دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-2621JD-04 - ارتفاع رقم 0.28 اینچ - رنگ قرمز فوق اشباع (650 نانومتر) - ولتاژ پیشروی 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-2621JD-04 یک ماژول نمایشگر سه رقمی هفت قسمتی فشرده و با کارایی بالا است که برای کاربردهای نیازمند نمایش عددی واضح طراحی شده است. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی عددی بصری در دستگاه‌های الکترونیکی است. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از فناوری پیشرفته نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تراشه‌های LED است که بر روی یک زیرلایه غیرشفاف GaAs ساخته شده‌اند. این ترکیب منجر به انتشار نور مشخصه "قرمز فوق اشباع" می‌شود. نمایشگر دارای صفحه‌ای خاکستری با بخش‌های سفید است که کنتراست و خوانایی را افزایش می‌دهد. بازار هدف شامل ابزار دقیق صنعتی، الکترونیک مصرفی، تجهیزات تست و اندازه‌گیری و هر سیستم نهفته‌ای است که به یک نمایشگر عددی قابل اعتماد و کم‌مصرف نیاز دارد.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

• ارتفاع رقم:0.28 اینچ (7.0 میلی‌متر)، که تعادل خوبی بین اندازه و قابلیت مشاهده ارائه می‌دهد.
• طراحی بخش‌ها:بخش‌های یکنواخت و پیوسته برای ظاهر و زیبایی عالی کاراکتر.
• بازدهی توان:نیاز به توان پایین، آن را برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به انرژی مناسب می‌سازد.
• عملکرد نوری:روشنایی بالا و نسبت کنتراست بالا، خوانایی را تحت شرایط نوری مختلف تضمین می‌کند.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده امکان خواندن نمایشگر از موقعیت‌های خارج از محور را فراهم می‌کند.
• قابلیت اطمینان:قابلیت اطمینان حالت جامد بدون قطعات متحرک، منجر به طول عمر عملیاتی طولانی می‌شود.
• کنترل کیفیت:دستگاه‌ها بر اساس شدت نور دسته‌بندی می‌شوند که تضمین کننده یکنواختی روشنایی در بین دسته‌های تولید است.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی دستگاه را همانطور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا زیر آن تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان در هر بخش:حداکثر 70 میلی‌وات. این حداکثر توان پیوسته‌ای را که می‌تواند به صورت حرارت در یک بخش واحد تلف شود، محدود می‌کند.
• جریان پیشروی پیک در هر بخش:حداکثر 90 میلی‌آمپر، اما تنها تحت شرایط پالسی خاص: چرخه وظیفه 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه. این رتبه برای مالتی‌پلکسینگ یا پالس‌های کوتاه مدت با روشنایی بالا است.
• جریان پیشروی پیوسته در هر بخش:حداکثر 25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این جریان با نرخ خطی 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط (Ta) بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در دمای 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته مجاز تقریباً خواهد بود: 25 میلی‌آمپر - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 5.2 میلی‌آمپر.
• ولتاژ معکوس در هر بخش:حداکثر 5 ولت. تجاوز از این مقدار می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• محدوده دمای عملیاتی:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه برای عملکرد در این محدوده دمای محیط طراحی شده است.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن. این برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو برای جلوگیری از آسیب حرارتی حیاتی است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری (در Ta=25°C)

اینها پارامترهای عملیاتی معمول تحت شرایط تست مشخص شده هستند.

• شدت نور متوسط (I_V):از 200 میکروکاندلا (حداقل) تا 600 میکروکاندلا (حداکثر) متغیر است، با یک مقدار معمول ضمنی. اندازه‌گیری شده در جریان پیشروی (I_F) 1 میلی‌آمپر. این پارامتر کلیدی برای روشنایی درک شده است.
• طول موج انتشار پیک (λ_p):650 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن خروجی طیفی قوی‌ترین است و رنگ "قرمز فوق اشباع" را تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای نور تک‌رنگ‌تر است. 20 نانومتر برای LEDهای قرمز AlInGaP معمول است.
• طول موج غالب (λ_d):639 نانومتر (معمول). این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و با رنگ LED مطابقت دارد، که اغلب کمی با طول موج پیک متفاوت است.
• ولتاژ پیشروی در هر بخش (V_F):از 2.1 ولت (حداقل) تا 2.6 ولت (حداکثر) متغیر است، با مقدار معمول 2.6 ولت در I_F=20 میلی‌آمپر. این برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس در هر بخش (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت.
• نسبت تطابق شدت نور (I_V-m):حداکثر 2:1. این حداکثر نسبت مجاز بین درخشان‌ترین و کم‌نورترین بخش/رقم درون یک دستگاه را مشخص می‌کند و یکنواختی را تضمین می‌کند.

