دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTP-3362JD - ارتفاع رقم 0.3 اینچ - فناوری آلین‌گپ هایپر رد - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات یک نمایشگر نور‌گسیل دیودی (LED) الفبایی-عددی دو رقمی با 17 سگمنت و ارتفاع رقم 0.3 اینچ (7.62 میلی‌متر) را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه برای ارائه نمایش واضح و خوانا از کاراکترها در کاربردهایی که نیازمند نمایش اطلاعات عددی و الفبایی محدود هستند، طراحی شده است. ساختار هسته آن از تراشه‌های پیشرفته LED هایپر رد از جنس AS-AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) استفاده می‌کند که بر روی زیرلایه آرسنید گالیم (GaAs) رشد یافته‌اند. این انتخاب فناوری برای دستیابی به مشخصات رنگ و عملکرد خاص ذکر شده در این دیتاشیت، نقشی کلیدی دارد. طراحی ظاهری آن دارای صفحه‌ای سیاه با سگمنت‌های سفید است، ترکیبی که برای تضاد بالا و ظاهر عالی کاراکترها تحت شرایط نوری مختلف بهینه‌سازی شده است.

1.1 مزایای اصلی و کاربردهای هدف

این نمایشگر چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد که آن را برای طیف وسیعی از محصولات الکترونیکی مناسب می‌سازد. نیاز توان پایین آن یک مزیت قابل توجه برای دستگاه‌های باتری‌خور یا حساس به مصرف انرژی است. روشنایی بالا و نسبت کنتراست بالا، خوانایی را هم در محیط‌های کم‌نور و هم پرنور تضمین می‌کند. زاویه دید گسترده امکان مشاهده واضح اطلاعات نمایش داده شده از موقعیت‌های مختلف را فراهم می‌آورد که برای الکترونیک مصرفی، ابزارهای اندازه‌گیری و نمایشگرهای اطلاعات عمومی حیاتی است. قابلیت اطمینان ذاتی حالت جامد فناوری LED، عمر عملیاتی طولانی و مقاومت در برابر ضربه و لرزش را در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایش مانند فلورسنت خلاء یا رشته‌ای تضمین می‌کند. این نمایشگر بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است، به این معنی که واحدها بر اساس خروجی نورشان باینینگ یا مرتب می‌شوند تا یکنواختی در خط تولید حاصل شود. کاربردهای متداول شامل مترهای پنلی دیجیتال، تجهیزات آزمایشگاهی، دستگاه‌های پزشکی، پایانه‌های فروش، پنل‌های کنترل صنعتی و نمایشگرهای داشبورد خودرو می‌شود که در آنها خروجی الفبایی-عددی واضح و قابل اطمینان مورد نیاز است.

2. مشخصات فنی و تفسیر عینی

این بخش یک تحلیل عینی و دقیق از پارامترهای الکتریکی، نوری و فیزیکی که عملکرد و محدودیت‌های نمایشگر را تعریف می‌کنند، ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آنها تضمین شده نیست و باید در طراحی مدار از آن اجتناب کرد.

• توان تلف شده در هر سگمنت:70 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که یک سگمنت LED می‌تواند بدون خطر آسیب به صورت گرما تلف کند.
• جریان مستقیم پیک در هر سگمنت:90 میلی‌آمپر. این جریان تنها تحت شرایط پالسی خاص (فرکانس 1 کیلوهرتز، چرخه کاری 10%) برای دستیابی به روشنایی لحظه‌ای بالاتر بدون گرمای بیش از حد مجاز است و برای کارکرد DC پیوسته نیست.
• جریان مستقیم پیوسته در هر سگمنت:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این حداکثر جریان توصیه شده برای کارکرد حالت پایدار است. ضریب کاهش 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد نشان می‌دهد که این جریان حداکثر باید با افزایش دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
• ولتاژ معکوس در هر سگمنت:5 ولت. اعمال ولتاژ بایاس معکوس بالاتر از این مقدار می‌تواند باعث شکست پیوند LED شود.
• محدوده دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. قطعه برای عملکرد و ذخیره‌سازی در این محدوده دمایی درجه‌بندی شده است.
• شرایط لحیم‌کاری:260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه، با نوک هویه حداقل 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) پایین‌تر از صفحه نشیمن قطعه. این یک دستورالعمل حیاتی برای لحیم‌کاری موجی یا دستی است تا از آسیب حرارتی به تراشه‌های LED یا پکیج پلاستیکی جلوگیری شود.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط آزمایش مشخص شده اندازه‌گیری می‌شوند. این مقادیر همانهایی هستند که طراحان باید برای محاسبات مدار و انتظارات عملکردی استفاده کنند.

