Техническая документация на светодиодный индикатор LTC-561JD - Высота цифры 0.56 дюйма - Красный AlInGaP - Прямое напряжение 2.6В - Низкое энергопотребление

1. Обзор продукта

LTC-561JD — это высокопроизводительный трёхразрядный модуль семисегментного светодиодного индикатора. Его основная конструктивная задача — обеспечение чёткого числового отображения в приложениях, где критически важна энергоэффективность. Устройство использует передовую технологию светодиодных чипов AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известную своей высокой световой отдачей и превосходной чистотой цвета, особенно в красном спектре. Эта конкретная система материалов, выращенная на непрозрачной подложке GaAs, способствует высокой яркости и контрастности дисплея.

Индикатор имеет серый лицевой экран с белой маркировкой сегментов — комбинация, выбранная для максимальной контрастности и читаемости при различных условиях освещения. Ключевой инновацией данного продукта является его оптимизация для работы при низких токах. Сегменты тщательно тестируются и сортируются для обеспечения превосходной однородности и производительности даже при токах настолько низких, как 1 мА на сегмент. Это делает его исключительно подходящим для устройств с батарейным питанием, портативных приборов и любых систем, где минимизация энергопотребления является обязательной. Корпус не содержит свинца и соответствует экологическим директивам RoHS.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Высота цифры:0.56 дюйма (14.2 мм), обеспечивает чёткое и легко читаемое числовое отображение.
• Превосходная однородность сегментов:Строгое тестирование и сортировка гарантируют одинаковую яркость и цвет всех сегментов и разрядов.
• Низкое энергопотребление:Специально разработан для эффективной работы при очень низких токах управления, продлевая срок службы батареи.
• Высокая яркость и контрастность:Технология AlInGaP и дизайн «серый экран / белые сегменты» обеспечивают превосходные оптические характеристики.
• Широкий угол обзора:Обеспечивает чёткую видимость с широкого диапазона углов.
• Надёжность твердотельных устройств:По сравнению с другими технологиями отображения, светодиоды предлагают длительный срок службы и высокую устойчивость к ударам и вибрации.
• Сортировка по световой силе:Продукты классифицируются на основе измеренного светового потока, что позволяет точно подбирать индикаторы для приложений с несколькими дисплеями.
• Бесcвинцовый корпус:Изготовлен в соответствии с нормами RoHS.

1.2 Идентификация устройства и конфигурация

Партийный номер LTC-561JD идентифицирует конкретную конфигурацию: мультиплексированный индикатор с общим анодом на основе высокоэффективных красных светодиодов AlInGaP. Он включает правую десятичную точку (DP) для каждого разряда. Такая конфигурация с общим анодом типична для мультиплексного управления, когда аноды (общие для каждого разряда) переключаются последовательно, а соответствующие катоды сегментов активируются.

2. Технические параметры: Подробная объективная интерпретация

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

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

• Рассеиваемая мощность на сегмент:Максимум 70 мВт. Превышение может привести к перегреву и ускоренной деградации светодиодного чипа.
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА, но только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Этот параметр предназначен для кратковременных всплесков, а не для непрерывной работы.
• Непрерывный 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 максимально допустимый непрерывный ток составит приблизительно: 25 мА - ((85°C - 25°C) * 0.33 мА/°C) = 5.2 мА. Это снижение мощности критически важно для управления температурным режимом.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C. Устройство рассчитано на промышленные температурные диапазоны.
• Условия пайки:Волновую пайку или пайку оплавлением следует проводить, расположив корпус индикатора на высоте 1/16 дюйма (приблизительно 1.6 мм) над волной припоя или профилем оплавления, не более 3 секунд при 260°C. Температура самого светодиодного корпуса не должна превышать его максимальный рейтинг в течение этого процесса.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C в стандартных условиях испытаний.

