Техническая документация на светодиодный индикатор LTC-2721JD - Высота цифры 0.28 дюйма - Красный AlInGaP - Прямое напряжение 2.6В - Мощность 70мВт

1. Обзор изделия LTC-2721JD — это компактный высокопроизводительный трёхразрядный семисегментный индикатор, предназначенный для чёткого отображения числовой информации в электронном оборудовании. Он имеет высоту цифры 0.28 дюйма (7.0 мм), что обеспечивает оптимальный баланс между размером и читаемостью. Устройство использует передовую технологию светодиодных чипов AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), в частности, высокоэффективный красный вариант, изготовленный на непрозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs). Этот технологический выбор является ключевым для его производительности, обеспечивая превосходную яркость и эффективность по сравнению со старыми материалами светодиодов. Индикатор имеет характерную серую лицевую панель с белыми сегментами, что повышает контрастность и внешний вид символов, делая цифры легко читаемыми при различных условиях освещения. Его основные целевые рынки включают потребительскую электронику, панели управления промышленного оборудования, приборы, испытательное оборудование и офисную технику, где требуется надёжная, малопотребляющая числовая индикация.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Оптимальный размер:

• Высота цифры 0.28 дюйма обеспечивает чёткое отображение, не занимая чрезмерного места на панели.Превосходные оптические характеристики:
• Непрерывные однородные сегменты обеспечивают равномерное свечение. Сочетание высокой яркости, высокого контраста и широкого угла обзора гарантирует читаемость с разных точек зрения.Энергоэффективность:
• Низкое энергопотребление благодаря эффективной технологии AlInGaP.Повышенная надёжность:
• Твёрдотельная конструкция обеспечивает длительный срок службы и устойчивость к ударам и вибрации.Контроль качества:
• Устройства сортируются по световой силе, что гарантирует стабильный уровень яркости между производственными партиями.Соответствие экологическим нормам:
• Изделие поставляется в бессвинцовом корпусе, соответствующем директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).1.2 Идентификация устройства

Партийный номер LTC-2721JD конкретно обозначает мультиплексированный индикатор с общим катодом на основе высокоэффективных красных светодиодов AlInGaP, имеющий десятичную точку справа. Такая конфигурация является стандартной для управления несколькими разрядами с уменьшенным количеством выводов ввода-вывода микроконтроллера.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В этом разделе представлен детальный объективный анализ критических параметров, определяющих производительность и эксплуатационные пределы индикатора.

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Это предельные значения, которые ни при каких условиях, даже кратковременно, не должны быть превышены. Работа на этих пределах или за их пределами может привести к необратимому повреждению.

Рассеиваемая мощность на сегмент:

• 70 мВт. Это максимальная мощность, которую один сегмент может безопасно рассеивать в виде тепла.Пиковый прямой ток на сегмент:
• 90 мА. Допускается только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для мультиплексирования.Постоянный прямой ток на сегмент:
• 25 мА при 25°C. Этот ток линейно снижается на 0.33 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C. Например, при 85°C максимальный постоянный ток составит приблизительно: 25 мА - ((85°C - 25°C) * 0.33 мА/°C) ≈ 5.2 мА.Диапазон температур:
• Диапазон рабочих и температур хранения составляет от -35°C до +85°C.Условия пайки:
• Волновая или ручная пайка должна выполняться на глубине 1/16 дюйма (≈1.59 мм) ниже плоскости установки. Максимальная рекомендуемая температура пайки составляет 260°C в течение 5 секунд или 350°C ±30°C для ручной пайки в течение 5 секунд.2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C и заданном прямом токе (IF).

