Техническая спецификация светодиодного индикатора LTC-571JD - Высота цифры 0.56 дюйма - Красный AlInGaP - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTC-571JD — это высокопроизводительный трехразрядный семисегментный светодиодный модуль индикации, разработанный для применений, требующих четкого, яркого числового отображения. Его основная функция — обеспечение визуального числового вывода в электронных устройствах, таких как измерительное оборудование, промышленные контроллеры, панели приборов и бытовая техника. Ключевое преимущество этого устройства заключается в использовании передовой технологии светодиодных кристаллов AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), которая обеспечивает превосходную световую отдачу и чистоту цвета по сравнению с традиционными материалами. Это приводит к ключевым особенностям, выделенным в спецификации: высокая яркость, отличный внешний вид символов с непрерывными однородными сегментами, высокая контрастность и широкий угол обзора. Устройство классифицировано по световой силе, что обеспечивает постоянство уровней яркости между производственными партиями, что критически важно для многоразрядных индикаторов, где однородность имеет первостепенное значение. Целевой рынок включает разработчиков и производителей профессионального и промышленного электронного оборудования, где надежность, читаемость при различных условиях освещения и длительный срок службы являются критически важными требованиями.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности этого индикатора. Средняя световая сила (Iv) указана с минимальным значением 340 мккд, типичным значением 700 мккд и без максимального предела при условии испытаний с прямым током (IF) 1 мА. Такая высокая яркость обеспечивает хорошую видимость. Излучаемый свет находится в красном спектре с пиковой длиной волны излучения (λp) 656 нм и доминирующей длиной волны (λd) 640 нм, оба параметра измерены при IF=20 мА. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 22 нм, что указывает на относительно чистый цвет излучения. Важно отметить, что световая сила измеряется с использованием комбинации датчика и фильтра, аппроксимирующей кривую спектральной чувствительности глаза МКО, что гарантирует соответствие значений человеческому зрительному восприятию.

2.2 Электрические характеристики и абсолютные максимальные параметры

Электрические пределы устройства определяют его безопасную рабочую область. Абсолютные максимальные параметры не должны превышаться во избежание необратимого повреждения. Ключевые ограничения включают: Рассеиваемую мощность на сегмент 70 мВт, Пиковый прямой ток на сегмент 110 мА (в импульсном режиме: скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) и Постоянный прямой ток на сегмент 25 мА при 25°C, с линейным снижением на 0.33 мА/°C выше 25°C. Максимальное обратное напряжение на сегмент составляет 5 В. Прямое напряжение на сегмент (VF) имеет типичное значение 2.6 В с максимумом 2.6 В при IF=20 мА, в то время как обратный ток на сегмент (IR) составляет максимум 100 мкА при VR=5 В. Коэффициент соответствия световой силы между сегментами указан максимум 2:1, что обеспечивает визуальную однородность по всему индикатору.

2.3 Тепловые и климатические характеристики

Надежность в диапазоне температур является ключевой особенностью. Устройство рассчитано на рабочий температурный диапазон от -35°C до +85°C и идентичный диапазон температур хранения. Такой широкий диапазон делает его пригодным для работы в жестких условиях. Для монтажа максимальная температура пайки составляет 260°C в течение максимум 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки, что является стандартной рекомендацией для процессов волновой пайки или оплавления для предотвращения теплового повреждения светодиодных кристаллов или корпуса.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации явно указано, что устройство "Классифицировано по световой силе". Это указывает на внедрение системы сортировки (бининга). При производстве светодиодов возникают естественные вариации параметров. Сортировка (бининг) — это процесс разделения произведенных светодиодов на группы (бины) на основе конкретных измеренных параметров, таких как световая сила, прямое напряжение или доминирующая длина волны. Для LTC-571JD основным критерием сортировки является световая сила. Это гарантирует, что клиенты получат индикаторы, в которых все цифры и сегменты имеют близко совпадающие уровни яркости, предотвращая ситуацию, когда одна цифра выглядит заметно тусклее или ярче другой в многоразрядном блоке. Это критически важно для эстетической и функциональной однородности конечного продукта. Хотя в спецификации не указаны конкретные коды или диапазоны бинов, упоминание о классификации гарантирует пользователю наличие этого этапа контроля качества.