• Средняя сила света (I_V):от 320 до 700 мккд (микрокандел) при прямом токе (I_F) 1 мА. Такой широкий диапазон указывает на то, что устройство сортируется; конкретные экземпляры будут попадать в поддиапазон этого интервала. Тест при 1 мА подчёркивает его способность работать при низких токах.
• Длина волны пикового излучения (λ_p):656 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой оптическая мощность излучения наибольшая, что характерно для тёмно-красных светодиодов AlInGaP.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):22 нм (типичное значение). Этот параметр измеряет ширину спектра излучения; меньшее значение указывает на более монохроматический (чистый цвет) свет.
• Доминирующая длина волны (λ_d):640 нм (типичное значение). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цвет. Она немного короче, чем пиковая длина волны.
• Прямое напряжение на чип (V_F):от 2.1В до 2.6В при I_F=20 мА. Конструкторы должны обеспечить, чтобы схема управления могла обеспечить достаточное напряжение во всём этом диапазоне для достижения желаемого тока. Указан допуск ±0.1В.
• Обратный ток на сегмент (I_R):Максимум 100 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В.Важно:Этот параметр предназначен только для целей тестирования. Устройство не предназначено для непрерывной работы при обратном смещении, что может вызвать повреждение.
• Коэффициент соответствия силы света:Максимум 2:1 в пределах аналогичного бина светового потока при I_F=10 мА. Это означает, что самый тусклый сегмент должен быть не менее чем в два раза ярче самого яркого сегмента в пределах одного устройства или подобранной партии, обеспечивая визуальную однородность.
• Перекрёстные помехи:≤2.5%. Это относится к нежелательному свечению сегмента, когда активирован соседний сегмент, вызванному внутренней оптической или электрической утечкой.

3. Объяснение системы сортировки

LTC-561JD использует систему сортировки в основном дляСилы света. Как отмечено в характеристиках, средняя сила света варьируется от 320 до 700 мккд. Устройства тестируются и сортируются в конкретные бины по интенсивности. Это позволяет разработчикам выбирать индикаторы с одинаковыми уровнями яркости, что особенно критично, когда несколько дисплеев используются рядом в одном продукте, чтобы избежать заметных различий в яркости (неравномерности оттенков). В техническом описании рекомендуется выбирать индикаторы из одного бина для многоблочных приложений. Хотя для этой модели это явно не детализировано, сортировка может также в некоторой степени включать прямое напряжение (V_F), учитывая его указанный допуск, обеспечивая более лёгкое согласование токов в мультиплексных или параллельных схемах управления.

4. Механическая информация и информация о корпусе

4.1 Габаритные размеры и чертёж

Индикатор имеет стандартный корпус с двухрядным расположением выводов (DIP). Ключевые размеры включают общий размер модуля приблизительно 37.70 мм (длина) x 15.24 мм (ширина). Высота цифры составляет 14.22 мм (0.560 дюйма). Выводы расположены с шагом 2.54 мм (0.100 дюйма), что является стандартным расстоянием для выводных компонентов. Плоскость установки чётко определена, и чертёж включает угол уклона 8 градусов по бокам. Вывод 1 обычно маркируется на корпусе, а также на верхней поверхности указаны партийный номер, дата код и код бина.

4.2 Подключение выводов и внутренняя схема

Устройство имеет 12-выводную конфигурацию. Оно использует мультиплексированную схему с общим анодом. Внутренняя схема показывает три вывода общего анода, по одному для каждого разряда (Разряд 1, Разряд 2, Разряд 3: выводы 12, 9, 8 соответственно). Семь катодов сегментов (A, B, C, D, E, F, G) и катод десятичной точки (DP) являются общими для всех разрядов и подключены к соответствующим выводам. Вывод 6 обозначен как \"Не подключен\" (N/C). Такая распиновка стандартна для управления индикатором методом временного мультиплексирования, когда каждый разряд подсвечивается в быстрой последовательности.

5. Анализ характеристических кривых

Техническое описание ссылается на типичные характеристические кривые, которые необходимы для детального проектирования. Хотя конкретные графики не полностью детализированы в предоставленном тексте, стандартные кривые для такого устройства обычно включают:

• Вольт-амперная характеристика (I-V):Показывает зависимость между прямым током и прямым напряжением, выделяя напряжение включения (~2В) и динамическое сопротивление светодиода.
• Зависимость силы света от прямого тока (I_V от I_F):Эта кривая имеет решающее значение для определения необходимого тока управления для достижения желаемой яркости. Обычно она линейна в определённом диапазоне, но может насыщаться при высоких токах.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды (I_V от T_a):Показывает, как световой поток уменьшается с увеличением температуры перехода светодиода. Это информирует о тепловом проектировании и снижении тока.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик на 656 нм и полуширину спектра 22 нм.

Разработчикам следует обращаться к полным графикам технического описания для оптимизации эффективности, яркости и долговечности для их конкретных рабочих условий.

