Техническая спецификация LTC-7500KG - Семисегментный светодиодный индикатор - Зеленый AlInGaP - Высота цифры 0.72 дюйма - 2.6В прямое напряжение - 70мВт рассеиваемая мощность

1. Обзор продукта

LTC-7500KG — это высокопроизводительный трехразрядный семисегментный модуль светодиодного индикатора. Его основная функция — обеспечение четкого и яркого цифрового отображения в широком спектре электронного оборудования. Основная технология основана на светодиодных кристаллах AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), выращенных на подложке из арсенида галлия (GaAs), которая известна своей способностью создавать высокоэффективный зеленый свет. Устройство имеет черный корпус с белыми сегментами, что обеспечивает отличную контрастность для оптимальной читаемости при различных условиях освещения.

1.1 Ключевые особенности и основные преимущества

Конструкция дисплея обладает рядом ключевых преимуществ, делающих его подходящим для требовательных применений. Высота цифры 0.72 дюйма (18.4 мм) обеспечивает крупный, легко читаемый символ. Сегменты являются сплошными и однородными, что гарантирует единообразный внешний вид всех цифр и сегментов. Устройство работает при низком энергопотреблении, способствуя созданию энергоэффективных конструкций. Сочетание высокой яркости и контрастности, а также широкого угла обзора обеспечивает видимость дисплея с различных позиций. Кроме того, оно обладает надежностью твердотельных устройств и классифицируется по световой силе, что позволяет согласовывать яркость в мультидисплейных конфигурациях. Корпус не содержит свинца и соответствует директивам RoHS.

1.2 Описание устройства и целевой рынок

Данное устройство представляет собой мультиплексированный индикатор с общим катодом и десятичной точкой справа. Мультиплексная конструкция сокращает количество необходимых выводов драйвера, упрощая схемы сопряжения. Его целевой рынок включает широкий спектр обычного электронного оборудования, где требуется надежная цифровая индикация. Это охватывает оборудование для офисной автоматизации, устройства связи, промышленные панели управления, приборы, бытовую технику и потребительскую электронику. Конструкция уделяет приоритетное внимание четкости, надежности и простоте интеграции.

2. Технические параметры и объективная интерпретация

В данном разделе представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик дисплея LTC-7500KG, основанный исключительно на данных, приведенных в спецификации.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не рабочие условия.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это максимальная мощность, которую может безопасно рассеивать один светодиодный сегмент без риска перегрева.
• Пиковый прямой ток на сегмент:60 мА. Этот ток допустим только в импульсном режиме с коэффициентом заполнения 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс. Он используется для достижения очень высокой мгновенной яркости, а не для непрерывной работы.
• Непрерывный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Этот ток линейно снижается со скоростью 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 - (0.28 мА/°C * 60°C) = 8.2 мА.
• Диапазон рабочих и температур хранения:от -35°C до +105°C. Устройство может храниться или работать в этом полном диапазоне.
• Условия пайки:Устройство выдерживает волновую пайку или оплавление при условии, что температура припоя в точке на 1/16 дюйма (≈1.6 мм) ниже плоскости установки не превышает 260°C в течение 3 секунд. Температура самого корпуса компонента не должна превышать максимально допустимую температуру во время сборки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измерены в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C) и представляют типичные характеристики.

• Средняя сила света (I_V):Это ключевой параметр яркости. При прямом токе (I_F) 1 мА сила света обычно составляет 1050 мккд (микрокандела), минимум 500 мккд. При 10 мА типичная сила света значительно возрастает до 11550 мккд. Конструкторы должны выбирать ток накачки на основе требуемой яркости и тепловых соображений.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):571 нм (типично). Это длина волны, на которой интенсивность излучаемого света максимальна.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм (типично). Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический свет.
• Доминирующая длина волны (λ_d):572 нм (типично). Это длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая зеленый цвет.
• Прямое напряжение на кристалл (V_F):2.6 В (типично), минимум 2.05 В, при I_F=20 мА. При проектировании схемы необходимо учитывать это падение напряжения и его вариации от кристалла к кристаллу.
• Обратный ток на сегмент (I_R):Максимум 100 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В. Этот параметр предназначен только для целей тестирования; непрерывная работа в режиме обратного смещения запрещена.
• Коэффициент согласования силы света:Максимум 2:1 (для аналогичной светящейся области). Это означает, что разница в яркости между любыми двумя сегментами при одинаковых условиях накачки (I_F=1мА) не должна превышать коэффициент два.
• Перекрестные помехи:≤ 2.5%. Это определяет максимальное количество нежелательного света от неактивного сегмента, когда соседний сегмент включен, часто из-за внутреннего оптического отражения.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации указано, что устройство \"классифицировано по силе света\". Это подразумевает наличие системы сортировки, хотя конкретные коды групп не указаны в предоставленном отрывке. В производстве светодиодов сортировка — это процесс разделения светодиодов на основе измеренных параметров, таких как сила света (яркость), прямое напряжение (V_F) и доминирующая длина волны (цвет).

