Техническая документация на светодиодный индикатор LTS-547AKS - Высота цифры 0.52 дюйма - Жёлтый цвет - Прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTS-547AKS — это высокопроизводительный одноразрядный цифровой индикаторный модуль, предназначенный для применений, требующих чёткого, яркого и надёжного отображения числовых значений. Его основная функция — визуальное представление одной десятичной цифры (0-9) вместе с десятичной точкой. Устройство изготовлено с использованием передовой полупроводниковой технологии AS-AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), специально разработанной для излучения яркого жёлтого света. Эта материаловая система, выращенная на подложке из арсенида галлия (GaAs), известна своей высокой эффективностью и отличной чистотой цвета в жёлто-оранжевом спектре. Индикатор имеет характерный внешний вид с серой лицевой панелью и белыми сегментами, что повышает контрастность и читаемость при различных условиях освещения. Продукт классифицируется по световому потоку, что обеспечивает стабильность яркости между производственными партиями.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

LTS-547AKS предлагает несколько ключевых преимуществ, делающих его подходящим для широкого спектра промышленных, коммерческих и потребительских применений. Его низкое энергопотребление является значительным плюсом, позволяя интегрировать индикатор в системы с батарейным питанием или энергоэффективные устройства. Высокая яркость и контрастность обеспечивают отличную видимость даже в условиях яркого освещения. Широкий угол обзора предоставляет гибкость при монтаже и позиционировании пользователя. Надёжность твердотельной технологии светодиодов означает длительный срок службы, устойчивость к ударам и минимальное обслуживание по сравнению со старыми технологиями отображения, такими как лампы накаливания или вакуумно-люминесцентные индикаторы. Устройство также поставляется в бессвинцовом корпусе, соответствующем современным экологическим нормам, таким как RoHS (Ограничение использования опасных веществ). Типичные целевые рынки включают приборные панели, контрольно-измерительное оборудование, промышленные системы управления, медицинские приборы, бытовую технику и автомобильные приборные панели, где требуется один чёткий цифровой индикатор.

2. Глубокий объективный анализ технических параметров

В этом разделе представлен подробный объективный анализ ключевых электрических и оптических параметров, указанных в техническом описании. Понимание этих параметров крайне важно для правильного проектирования схемы и обеспечения оптимальной работы индикатора.

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Основной оптической характеристикой являетсяСредняя сила света (Iv). Измеренная при прямом токе (IF) 1 мА, типичное значение составляет 1400 мккд (микрокандел), с минимальным заданным значением 500 мккд. Этот параметр определяет воспринимаемую яркость каждого светящегося сегмента.Коэффициент соответствия силы света (IV-m)указан как максимум 2:1. Этот коэффициент показывает максимально допустимое отклонение яркости между самым ярким и самым тусклым сегментами внутри одного устройства, обеспечивая равномерный вид при включении всех сегментов. Цветовые характеристики определяются длиной волны.Пиковая длина волны излучения (λp)составляет обычно 588 нм (нанометров) при IF=20мА.Доминирующая длина волны (λd), которая более тесно связана с воспринимаемым цветом, имеет диапазон от 584 нм до 594 нм.Полуширина спектральной линии (Δλ)обычно составляет 15 нм, что описывает спектральную чистоту излучаемого жёлтого света.

2.2 Электрические параметры

Ключевым электрическим параметром являетсяПрямое напряжение (VF)на сегмент. При прямом токе 20 мА типичное VF составляет 2.6 Вольта, с минимумом 2.05 Вольта. Это падение напряжения на светодиоде, когда он проводит ток и излучает свет. Конструкторы должны обеспечить, чтобы схема управления могла подавать это напряжение.Обратный ток (IR)указан как максимум 10 мкА при обратном напряжении (VR) 5В, что указывает на очень малый ток утечки при обратном смещении светодиода. Превышение абсолютного максимального значения обратного напряжения (5В) может повредить устройство.