6. Рекомендации по пайке, сборке и хранению

6.1 Пайка

Рекомендуемое условие пайки — не более 3 секунд при 260°C, при этом корпус индикатора должен располагаться не менее чем на 1.6 мм выше плоскости установки. Это предотвращает чрезмерный нагрев, передаваемый по выводам, и повреждение внутренних светодиодных чипов и эпоксидной смолы. Можно использовать стандартные профили волновой пайки или пайки оплавлением для выводных компонентов при условии, что предельная температура корпуса не превышена. Избегайте приложения механического усилия к корпусу индикатора во время сборки.

6.2 Условия хранения

Для длительного хранения продукт должен оставаться в оригинальной упаковке. Рекомендуемые условия окружающей среды: температура от 5°C до 30°C и относительная влажность ниже 60% RH. Хранение вне этих условий, особенно при высокой влажности, может привести к окислению лужёных выводов, что потенциально потребует повторного лужения перед использованием в процессах автоматизированной сборки. Следует избегать конденсации.

7. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

7.1 Типичные сценарии применения

• Портативное и питаемое от батареи оборудование:Мультиметры, ручные тестеры, медицинские мониторы, где низкое потребление тока имеет первостепенное значение.
• Промышленная аппаратура:Панельные измерительные приборы, контроллеры процессов, дисплеи таймеров.
• Потребительская электроника:Бытовая техника, аудиооборудование, дисплеи для фитнес-оборудования.
• Автомобильные дисплеи для вторичного рынка:Где требуются широкий температурный диапазон и надёжность (при условии конкретной квалификации).

7.2 Критические конструктивные соображения

• Метод управления:Настоятельно рекомендуется стабилизация тока, а не стабилизация напряжения. Это обеспечивает постоянную силу света независимо от вариаций прямого напряжения (V_F) между сегментами или устройствами и в зависимости от температуры.
• Ограничение тока:Схема должна быть спроектирована так, чтобы ограничивать ток каждого сегмента до безопасного значения, учитывая как непрерывные, так и пиковые параметры, и должна учитывать тепловое снижение мощности при высоких температурах окружающей среды.
• Схема мультиплексирования:Для конструкции с общим анодом требуется подходящая микросхема драйвера (например, мультиплексный драйвер светодиодов или микроконтроллер с достаточной способностью стока/источника тока) для последовательного включения анода каждого разряда при стоке тока через требуемые катоды сегментов. Частота обновления должна быть достаточно высокой, чтобы избежать заметного мерцания (обычно >60 Гц).
• Защита от обратного напряжения:Схема управления должна включать защиту (например, диоды последовательно или параллельно), чтобы предотвратить подачу обратного смещения или переходных процессов напряжения во время циклов включения питания, что может вызвать миграцию металла и отказ.
• Тепловой менеджмент:Хотя само устройство не имеет тепловой площадки, обеспечение адекватного воздушного потока и избегание размещения рядом с другими источниками тепла на печатной плате поможет поддерживать более низкие температуры перехода, сохраняя световой поток и срок службы.
• Оптический интерфейс:При использовании передней панели или фильтра убедитесь, что есть небольшой воздушный зазор, и не допускайте прямого давления на поверхность дисплея, особенно если нанесена декоративная плёнка, так как это может вызвать её смещение.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Основное отличие LTC-561JD заключается в егооптимизации для низких токов. Многие стандартные семисегментные индикаторы характеризуются при 10 мА или 20 мА. То, что это устройство определяет ключевые параметры, такие как сила света при 1 мА, и гарантирует соответствие сегментов при таком низком уровне управления, является значительным преимуществом для проектов, чувствительных к энергопотреблению. Кроме того, использованиетехнологии AlInGaPобеспечивает более высокую эффективность и потенциально лучшую стабильность цвета в зависимости от температуры и срока службы по сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные красные светодиоды GaAsP (фосфид арсенида галлия). Его общий анод, мультиплексная распиновка являются отраслевым стандартом, обеспечивая совместимость с широким спектром схем драйверов и микроконтроллеров.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

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

О: Не напрямую для постоянного свечения. Прямое напряжение составляет ~2.6В максимум. Требуется последовательный токоограничивающий резистор. Для мультиплексирования вам понадобятся внешние транзисторы для переключения общих анодов (которые могут быть под более высоким током) и, вероятно, буферизация катодов сегментов, так как ограничения по току выводов микроконтроллера часто слишком малы для нескольких сегментов.

В: Что означает \"сортировка по силе света\" для моего проекта?