4. Анализ характеристических кривых

Спецификация включает раздел "Типичные электрические / оптические характеристические кривые". Эти графики необходимы для углубленного анализа при проектировании. Хотя конкретные кривые не детализированы в предоставленном тексте, типичные кривые для такого устройства включают:Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Она показывает взаимосвязь между током через светодиод и падением напряжения на нем. Она нелинейна, и разработчики используют ее для выбора соответствующих токоограничивающих резисторов.Зависимость световой силы от прямого тока (Светотехническая характеристика):Этот график показывает, как световой поток увеличивается с ростом тока. Обычно он линеен в определенном диапазоне, но насыщается при более высоких токах.Зависимость световой силы от температуры окружающей среды:Эта кривая показывает, как световой поток уменьшается с ростом температуры перехода светодиода. Понимание этого снижения параметров (дерейтинга) критически важно для конструкций, работающих при высоких температурах окружающей среды.Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий форму и чистоту красного пика излучения в районе 640-656 нм.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Механическая конструкция обеспечивает надежное крепление и электрическое соединение. Устройство имеет стандартный корпус с высотой цифры 0.56 дюйма (14.2 мм). Габаритные размеры приведены на подробном чертеже со всеми размерами в миллиметрах и стандартными допусками ±0.25 мм, если не указано иное. Это позволяет точно спроектировать посадочное место на печатной плате (ПП). Схема подключения выводов критически важна для правильной разводки. LTC-571JD является мультиплексированным индикатором с общим катодом и десятичной точкой справа. Назначение 12 выводов следующее: Вывод 1: Анод E, Вывод 2: Анод D, Вывод 3: Анод D.P. (Десятичная точка), Вывод 4: Анод C, Вывод 5: Анод G, Вывод 6: Нет соединения, Вывод 7: Анод B, Вывод 8: Общий катод для цифры 3, Вывод 9: Общий катод для цифры 2, Вывод 10: Анод F, Вывод 11: Анод A, Вывод 12: Общий катод для цифры 1. Внутренняя схема показывает, что сегменты каждой цифры имеют общее катодное соединение, что является стандартным для мультиплексированных индикаторов для минимизации количества необходимых выводов драйвера.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Правильное обращение жизненно важно для надежности. Ключевой рекомендацией является ограничение температуры пайки: максимум 260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки. Это совместимо со стандартными профилями бессвинцовой пайки оплавлением. Разработчики должны убедиться, что их процесс сборки печатных плат соответствует этому ограничению, чтобы предотвратить тепловую нагрузку на светодиодные кристаллы, которая может привести к снижению светового потока, изменению цвета или катастрофическому отказу. Для ручной пайки следует использовать паяльник с регулировкой температуры с минимальным временем контакта. Устройство должно храниться в оригинальном влагозащитном пакете в контролируемой среде (в пределах указанного диапазона от -35°C до +85°C) перед использованием, чтобы предотвратить поглощение влаги, которое может вызвать "вспучивание" (popcorning) во время оплавления.

7. Упаковка и информация для заказа

Номер детали — LTC-571JD. Хотя конкретные детали упаковки (например, на катушке, в тубусе) не указаны в предоставленном отрывке, стандартной отраслевой практикой для таких индикаторов является их отгрузка в антистатических тубусах или лотках для защиты выводов и лицевой панели. "Spec No." DS30-2001-188 и "Effective Date" 06/12/2001 являются идентификаторами контроля версий. Соглашение об именовании модели "LTC-571JD", вероятно, следует внутренней системе кодирования, где "LTC" может обозначать линейку дисплейных продуктов, "571" определяет размер и тип, а "JD" может указывать на цвет, сортировку или другие варианты.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот индикатор идеально подходит для любого устройства, требующего четкого многоразрядного числового отображения. Типичные области применения включают: цифровые мультиметры и токоизмерительные клещи, частотомеры, таймеры и контроллеры процессов, дисплеи блоков питания, медицинское мониторинговое оборудование, автомобильные диагностические инструменты и терминалы точек продаж. Его высокая яркость и широкий угол обзора делают его подходящим для применений, где индикатор может просматриваться под углом или при ярком окружающем освещении.

8.2 Соображения при проектировании и реализация схемы

Проектирование с использованием LTC-571JD требует схемы мультиплексированного драйвера из-за его архитектуры с общим катодом. Обычно используется микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера дисплея (например, MAX7219 или аналогичная). Драйвер последовательно активирует общий катод каждой цифры (выводы 8, 9, 12) на высокой частоте (например, 100 Гц-1 кГц), одновременно подавая соответствующие данные на аноды сегментов (выводы 1,2,3,4,5,7,10,11) для этой цифры. Этот метод сокращает количество необходимых линий ввода-вывода с (7 сегментов + 1 DP) * 3 цифры = 24 до 7 сегментов + 1 DP + 3 цифры = 11. Токоограничивающие резисторы обязательны для каждой анодной линии сегмента, чтобы установить прямой ток (например, 10-20 мА на сегмент). Значение резистора можно рассчитать по формуле R = (Vcc - Vf) / If, где Vf — типичное прямое напряжение (2.6 В). Для питания 5 В и целевого тока 15 мА: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 Ом. Подойдет резистор на 150 или 180 Ом. Разработчики должны убедиться, что пиковый ток на сегмент не превышает импульсный рейтинг 110 мА и что средняя рассеиваемая мощность на сегмент, с учетом скважности мультиплексирования, остается ниже 70 мВт.

9. Техническое сравнение и отличия

LTC-571JD отличается в первую очередь использованием технологии светодиодов AlInGaP. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные красные светодиоды на основе GaAsP (фосфида арсенида галлия), AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу. Это означает, что он производит больше светового потока (выше яркость) при том же электрическом токе или может достичь той же яркости при более низком токе, повышая энергоэффективность. Обозначение "Hi-Eff. Red" подчеркивает это преимущество. Кроме того, светодиоды AlInGaP обычно обладают лучшей температурной стабильностью и более длительным сроком службы. Особенность "непрерывные однородные сегменты" указывает на высококачественную конструкцию маски или рассеивателя, которая устраняет зазоры или неравномерное освещение внутри каждого сегмента, обеспечивая профессиональный, высококачественный внешний вид, превосходящий индикаторы с видимо сегментированным или точечным рисунком.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Какова цель вывода "Нет соединения" (Вывод 6)?