Средняя сила света (I

• ):_VСоставляет от 200 до 600 мккд (микрокандел) при IF=1мА. Индикаторы сортируются (биннируются) по силе света, что означает распределение изделий на группы по измеренному выходному сигналу для обеспечения однородности.Прямое напряжение на сегмент (V
• ):_FОбычно 2.6В, максимум 2.6В при IF=20мА. Конструкторы должны обеспечить, чтобы схема управления могла подавать достаточное напряжение.Длина волны пикового излучения (λ
• ):_p656 нм. Это длина волны, на которой оптическая выходная мощность наибольшая.Доминирующая длина волны (λ
• ):_d640 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цвет (красный).Полуширина спектральной линии (Δλ):
• 22 нм. Это указывает на спектральную чистоту излучаемого красного света.Обратный ток на сегмент (I
• ):_RМаксимум 100 мкА при V=5В._RКритическое примечание:Этот параметр предназначен только для целей тестирования. Устройство не предназначено для работы в режиме постоянного обратного смещения, и такое состояние должно быть предотвращено схемой управления.Коэффициент соответствия силы света:
• Максимум 2:1 для сегментов в пределах аналогичной световой области. Это обеспечивает равномерную яркость всех сегментов цифры.Перекрёстные помехи:
• Указывается как ≤2.5%. Это относится к непреднамеренному свечению сегмента при управлении соседним сегментом, которое должно быть минимальным.3. Механическая информация и данные о корпусе

3.1 Габаритные размеры и допуски

Индикатор соответствует стандартному корпусу с двухрядным расположением выводов (DIP). Ключевые размерные примечания включают:

Все размеры указаны в миллиметрах (мм).

• Общий допуск составляет ±0.20 мм, если не указано иное.
• Допуск смещения кончика вывода составляет ±0.4 мм.
• Контрольные пределы качества определены для посторонних материалов (≤10 мил), загрязнения чернилами (≤20 мил), изгиба (≤1% длины отражателя) и пузырей в сегменте (≤10 мил).
• Рекомендуемый диаметр отверстия на печатной плате для выводов составляет 1.30 мм.
• 3.2 Распиновка и внутренняя схема

LTC-2721JD — это

мультиплексированный индикатор с общим катодом. Он имеет три вывода общего катода (по одному на каждый разряд: выводы 2, 5, 8) и отдельные выводы анодов для каждого сегмента (A-G, DP) и сегментов двоеточия (L1, L2, L3). Вывод 13 является общим катодом для трёх светодиодов двоеточия. Эта архитектура позволяет микроконтроллеру подсвечивать конкретный разряд, заземляя его общий катод, одновременно подавая прямое напряжение на требуемые аноды сегментов. Быстро переключаясь между разрядами (мультиплексирование), все три разряда кажутся постоянно включёнными. Подключение выводов следующее: 1(D), 2(CC1), 3(DP), 4(E), 5(CC2), 6(C/L3), 7(G), 8(CC3), 9(NC), 10-11(NP), 12(B/L2), 13(CC L1/L2/L3), 14(NP), 15(A/L1), 16(F).4. Графики характеристик и кривые производительности

В техническом описании приведены типичные кривые производительности (хотя они не отображены в предоставленном тексте). Основываясь на стандартном поведении светодиодов и заданных параметрах, эти кривые обычно иллюстрируют:

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

• Показывает экспоненциальную зависимость с типичным V2.6В при 20мА._FСила света в зависимости от прямого тока:
• Демонстрирует, как световой выход увеличивается с током вплоть до предельных значений.Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:
• Показывает снижение светового выхода с ростом температуры, что является критическим фактором для проектирования.Спектральное распределение:
• График зависимости относительной интенсивности от длины волны с центром около 656 нм (пик) и 640 нм (доминирующая).5. Испытания на надёжность

Устройство проходит комплекс испытаний на надёжность на основе военных (MIL-STD), японских (JIS) и внутренних стандартов для обеспечения прочности и долговечности.

Срок службы при работе (RTOL):

• 1000 часов при максимальном номинальном токе в условиях комнатной температуры.Воздействие окружающей среды:
• Включает хранение при высокой температуре/влажности (500 ч при 65°C/90-95% отн. влаж.), хранение при высокой температуре (1000 ч при 105°C) и хранение при низкой температуре (1000 ч при -35°C).Термоциклирование и термоудар:
• Температурное циклирование (30 циклов между -35°C и 105°C) и термоудар (30 циклов между -35°C и 105°C) проверяют устойчивость к быстрым изменениям температуры.Паяемость:
• Испытания на стойкость к пайке (10 сек при 260°C) и паяемость (5 сек при 245°C) подтверждают способность корпуса выдерживать процессы сборки.6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Автоматическая пайка

Для волновой пайки рекомендуемое условие — погружение выводов на глубину 1/16 дюйма (1.59 мм) ниже плоскости установки не более чем на 5 секунд при 260°C. Температура корпуса индикатора не должна превышать максимальную температуру хранения в течение этого процесса.