2.3 Абсолютные максимальные параметры и тепловые соображения

Эти параметры определяют пределы, за которыми может произойти необратимое повреждение устройства. Они не предназначены для нормальной работы.Непрерывный прямой токна сегмент составляет 25 мА при 25°C. Указан коэффициент снижения номинала 0.33 мА/°C, что означает, что максимально допустимый непрерывный ток уменьшается при повышении температуры окружающей среды выше 25°C. Например, при 85°C максимальный ток составит примерно 25 мА - (0.33 мА/°C * 60°C) = 5.2 мА.Пиковый прямой токсоставляет 60 мА, но допустим только в импульсном режиме (1 кГц, скважность 25%).Рассеиваемая мощностьна сегмент составляет 70 мВт. Диапазон рабочих температур и температур хранения указан от -35°C до +85°C, определяя условия окружающей среды, которые устройство может выдержать.

3. Объяснение системы сортировки

В техническом описании указано, что продуктклассифицируется по световому потоку. Это относится к процессу сортировки, выполняемому во время производства. Из-за присущих вариаций в эпитаксиальном росте полупроводника и обработке пластин, светодиоды из одной производственной партии могут иметь небольшие различия в ключевых параметрах, таких как сила света и прямое напряжение. Чтобы обеспечить стабильность для конечного пользователя, производители тестируют каждое устройство и сортируют их в разные "бины" или категории на основе измеренных характеристик. LTS-547AKS сортируется специально по силе света (Iv), что означает, что клиенты могут выбирать устройства из определённого диапазона интенсивности (бина), чтобы гарантировать равномерную яркость всех цифр в многоразрядном индикаторе. В техническом описании указаны минимальное (500 мккд) и типичное (1400 мккд) значения, но конкретные коды бинов и соответствующие им диапазоны интенсивности обычно подробно описаны в отдельном документе по сортировке или доступны по запросу.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, типичные характеристические кривые для такого устройства предоставляют бесценную информацию для проектирования. Эти кривые графически представляют взаимосвязь между ключевыми параметрами.

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

Эта кривая показывает нелинейную зависимость между током, протекающим через светодиод, и напряжением на нём. Она демонстрирует "напряжение включения" (около 2.0-2.1В для AlInGaP) и то, как прямое напряжение немного увеличивается с ростом тока. Эта информация критически важна для проектирования схем ограничения тока, будь то использование простых резисторов или драйверов постоянного тока.

4.2 Сила света в зависимости от прямого тока

Этот график иллюстрирует, как световой поток (в мккд или мкд) увеличивается с ростом прямого тока. Обычно зависимость линейна в определённом диапазоне, но может насыщаться при очень высоких токах. Это помогает разработчикам выбрать рабочий ток, обеспечивающий требуемую яркость, не превышая пределов рассеиваемой мощности и не ускоряя деградацию светового потока.

4.3 Температурные характеристики

Кривые, показывающие изменение прямого напряжения и силы света в зависимости от температуры окружающей среды (Ta) или температуры перехода (Tj), являются необходимыми. Как правило, прямое напряжение уменьшается с ростом температуры (отрицательный температурный коэффициент), в то время как сила света также падает при повышении температуры. Понимание этих тенденций жизненно важно для применений, подверженных значительным перепадам температур, чтобы обеспечить стабильную работу.

5. Механическая информация и данные о корпусе

LTS-547AKS имеет высоту цифры 0.52 дюйма (13.2 мм). Габаритные размеры корпуса приведены на чертеже со всеми размерами в миллиметрах и стандартным допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Этот чертёж крайне важен для разводки печатной платы (ПП), обеспечивая правильное проектирование посадочного места и расположения отверстий. Устройство имеет 10 выводов в конфигурации корпуса DIP (Dual In-line Package).

5.1 Подключение выводов и внутренняя схема

Распиновка следующая: Вывод 1: Анод E, Вывод 2: Анод D, Вывод 3: Общий катод, Вывод 4: Анод C, Вывод 5: Анод D.P. (Десятичная точка), Вывод 6: Анод B, Вывод 7: Анод A, Вывод 8: Общий катод, Вывод 9: Анод F, Вывод 10: Анод G. Устройство использует конфигурацию собщим катодом. Это означает, что катоды (отрицательные выводы) всех светодиодных сегментов (A-G и DP) соединены внутри и выведены на два вывода (3 и 8, которые соединены между собой). Чтобы зажечь определённый сегмент, на его соответствующий анодный вывод необходимо подать положительное напряжение (через токоограничивающий резистор или драйвер), в то время как вывод(ы) общего катода подключены к земле. Внутренняя схема показывает это соединение общего катода для всех сегментов.