• شدت نور متوسط در هر سگمنت (I_V):200 میکروکاندلا (حداقل)، 600 میکروکاندلا (معمول) در I_F= 1 میلی‌آمپر. این معیاری از خروجی نور است. محدوده وسیع نشان‌دهنده فرآیند باینینگ است؛ طراحان باید مقدار حداقل را در نظر بگیرند تا روشنایی کافی تضمین شود.
• طول موج تابش پیک (λ_p):650 نانومتر (معمول) در I_F= 20 میلی‌آمپر. این طول موجی است که در آن خروجی طیفی قوی‌ترین است و رنگ را در ناحیه هایپر رد طیف قرار می‌دهد.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی یا گستردگی طول‌موج‌های تابش‌شده حول پیک است. مقدار 20 نانومتر برای LEDهای قرمز آلین‌گپ معمول است.
• طول موج غالب (λ_d):639 نانومتر (معمول). این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و بهترین تطابق را با رنگ LED دارد، که به دلیل منحنی حساسیت چشم، کمی با طول موج پیک متفاوت است.
• ولتاژ مستقیم در هر سگمنت (V_F):2.0 ولت (حداقل)، 2.6 ولت (معمول) در I_F= 20 میلی‌آمپر. این افت ولتاژ روی یک سگمنت LED هنگام کار است. مقاومت‌های محدودکننده جریان باید با استفاده از حداکثر V_Fانتظاری محاسبه شوند تا اطمینان حاصل شود که جریان از محدودیت‌ها فراتر نمی‌رود.
• جریان معکوس در هر سگمنت (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) در V_R= 5 ولت. این جریان نشتی کوچکی است که وقتی LED در حداکثر مقدار مجاز خود تحت بایاس معکوس قرار می‌گیرد، جریان می‌یابد.
• نسبت تطابق شدت نور (I_V-m):2:1 (حداکثر). این حداکثر نسبت مجاز بین درخشان‌ترین و کم‌نورترین سگمنت درون یک دستگاه را مشخص می‌کند تا ظاهر یکنواخت تضمین شود.

2.3 توضیح سیستم باینینگ

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کد که دستگاه \"بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است.\" این به معنای یک فرآیند باینینگ یا مرتب‌سازی پس از تولید است. اگرچه کدهای باین خاص در اینجا فهرست نشده‌اند، اما این روش معمولاً شامل گروه‌بندی نمایشگرها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده (مثلاً یک باین \"روشن\" و یک باین \"استاندارد\") برای اطمینان از یکنواختی درون یک دسته تولید است. طراحانی که این قطعه را تهیه می‌کنند، در صورتی که یکنواختی شدت نور دقیق در بین چندین واحد برای کاربردشان حیاتی است، باید در مورد باین‌های موجود تحقیق کنند. محدوده ولتاژ مستقیم (V_F) (2.0V تا 2.6V) همچنین نشان‌دهنده باینینگ احتمالی ولتاژ مستقیم است که می‌تواند بر طراحی منبع تغذیه تأثیر بگذارد.

3. اطلاعات مکانیکی، اینترفیس و مونتاژ

3.1 ابعاد پکیج و پین‌اوت

نمایشگر در یک پکیج استاندارد LED دو رقمی قرار دارد. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر ارائه شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. طراحان باید فوت‌پرینت دقیق و ارتفاع را در طراحی PCB و محفظه خود ادغام کنند. جدول اتصال پین‌ها برای اینترفیس صحیح ضروری است. دستگاه از پیکربندی کاتد مشترک مالتی‌پلکس استفاده می‌کند: پین 4 کاتد مشترک برای رقم 1 است و پین 10 کاتد مشترک برای رقم 2 است. پین‌های باقی‌مانده (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20) آندهای سگمنت‌های فردی هستند (از A تا U، شامل DP برای نقطه اعشار). پین 14 به عنوان \"بدون اتصال\" (NC) مشخص شده است. این پیکربندی اجازه می‌دهد دو رقم به طور مستقل با استفاده از مالتی‌پلکس‌سازی تقسیم زمانی درایو شوند و تعداد کل پین‌های درایور مورد نیاز را کاهش می‌دهد.

