دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-4624JR - ارتفاع رقم 0.4 اینچ - قرمز سوپر (631 نانومتر) - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-4624JR یک ماژول نمایشگر LED سه رقمی و هفت قسمتی فشرده و با عملکرد بالا است. کاربرد اصلی آن در تجهیزات الکترونیکی نیازمند نمایش عددی واضح و روشن، مانند ابزارهای آزمایشی، پنل‌های کنترل صنعتی، پایانه‌های فروش و لوازم خانگی است. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از فناوری نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تراشه‌های LED نهفته است که در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، بازده نوری و خلوص رنگ برتری در طیف قرمز ارائه می‌دهد. این امر منجر به ظاهر عالی کاراکترها با روشنایی و کنتراست بالا می‌شود و اعداد را حتی تحت شرایط مختلف نور محیطی به راحتی قابل خواندن می‌سازد. دستگاه بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است که امکان تطابق یکنواخت روشنایی در کاربردهای چند نمایشگری را فراهم می‌کند.

1.1 ویژگی‌های کلیدی و توصیف دستگاه

این نمایشگر دارای چندین ویژگی قابل توجه است که به قابلیت اطمینان و عملکرد آن کمک می‌کند. ارتفاع رقم آن 0.4 اینچ (10.0 میلی‌متر) است که تعادل خوبی بین اندازه و خوانایی برقرار می‌کند. قطعات آن پیوسته و یکنواخت هستند و ظاهری تمیز و حرفه‌ای را تضمین می‌کنند. با نیاز توان پایین کار می‌کند که بهره‌وری انرژی را افزایش می‌دهد. ساختار حالت جامد قابلیت اطمینان بالا و عمر عملیاتی طولانی را ارائه می‌دهد. علاوه بر این، بسته‌بندی بدون سرب است و با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد و آن را برای تولید الکترونیک مدرن مناسب می‌سازد.

شماره قطعه خاص، LTC-4624JR، نشان‌دهنده دستگاهی با تراشه‌های LED قرمز سوپر AlInGaP است که در پیکربندی کاتد مشترک مالتی‌پلکس چیده شده‌اند. این مدل شامل یک نقطه اعشار سمت راست برای هر رقم است. طراحی بصری آن دارای صفحه‌ای خاکستری با قطعات سفید است که کنتراست را به حداکثر رسانده و خوانایی را بهبود می‌بخشد.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

درک حداکثر مقادیر مطلق مجاز برای اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت نمایشگر حیاتی است. این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. اتلاف توان برای هر قطعه در 70 میلی‌وات درجه‌بندی شده است. حداکثر جریان پیشروی پیک برای هر قطعه 90 میلی‌آمپر است، اما این تنها تحت شرایط پالسی خاص مجاز است: چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه. جریان پیشروی پیوسته برای هر قطعه در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 25 میلی‌آمپر است و با نرخ 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد به صورت خطی با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این کاهش برای مدیریت حرارتی ضروری است. دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است. شرایط ریفلو لحیم‌کاری به صورت 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن قطعه روی PCB مشخص شده است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

مشخصات الکتریکی و نوری در دمای محیط استاندارد 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شوند. شدت نور متوسط (Iv) از حداقل 200 میکروکاندلا تا مقدار معمول 650 میکروکاندلا در جریان پیشروی (IF) 1 میلی‌آمپر متغیر است. طول موج اوج انتشار (λp) معمولاً 639 نانومتر و طول موج غالب (λd) در IF=20mA برابر با 631 نانومتر است که آن را به طور قطع در ناحیه رنگ قرمز سوپر قرار می‌دهد. عرض نیمه خط طیفی (Δλ) 20 نانومتر است که نشان‌دهنده رنگ نسبتاً خالص است. ولتاژ پیشروی (VF) برای هر تراشه LED بین 2.0 ولت (حداقل) و 2.6 ولت (حداکثر) در 20mA است. جریان معکوس (IR) برای هر قطعه حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت است. بسیار مهم است توجه شود که این درجه‌بندی ولتاژ معکوس فقط برای اهداف آزمایش است؛ عملکرد پیوسته تحت بایاس معکوس در مدار کاربردی باید اجتناب شود. نسبت تطابق شدت نور بین قطعات در یک ناحیه نوری مشابه حداکثر 2:1 است که یکنواختی بصری را تضمین می‌کند. یادداشت‌های اضافی مشخص می‌کنند که تداخل بین قطعات باید ≤2.5٪ باشد و تلرانس ولتاژ پیشروی ±0.1 ولت است.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

