دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-3698KF - ارتفاع رقم 0.39 اینچ - رنگ زرد نارنجی - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

LTC-3698KF یک ماژول نمایشگر تک‌رقمی حالت جامد است. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی عددی و محدود حروف الفبا با وضوح و دید بالا در دستگاه‌های الکترونیکی است. فناوری هسته آن بر پایه ماده نیمه‌هادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) است که به دلیل تولید نور با بازدهی بالا در طیف زرد نارنجی تا قرمز شناخته شده است. این دستگاه خاص از تراشه‌های LED زرد نارنجی ساخته شده بر روی بستر غیرشفاف آرسنید گالیم (GaAs) استفاده می‌کند. نمایشگر دارای صفحه‌ای به رنگ خاکستری روشن با سگمنت‌های سفید است که ترکیبی طراحی شده برای حداکثر کردن کنتراست و خوانایی در شرایط نوری مختلف است. ارتفاع رقم فشرده 0.39 اینچی آن را برای کاربردهایی که فضا محدود است اما خوانایی حیاتی است، مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این دستگاه چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد که جایگاه آن در بازار را تعریف می‌کند. روشنایی بالا و کنتراست عالی ارائه می‌دهد که دید را حتی در محیط‌های پرنور تضمین می‌کند. زاویه دید گسترده یک مزیت قابل توجه است که امکان خواندن نمایشگر از موقعیت‌های مختلف بدون کاهش قابل توجه وضوح را فراهم می‌کند. به عنوان یک دستگاه حالت جامد، در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند نمایشگرهای رشته‌ای، قابلیت اطمینان و طول عمر برتری ارائه می‌دهد و هیچ قطعه متحرکی برای فرسودگی ندارد. نیاز توان پایین آن را برای کاربردهای باتری‌خور یا حساس به انرژی ایده‌آل می‌سازد. دستگاه برای شدت نور دسته‌بندی شده و در بسته‌بندی بدون سرب مطابق با دستورالعمل‌های RoHS ارائه می‌شود که مقررات زیست‌محیطی را رعایت می‌کند. بازارهای هدف معمول شامل ابزار دقیق صنعتی (مانند پنل مترها، تجهیزات آزمایش)، لوازم خانگی مصرفی (مانند مایکروویو، قهوه‌سازها)، نمایشگرهای کمکی خودرو و سیستم‌های توکار مختلفی است که نیاز به نمایش عددی قابل اطمینان دارند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

پارامترهای الکتریکی و نوری، مرزهای عملیاتی و عملکرد نمایشگر را تعریف می‌کنند. درک کامل آن‌ها برای طراحی و یکپارچه‌سازی صحیح مدار ضروری است.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را مشخص می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر برای کارکرد مداوم نیستند.

• توان تلف شده در هر تراشه:70 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که می‌تواند به صورت حرارت توسط یک تراشه سگمنت LED به طور ایمن تلف شود.
• جریان پیشروی پیک در هر تراشه:60 میلی‌آمپر. این جریان فقط تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مجاز است. برای طرح‌های مالتی‌پلکس یا دستیابی به روشنایی لحظه‌ای بالاتر مفید است.
• جریان پیشروی پیوسته در هر تراشه:مقدار نامی 25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد است. نکته حیاتی این است که این مقدار نامی با نرخ خطی 0.28 میلی‌آمپر بر 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) * 0.28 mA/°C) = 8.2 میلی‌آمپر. این کاهش برای مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان بلندمدت حیاتی است.
• محدوده دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:35- تا 105+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه می‌تواند در این محدوده دمایی گسترده مقاومت کرده و در آن کار کند.
• دمای لحیم‌کاری:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن. این محدودیت‌های پروفیل لحیم‌کاری ریفلو را تعریف می‌کند.

2.2 مشخصات نوری و الکتریکی (معمولاً در دمای 25°C)

این پارامترها عملکرد دستگاه را تحت شرایط کارکرد عادی توصیف می‌کنند.