3.2 دیاگرام مدار داخلی و روش درایو

دیاگرام مدار داخلی آرایش کاتد مشترک مالتی‌پلکس را نشان می‌دهد. تمام آندهای سگمنت متناظر (مثلاً تمام سگمنت‌های 'A') بین دو رقم به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک سگمنت روی رقم خاص، پین آند آن باید های (با محدودیت جریان مناسب) درایو شود، در حالی که کاتد رقم هدف لو کشیده می‌شود. با چرخش سریع اینکه کاتد کدام رقم فعال است و تنظیم آندها برای الگوی مورد نظر، هر دو رقم به طور پیوسته روشن به نظر می‌رسند. این روش نیازمند یک میکروکنترلر یا IC درایور اختصاصی است که قابلیت مالتی‌پلکس‌سازی داشته باشد.

3.3 دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

پایبندی دقیق به شرایط لحیم‌کاری (260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه) بسیار مهم است. فراتر رفتن از این زمان یا دما می‌تواند به باندهای سیم داخلی آسیب برساند، اپوکسی LED را تخریب کند یا باعث لایه‌لایه شدن پکیج شود. برای لحیم‌کاری رفلو، باید از پروفیلی استفاده شود که با این محدودیت حرارتی مطابقت داشته باشد. نکته مربوط به نگه داشتن نوک هویه در زیر صفحه نشیمن به جلوگیری از انتقال مستقیم حرارت به دی LED از طریق پایه‌ها کمک می‌کند. احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در طول جابجایی و مونتاژ رعایت شود تا از پیوندهای نیمه‌هادی محافظت شود.

4. تحلیل عملکرد و ملاحظات کاربردی

4.1 منحنی‌های مشخصه معمول

اگرچه نمودارهای خاص در متن بازتولید نشده‌اند، اما منحنی‌های معمول برای چنین دستگاهی شامل موارد زیر خواهد بود:جریان مستقیم (I_F) در مقابل ولتاژ مستقیم (V_F):این منحنی نمایی رابطه بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. ولتاژ زانو حدود 2.0V است، پس از آن جریان با افزایش کوچک ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد که نیاز به مدار محدودکننده جریان را برجسته می‌کند.شدت نور (I_V) در مقابل جریان مستقیم (I_F):این منحنی معمولاً در جریان‌های پایین خطی است اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی به اشباع برسد. این به طراحان کمک می‌کند تا یک جریان کارکرد را برای دستیابی کارآمد به روشنایی مورد نظر انتخاب کنند.شدت نور در مقابل دمای محیط:این کاهش خروجی نور را با افزایش دما نشان می‌دهد که برای طراحی‌هایی که در محیط‌های گرم کار می‌کنند حیاتی است.توزیع طیفی:نموداری که شدت نور تابش‌شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد، حول 650 نانومتر با نیم‌عرض حدود 20 نانومتر متمرکز شده است.

4.2 ملاحظات طراحی و پیشنهادات کاربردی

محدود کردن جریان:یک مقاومت سری برای هر خط آند (یا یک درایور جریان ثابت) برای تنظیم جریان مستقیم الزامی است. مقدار مقاومت به صورت R = (V_منبع- V_F) / I_Fمحاسبه می‌شود. از حداکثر V_F(2.6V) از دیتاشیت استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان تحت هیچ شرایطی از I_Fانتخاب شده (مثلاً 20 میلی‌آمپر) فراتر نمی‌رود.درایور مالتی‌پلکس:یک میکروکنترلر با پین‌های I/O کافی یا یک IC درایور LED اختصاصی (مانند MAX7219 یا HT16K33) برای مدیریت توالی مالتی‌پلکس‌سازی، نرخ رفرش و کنترل روشنایی مورد نیاز است. نرخ رفرش باید به اندازه کافی بالا (>60 هرتز) باشد تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود.توان تلف شده:توان کل را محاسبه کنید: برای یک سگمنت در 20 میلی‌آمپر و 2.6 ولت، P = 52 میلی‌وات. با روشن بودن چندین سگمنت، اطمینان حاصل کنید که محدودیت‌های حرارتی پکیج، به ویژه در دمای محیط بالا، فراتر نرود.زاویه دید:زاویه دید گسترده مفید است اما جهت دید اصلی را هنگام نصب نمایشگر در یک محفظه در نظر بگیرید تا از ایجاد سایه توسط قاب جلوگیری شود.

