دیتاشیت نمایشگر 7-بخشی LED زرد LTS-3361JS - ارتفاع رقم 7.62 میلی‌متر - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - توان 40 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-3361JS یک ماژول نمایشگر تک‌رقمی 7-بخشی الفبایی-عددی LED است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند نمایش واضح و روشن اعداد یا نشانگرهای الفبایی-عددی محدود هستند. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی بصری با خوانایی بالا در قالب فشرده است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این قطعه برای قابلیت اطمینان و عملکرد در الکترونیک مصرفی، ابزار دقیق صنعتی و نمایشگرهای دیجیتال پایه طراحی شده است. مزایای اصلی آن، همانطور که از دیتاشیت استنباط می‌شود، شاملارتفاع رقم 0.3 اینچ (7.62 میلی‌متر)است که تعادل خوبی بین اندازه و خوانایی برقرار می‌کند. این نمایشگر دارایبخش‌های یکنواخت و پیوستهبرای ظاهری تمیز و حرفه‌ای کاراکترها بدون شکاف قابل مشاهده در بخش‌های روشن است. نمایشگر ازروشنی بالا و کنتراست عالیبهره می‌برد که با استفاده از فناوری نیمه‌هادی AlInGaP بر روی بستر غیرشفاف تسهیل شده و خروجی زنده‌ای را حتی در شرایط نور زیاد تضمین می‌کند. یکزاویه دید گستردهقابلیت مشاهده از زوایای مختلف را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، برای شدت نور دسته‌بندی شده است که امکان باینینگ و یکنواختی در خط تولید را فراهم می‌کند. بازارهای هدف اصلی شامل پنل‌مترها، لوازم خانگی، تجهیزات آزمایشگاهی و هر دستگاهی است که نیازمند نمایشگر عددی ساده و کارآمد باشد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

بخش زیر یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی مشخص شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد.

2.1 مشخصات فوتومتریک و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد این نمایشگر قرار دارد. دستگاه ازچیپ‌های LED زرد AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید)استفاده می‌کند. این سیستم ماده به دلیل بازدهی بالا و پایداری در طیف زرد-نارنجی-قرمز شناخته شده است. چیپ‌ها بر روی یکبستر غیرشفاف GaAsساخته شده‌اند که با جلوگیری از فرار نور از پشت چیپ، به بهبود کنتراست کمک کرده و نور بیشتری را به سمت جلو هدایت می‌کند. پکیج دارایصورتی خاکستری با بخش‌های سفیداست که هنگام خاموش بودن بخش‌ها، کنتراست را بیشتر افزایش می‌دهد. پارامترهای کلیدی اندازه‌گیری شده در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد شامل موارد زیر است:

• شدت نور متوسط (I_V): از 200 میکروکاندلا (حداقل) تا 600 میکروکاندلا (حداکثر) در جریان پیشرو (I_F) 1 میلی‌آمپر متغیر است. مقدار معمول در این محدوده قرار دارد. این شدت با استفاده از یک فیلتر که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند، اندازه‌گیری می‌شود.
• طول موج اوج تابش (λ_p): معمولاً 588 نانومتر، که آن را در ناحیه زرد طیف مرئی قرار می‌دهد.
• طول موج غالب (λ_d): معمولاً 587 نانومتر، بسیار نزدیک به طول موج اوج، که نشان‌دهنده رنگ زرد نسبتاً خالص است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ): تقریباً 15 نانومتر، که خلوص طیفی یا پهنای باند رنگ نور ساطع شده را تعریف می‌کند.
• نسبت تطبیق شدت نور: حداکثر 2:1 مشخص شده است. این بدان معناست که شدت نور روشن‌ترین بخش نباید بیش از دو برابر کم‌نورترین بخش در همان رقم و در جریان راه‌اندازی یکسان باشد، که یکنواختی را تضمین می‌کند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

مشخصات الکتریکی محدودیت‌های عملیاتی و شرایط استفاده مطمئن را تعریف می‌کنند.