О: Это означает, что вы можете заказывать детали из определённого диапазона яркости. Если в вашем проекте используется несколько индикаторов, заказ из одного кода бина гарантирует, что все они будут иметь одинаковую яркость, избегая пятнистого вида. Для одного индикатора подойдёт любой бин в диапазоне 320-700 мккд, но яркость будет варьироваться.

В: Максимальный непрерывный ток составляет 25 мА при 25°C. Какой ток мне следует использовать для нормальной работы?

О: Для надёжности и долговечности общепринятой практикой является управление светодиодами ниже их абсолютного максимального рейтинга. Типичный рабочий ток может составлять 10-20 мА, в зависимости от требуемой яркости и тепловой среды. Используйте кривую зависимости I_V от I_F, чтобы выбрать ток, обеспечивающий целевую яркость.

В: Почему обратное смещение так опасно для светодиодов?

О: Светодиоды не предназначены для блокировки обратного напряжения, как обычные диоды. Приложение даже умеренного обратного напряжения (как в тестовом условии 5В) может вызвать высокие токи утечки и, со временем, привести к электромиграции внутри полупроводникового чипа, создавая короткие замыкания или постоянно увеличивая утечку.

10. Практический проект и пример использования

Пример: Проектирование низкопотребляющего цифрового таймера

Разработчик создаёт кухонный таймер с батарейным питанием, который должен работать месяцами на одном комплекте батарей AA. LTC-561JD выбран в качестве дисплея. Микроконтроллер работает на 3.3В. В конструкции используется специализированная микросхема драйвера светодиодов с выходами стабилизации тока, настроенными на 2 мА на сегмент. Этот низкий ток достаточен для яркости в помещении благодаря высокой эффективности дисплея при низком токе. Драйвер обрабатывает мультиплексирование, перебирая три разряда с частотой 200 Гц. Выводы общего анода управляются драйверами разрядов драйвера, а выводы сегментов подключены к его стокам постоянного тока. Диод Шоттки включён последовательно с источником питания каждого общего анода для защиты от случайной обратной полярности от драйвера. Среднее потребление тока дисплеем поддерживается ниже 5 мА, что идеально подходит для увеличения срока службы батареи.

11. Введение в принцип работы

Семисегментный светодиодный индикатор представляет собой массив светоизлучающих диодов, расположенных в форме восьмёрки. Каждый из семи сегментов (обозначенных от A до G) представляет собой отдельный светодиод (или последовательную/параллельную комбинацию светодиодных чипов). Дополнительный светодиод используется для десятичной точки (DP). В конфигурации с общим анодом, такой как LTC-561JD, аноды всех светодиодов для одного разряда соединены вместе и подключены к одному общему выводу. Катоды каждого типа сегмента (A, B, C и т.д.) соединены вместе для всех разрядов. Чтобы подсветить определённый сегмент на определённом разряде, общий анод для этого разряда подключается к положительному напряжению питания (через токоограничивающую цепь), а катод требуемого сегмента подключается к земле (или стоку тока). Для отображения чисел одновременно подсвечиваются несколько сегментов. Для управления несколькими разрядами с меньшим количеством выводов используется мультиплексирование: контроллер быстро перебирает каждый разряд, подсвечивая соответствующие сегменты только для этого разряда в течение его временного интервала. Инерция зрения человека объединяет эти быстрые вспышки в стабильное многозначное число.

12. Технологические тренды и разработки

Тренд в технологии отображения, включая сегментные светодиодные индикаторы, продолжает двигаться в сторону повышения эффективности, снижения энергопотребления и улучшения интеграции. Хотя основная технология AlInGaP для красного/оранжевого/жёлтого цветов является зрелой, улучшения процессов со временем приводят к немного более высокой эффективности. Растёт акцент на совместимости \"drop-in\" и интеграции драйверов. Некоторые новые дисплеи могут включать встроенные токоограничивающие резисторы или даже простую логику (например, декодеры BCD-to-7-segment) для упрощения интерфейса с микроконтроллерами. Кроме того, спрос на более широкую цветовую гамму и новые приложения (например, устройства IoT со сверхнизким энергопотреблением) подталкивает к созданию дисплеев, которые сохраняют читаемость при солнечном свете (высокая контрастность) или предлагают ещё более низкие минимальные рабочие токи. Однако принципы мультиплексирования и управления для этого класса компонентов остаются в основном неизменными.