6.2 Ручная пайка

При использовании паяльника жало должно контактировать с выводом (опять же, на 1/16 дюйма ниже плоскости установки) не более 5 секунд при температуре 350°C ±30°C. Рекомендуется использовать теплоотвод на выводе между местом пайки и корпусом устройства.

7. Критически важные предостережения и соображения для проектирования

Важно:

Соблюдение этих предостережений необходимо для надёжной работы и предотвращения преждевременного выхода из строя.Предназначение:

• Предназначен для обычного электронного оборудования. Для критически важных для безопасности применений (авиация, медицина и т.д.) требуется консультация.Соблюдение предельных характеристик:
• Схема управленияобязанагарантировать, что предельные эксплуатационные характеристики (ток, напряжение, мощность, температура) никогда не превышаются. Производитель не несёт ответственности за повреждения, возникшие в результате несоблюдения.Управление током и температурой:
• Превышение рекомендуемого прямого тока или рабочей температуры вызовет серьёзную, необратимую деградацию светового выхода и может привести к катастрофическому отказу.Защита схемы:
• Схема управления должна включать защиту от обратных напряжений и переходных процессов напряжения, которые могут возникать при включении или выключении питания. Обязательно использование последовательного резистора или драйвера постоянного тока для ограничения тока.Метод управления:
• Настоятельно рекомендуется управление постоянным током вместо управления постоянным напряжением. Это обеспечивает стабильную силу света независимо от незначительных вариаций прямого напряжения (V) между сегментами или устройствами и обеспечивает встроенную защиту от бросков тока. Для мультиплексированной работы пиковый ток должен рассчитываться на основе скважности, чтобы гарантировать, что средний ток на сегмент остаётся в пределах нормы._F8. Практические сценарии применения и примечания для проектирования

8.1 Типовые применения

Цифровые мультиметры (ЦММ) и испытательное оборудование:

• Обеспечение чёткого числового отображения напряжения, тока и сопротивления.Промышленные таймеры и счётчики:
• Отображение прошедшего времени, производственных счётчиков или заданных значений.Потребительская электроника:
• Часы, дисплеи аудиоаппаратуры, индикаторы кухонной техники.Приборные панели:
• Для компактного отображения данных датчиков, таких как температура, давление или скорость.8.2 Пример реализации проекта

Сценарий:

Проектирование трёхразрядного вольтметра с использованием микроконтроллера.Драйвер мультиплексирования:

1. Микроконтроллер будет использовать 7-8 выводов ввода-вывода для анодов сегментов (A-G, DP) и 3 вывода ввода-вывода (настроенных как открытый сток/низкий выход) для катодов разрядов (CC1, CC2, CC3).Ограничение тока:
2. Установите токоограничивающий резистор последовательно с каждой линией анода сегмента. Значение резистора (R) рассчитывается по формуле: R = (Vпитания_{- V}) / I_F. Для питания 5В, V_F=2.6В и желаемого I_F10 мА: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 220 Ом или 270 Ом)._FВременные параметры мультиплексирования:
3. Запрограммируйте микроконтроллер на активацию одного катода разряда за раз, подсветку требуемых сегментов для этого разряда, короткую паузу (например, 2-5 мс), затем переход к следующему разряду. Частота обновления 50-200 Гц предотвращает видимое мерцание.Проверка пикового тока:
4. При использовании скважности 10% (3 разряда) пиковый ток в течение активного времени может быть выше. Длясреднеготока 10 мА, I_Fпиковыйток в течение скважности 1/3 составит 30 мА. Это необходимо проверить относительно предельного значения пикового прямого тока (90 мА) и снижения постоянного тока при рабочей температуре.9. Техническое сравнение и дифференциация

Основные преимущества LTC-2721JD проистекают из его технологии AlInGaP:

По сравнению с традиционными красными светодиодами GaAsP/GaP:

• AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к большей яркости при том же токе управления или меньшему энергопотреблению при той же яркости. Также обеспечивается лучшая температурная стабильность и чистота цвета.По сравнению с более крупными индикаторами:
• Размер 0.28 дюйма предлагает оптимальный баланс между очень маленькими (0.2 дюйма) индикаторами, которые могут быть трудночитаемыми, и более крупными (0.5 дюйма и более) индикаторами, которые потребляют больше энергии и занимают больше места на плате.Общий катод против общего анода:
• Конфигурация с общим катодом часто предпочтительнее в системах, управляемых микроконтроллерами, поскольку они обычно могут стокать ток (переводить выводы в низкий уровень) более эффективно, чем выдавать его (переводить выводы в высокий уровень).10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Можно ли управлять этим индикатором от микроконтроллера с напряжением 3.3В?