نکته در مورد اندازه‌گیری:شدت نور با استفاده از یک سنسور و فیلتر که منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE را تقریب می‌زند اندازه‌گیری می‌شود، که اطمینان می‌دهد اندازه‌گیری با درک روشنایی انسان همبستگی دارد.

3. سیستم دسته‌بندی و طبقه‌بندی

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که دستگاه‌ها "بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده‌اند." این به فرآیند دسته‌بندی اشاره دارد.

• دسته‌بندی شدت نور:محدوده گسترده مشخص شده برای I_V(600-200 میکروکاندلا) نشان می‌دهد که قطعات تولیدی تست و در دسته‌های شدت مختلف مرتب می‌شوند. طراحان می‌توانند دسته‌هایی را برای کاربردهای نیازمند سطوح روشنایی خاص یا یکنواختی دقیق در بین چندین نمایشگر انتخاب کنند.
• ولتاژ پیشروی:محدوده مشخص شده (2.6-2.1 ولت) ممکن است منجر به دسته‌بندی ولتاژ نیز شود، که می‌تواند برای طراحی منبع تغذیه در آرایه‌های بزرگ مهم باشد.
• طول موج:در حالی که مقادیر معمول برای λ_pو λ_dداده شده است، دسته‌های با تلرانس دقیق برای مختصات رنگ خاص ممکن است در دسترس باشد، اگرچه در این دیتاشیت خلاصه توضیح داده نشده است.

4. تحلیل منحنی عملکرد

دیتاشیت به "منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول" اشاره می‌کند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند، می‌توانیم محتوای استاندارد و اهمیت آن‌ها را استنباط کنیم.

• شدت نور نسبی در مقابل جریان پیشروی (منحنی I-V):این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، معمولاً به صورت زیرخطی، که کاهش بازدهی در جریان‌های بالا را برجسته می‌کند.
• ولتاژ پیشروی در مقابل جریان پیشروی:مشخصه I-V دیود را نشان می‌دهد، که برای محاسبه مقادیر مقاومت سری یا طراحی درایورهای جریان ثابت ضروری است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دما کاهش می‌یابد، که یک عامل حیاتی برای مدیریت حرارتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک در حدود 650 نانومتر و نیم‌عرض 20 نانومتری را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

دستگاه دارای یک بسته‌بندی استاندارد نمایشگر LED است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر (mm) است. تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر (≈±0.01 اینچ) است مگر اینکه یک ویژگی خاص مشخصه متفاوتی داشته باشد. نقشه ابعادی دقیق در دیتاشیت ارجاع داده شده اما در اینجا به تفصیل شرح داده نشده است. جنبه‌های کلیدی شامل طول، عرض و ارتفاع کلی، فاصله ارقام، فاصله پایه‌ها و ابعاد پایه‌ها خواهد بود.

5.2 اتصال پایه و مدار داخلی

LTC-2621JD-04 یک دستگاهچندتایی با آند مشترکاست. این بدان معناست که آندهای هر رقم به صورت داخلی به ازای هر رقم به هم متصل شده‌اند، در حالی که کاتدهای هر نوع بخش (A-G, DP) در بین ارقام مشترک هستند.