نمایشگر در قالب استاندارد DIP (بسته دو ردیفه) با پایه‌های عبوری ارائه می‌شود. ابعاد بسته در دیتاشیت با تمام اندازه‌ها بر حسب میلی‌متر به تفصیل شرح داده شده است. تلرانس‌های کلیدی شامل ±0.25 میلی‌متر برای بیشتر ابعاد و تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر است. یادداشت‌های کنترل کیفیت محدودیت‌هایی را برای مواد خارجی روی قطعات (≤10 میل)، خمش رفلکتور (≤1٪ طول)، حباب در قطعات (≤10 میل) و آلودگی جوهر روی سطح (≤20 میل) مشخص می‌کنند. برای طراحی PCB، قطر سوراخ 1.0 میلی‌متر برای پایه‌ها توصیه می‌شود.

3.1 اتصال پایه‌ها و مدار داخلی

دستگاه دارای پیکربندی 14 پایه است، اگرچه تمام موقعیت‌ها پر نشده‌اند. این دستگاه از معماری کاتد مشترک مالتی‌پلکس استفاده می‌کند. نمودار مدار داخلی نشان می‌دهد که هر یک از سه رقم اتصال آند خود را به اشتراک می‌گذارند (آند مشترک برای رقم 1، 2 و 3 به ترتیب روی پایه‌های 1، 5 و 7). کاتدهای قطعات (A-G و DP) در بین ارقام متصل شده‌اند. علاوه بر این، کاتدهای جداگانه‌ای برای LEDهای سمت راست (L1، L2، L3) وجود دارد که یک آند مشترک روی پایه 14 دارند. این طرح مالتی‌پلکس تعداد پایه‌های درایور مورد نیاز را از 24 (3 رقم * 8 قطعه) به 14 کاهش می‌دهد و مدارات رابط را ساده می‌کند. ترتیب پایه‌ها به شرح زیر است: پایه 1: آند مشترک رقم 1؛ پایه 2: کاتد E؛ پایه 3: کاتد C، L3؛ پایه 4: کاتد D؛ پایه 5: آند مشترک رقم 2؛ پایه 6: کاتد DP؛ پایه 7: آند مشترک رقم 3؛ پایه 8: کاتد G؛ پایه‌های 9،10،13: بدون اتصال؛ پایه 11: کاتد B، L2؛ پایه 12: کاتد A، L1؛ پایه 14: آند مشترک L1,L2,L3؛ پایه 15: کاتد F.

4. دستورالعمل‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

4.1 درایوینگ و طراحی مدار

برای عملکرد و طول عمر بهینه، باید به چندین احتیاط کاربردی توجه کرد. این نمایشگر برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده است. استفاده از روش درایو جریان ثابت به شدت به جای درایو ولتاژ ثابت توصیه می‌شود. این امر خروجی نوری یکنواخت را صرف نظر از تغییرات ولتاژ پیشروی (VF) تراشه‌های LED منفرد درون نمایشگر تضمین می‌کند. مدار درایو باید به گونه‌ای طراحی شود که محدوده کامل VF (2.0 ولت تا 2.6 ولت) را در بر گیرد تا تضمین کند که جریان درایو مورد نظر همیشه تحویل داده می‌شود. مدار همچنین باید شامل محافظت در برابر ولتاژهای معکوس و اسپایک‌های ولتاژ گذرا در هنگام روشن یا خاموش شدن باشد، زیرا بایاس معکوس می‌تواند باعث مهاجرت فلز شده و منجر به افزایش نشتی یا اتصال کوتاه شود. جریان عملیاتی ایمن باید بر اساس حداکثر دمای محیط مورد انتظار در کاربرد نهایی، با استفاده از فاکتور کاهش 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد از حداکثر مقادیر مطلق مجاز، کاهش یابد.

4.2 ملاحظات حرارتی و محیطی

تجاوز از جریان عملیاتی یا دمای توصیه شده می‌تواند منجر به تخریب شدید خروجی نور یا خرابی زودرس شود. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که در کاربرد، اتلاف حرارت کافی وجود دارد. تغییرات سریع در دمای محیط، به ویژه در محیط‌های با رطوبت بالا، باید اجتناب شود زیرا می‌توانند باعث تراکم روی نمایشگر شده و به طور بالقوه منجر به مشکلات الکتریکی یا نوری شوند. تنش مکانیکی روی بدنه نمایشگر در هنگام مونتاژ باید اجتناب شود؛ از ابزار یا روش‌های نامناسب نباید استفاده شود.