• Сортировка по силе света:Светодиоды группируются в бины на основе их светового потока при стандартном испытательном токе. Это обеспечивает единообразие яркости нескольких дисплеев, используемых в одном продукте. Гарантия производительности в виде коэффициента согласования силы света 2:1 из спецификации опирается на эту сортировку.
• Сортировка по прямому напряжению:Светодиоды также могут сортироваться по их V_F. Использование светодиодов из одного бина V_F в мультиплексированной или параллельно управляемой схеме помогает обеспечить равномерное распределение тока и постоянную яркость.
• Сортировка по длине волны/цвету:Для цветных светодиодов, таких как этот зеленый AlInGaP, сортировка по доминирующей длине волны (λ_d) обеспечивает постоянный оттенок. Предупреждение, рекомендующее использовать \"светодиодные индикаторы из одного BIN\" для сборок с несколькими устройствами, напрямую указывает на необходимость избегать \"проблем неравномерности оттенка\".

Конструкторам следует обращаться к производителю за информацией о конкретных кодах бинов при заказе для применений, требующих точного согласования цвета или яркости.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в предоставленном отрывке PDF упоминаются \"Типичные электрические / оптические характеристические кривые\" на странице 7/10, конкретные графики не включены в текстовое содержание. Как правило, такие кривые для светодиодного индикатора включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I-V кривая):Этот график показывает, как световой поток увеличивается с ростом тока накачки. Обычно он нелинейный, причем эффективность часто падает при очень высоких токах.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Это показывает вольт-амперную характеристику диода, что крайне важно для проектирования схемы ограничения тока.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Эта кривая демонстрирует, как световой поток уменьшается с ростом температуры перехода. Это критически важно для проектирования систем, работающих в широком диапазоне температур.
• Спектральное распределение:График зависимости интенсивности света от длины волны, показывающий пик около 571 нм и спектральную ширину.

Эти кривые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях и для оптимизации схемы управления с точки зрения производительности, эффективности и долговечности.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры и чертеж

LTC-7500KG — это корпус с 30 выводами в двухрядном исполнении (DIP). Ключевые размеры из чертежа включают:

• Общая ширина корпуса: приблизительно 45.72 мм.
• Высота цифры: 18.4 мм (0.72 дюйма).
• Шаг выводов: 2.54 мм (0.1 дюйма), стандартный шаг для DIP.
• Расстояние между рядами выводов: 10.16 мм (2.54 мм * 4).
• Диаметр вывода: 0.45 мм. Рекомендуемый диаметр отверстия на печатной плате составляет 0.9 мм для облегчения вставки и пайки.

Допуски для большинства размеров составляют ±0.25 мм. Специальные примечания касаются допустимых производственных вариаций, таких как смещение кончика вывода (±0.4 мм), посторонние частицы на сегментах, загрязнение чернилами, пузыри и изгиб отражателя.

5.2 Подключение выводов и идентификация полярности

Устройство использует мультиплексированную конфигурацию с общим катодом. Имеется три вывода общего катода, по одному на каждую цифру (Цифра 1, Цифра 2, Цифра 3). Аноды каждого сегмента (A-G и DP) для всех трех цифр выведены на отдельные выводы. Такая структура позволяет микроконтроллеру включать по одной цифре за раз, подключая ее общий катод к земле, одновременно подавая высокий уровень на аноды нужных сегментов. Быстро переключаясь между цифрами (мультиплексирование), все три цифры кажутся постоянно включенными. Таблица распиновки предоставляет конкретное соответствие для всех 30 выводов. Вывод 1 обозначен на чертеже, что определяет ориентацию.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение и сборка критически важны для надежности.

