دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTP-2057AJD - ارتفاع 2.0 اینچ - ماتریس نقطه‌ای 5x7 - قرمز AlGaAs - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTP-2057AJD یک ماژول نمایش تک رقمی و الفبایی-عددی است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند خروجی کاراکتری واضح و خوانا هستند. عملکرد اصلی آن نمایش بصری اطلاعات با روشن کردن انتخابی یک شبکه از دیودهای نورافشان (LED) است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این دستگاه چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد که حوزه کاربرد آن را تعریف می‌کند. این دستگاه دارایارتفاع کاراکتر 2.0 اینچ (50.8 میلی‌متر)است که آن را برای مشاهده از فاصله متوسط مناسب می‌سازد.نیاز به توان پایینیک مزیت قابل توجه برای سیستم‌های مبتنی بر باتری یا حساس به انرژی است.قابلیت اطمینان حالت جامدآن، طول عمر عملیاتی طولانی بدون قطعات متحرک را تضمین می‌کند، وزاویه دید گستردهناشی از طراحی تک صفحه‌ای آن، امکان مشاهده از موقعیت‌های مختلف را فراهم می‌آورد. این نمایشگربه صورت افقی قابل چیدمان پشت سر هماست که امکان ایجاد پیام‌های چندکاراکتری را فراهم می‌کند. این دستگاهبا کدهای کاراکتری استاندارد USASCII و EBCDIC سازگاراست که ادغام آن با میکروکنترلرها و کامپیوترها را ساده می‌سازد. همچنین دستگاهبر اساس شدت نور دسته‌بندی شدهاست که امکان تطابق روشنایی در کاربردهای چند واحدی را فراهم می‌کند. بازارهای هدف اصلی آن شامل پنل‌های کنترل صنعتی، ابزارهای اندازه‌گیری، پایانه‌های فروش، نمایشگرهای اطلاعات پایه و سیستم‌های نهفته است که در آن‌ها خروجی کاراکتری ساده و مقاوم مورد نیاز است.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

عملکرد LTP-2057AJD توسط مجموعه‌ای از محدودیت‌های مطلق و مشخصات عملیاتی معمول تعریف می‌شود.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر برای کارکرد مداوم نیستند.

• توان تلف شده متوسط هر نقطه:33 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیک هر نقطه:90 میلی‌آمپر
• جریان مستقیم متوسط هر نقطه:13 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد، با کاهش خطی 0.17 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد.
• ولتاژ معکوس هر نقطه:5 ولت
• محدوده دمای عملیاتی:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• محدوده دمای نگهداری:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• دمای لحیم‌کاری:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه در فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن بسته.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این پارامترها تحت شرایط آزمایش خاص (دمای محیط=25 درجه سانتی‌گراد) اندازه‌گیری شده و نمایانگر عملکرد معمول هستند.

• شدت نور متوسط (I_V):1300 میکروکاندلا (حداقل)، 3000 میکروکاندلا (معمول) در I_p=32 میلی‌آمپر، چرخه وظیفه 1/16. این پارامتر کلیدی روشنایی است.
• طول موج تابش پیک (λ_p):660 نانومتر (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر. این نشان می‌دهد رنگ در طیف قرمز عمیق است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):35 نانومتر (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر.
• طول موج غالب (λ_d):638 نانومتر (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر.
• ولتاژ مستقیم (V_F) هر نقطه:1.8 ولت تا 2.4 ولت (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر؛ 2.0 ولت تا 2.7 ولت (معمول) در I_F=80 میلی‌آمپر.
• جریان معکوس (I_R) هر نقطه:100 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5 ولت.
• نسبت تطابق شدت نور (I_V-m):2:1 (حداکثر) در I_p=32 میلی‌آمپر، چرخه وظیفه 1/16. این حداکثر تغییرات روشنایی بین نقاط را مشخص می‌کند.

توجه: شدت نور با استفاده از یک حسگر نور و فیلتر ترکیبی اندازه‌گیری می‌شود که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE (کمیسیون بین‌المللی روشنایی) را تقریب می‌زند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاهبر اساس شدت نور دسته‌بندی شدهاست. این بدان معناست که واحدها بر اساس خروجی روشنایی اندازه‌گیری شده تحت شرایط استاندارد آزمایش و مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت برای کاربرد خود انتخاب کنند و از تغییرات محسوس در نمایشگرهای چندکاراکتری جلوگیری نمایند. در حالی که کدهای دسته‌بندی خاص در این بخش ارائه نشده است، نسبت تطابق 2:1 حداکثر تغییرات مجاز در یک دسته معین را تعریف می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت بهمنحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمولاشاره می‌کند. اگرچه منحنی‌های خاص در متن ارائه شده نمایش داده نشده‌اند، چنین نمودارهایی معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):رابطه غیرخطی بین جریان و افت ولتاژ در سراسر پیوند LED را نشان می‌دهد.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، که معمولاً یک منطقه از رابطه خطی قبل از اشباع را نشان می‌دهد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای پیوند را نشان می‌دهد که یک عامل حیاتی برای مدیریت حرارتی است.
• توزیع طیفی:نموداری که شدت نسبی نور ساطع شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد و حول طول موج پیک 660 نانومتر متمرکز است.