• حداکثر مقادیر مطلق مجاز:
  • توان تلف شده در هر بخش: 40 میلی‌وات.
  • جریان پیشرو پیک در هر بخش: 60 میلی‌آمپر (در چرخه وظیفه 1/10، پهنای پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
  • جریان پیشرو پیوسته در هر بخش: 25 میلی‌آمپر در 25 درجه سانتی‌گراد، با کاهش خطی 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد.
  • ولتاژ معکوس در هر بخش: 5 ولت.
  • محدوده دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی: 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
  • دمای لحیم‌کاری: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه در فاصله 1.6 میلی‌متر زیر صفحه نشیمن.
• مشخصات الکتریکی/نوری در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد:
  • ولتاژ پیشرو در هر بخش (V_F): معمولاً 2.6 ولت، با حداکثر 2.6 ولت در I_F=20 میلی‌آمپر. حداقل آن 2.05 ولت است.
  • جریان معکوس در هر بخش (I_R): حداکثر 100 میکروآمپر در V_R=5 ولت.

2.3 مشخصات حرارتی

مدیریت حرارتی به طور غیرمستقیم از طریق مشخصات کاهش جریان پیشرو پیوسته مورد توجه قرار گرفته است. جریان باید به میزان 0.33 میلی‌آمپر برای هر درجه سانتی‌گراد بالاتر از دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد. این امر برای حفظ قابلیت اطمینان بلندمدت و جلوگیری از کاهش شتاب‌یافته لومن یا خرابی فاجعه‌بار بسیار مهم است. محدوده دمای عملیاتی گسترده 35- تا 85+ درجه سانتی‌گراد نشان‌دهنده استحکام برای شرایط محیطی مختلف است.

3. توضیح سیستم باینینگ

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که دستگاه"برای شدت نور دسته‌بندی شده است."این به فرآیند باینینگ یا مرتب‌سازی پس از تولید اشاره دارد. به دلیل تغییرات ذاتی در رشد اپی‌تکسیال نیمه‌هادی و ساخت چیپ، LEDهای یک دسته تولید می‌توانند خروجی نوری کمی متفاوت داشته باشند. باینینگ شامل اندازه‌گیری شدت نور هر واحد و گروه‌بندی آن‌ها در محدوده‌های شدت نور خاص (بین) است. این امر به طراحان اجازه می‌دهد نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت برای کاربرد خود انتخاب کنند و ظاهری یکنواخت در چندین رقم در یک نمایشگر چندرقمی تضمین شود. دیتاشیت محدوده کلی حداقل (200 میکروکاندلا) و حداکثر (600 میکروکاندلا) را ارائه می‌دهد؛ کدهای بین خاص معمولاً در مستندات جداگانه یا اطلاعات سفارش تعریف می‌شوند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به "منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول" اشاره می‌کند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات ندارند، منحنی‌های استاندارد برای چنین دستگاه‌هایی معمولاً شامل موارد زیر است:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ): نشان‌دهنده رابطه بین ولتاژ پیشرو (V_F) و جریان پیشرو (I_F). این منحنی غیرخطی است، با ولتاژ روشن‌شدن حدود 2 ولت برای AlInGaP، پس از آن جریان با افزایش‌های کوچک در ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد. این موضوع اهمیت مقاومت‌های محدودکننده جریان یا درایورهای جریان ثابت را برجسته می‌کند.
• شدت نور در مقابل جریان پیشرو (I_Vدر مقابل I_F): این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان راه‌اندازی افزایش می‌یابد. این منحنی به طور کلی در یک محدوده خطی است اما در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افت حرارتی و بازدهی اشباع می‌شود.
• شدت نور در مقابل دمای محیط: این منحنی کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد و بر نیاز به طراحی حرارتی مناسب، به ویژه هنگام کار نزدیک به حداکثر مقادیر مجاز تأکید می‌کند.
• توزیع طیفی: نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، حول 587-588 نانومتر با نیم‌عرض حدود 15 نانومتر، که نقطه رنگ زرد را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد و طرح کلی

پکیج یک نمایشگر 7-بخشی LED تک‌رقمی استاندارد است. دیتاشیت شامل یک نقشه "ابعاد پکیج" است (جزئیات به طور کامل استخراج نشده است). نکات حیاتی بیان می‌کنند که تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر و تلرانس‌ها ±0.25 میلی‌متر (0.01 اینچ) است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. این تلرانس برای طراحی جای پای PCB برای اطمینان از تناسب و تراز مناسب مهم است.