4.3 مقایسه و سوالات متداول

مقایسه با سایر فناوری‌ها:در مقایسه با نمایشگرهای 7 سگمنتی، فرمت 17 سگمنتی امکان نمایش خواناتر کاراکترهای الفبایی (A-Z) را فراهم می‌کند، اگرچه به جامعیت یک نمایشگر ماتریس نقطه‌ای نیست. فناوری آلین‌گپ در مقایسه با LEDهای قرمز قدیمی‌تر GaAsP یا GaP، بازدهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد.سوالات متداول کاربران: س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با یک منبع تغذیه ولتاژ ثابت و بدون مقاومت درایو کنم؟ج: خیر. ولتاژ مستقیم دارای یک محدوده (2.0-2.6V) است. یک ولتاژ ثابت تنظیم شده برای V_Fمتوسط می‌تواند باعث جریان بیش از حد در یک LED با V_Fپایین شود و منجر به خرابی زودرس گردد. همیشه از محدودیت جریان استفاده کنید.س: چرا جریان پیک (90 میلی‌آمپر) از جریان پیوسته (25 میلی‌آمپر) بیشتر است؟ج: LED می‌تواند پالس‌های جریان بالا و کوتاه را برای روشنایی پیک (مثلاً برای هایلایت کردن) تحمل کند زیرا انرژی حرارتی فرصت تجمع و آسیب به پیوند را ندارد. توان متوسط همچنان باید در محدوده مجاز باشد.س: هدف از پین \"بدون اتصال\" چیست؟ج: اغلب یک نگهدارنده مکانیکی برای استانداردسازی تعداد پین با سایر محصولات در یک خانواده یا برای ارائه تقارن ساختاری است. نباید به هیچ مداری متصل شود.

5. اصول فنی و زمینه

5.1 فناوری زیربنایی: آلین‌گپ بر روی GaAs

ساختار نورگسیل هسته، یک هتروجانکشن آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) است که به صورت اپیتاکسیال بر روی یک زیرلایه آرسنید گالیم (GaAs) رشد یافته است. با تنظیم نسبت‌های آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفر در شبکه کریستالی، انرژی گاف نواری - و در نتیجه طول موج تابش‌شده - را می‌توان به دقت تنظیم کرد. این سیستم ماده به ویژه برای تولید LEDهای قرمز، نارنجی و زرد با روشنایی بالا کارآمد است. عنوان \"هایپر رد\" معمولاً به یک ترکیب خاص اشاره دارد که رنگ قرمز عمیق با کارایی نوری بالا تولید می‌کند. زیرلایه GaAs برای نور تابش‌شده کدر است، بنابراین ساختار دستگاه برای تابش از سمت بالا از طریق لنز اپوکسی پکیج طراحی شده است.

5.2 زمینه و روندهای صنعت

در زمان انتشار این دیتاشیت (2003)، فناوری آلین‌گپ نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی نسبت به مواد LED قبلی برای رنگ‌های قرمز/نارنجی بود. روند در نمایشگرهای الفبایی-عددی از آن زمان به سمت پنل‌های ماتریس نقطه‌ای با چگالی بالاتر و اخیراً به سمت نمایشگرهای LED آلی (OLED) یا میکرو LED برای انعطاف‌پذیری بیشتر و قابلیت تمام‌رنگ حرکت کرده است. با این حال، نمایشگرهای LED سگمنت‌شده مانند این مورد، برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان فوق‌العاده، عمر طولانی، روشنایی بالا، سادگی و هزینه کم در نقش‌های تک‌رنگ یا با رنگ محدود هستند، همچنان بسیار مرتبط باقی می‌مانند. ماهیت حالت جامد، مصرف توان پایین و خوانایی عالی آنها، استفاده مستمرشان را در زمینه‌های صنعتی، خودرو و ابزار دقیق که این ویژگی‌ها در آنها از اهمیت بالایی برخوردار است، تضمین می‌کند.