О: Этот вывод присутствует механически, но электрически изолирован. Вероятно, он включен для механической симметрии и устойчивости в процессе формования или для поддержания стандартного шага выводов. Его нельзя подключать к какой-либо цепи на печатной плате.

В: Как рассчитать средний ток на сегмент в мультиплексированной конфигурации?

О: Средний ток равен пиковому току, умноженному на скважность. Для 3-разрядного мультиплексирования с равным временем на каждую цифру скважность для каждой цифры составляет 1/3. Если вы подаете на каждый сегмент 20 мА, когда его цифра активна, средний ток на сегмент равен 20 мА * (1/3) ≈ 6.67 мА. Этот средний ток используется для расчетов рассеиваемой мощности.

В: Могу ли я управлять этим индикатором постоянным (не мультиплексированным) током?

О: Технически да, путем соединения всех общих катодов вместе и независимого управления каждым анодом сегмента. Однако это потребует 11 линий управления (8 анодов + 3 объединенных катода) и менее эффективно с точки зрения количества компонентов и использования линий ввода-вывода микроконтроллера по сравнению с мультиплексированием. Электрические рейтинги по-прежнему применяются.

В: Что означает "серый фон и белые сегменты"?

О: Это описывает внешний вид индикатора, когда он выключен. Фон серый, что помогает улучшить контрастность, когда красные сегменты подсвечены. Сами сегменты белые — это цвет рассеивающего материала или маски, сквозь которую светит красный свет светодиода, создавая ярко-красное свечение при включении.

11. Практический пример проектирования и использования

Рассмотрим проектирование простого 3-разрядного вольтметра с использованием микроконтроллера с аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Микроконтроллер считывает напряжение (0-5 В), преобразует его в 3-разрядное число (0.00 до 5.00) и управляет LTC-571JD. Код драйвера реализует временное мультиплексирование. В цикле он будет: 1) Устанавливать шаблон сегментов для разряда сотен на анодных портах, затем включать катод для Цифры 1 (вывод 12). 2) Ждать короткую задержку (например, 2 мс). 3) Отключать Цифру 1, устанавливать шаблон сегментов для разряда десятков и включать катод для Цифры 2 (вывод 9). 4) Повторять для разряда единиц/десятичной цифры, используя Цифру 3 (вывод 8) и анод десятичной точки (вывод 3). Цикл быстро повторяется, создавая иллюзию стабильного, постоянно горящего 3-разрядного числа. Правильные токоограничивающие резисторы на каждой анодной линии, рассчитанные на пиковый ток 15-20 мА, необходимы. Эта конструкция эффективно использует лишь несколько линий ввода-вывода микроконтроллера.

12. Введение в технический принцип работы

LTC-571JD основан на твердотельном полупроводниковом излучении света. Основным компонентом является светодиодный кристалл AlInGaP. Когда прямое напряжение, превышающее потенциал перехода диода (около 2.1-2.6 В), приложено, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света — в данном случае красного (~640-656 нм). Кристаллы смонтированы на непрозрачной подложке GaAs, которая помогает отражать свет наружу, повышая эффективность. Свет от крошечных светодиодных кристаллов проходит через формованный пластиковый корпус с белым рассеивающим материалом для сегментов и серым фильтром для фона, создавая узнаваемые формы семисегментных цифр. Архитектура мультиплексирования с общим катодом — это выбор электрической схемы, который соединяет все светодиоды одной цифры с общим отрицательным выводом, позволяя управлять каждой цифрой индивидуально.

13. Тенденции и эволюция технологий

Хотя LTC-571JD представляет собой зрелую и надежную технологию, более широкая область технологий отображения продолжает развиваться. Тенденция в семисегментных индикаторах была направлена на повышение эффективности и интеграции. Современные варианты могут использовать еще более совершенные полупроводниковые материалы или корпусы на уровне кристалла для несколько лучшей производительности или более узких рамок. Однако фундаментальный мультиплексированный сегментный светодиодный индикатор остается высоко актуальным благодаря своей простоте, надежности, низкой стоимости для чисто числового вывода и отличной видимости. Основные принципы, воплощенные в этой спецификации — эффективные материалы (AlInGaP), тщательная сортировка для однородности и четкие механические/электрические характеристики — остаются основой для надежного проектирования компонентов отображения. Для новых разработок инженеры также могут оценивать полностью интегрированные модули со встроенными контроллерами или рассматривать точечно-матричные OLED-дисплеи для гибкости отображения буквенно-цифровой информации, но для чисто числовых применений, требующих высокой яркости и длительного срока службы, индикаторы, подобные LTC-571JD, продолжают оставаться оптимальным и проверенным решением.