• شدت نور متوسط (Iv):500 (حداقل)، 1300 (معمول)، میکروکاندلا (μcd) در جریان پیشرو (IF) برابر با 1 میلی‌آمپر. این معیار خروجی نور درک شده است. محدوده گسترده نشان‌دهنده فرآیند دسته‌بندی (بینینگ) است؛ طراحان باید مقدار حداقل را برای دید در بدترین حالت در نظر بگیرند.
• طول موج تابش پیک (λp):611 نانومتر (معمول) در IF=20mA. این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):17 نانومتر (معمول) در IF=20mA. این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای نور تک‌رنگ‌تر است.
• طول موج غالب (λd):605 نانومتر (معمول) در IF=20mA. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ زرد نارنجی را تعریف می‌کند.
• ولتاژ پیشروی هر سگمنت (VF):2.05 (حداقل)، 2.6 (معمول) ولت در IF=20mA. این برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است. درایور باید ولتاژ کافی برای غلبه بر این افت تأمین کند.
• جریان معکوس هر سگمنت (IR):100 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ معکوس (VR) برابر با 5 ولت. دیتاشیت صراحتاً ذکر می‌کند که این پارامتر فقط برای اهداف آزمایش است و دستگاه نباید به طور مداوم تحت بایاس معکوس کار کند.
• نسبت تطابق شدت نور (Iv-m):1.6:1 (حداکثر) در IF=1mA. این یک مشخصه حیاتی برای یکنواختی نمایشگر است. به این معنی که درخشان‌ترین سگمنت حداکثر 1.6 برابر روشن‌تر از کم‌نورترین سگمنت درون همان رقم خواهد بود که ظاهری یکنواخت را تضمین می‌کند.
• نشت نوری (Cross Talk):≤ 2.5%. این حداکثر مقدار نشت نور ناخواسته از یک سگمنت بدون برق را هنگامی که سگمنت مجاور روشن است، مشخص می‌کند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه \"برای شدت نور دسته‌بندی شده است.\" این به معنای فرآیند بینینگ است که در آن واحدهای تولیدی بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده (Iv) در جریان آزمایش استاندارد (1mA) مرتب می‌شوند. محدوده مشخص شده 500 تا 1300 میکروکاندلا احتمالاً گستره بین دسته‌های مختلف موجود را نشان می‌دهد. طراحان می‌توانند یک دسته خاص را برای کاربردهایی که نیاز به تطابق دقیق روشنایی بین چندین نمایشگر دارند، انتخاب کنند. نسبت تطابق شدت نور 1.6:1 درون یک واحد، یک پارامتر عملکردی جداگانه و تضمین‌شده برای یکنواختی سگمنت به سگمنت است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که فایل PDF به منحنی‌های مشخصه معمولی اشاره می‌کند، متن ارائه شده شامل نمودارهای واقعی نیست. بر اساس رفتار استاندارد LED، این منحنی‌ها معمولاً شامل موارد زیر خواهند بود:

• جریان در مقابل ولتاژ پیشرو (منحنی I-V):رابطه نمایی را نشان می‌دهد. ولتاژ پیشرو (VF) با جریان افزایش می‌یابد و دارای ضریب دمایی منفی است (با افزایش دما کاهش می‌یابد).
• شدت نور در مقابل جریان پیشرو (منحنی L-I):نشان می‌دهد که خروجی نور در جریان‌های پایین تقریباً خطی با جریان است اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل افت حرارتی و بازدهی اشباع شود.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. این به نیاز کاهش جریان مرتبط است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک در حدود 611 نانومتر و نیم‌عرض حدود 17 نانومتر را نشان می‌دهد.