• Пайка:Устройство выдерживает температуру пайки 260°C в течение 3 секунд в точке на 1.6 мм ниже плоскости установки. Следует использовать стандартные профили бессвинцовой пайки оплавлением или волной, совместимые с этим требованием.
• Механические нагрузки:Избегайте использования неподходящих инструментов или методов сборки, создающих аномальную нагрузку на корпус дисплея, так как это может вызвать физическое повреждение.
• Наклеивание декоративной пленки:Если на лицевую сторону наносится декоративная пленка, она использует чувствительный к давлению клей. Не рекомендуется допускать тесный контакт этой стороны пленки с передней панелью/крышкой, так как внешнее усилие может вызвать смещение пленки.

7. Условия хранения

Для предотвращения деградации, особенно окисления выводов, светодиодные индикаторы должны храниться в оригинальной упаковке при следующих условиях:

• Температура:от 5°C до 30°C.
• Относительная влажность:ниже 60%.

Хранение вне этих спецификаций может ухудшить паяемость и долгосрочную производительность.

8. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

Основываясь на разделе \"Предупреждения\", необходимо соблюдать несколько критически важных рекомендаций по проектированию и применению.

8.1 Проектирование схемы

• Метод управления:Настоятельно рекомендуется использовать управление постоянным током вместо управления постоянным напряжением. Это обеспечивает постоянную силу света независимо от вариаций прямого напряжения (V_F) отдельных светодиодных кристаллов.
• Ограничение тока:Схема должна быть спроектирована так, чтобы обеспечивать заданный ток накачки во всем возможном диапазоне V_F(от 2.05В до 2.6В типично).
• Безопасный рабочий ток:Выбранный непрерывный ток накачки должен быть снижен на основе максимально ожидаемой температуры окружающей среды в применении, используя коэффициент снижения 0.28 мА/°C от 25°C.
• Защита:Схема управления должна включать защиту от обратных напряжений и переходных скачков напряжения во время включения или выключения питания. Обратное смещение может вызвать миграцию металла, увеличивая ток утечки или вызывая короткие замыкания.

8.2 Тепловой и экологический менеджмент

• Тепловой менеджмент:Превышение рекомендуемого рабочего тока или температуры приведет к сильной деградации светового потока или преждевременному отказу. В высокотемпературных средах может потребоваться адекватная вентиляция или теплоотвод.
• Конденсация:Избегайте резких изменений температуры окружающей среды, особенно в условиях высокой влажности, так как это может вызвать образование конденсата на дисплее, что потенциально приведет к электрическим или оптическим проблемам.

8.3 Тестирование и согласование

• Механические испытания:Если конечный продукт, содержащий этот дисплей, должен проходить испытания на падение или вибрацию, условия испытаний следует согласовать с поставщиком для оценки и рекомендаций до окончательного утверждения проекта.
• Согласование дисплеев:Для применений, где в одном устройстве используются два или более дисплея (например, многозначная панель), рекомендуется использовать дисплеи из одной производственной группы (бина), чтобы избежать заметных различий в яркости или оттенке.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя прямое сравнение с другими моделями не предоставлено в спецификации, ключевые отличительные особенности LTC-7500KG можно вывести из его параметров:

• Технология:Использование AlInGaP на подложке GaAs для зеленого света обеспечивает высокую эффективность и хорошую температурную стабильность по сравнению со старыми технологиями.
• Корпус:Высота цифры 0.72 дюйма в стандартном 30-выводном DIP-корпусе обеспечивает баланс между размером и читаемостью, хорошо вписываясь во многие существующие форм-факторы продуктов.
• Оптические характеристики:Сочетание высокой типичной яркости (11550 мккд @10мА), высокой контрастности (черный корпус/белые сегменты) и широкого угла обзора представляет собой мощный комплекс для пользовательских интерфейсов.
• Соответствие стандартам:Бессвинцовый корпус, соответствующий RoHS, удовлетворяет современным экологическим нормам.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

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

О: Нет. Типичное прямое напряжение составляет 2.6В, и всегда требуется последовательный токоограничивающий резистор для установки правильного тока. Прямое подключение к выводу 5В, скорее всего, превысит абсолютный максимальный ток и разрушит светодиод.