4.3 یادداشت‌های مونتاژ و رابط

اگر از فیلم تزئینی یا رویه استفاده می‌شود، معمولاً با چسب حساس به فشار متصل می‌شود. توصیه نمی‌شود که این سمت فیلم در تماس نزدیک با پنل جلویی یا درپوش باشد، زیرا نیروی خارجی ممکن است باعث جابجایی آن شود. برای کاربردهایی که از دو یا چند نمایشگر در یک مجموعه استفاده می‌کنند، توصیه می‌شود از نمایشگرهایی با کد BIN شدت نور یکسان استفاده شود تا از تفاوت‌های محسوس در روشنایی (ناهمواری رنگ) اجتناب شود. اگر محصول نهایی نیاز دارد که نمایشگر تحت آزمایش افت یا لرزش قرار گیرد، شرایط آزمایش خاص باید از قبل ارزیابی شود.

5. ذخیره‌سازی و جابجایی

ذخیره‌سازی مناسب برای حفظ قابلیت لحیم‌کاری و عملکرد ضروری است. شرایط ذخیره‌سازی توصیه شده برای نمایشگر LED در بسته‌بندی اصلی آن دمای بین 5 درجه سانتی‌گراد و 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی زیر 60٪ RH است. ذخیره‌سازی خارج از این شرایط ممکن است منجر به اکسیداسیون پایه‌های قطعه شود. توصیه می‌شود موجودی به سرعت مصرف شود و از ذخیره‌سازی بلندمدت مقادیر زیاد اجتناب شود. اگر کیسه رطوبت‌گیر بیش از شش ماه باز شده باشد، فرآیند پخت 60 درجه سانتی‌گراد به مدت 48 ساعت قبل از مونتاژ توصیه می‌شود و مونتاژ باید ظرف یک هفته پس از پخت تکمیل شود.

6. منحنی‌های عملکرد و سیستم دسته‌بندی

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمولی اشاره می‌کند که به طور معمول رابطه بین جریان پیشروی (IF) و شدت نور (Iv)، ولتاژ پیشروی (VF) در مقابل دما و توزیع طیفی را نشان می‌دهند. این منحنی‌ها برای طراحان جهت پیش‌بینی عملکرد تحت شرایط غیراستاندارد حیاتی هستند. دستگاه بر اساس شدت نور دسته‌بندی (بینینگ) شده است. این بدان معناست که واحدها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در جریان آزمایش استاندارد آزمایش و گروه‌بندی می‌شوند. استفاده از نمایشگرهای یک دسته در یک کاربرد چند واحدی، یکنواختی بصری را تضمین می‌کند. در حالی که بخش PDF جزئیات دسته‌بندی طول موج یا ولتاژ را شرح نمی‌دهد، مشخصات دقیق طول موج غالب (631 نانومتر) و تلرانس ولتاژ پیشروی (±0.1 ولت) ذاتاً درجه بالایی از یکنواختی را فراهم می‌کنند.

7. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی LTC-4624JR در استفاده از فناوری AlInGaP برای LEDهای قرمز آن نهفته است. در مقایسه با LEDهای قرمز قدیمی GaAsP (گالیم آرسنید فسفید)، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان درایو یا روشنایی معادل در توان کمتر می‌شود. همچنین رنگ قرمز اشباع‌تر و خالص‌تری (طول موج غالب ~631 نانومتر) در مقایسه با رنگ قرمز مایل به نارنجی اغلب GaAsP ارائه می‌دهد. طراحی کاتد مشترک مالتی‌پلکس در مقایسه با نمایشگرهای درایو استاتیک، یک رابط بهینه از نظر پایه ارائه می‌دهد و نیازهای I/O میکروکنترلر یا IC درایور را کاهش می‌دهد. صفحه خاکستری با قطعات سفید یک انتخاب طراحی است که کنتراست را افزایش می‌دهد و آن را در بسیاری از کاربردها برتر از طرح‌های رنگی تمام قرمز یا کم‌کنتراست می‌سازد.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف از پایه‌های \"L1، L2، L3\" ذکر شده در ترتیب پایه چیست؟

ج: اینها پایه‌های کاتد برای LEDهای اضافی هستند، احتمالاً در سمت راست هر رقم قرار دارند (مثلاً برای دونقطه در نمایشگر ساعت یا سایر نشانگرها). آنها یک آند مشترک روی پایه 14 دارند و می‌توانند مستقل از ارقام هفت قسمتی کنترل شوند.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با یک میکروکنترلر 5 ولتی با استفاده از مقاومت‌های محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، اما محاسبه دقیق مورد نیاز است. با فرض VF برابر با 2.6 ولت (حداکثر) و IF مورد نظر 20 میلی‌آمپر، مقاومت سری مورد نیاز R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 اهم خواهد بود. شما باید اطمینان حاصل کنید که پایه میکروکنترلر می‌تواند جریان مالتی‌پلکس مورد نیاز را سینک یا سورس کند. یک IC درایور اختصاصی (مانند MAX7219 یا HT16K33) اغلب یک راه‌حل قوی‌تر است.