طراحان باید برای این نمودارها به دیتاشیت کامل مراجعه کنند تا عملکرد را تحت شرایط غیراستاندارد به طور دقیق مدل‌سازی کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد و تلرانس‌های بسته‌بندی

نمایشگر دارای ارتفاع رقم 0.39 اینچ (9.8 میلی‌متر) است. تمام تلرانس‌های ابعادی ±0.25 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نکات مکانیکی کلیدی شامل: تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر، محدودیت‌هایی بر روی مواد خارجی و آلودگی جوهر روی سطح سگمنت، محدودیت بر روی خمش رفلکتور (≤1% طول)، و محدودیت بر روی حباب‌های درون ماده سگمنت. دیتاشیت قطر سوراخ PCB برابر با 1.0 میلی‌متر را برای پایه‌ها توصیه می‌کند.

5.2 اتصال پایه‌ها و نمودار مدار

دستگاه دارای 16 پایه است، اگرچه همه موقعیت‌ها دارای پایه فیزیکی یا اتصال الکتریکی نیستند. پیکربندی آن به صورت یکنمایشگر آند مشترکاست. نمودار مدار داخلی نشان می‌دهد که آندهای هر رقم (رقم 1، 2، 3) به صورت داخلی برای هر رقم به هم متصل شده‌اند. کاتد هر سگمنت (A, B, C, D, E, F, G و L/L1/L2 برای نقاط/نشانگرهای اعشاری) به یک پایه جداگانه آورده شده است. این معماری برای درایو مالتی‌پلکس بهینه است، جایی که یک میکروکنترلر به طور متوالی آند مشترک هر رقم را فعال می‌کند در حالی که الگوی آن رقم را روی خطوط کاتد مشترک ارائه می‌دهد.

خلاصه پایه‌ها:پایه 2: آند مشترک رقم 1؛ پایه 6: آند مشترک رقم 2؛ پایه 8: آند مشترک رقم 3. کاتدها: پایه 3 (E)، 4 (C)، 5 (D)، 7 (L/L1/L2)، 9 (G)، 12 (B)، 15 (A)، 16 (F). پایه‌های 1، 10، 11، 13، 14 به عنوان \"بدون اتصال و بدون پایه\" ذکر شده‌اند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مشخصه کلیدی مونتاژ، پروفیل دمای لحیم‌کاری است: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن بسته. این یک نیاز استاندارد لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که فرآیند مونتاژ PCB آنها به این محدودیت پایبند است تا از آسیب به تراشه‌های LED داخلی یا بسته پلاستیکی جلوگیری شود. قطر سوراخ PCB توصیه شده 1.0 میلی‌متر به قرارگیری صحیح پایه و جریان لحیم کمک می‌کند. احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در طول جابجایی رعایت شود. برای ذخیره‌سازی، محدوده دمای مشخص شده 35- تا 105+ درجه سانتی‌گراد اعمال می‌شود.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

متداول‌ترین روش درایو، مالتی‌پلکسینگ است. یک میکروکنترلر یا درایور نمایشگر اختصاصی، سه خط خروجی برای کنترل سه آند مشترک (از طریق ترانزیستورها، زیرا جریان برای یک رقم کامل می‌تواند قابل توجه باشد) و هشت خط خروجی برای کنترل کاتدهای سگمنت (معمولاً از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان یا یک درایور جریان ثابت) خواهد داشت. میکروکنترلر به سرعت از میان هر رقم چرخه می‌زند، آند آن را روشن می‌کند و کاتدهای سگمنت‌هایی که باید برای آن رقم روشن شوند را فعال می‌کند. ماندگاری دید، توهم یک نمایشگر سه‌رقمی پایدار را ایجاد می‌کند.