6. Рекомендации по пайке и сборке

В техническом описании указан критический параметр пайки: максимально допустимаятемпература пайки составляет 260°C, и эта температура может применяться не более3 секунд. Это измерение производится в точке на 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки компонента на печатной плате. Эта рекомендация крайне важна для процессов волновой пайки или пайки оплавлением. Превышение этих пределов по времени/температуре может вызвать термическое повреждение светодиодных кристаллов, эпоксидного компаунда или внутренних проводящих перемычек, что приведёт к немедленному отказу или снижению долгосрочной надёжности. Рекомендуется следовать стандартным рекомендациям IPC для сборки светодиодов. Для хранения указан диапазон от -35°C до +85°C в сухой среде для предотвращения поглощения влаги, которое может вызвать "вспучивание" (popcorning) во время пайки оплавлением.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

LTS-547AKS идеально подходит для любого устройства, требующего одного, хорошо читаемого цифрового индикатора. Типичные применения включают: цифровые мультиметры и токоизмерительные клещи, частотомеры, лабораторные источники питания, промышленные таймеры и счётчики, медицинское мониторинговое оборудование (например, индикаторы одного параметра), бытовую технику (микроволновые печи, духовки, кофеварки), автомобильные дополнительные приборы (напряжение, температура) и индикаторы на промышленных панелях управления.

7.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Светодиоды — это приборы с токовым управлением. Токоограничивающий резистор должен быть подключён последовательно с каждым анодом (или использован драйвер постоянного тока), чтобы установить прямой ток на желаемое значение (например, 10-20 мА для полной яркости). Значение резистора рассчитывается по формуле R = (Vcc - Vf) / If, где Vcc — напряжение питания, Vf — прямое напряжение светодиода, а If — желаемый прямой ток.
• Мультиплексирование:Для управления несколькими разрядами часто используется техника мультиплексирования, при которой сегменты одного типа на разных разрядах соединяются вместе, а общий катод каждого разряда включается последовательно с высокой частотой. Это экономит выводы ввода/вывода микроконтроллера.
• Угол обзора:Широкий угол обзора позволяет гибко монтировать индикатор, но для оптимальной читаемости следует учитывать основную линию взгляда пользователя относительно поверхности индикатора.
• Защита от ЭСР:Хотя это явно не указано, светодиоды AlInGaP могут быть чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Во время сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР.

8. Техническое сравнение

По сравнению с другими технологиями одноразрядных индикаторов, LTS-547AKS (AlInGaP, жёлтый) предлагает явные преимущества. По сравнению со старымикрасными светодиодами GaAsP или GaP, AlInGaP обеспечивает значительно более высокую яркость и эффективность для цветов в жёлто-оранжево-красном спектре. По сравнению с7-сегментными ЖК-индикаторами, он обеспечивает превосходную видимость в условиях слабого освещения, более широкий рабочий температурный диапазон и не требует подсветки. По сравнению свакуумно-люминесцентными индикаторами (ВЛИ), он более прочный, имеет более низкое рабочее напряжение и потребляет меньше энергии, хотя ВЛИ могут предлагать другой цвет (часто сине-зелёный) и очень широкий угол обзора. Выбор жёлтого цвета часто обусловлен его высокой световой отдачей и чётким, привлекающим внимание видом, который отличается от распространённых красных или зелёных индикаторов.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Для чего нужны два вывода общего катода (3 и 8)?

О1: Они соединены внутри. Наличие двух выводов обеспечивает механическую симметрию, лучшее распределение тока и улучшенный отвод тепла со стороны катода светодиодных кристаллов. При разводке печатной платы оба должны быть подключены к земле.

В2: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?

