нормальном режиме работы).Тепловой менеджмент:
• Соблюдайте кривую снижения тока. В условиях высокой температуры окружающей среды уменьшите ток драйвера или улучшите вентиляцию, чтобы поддерживать температуру перехода светодиода в безопасных пределах.Мультиплексирующий драйвер:
• Используйте специализированную ИС драйвера индикатора или микроконтроллер с поддержкой мультиплексирования. Убедитесь, что частота сканирования достаточно высока (обычно >60 Гц), чтобы избежать видимого мерцания. Пиковый импульсный ток может быть выше постоянного номинала (согласно параметру 90 мА) для поддержания средней яркости.8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные красные/желтые светодиоды на основе GaP (фосфид галлия) или GaAsP (фосфид арсенида галлия), технология AlInGaP в LTC-4724JF предлагает:

Более высокая эффективность и яркость:

• Больше светового потока на миллиампер тока.Лучшая насыщенность цвета:
• Более узкая спектральная ширина (17 нм) для более чистого, более определенного желто-оранжевого цвета.Превосходная температурная стабильность:
• AlInGaP, как правило, лучше сохраняет свою яркость и цвет в диапазоне температур по сравнению со старыми технологиями.По сравнению с белыми светодиодами с фильтрами, он предлагает более простое и эффективное решение, когда требуется конкретное монохроматическое излучение.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?

• О: Возможно, но с осторожностью. Вы должны использовать токоограничивающий резистор. Рассчитайте его значение на основе выходного высокого напряжения вывода (которое может быть меньше 5В) и Vсветодиода. Убедитесь, что вывод микроконтроллера может принимать/отдавать требуемый ток (например, 10-20 мА на сегмент), что может превышать максимальный номинал вывода, потребуя транзистора или ИС драйвера._FВ: Почему рекомендуется управление постоянным током?
• О: Яркость светодиода в первую очередь контролируется током, а не напряжением. Vможет варьироваться от устройства к устройству и с температурой. Источник постоянного тока автоматически регулирует напряжение для поддержания заданного тока, обеспечивая стабильную, предсказуемую яркость и защищая светодиод от условий перегрузки по току._FВ: Что означает "категоризирован по силе света" для моего проекта?
• О: Это означает, что вы должны указывать и заказывать блоки из одного кода группы интенсивности, если используете несколько индикаторов в одном продукте. Это предотвращает заметные различия в яркости между цифрами или индикаторами. Проконсультируйтесь с поставщиком по поводу наличия конкретных групп.В: В инструкциях по хранению упоминается прогрев. Это всегда необходимо?
• О: Прогрев — это процесс удаления влаги ("высушивание") для компонентов, которые впитали влагу из воздуха во время длительного хранения. Это предотвращает "вспучивание" (растрескивание корпуса) во время высокотемпературного процесса пайки. Если детали используются вскоре после вскрытия герметичного пакета, прогрев обычно не требуется. Следуйте рекомендациям в разделе 6.2.10. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование индикатора для 3-разрядного вольтметра постоянного тока.

Микроконтроллер и драйвер:

1. Выберите микроконтроллер с достаточным количеством выводов ввода-вывода или используйте специализированный мультиплексирующий драйвер светодиодов (например, MAX7219, TM1637) для управления анодами сегментов и катодами цифр.Установка тока:
2. Определите рабочий ток. Для хорошей яркости в помещении часто достаточно 10-15 мА на сегмент. Используйте формулу снижения номинала, чтобы проверить, безопасно ли это при вашей максимальной ожидаемой температуре окружающей среды (например, 50°C).Расчет резистора:
3. Если драйвер использует токоограничение резистором, рассчитайте, как показано в разделе 7.2. Если используется драйвер постоянного тока, установите ток на желаемое значение.Разводка печатной платы:
4. Разместите токоограничивающие резисторы ближе к ИС драйвера или микроконтроллеру, не обязательно прямо у выводов индикатора. Убедитесь, что дорожки к выводам общего катода могут выдерживать сумму токов всех сегментов в одной цифре (например, если все 7 сегментов + десятичная точка включены при 10 мА каждый, дорожка катода должна выдерживать 80 мА).Программное обеспечение:
5. Реализуйте процедуру мультиплексирования, которая быстро переключается между цифрами 1, 2 и 3. Скрытность для каждой цифры составляет 1/3, поэтому для достижения той же средней яркости, что и у статического индикатора, пиковый ток во время ее активности может быть до 3 раз выше (но не должен превышать пиковый номинал 90 мА).Тестирование:
6. Проверьте равномерность яркости. Если цифры выглядят неравномерно, проверьте стабильность Vна выводах индикатора, проверьте значения резисторов и убедитесь, что все сегменты индикатора из одной группы интенсивности._CC11. Принцип работы

LTC-4724JF основан на принципе электролюминесценции в полупроводниковом PN-переходе. Когда прикладывается прямое смещающее напряжение, превышающее напряжение включения диода (приблизительно 2В для AlInGaP), электроны из N-типа материала и дырки из P-типа материала рекомбинируют в активной области (квантово-ямочной структуре слоя AlInGaP). Это событие рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав атомов алюминия, индия, галлия и фосфора в кристаллической решетке определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае желто-оранжевый при ~611 нм. Непрозрачная подложка GaAs помогает отражать свет вверх, улучшая общую эффективность извлечения света с верхней поверхности чипа.

12. Тенденции в технологиях

Хотя семисегментные индикаторы остаются основным продуктом для цифрового отображения, базовая светодиодная технология продолжает развиваться. AlInGaP представляет собой зрелую, высокопроизводительную технологию для красного, оранжевого и желтого цветов. Текущие тенденции в технологии отображения включают:

Интеграция:

• Переход к индикаторам со встроенными ИС драйверов ("интеллектуальные индикаторы"), которые упрощают интерфейс для основного контроллера, требуя только последовательных данных (I2C, SPI) вместо множества параллельных выводов.Миниатюризация и плотность:
• Разработка меньшего шага пикселей и более плотных многозначных или матричных модулей с использованием передовой упаковки.Достижения в материалах:
• Продолжающиеся исследования материалов, таких как соединения на основе GaN, для более широкого цветового охвата и более высокой эффективности, хотя они более распространены в синих/зеленых/белых светодиодах.Гибкие и новые форм-факторы:
• Исследование индикаторов на гибких подложках для неплоских поверхностей.Для приложений, требующих простого, надежного и яркого цифрового отображения, семисегментные индикаторы со сквозным монтажом на основе AlInGaP, такие как LTC-4724JF, продолжают оставаться надежным и экономически эффективным решением.

For applications requiring simple, reliable, and bright numeric indication, through-hole AlInGaP seven-segment displays like the LTC-4724JF continue to be a robust and cost-effective solution.