7.2 ملاحظات طراحی حیاتی

• محدود کردن جریان:مقاومت‌های خارجی برای هر خط کاتد (یا یک درایور جریان ثابت) برای تنظیم جریان پیشرو (IF) سگمنت‌ها اجباری هستند. مقدار بر اساس ولتاژ تغذیه (Vcc)، ولتاژ پیشرو LED (VF ~2.6V) و جریان مورد نظر (به عنوان مثال، 10-20 میلی‌آمپر برای روشنایی خوب، با رعایت منحنی کاهش) محاسبه می‌شود.
• مدیریت حرارتی:کاهش جریان با دما حیاتی است. در محیط‌های با دمای محیط بالا یا محفظه‌هایی با تهویه ضعیف، حداکثر جریان پیوسته باید بر این اساس کاهش یابد تا از گرمای بیش از حد و تخریب تسریع‌شده جلوگیری شود.
• فرکانس مالتی‌پلکسینگ:باید به اندازه کافی بالا باشد تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود (معمولاً >60 هرتز برای هر رقم). چرخه کاری بر روشنایی درک شده تأثیر می‌گذارد؛ جریان متوسط باید برای محاسبات توان و حرارتی در نظر گرفته شود.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده یک مزیت است، اما موقعیت نصب همچنان باید نسبت به کاربر مورد نظر در نظر گرفته شود.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند نمایشگرهای فلورسنت خلأ (VFD) یا نمایشگرهای رشته‌ای، LED AlInGaP مصرف توان به مراتب پایین‌تر، قابلیت اطمینان بالاتر و حساسیت کمتر به لرزش ارائه می‌دهد. در مقایسه با LEDهای قرمز استاندارد GaAsP، فناوری AlInGaP بازده نوری بسیار بالاتر (نور بیشتر در هر میلی‌آمپر) و پایداری بهتر در برابر دما و زمان ارائه می‌دهد. ترکیب خاص صفحه خاکستری روشن با سگمنت‌های سفید در این دستگاه، کنتراست را در مقایسه با نمایشگرهای کاملاً قرمز یا کاملاً سبز با صفحه سیاه افزایش می‌دهد و به طور بالقوه خوانایی را در شرایط خاص بهبود می‌بخشد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف از موقعیت‌های \"بدون اتصال و بدون پایه\" چیست؟

ج: این کار اغلب برای حفظ یک فوت‌پرینت فیزیکی استاندارد یا فاصله پایه انجام می‌شود که ممکن است با سایر انواع نمایشگر در یک خانواده محصول مشترک باشد، حتی اگر برخی پایه‌ها در این مدل خاص از نظر الکتریکی استفاده نشوند. این امر سازگاری مکانیکی را تضمین می‌کند.

س: چگونه نسبت تطابق شدت نور 1.6:1 را تفسیر کنم؟

ج: این یکنواختی بصری را تضمین می‌کند. اگر تمام سگمنت‌های یک رقم را در جریان یکسان اندازه‌گیری کنید، کم‌نورترین سگمنت شدتی برابر با \"X\" خواهد داشت و درخشان‌ترین سگمنت شدتی حداکثر برابر با \"1.6 * X\" خواهد داشت. نسبت پایین‌تر نشان‌دهنده یکنواختی بهتر است.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً با یک میکروکنترلر 5 ولتی راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. شما باید از قطعات خارجی استفاده کنید. پین‌های GPIO میکروکنترلر نمی‌توانند جریان کافی برای LEDها را تأمین/جذب کنند (به ویژه جریان آند مشترک برای یک رقم کامل). علاوه بر این، شما به مقاومت‌های محدودکننده جریان به صورت سری با هر کاتد نیاز دارید. مدار به ترانزیستورها (مانند NPN/PNP یا MOSFET) برای سوئیچ کردن جریان بالاتر برای آندهای مشترک نیاز دارد.

10. مثال کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک نمایشگر ساده ولت‌متر سه‌رقمی.یک میکروکنترلر با مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) یک ولتاژ را اندازه‌گیری می‌کند. فریم‌ور این قرائت را به سه رقم اعشاری تبدیل می‌کند. با استفاده از یک روال مالتی‌پلکسینگ، میکروکنترلر: 1) تمام درایورهای آند رقم را خاموش می‌کند. 2) الگوی سگمنت برای رقم \"صدگان\" را روی خطوط کاتد خروجی می‌دهد (به عنوان مثال، برای نمایش \"1\\