پایه‌ها (بسته 16 پایه):

• پایه 1: کاتد D
• پایه 2: آند مشترک (رقم 1)
• پایه 3: کاتد D.P. (نقطه اعشار)
• پایه 4: کاتد E
• پایه 5: آند مشترک (رقم 2)
• پایه 6: کاتد C
• پایه 7: کاتد G
• پایه 8: آند مشترک (رقم 3)
• پایه 9: بدون اتصال
• پایه 10: بدون پایه
• پایه 11: بدون پایه
• پایه 12: کاتد B
• پایه 13: آند مشترک برای L1, L2, L3 (احتمالاً دونقطه یا نشانگرهای دیگر)
• پایه 14: بدون پایه
• پایه 15: کاتد A
• پایه 16: کاتد F

نمودار مدار داخلی:شماتیک سه نود آند مشترک (یکی برای هر رقم) را نشان می‌دهد که به پایه‌های 2، 5 و 8 متصل شده‌اند. هر کاتد بخش (A-G, DP) یک نود واحد است که به پایه مربوطه خود متصل شده است، با LED آن بخش در هر رقم که بین آند مشترک رقم و کاتد بخش مشترک متصل شده است. این ساختار برای درایو چندتایی ایده‌آل است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دستورالعمل کلیدی ارائه شده حداکثر مقدار مطلق برای لحیم‌کاری است:260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن.

• لحیم‌کاری ریفلو:یک پروفایل ریفلو استاندارد بدون سرب با حداکثر دمای پیک که از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز نکند و زمان بالای 240 درجه سانتی‌گراد بسیار کوتاه نگه داشته شود، باید سازگار باشد. نقطه اندازه‌گیری 1.6 میلی‌متری برای تأیید پروفایل حیاتی است.
• لحیم‌کاری موجی:ممکن است، اما زمان تماس و دما باید به دقت کنترل شود تا محدودیت 260°C/3s رعایت شود.
• لحیم‌کاری دستی:از هویه کنترل دمایی استفاده کنید. حرارت را به پد PCB اعمال کنید، نه مستقیماً به پایه LED، و اتصال را سریع کامل کنید.
• شرایط ذخیره‌سازی:در یک محیط خشک و ضد استاتیک در محدوده دمای ذخیره‌سازی مشخص شده (35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد) نگهداری شود. دستگاه‌های حساس به رطوبت ممکن است در صورت قرار گرفتن در معرض محیط‌های مرطوب نیاز به پخت قبل از استفاده داشته باشند.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

پیکربندی آند مشترک چندتایی نیاز به یک مدار درایور دارد. یک طراحی معمول از موارد زیر استفاده می‌کند:

• میکروکنترلر یا درایور IC:برای کنترل زمان‌بندی و داده.
• درایورهای رقم:ترانزیستورهای PNP یا سوئیچ‌های سمت بالا اختصاصی برای کشیدن جریان به پایه‌های آند مشترک (2, 5, 8, 13).
• درایورهای بخش:پورت‌های میکروکنترلر یا درایورهای IC سمت پایین (مانند یک شیفت رجیستر 74HC595 با خروجی‌های درین باز یا یک درایور LED اختصاصی) برای تأمین جریان از پایه‌های کاتد بخش (1, 3, 4, 6, 7, 12, 15, 16).
• مقاومت‌های محدودکننده جریان:هنگام استفاده از درایو ولتاژ ثابت، یک مقاومت به ازای هر خط کاتد بخش (نه به ازای هر LED بخش) مورد نیاز است. مقدار مقاومت با استفاده از R = (V_منبع- V_F) / I_Fمحاسبه می‌شود. برای منبع تغذیه 5 ولت و I_F=10 میلی‌آمپر با V_F=2.6 ولت، R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 اهم. درایورهای جریان ثابت برای یکنواختی بهتر ترجیح داده می‌شوند.