В: Почему пиковый ток (60мА) намного выше непрерывного тока (25мА)?

О: Светодиоды могут выдерживать короткие импульсы высокого тока, потому что выделяемое тепло не успевает повысить температуру перехода до опасного уровня. Коэффициент заполнения 1/10 и длительность импульса 0.1 мс гарантируют, что средняя мощность остается в безопасных пределах. Это используется в приложениях, требующих очень высокой пиковой яркости.

В: Что означает \"общий катод\" для моей схемы драйвера?

О: В индикаторе с общим катодом все катоды (отрицательные стороны) светодиодов одной цифры соединены вместе. Чтобы включить сегмент, вы подаете положительное напряжение (через резистор) на его анод и подключаете общий катод соответствующей цифры к земле. Это противоположность индикатору с общим анодом.

В: Как добиться равномерной яркости на всех трех цифрах?

О: Используйте мультиплексирование. Включайте только одну цифру за раз, активируя ее общий катод. Включайте нужные сегменты на этой цифре. Быстро переключайтесь между тремя цифрами (например, на частоте 100 Гц или выше). Инерция зрения создает впечатление, что все цифры горят постоянно. Убедитесь, что пиковый ток во время короткого времени включения каждой цифры обеспечивает желаемую среднюю яркость.

11. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование цифрового таймера.

Конструктор создает таймер обратного отсчета, отображающий минуты и секунды (ММ:СС). Потребуется два модуля LTC-7500KG. Микроконтроллер (например, ARM Cortex-M или PIC) будет иметь 6 линий управления общими катодами (по одной на цифру) и 8 линий управления сегментами (7 сегментов + десятичная точка). Прошивка будет реализовывать процедуру мультиплексирования. Ток накачки будет устанавливаться через токоограничивающие резисторы или, предпочтительно, через микросхему драйвера постоянного тока. Значение тока будет выбрано на основе требуемой яркости и максимальной температуры окружающей среды внутри корпуса таймера. Для обеспечения визуальной согласованности конструктор должен указать поставщику, что оба дисплея должны быть из одной группы по силе света и длине волны.

12. Введение в принцип работы

LTC-7500KG работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение диода, электроны из n-слоя AlInGaP рекомбинируют с дырками из p-слоя, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав полупроводника AlInGaP определяет длину волны (цвет) излучаемого света, в данном случае зеленый (~572 нм). Каждая цифра состоит из семи светодиодных сегментов в форме полос (от A до G) и десятичной точки (DP). Избирательно активируя эти сегменты, можно сформировать любую цифру от 0 до 9. Схема мультиплексирования электронным образом разделяет линии драйверов сегментов между всеми цифрами, значительно сокращая необходимое количество линий ввода/вывода микроконтроллера.

13. Технологические тренды

Технология светодиодных индикаторов продолжает развиваться. Хотя LTC-7500KG использует зрелую и надежную технологию AlInGaP, более широкие отраслевые тенденции включают:

• Повышение эффективности:Постоянные исследования в области материаловедения направлены на улучшение световой отдачи (люмен на ватт) всех цветов светодиодов, снижая энергопотребление при том же световом потоке.
• Миниатюризация:Наблюдается тенденция к уменьшению шага пикселей и увеличению плотности дисплеев, хотя для применений с крупными цифрами, подобных этому, читаемость остается первостепенной.
• Интеграция:Некоторые современные дисплеи интегрируют микросхемы драйверов непосредственно в корпус модуля, упрощая внешние схемы. LTC-7500KG представляет собой традиционный дискретный подход, обеспечивающий максимальную гибкость проектирования.
• Варианты цвета:Хотя это монохромный зеленый дисплей, существует широкий выбор семисегментных индикаторов других цветов (красный, желтый, синий, белый), использующих различные полупроводниковые материалы, такие как InGaN для синего/белого цвета.

LTC-7500KG занимает устоявшуюся нишу для применений, требующих надежной, легко читаемой и стабильной цифровой индикации без затрат и сложностей полноценного графического дисплея.