5.2 پایه‌ها و شناسایی قطبیت

دستگاه دارای پیکربندیکاتد مشترکاست. این بدان معناست که تمام کاتدهای (ترمینال‌های منفی) بخش‌های LED به طور داخلی به هم متصل شده‌اند. اتصال پایه به وضوح تعریف شده است:

1. کاتد مشترک
2. آند F
3. آند G
4. آند E
5. آند D
6. کاتد مشترک (توجه: پایه‌های 1 و 6 هر دو کاتد مشترک هستند، احتمالاً برای انعطاف‌پذیری چیدمان یا مقاومت کمتر)
7. آند DP (نقطه اعشار)
8. آند C
9. آند B
10. آند A

نمودار مدار داخلی اتصال کاتد مشترک به پایه‌های 1 و 6 را نشان می‌دهد، با آندهای جداگانه برای بخش‌های A-G و DP. یادداشت "RT. HANDE DECIMAL" در توضیح شماره قطعه نشان‌دهنده قرارگیری نقطه اعشار در سمت راست است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دیتاشیت یک مشخصه حیاتی لحیم‌کاری ارائه می‌دهد: پکیج می‌تواند حداکثر دمای لحیم‌کاری260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیهرا تحمل کند، که در فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود. این یک محدودیت پروفیل استاندارد لحیم‌کاری رفلو است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که فرآیند مونتاژ PCB آن‌ها، چه لحیم‌کاری موجی یا رفلو، به این محدودیت پایبند باشد تا از آسیب به چیپ‌های LED داخلی، اتصالات سیمی یا پکیج پلاستیکی جلوگیری شود. محدوده دمای ذخیره‌سازی (35- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) نیز باید قبل و بعد از مونتاژ رعایت شود.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای کاربردهایی که نیازمند یک رقم منفرد با قابلیت مشاهده بالا هستند ایده‌آل است: نمایش‌دهنده‌های ولتاژ/جریان روی منبع تغذیه، نمایش دما روی ترموستات یا فر، شمارنده‌های تایمر، تابلوهای امتیاز ساده یا نشانگرهای وضعیت روی تجهیزات شبکه و لوازم خانگی.

7.2 ملاحظات طراحی

• مدار راه‌انداز: به عنوان یک دستگاه کاتد مشترک، کاتدها (پایه‌های 1/6) باید به زمین یا یک سینک جریان متصل شوند. آند هر بخش باید از طریق یکمقاومت محدودکننده جریانراه‌اندازی شود. مقدار مقاومت بر اساس ولتاژ تغذیه (V_CC)، ولتاژ پیشرو LED (V_F، برای قابلیت اطمینان از حداکثر 2.6 ولت استفاده کنید) و جریان پیشرو مورد نظر (I_F) محاسبه می‌شود. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5 ولت و هدف I_F=10 میلی‌آمپر: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. یک مقاومت 220 Ω یا 270 Ω مناسب خواهد بود.
• مالتی‌پلکسینگ: برای نمایشگرهای چندرقمی، این رقم می‌تواند مالتی‌پلکس شود. از آنجایی که دارای آندهای مستقل و یک کاتد مشترک است، برای طراحی‌های مالتی‌پلکسی که در آن کاتدهای ارقام مختلف به سرعت سوئیچ می‌شوند بسیار مناسب است.
• کنترل روشنایی: روشنایی را می‌توان با تغییر جریان پیشرو (در محدوده‌های مطلق) یا با استفاده از مدولاسیون عرض پالس (PWM) روی سیگنال‌های راه‌انداز تنظیم کرد.
• زاویه دید: زاویه دید گسترده باید در طراحی محفظه مکانیکی در نظر گرفته شود تا نمایشگر برای کاربر نهایی قابل مشاهده باشد.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای استاندارد GaP یا GaAsP، فناوری AlInGaP در LTS-3361JS به طور قابل توجهیبازده نوری و روشنایی بالاترارائه می‌دهد. در مقایسه با برخی LEDهای سفید یا آبی که از تبدیل فسفر استفاده می‌کنند، AlInGaP یکرنگ خالص و اشباع شده مستقیماً از نیمه‌هادیارائه می‌دهد، که اغلب پایداری بهتری در طول زمان و دما دارد. بستر غیرشفاف یک تمایزدهنده کلیدی از نمایشگرهای ارزان‌تر است که ممکن است از بستر شفاف استفاده کنند و منجر به کنتراست ضعیف‌تر به دلیل فرار نور در همه جهات می‌شود. دسته‌بندی (باینینگ) برای شدت نور نشانه یک قطعه با کیفیت است که برای کاربردهای نیازمند یکنواختی هدف‌گیری شده است.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف از داشتن دو پایه کاتد مشترک (1 و 6) چیست؟