7.2 ملاحظات طراحی

• فرکانس چندتایی:از نرخ تازه‌سازی به اندازه کافی بالا برای جلوگیری از سوسو زدن قابل مشاهده استفاده کنید (معمولاً >60 هرتز برای هر رقم، بنابراین >180 هرتز نرخ اسکن برای 3 رقم).
• جریان پیک در مقابل روشنایی:برای دستیابی به روشنایی متوسط بالا در حالی که در محدوده رتبه جریان پیوسته باقی می‌مانید، از چندتایی با جریان پیک بالاتر (تا رتبه پالسی 90 میلی‌آمپر) استفاده کنید. به عنوان مثال، درایو با چرخه وظیفه 1/3 (3 رقم) با پیک 30 میلی‌آمپر، میانگین 10 میلی‌آمپر برای هر بخش می‌دهد.
• مدیریت حرارتی:اطمینان حاصل کنید که چیدمان PCB امکان اتلاف حرارت را فراهم می‌کند، به ویژه اگر نزدیک به حداکثر مقادیر درایو شود. دمای محیط بالا نیاز به کاهش جریان خواهد داشت.
• محافظت ESD:LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. در طول مونتاژ با احتیاط‌های مناسب ESD آن‌ها را جابجا کنید.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز استاندارد GaP یا نمایشگرهای رقم بزرگتر، LTC-2621JD-04 مزایای خاصی ارائه می‌دهد:

• AlInGaP در مقابل GaAsP/GaP:فناوری AlInGaP بازده نوری به طور قابل توجهی بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر و دید بهتر در نور محیط می‌شود. رنگ "قرمز فوق اشباع" نیز زنده‌تر است.
• ارتفاع رقم کوچک (0.28 اینچ):در مقایسه با ارقام 0.5 اینچ یا بزرگتر، یک راه‌حل صرفه‌جویی در فضا ارائه می‌دهد و برای دستگاه‌های فشرده مناسب است، در حالی که از ماژول‌های هفت قسمتی SMD بسیار کوچک بزرگتر و خواناتر باقی می‌ماند.
• صفحه خاکستری/بخش‌های سفید:این پوشش زمانی که بخش‌ها خاموش هستند، نسبت کنتراست بالایی ارائه می‌دهد و زیبایی و خوانایی کلی نمایشگر را در مقایسه با صفحات کاملاً سیاه یا خاکستری بهبود می‌بخشد.
• شدت نور دسته‌بندی شده:این دسته‌بندی سطحی از کنترل کیفیت و پیش‌بینی‌پذیری را ارائه می‌دهد که همیشه در نمایشگرهای کم‌هزینه وجود ندارد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال 1: هدف از پیکربندی "آند مشترک" چیست؟

پاسخ 1: آند مشترک چندتایی را ساده می‌کند. شما یک رقم را در یک زمان با اعمال ولتاژ مثبت به پایه آند آن و زمین کردن کاتدهای بخش‌هایی که می‌خواهید روشن شوند، فعال می‌کنید. این تعداد پایه‌های درایور مورد نیاز را از (7 بخش + 1 DP) * 3 رقم = 24 به 3 آند + 8 کاتد = 11 کاهش می‌دهد.

سوال 2: چگونه مقدار مقاومت برای درایو این نمایشگر را محاسبه کنم؟

پاسخ 2: از قانون اهم استفاده کنید: R = (V_منبع- V_F) / I_F. از حداکثر V_F(2.6 ولت) از دیتاشیت استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که افت ولتاژ کافی در مقاومت حتی برای قطعات با V_Fبالا وجود دارد. I_Fرا بر اساس روشنایی مورد نظر انتخاب کنید، در محدوده رتبه‌های پیوسته (25 میلی‌آمپر در 25°C) یا پالسی باقی بمانید.

سوال 3: آیا می‌توانم این نمایشگر را با یک میکروکنترلر 3.3 ولتی درایو کنم؟

پاسخ 3: احتمالاً، اما با محدودیت. اگر V_F2.6 ولت باشد، تنها 0.7 ولت برای مقاومت محدودکننده جریان در 3.3 ولت باقی می‌ماند. برای جریان 10 میلی‌آمپر، R=70 اهم. این مقدار مقاومت پایین امکان‌پذیر است، اما تغییرات در V_Fباعث تغییرات قابل توجهی در روشنایی می‌شود. یک درایور جریان ثابت یا یک مبدل افزاینده برای تأمین ولتاژ منبع بالاتر (مانند 5 ولت) برای عملکرد پایدار توصیه می‌شود.

سوال 4: "نسبت تطابق شدت نور 2:1" به چه معناست؟

پاسخ 4: به این معنی است که درون یک واحد LTC-2621JD-04، درخشان‌ترین بخش یا رقم حداکثر دو برابر کم‌نورترین بخش یا رقم خواهد بود وقتی تحت شرایط یکسان (I_F=1 میلی‌آمپر) اندازه‌گیری شود. این یکنواختی بصری را تضمین می‌کند.

10. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی نمایشگر یک مولتی‌متر دیجیتال قابل حمل

LTC-2621JD-04 یک کاندید عالی است. ارقام 0.28 اینچی آن بسیار خوانا هستند. نیاز به توان پایین برای عمر باتری حیاتی است. طراحی چندتایی تعداد پایه‌های میکروکنترلر را به حداقل می‌رساند. یک طراحی از تایمر میکروکنترلر برای چرخش بین ارقام 1، 2 و 3 در حدود 200 هرتز استفاده می‌کند. داده بخش‌ها از یک جدول جستجو می‌شود. برای صرفه‌جویی در توان، روشنایی نمایشگر (I_F) می‌تواند بر اساس نور محیط حس شده توسط یک فوتوترانزیستور به صورت پویا تنظیم شود. صفحه خاکستری/سفید با کنتراست بالا خوانایی را در محیط‌های تاریک و روشن کارگاه تضمین می‌کند. LEDهای قرمز فوق اشباع AlInGaP یک نمایش واضح و جلب‌کننده توجه ارائه می‌دهند.

11. معرفی اصل فناوری

LTC-2621JD-04 بر اساس ماده نیمه‌هادیAlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید)رشد یافته به صورت اپیتاکسیال بر روی یکزیرلایه GaAs (آرسنید گالیم)است. زیرلایه GaAs "غیرشفاف" استفاده می‌شود زیرا نور منتشر شده را جذب می‌کند، اما لایه فعال AlInGaP بازده داخلی به اندازه کافی بالایی دارد که نور کافی از بالای تراشه خارج می‌شود. الکترون‌ها و حفره‌ها هنگامی که یک ولتاژ پیشروی در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. بازترکیب آن‌ها انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور منتشر شده را تعریف می‌کند - در این مورد، تقریباً 650 نانومتر (قرمز). فرمت هفت قسمتی با قرار دادن چندین تراشه LED کوچک (یا یک تراشه واحد با چندین پیوند مجزا) در زیر یک لنز/پخش‌کننده نوری الگودار برای تشکیل بخش‌های عددی قابل تشخیص ایجاد می‌شود.

12. روندها و زمینه فناوری

در حالی که این دستگاه خاص از فناوری سوراخ‌دار استفاده می‌کند، سیستم ماده زیربنایی AlInGaP همچنان بسیار مرتبط است. روندها در فناوری نمایشگر شامل موارد زیر است:

• کوچک‌سازی:حرکت به سمت بسته‌بندی‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار، حتی برای نمایشگرهای چند رقمی.
• یکپارچه‌سازی:ترکیب آرایه LED با درایور IC در یک بسته یا ماژول واحد برای ساده‌سازی طراحی.
• مواد پیشرفته:تحقیقات مداوم در مورد موادی مانند مبتنی بر GaN (برای آبی/سبز/سفید) و AlInGaP برای بازدهی بالاتر و رنگ‌های جدید. برای قرمز/نارنجی/زرد، AlInGaP فناوری غالب با کارایی بالا است.
• تغییر کاربرد:در حالی که نمایشگرهای هفت قسمتی گسسته بالغ هستند، آن‌ها در کاربردهایی که سادگی، هزینه، قابلیت اطمینان و دید بالا از اهمیت بالایی برخوردار است (کنترل‌های صنعتی، لوازم خانگی، ابزار دقیق) حیاتی باقی می‌مانند. آن‌ها با فناوری‌های جدیدتر مانند OLED و LCD همزیستی دارند که هر کدام بر اساس عواملی مانند زاویه دید، خوانایی در نور خورشید، مصرف توان و هزینه، بخش‌های مختلف بازار را پوشش می‌دهند.

LTC-2621JD-04 نمایانگر یک راه‌حل قوی و جاافتاده در این چشم‌انداز در حال تحول است که تعادل اثبات‌شده‌ای از عملکرد، قابلیت اطمینان و هزینه را برای کاربردهای مورد نظر خود ارائه می‌دهد.