О2: Нет, напрямую нельзя. Типичное прямое напряжение составляет 2.6В, а вывод микроконтроллера, выдающий 5В, вызовет чрезмерный ток, который разрушит светодиодный сегмент. Вы должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Для питания 5В и целевого тока 20 мА значение резистора будет примерно (5В - 2.6В) / 0.02А = 120 Ом. Для безопасности и долговечности часто используют немного большее значение (например, 150 Ом).

В3: Что означает "классифицируется по световому потоку" для моего проекта?

О3: Это означает, что вы можете заказывать устройства из определённого бина по яркости. Если вы создаёте продукт с несколькими индикаторами или многоразрядный дисплей, указание одного и того же кода бина для всех ваших индикаторов гарантирует, что они будут иметь очень схожую яркость, что обеспечит однородный и профессиональный внешний вид. Если смешивать бины, некоторые цифры могут казаться заметно ярче или тусклее других.

В4: Как интерпретировать коэффициент снижения номинала для прямого тока?

О4: Коэффициент снижения номинала 0.33 мА/°C означает, что за каждый градус Цельсия повышения температуры окружающей среды выше 25°C вы должны уменьшать максимальный непрерывный прямой ток на 0.33 мА. Это необходимо для предотвращения превышения температурой перехода светодиода своего безопасного предела, что резко сократит срок его службы. В условиях высоких температур может потребоваться работа индикатора при более низком токе для сохранения надёжности.

10. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование простого цифрового вольтметра с батарейным питанием для отображения значений 0-9.9В.

Реализация:Используйте микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) для измерения напряжения. Микроконтроллеру потребуется не менее 8 выводов ввода/вывода для управления 7 сегментами и десятичной точкой LTS-547AKS. На каждой анодной линии требуется токоограничивающий резистор (например, 180-220 Ом для системы 3.3В-5В). Два вывода общего катода подключаются к земле. Прошивка микроконтроллера будет считывать значение АЦП, преобразовывать его в десятичное число и зажигать соответствующие сегменты, устанавливая соответствующие анодные выводы в высокий уровень. Для отображения десятых долей ("9" в 9.9) потребуется второй разряд, и для управления обоими разрядами с тех же 8 сегментных линий будет использоваться мультиплексирование, с использованием отдельных выводов ввода/вывода для управления общим катодом каждого разряда.

11. Введение в принцип работы

LTS-547AKS работает на принципеэлектролюминесценциив полупроводниковом диоде. Основой каждого сегмента является крошечный кристалл, сделанный из слоёв AlInGaP, выращенных на подложке GaAs. Эта структура образует p-n переход. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода (примерно 2.0-2.1В), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются через переход. Когда эти носители заряда рекомбинируют в активной области полупроводника, энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет ширину запрещённой зоны полупроводника, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае жёлтый (~588 нм). Серая лицевая панель и белые сегменты действуют соответственно как рассеиватель и усилитель контраста, формируя и направляя свет для оптимальной читаемости.

12. Технологические тренды

Развитие технологий отображения продолжается. Для дискретных светодиодных цифровых индикаторов, таких как LTS-547AKS, тренды сосредоточены в нескольких областях.Повышение эффективности:Текущие исследования в области материаловедения направлены на улучшение внутренней квантовой эффективности (IQE) и эффективности вывода света для AlInGaP и других сложных полупроводников, что позволяет получить более яркие индикаторы при меньших токах, что критически важно для портативных устройств.Миниатюризация:Хотя 0.52 дюйма является стандартным размером, существует спрос как на меньшие цифры для компактных устройств, так и на более крупные и яркие цифры для просмотра с большого расстояния.Интеграция:Наблюдается тенденция к созданию индикаторов со встроенными драйверами (I2C, SPI) или даже микроконтроллерами, что упрощает интерфейс для системного разработчика.Цветовые варианты:Хотя жёлтый цвет обладает высокой эффективностью, достижения в области синих светодиодов InGaN и фосфорном преобразовании сделали полноцветные RGB-индикаторы и белые индикаторы более доступными, хотя часто с другими показателями стоимости/производительности. Ключевые преимущества светодиодов — надёжность, долговечность и прочность твердотельных устройств — гарантируют, что они остаются доминирующим выбором для многих применений цифровых индикаторов, где эти атрибуты имеют первостепенное значение.