Ответ:

Возможно, но с осторожностью. Типичное прямое напряжение (V) составляет 2.6В. При питании 3.3В остаётся всего 0.7В запаса для токоограничивающего резистора. Такое малое падение напряжения делает ток очень чувствительным к вариациям V_Fи напряжения питания. Для работы от 3.3В настоятельно рекомендуется схема драйвера постоянного тока для обеспечения стабильной яркости. Прямое подключение к выводам GPIO 3.3В без драйвера рискует привести к перетоку, если V_Fнаходится на нижней границе своего диапазона._F10.2 Почему максимальный постоянный ток снижается с ростом температуры?

Ответ:

Это связано с отрицательным температурным коэффициентом прямого напряжения светодиода и физическими пределами корпуса. При повышении температуры внутренняя эффективность падает, и большая часть электрической мощности преобразуется в тепло вместо света. Если ток не уменьшить, температура перехода может неконтролируемо возрастать (тепловой разгон), что приводит к быстрой деградации и отказу. Кривая снижения (0.33 мА/°C) предоставлена для предотвращения этого.10.3 Что означает "сортировка по световой силе"?

Ответ:

Это означает, что индикаторы тестируются и сортируются по различным группам яркости после производства. Например, одна партия может иметь Iот 200-300 мккд, другая от 300-400 мккд и т.д. Это позволяет конструкторам, закупающим большие объёмы, обеспечить одинаковую яркость всех устройств в своём изделии. Конкретный код группы часто маркируется на упаковке (указан как "Z: BIN CODE" в маркировке модуля)._V11. Принцип работы и технологические тренды

11.1 Базовый принцип работы

Семисегментный светодиодный индикатор представляет собой массив светоизлучающих диодов, расположенных в форме восьмёрки. Каждый сегмент (от A до G) является отдельным светодиодом. При подаче прямого смещающего напряжения (превышающего V

диода) и ограничении тока резистором или источником постоянного тока, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника AlInGaP, высвобождая энергию в виде фотонов (света) на длине волны, характерной для материала — в данном случае красный (~640 нм). Мультиплексирование использует инерционность человеческого зрения, подсвечивая только один разряд за раз, но переключаясь между ними так быстро, что они кажутся включёнными одновременно._F11.2 Объективный технологический контекст

AlInGaP представляет собой зрелую и высокооптимизированную материальную систему для красных, оранжевых и жёлтых светодиодов. Она обеспечивает отличную эффективность и надёжность. Тренд в технологии дисплеев движется в сторону более высокой интеграции (например, матричные дисплеи, OLED, микро-светодиоды) и прямой интеграции с драйверными ИС. Однако дискретные семисегментные индикаторы, такие как LTC-2721JD, остаются весьма актуальными благодаря своей простоте, низкой стоимости, высокой яркости, надёжности и простоте использования в приложениях, где необходимо отображать только числовые данные. Их конструкция хорошо изучена, и они легко сопрягаются с недорогими микроконтроллерами, что гарантирует их continued использование в промышленной, потребительской и приборной областях в обозримом будущем.

AlInGaP represents a mature and highly optimized material system for red, orange, and yellow LEDs. It offers excellent efficiency and reliability. The trend in display technology is towards higher integration (e.g., dot matrix displays, OLEDs, micro-LEDs) and direct integration with driver ICs. However, discrete seven-segment displays like the LTC-2721JD remain highly relevant due to their simplicity, low cost, high brightness, robustness, and ease of use in applications where only numeric data needs to be shown. Their design is well-understood, and they interface easily with low-cost microcontrollers, ensuring their continued use in industrial, consumer, and instrumentation fields for the foreseeable future.