س: حداکثر جریان پیوسته مطلق در 25 درجه سانتی‌گراد 25 میلی‌آمپر است اما کاهش می‌یابد. برای عملکرد قابل اطمینان در دمای 50 درجه سانتی‌گراد باید از چه جریانی استفاده کنم؟

ج: با استفاده از فاکتور کاهش 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد: افزایش دما = 50°C - 25°C = 25°C. کاهش جریان = 25°C * 0.33 mA/°C = 8.25 میلی‌آمپر. بنابراین، حداکثر جریان پیوسته توصیه شده در 50 درجه سانتی‌گراد 25 میلی‌آمپر - 8.25 میلی‌آمپر =16.75 میلی‌آمپراست. عملکرد در این جریان یا پایین‌تر از آن قابلیت اطمینان را تضمین می‌کند.

س: چرا به شدت در برابر بایاس معکوس هشدار داده شده است؟

ج: اعمال ولتاژ معکوس (حتی 5 ولت استفاده شده برای آزمایش IR) می‌تواند باعث الکترومهاجرت اتم‌های فلز درون اتصال نیمه‌هادی شود. با گذشت زمان، این امر می‌تواند مسیرهای هدایتی ایجاد کند که منجر به افزایش جریان نشتی یا اتصال کوتاه دائمی شود و قطعه را غیرفعال کند.

9. اصل عملکرد

یک نمایشگر هفت قسمتی مجموعه‌ای از هفت میله LED (قطعات A تا G) است که به صورت الگوی شکل \"8\" چیده شده‌اند، به علاوه یک LED اضافی برای نقطه اعشار (DP). با روشن کردن انتخابی ترکیبات خاصی از این قطعات، تمام ارقام اعشاری (0-9) و برخی حروف می‌توانند تشکیل شوند. LTC-4624JR سه مجموعه رقم از این قبیل را در یک بسته یکپارچه می‌کند. این دستگاه از طراحی کاتد مشترک مالتی‌پلکس استفاده می‌کند. در این طرح، تمام آندهای یک قطعه مشابه در ارقام مختلف به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند. کاتدهای هر رقم جداگانه هستند. برای نمایش یک عدد، میکروکنترلر آندهای قطعاتی را که باید برای کاراکتر مورد نظر در تمام ارقام روشن شوند، فعال می‌کند (های می‌کند). سپس کاتد رقم خاصی که آن کاراکتر باید در آن ظاهر شود را زمین می‌کند (لو می‌کند). این فرآیند به سرعت برای هر رقم تکرار می‌شود (معمولاً با فرکانس >100 هرتز). به دلیل پایداری دید، به نظر می‌رسد هر سه رقم به طور همزمان و پیوسته روشن هستند. این روش در مقایسه با سیم‌کشی جداگانه هر یک از 24 قطعه (3 رقم * 8 قطعه)، تعداد خطوط کنترل مورد نیاز را به شدت کاهش می‌دهد.

10. روندهای توسعه و زمینه

LTC-4624JR نمایانگر یک فناوری بالغ و قابل اطمینان برای نمایشگرهای عددی با پایه‌های عبوری است. روند کلی در فناوری نمایشگر به سمت بسته‌های SMD (دستگاه نصب سطحی) برای مونتاژ خودکار، چگالی بالاتر و پروفیل‌های نازک‌تر در حرکت است. برای نمایشگرهای هفت قسمتی، این به معنای بسته‌هایی مانند LEDهای SMD روی PCB انعطاف‌پذیر یا طراحی‌های COB (تراشه روی برد) است. همچنین تلاش مداومی برای دستیابی به مواد LED با بازده بالاتر وجود دارد، که AlInGaP استانداردی برای قرمز/نارنجی/زرد و InGaN برای آبی/سبز/سفید است. در حالی که OLEDها و LCDهای ماتریس نقطه‌ای انعطاف‌پذیری گرافیکی بیشتری ارائه می‌دهند، نمایشگرهای LED هفت قسمتی در کاربردهایی که روشنایی بالا، زوایای دید گسترده، تحمل دمای شدید و نمایش ساده دیجیتال از اهمیت بالایی برخوردارند، مانند تجهیزات صنعتی، خودرو و فضای باز، همچنان غالب هستند. اصول مالتی‌پلکس و درایو جریان ثابت مورد بحث برای این دستگاه، صرف نظر از نوع بسته، برای رابط با اکثر نمایشگرهای LED چند رقمی مدرن اساسی باقی می‌مانند.