ج: این امر انعطاف‌پذیری طراحی برای مسیریابی PCB را فراهم می‌کند. می‌تواند به کاهش چگالی جریان از طریق یک پایه منفرد در صورت راه‌اندازی همزمان تمام بخش‌ها در جریان بالا کمک کند و با ارائه دو نقطه اتصال زمین، چیدمان برد را آسان‌تر می‌کند.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از یک پایه میکروکنترلر راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، اما با نکات مهم. یک پایه معمولی MCU می‌تواند تا 20-25 میلی‌آمپر را سورس یا سینک کند که در محدوده رتبه جریان پیوسته است. با این حال، شما باید برای هر بخش از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. LED را مستقیماً به پایه متصل نکنید. همچنین، اطمینان حاصل کنید که جریان کل از منبع تغذیه یا پایه زمین MCU هنگام روشن بودن چندین بخش از محدودیت‌های پکیج آن تجاوز نکند.

س: ولتاژ پیشرو به صورت "2.05 2.6 V" فهرست شده است. این به چه معناست؟

ج: این نشان‌دهنده محدوده ولتاژ پیشرو است. حداقل V_Fمورد انتظار 2.05 ولت و حداکثر آن 2.6 ولت است که در I_F=20 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شود. شما باید مدار راه‌انداز خود را با فرض بدترین حالت (بالاترین) V_Fطراحی کنید تا حاشیه ولتاژ کافی برای دستیابی به جریان مورد نظر در تمام واحدها تضمین شود.

س: "دسته‌بندی شده برای شدت نور" برای طراحی من چه معنایی دارد؟

ج: به این معنی است که می‌توانید هنگام سفارش، قطعات را از یک بین روشنایی خاص درخواست کنید. اگر در حال ساخت یک ابزار چندرقمی هستید، مشخص کردن کد بین یکسان برای تمام نمایشگرها تضمین می‌کند که همه آن‌ها تقریباً روشنایی یکسانی داشته باشند و منجر به ظاهری حرفه‌ای و یکنواخت شود.

10. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

اصل عملکرد بر اساس الکترولومینسانس نیمه‌هادی است. چیپ AlInGaP از چندین لایه اپی‌تکسیال تشکیل شده که یک پیوند p-n را تشکیل می‌دهند. هنگامی که یک بایاس پیشرو بیش از ولتاژ روشن‌شدن پیوند (~2 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در سراسر پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار در ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب می‌شوند، انرژی به شکل فوتون (نور) آزاد می‌شود. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، زرد (~587 نانومتر). بستر غیرشفاف GaAs نور را جذب می‌کند نه منتقل، که استخراج نور پیشرو کلی و کنتراست را بهبود می‌بخشد. نور ساطع شده از چیپ از لنز اپوکسی محصورکننده عبور می‌کند که برای افزایش زاویه دید شکل داده شده و الگوی بخش سفید چاپ شده روی صورت خاکستری را روشن می‌کند و کاراکتر 7-بخشی قابل تشخیص را ایجاد می‌کند.

11. روندهای توسعه

در حالی که این یک محصول بالغ است، روندهای فناوری نمایشگر همچنان در حال تکامل است. به طور کلی حرکت به سمت نمایشگرهای با چگالی بالاتر و آدرس‌پذیر ماتریس کامل (مانند ماتریس نقطه‌ای یا OLED) برای محتوای اطلاعاتی بیشتر وجود دارد. با این حال، برای نمایش‌دهنده‌های عددی ساده، LEDهای 7-بخشی به دلیلسادگی، استحکام، هزینه کم و خوانایی عالیمحبوبیت خود را حفظ کرده‌اند. تکرارهای آینده چنین دستگاه‌هایی ممکن است بر روی بازدهی حتی بالاتر، اجازه مصرف انرژی کمتر برای دستگاه‌های باتری‌خور، یا ادغام IC درایور در داخل پکیج ("نمایشگرهای هوشمند") تمرکز کنند. استفاده از مواد پیشرفته مانند GaN-on-Si یا فسفرهای بهبودیافته نیز می‌تواند گاموت رنگ موجود و بازدهی را برای نمایشگرهای تک‌رنگ گسترش دهد. با این وجود، طراحی اساسی و کاربرد نمایشگرهای 7-بخشی مبتنی بر AlInGaP با کاتد مشترک مانند LTS-3361JS انتظار می‌رود در آینده قابل پیش‌بینی در کاربردهای حساس به هزینه و با قابلیت اطمینان بالا مرتبط باقی بماند.