این منحنی‌ها برای طراحی دقیق مدار، انتخاب درایور و درک عملکرد تحت شرایط غیراستاندارد ضروری هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

دستگاه دارای یک ردپای فیزیکی خاص است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر (0.01 اینچ) است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. نقشه ابعادی دقیق در دیتاشیت ارجاع داده شده است که طول کلی، عرض، ارتفاع، فاصله پایه‌ها و موقعیت ناحیه نمایش را به تفصیل شرح می‌دهد.

5.2 اتصال پایه‌ها و قطبیت

LTP-2057AJD دارای پیکربندی 14 پایه است. پایه‌ها به شرح زیر هستند:

• پایه 1: کاتد ردیف 5
• پایه 2: کاتد ردیف 7
• پایه 3: آند ستون 2
• پایه 4: آند ستون 3
• پایه 5: کاتد ردیف 4
• پایه 6: آند ستون 5
• پایه 7: کاتد ردیف 6
• پایه 8: کاتد ردیف 3
• پایه 9: کاتد ردیف 1
• پایه 10: آند ستون 4
• پایه 11: آند ستون 3 (توجه: عملکرد تکراری پایه 4، احتمالاً یک یادداشت مستندات برای تأیید است)
• پایه 12: کاتد ردیف 4 (توجه: عملکرد تکراری پایه 5، احتمالاً یک یادداشت مستندات برای تأیید است)
• پایه 13: آند ستون 1
• پایه 14: کاتد ردیف 2

نمودار مدار داخلی یک پیکربندی کاتد مشترک برای ردیف‌ها را نشان می‌دهد، به این معنی که هر ردیف از 5 LED یک اتصال کاتد (منفی) مشترک دارد. آندهای (مثبت) هر ستون جداگانه هستند. این آرایش ماتریسی تعداد پایه‌های درایور مورد نیاز را از 35 به 12 (7 ردیف + 5 ستون) به شدت کاهش می‌دهد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مشخصه کلیدی مونتاژ ارائه شده،پروفیل دمای لحیم‌کاریاست. دستگاه می‌تواند حداکثر دمای260 درجه سانتی‌گراد را برای حداکثر 3 ثانیهتحمل کند، که در نقطه‌ای به فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن بسته اندازه‌گیری می‌شود. این برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو حیاتی است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که پروفیل لحیم‌کاری آن‌ها از این حد فراتر نمی‌رود تا از آسیب به تراشه‌های LED داخلی یا بسته پلاستیکی جلوگیری شود. احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در حین جابجایی رعایت شود. محدوده دمای نگهداری (35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد) نیز باید برای قابلیت اطمینان بلندمدت رعایت شود.

7. توصیه‌های کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

• پنل‌های کنترل صنعتی:نمایش نقاط تنظیم، کدهای وضعیت یا پیام‌های خطا.
• تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری:نمایش قرائت‌های عددی یا شناسه‌های واحد.
• الکترونیک مصرفی:نمایشگرهای پایه روی لوازم خانگی، تجهیزات صوتی یا ساعت‌ها.
• نمونه‌سازی سیستم‌های نهفته:یک دستگاه خروجی ساده برای پروژه‌های میکروکنترلری.
• ارتقاء سیستم‌های قدیمی:جایگزینی نمایشگرهای رشته‌ای قدیمی یا فلورسنت خلاء.

7.2 ملاحظات طراحی

• مدار درایور:نیازمند یک مدار درایور مالتی‌پلکس (یا یک IC درایور نمایشگر اختصاصی) است که قادر به تأمین/تحمل جریان‌های لازم ستون/ردیف باشد. چرخه وظیفه 1/16 ذکر شده در شرایط آزمایش، یک طرح مالتی‌پلکسینگ را پیشنهاد می‌کند.
• محدودیت جریان:مقاومت‌های محدودکننده جریان خارجی برای هر ستون آند (یا یک منبع جریان کنترل‌شده) اجباری هستند تا از تجاوز از حداکثر مقادیر مجاز جریان جلوگیری شود.
• مدیریت حرارتی:اگرچه توان پایین است، کارکرد مداوم در دمای محیط بالا ممکن است نیاز به کاهش جریان مستقیم مطابق مشخصات داشته باشد.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده مفید است، اما موقعیت نصب باید برای هم‌راستایی با بیننده مورد نظر در نظر گرفته شود.
• فیلتر نوری:یک فیلتر قرمز می‌تواند کنتراست را در شرایط نور محیطی بالا افزایش دهد.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایش موجود در زمان خود (و ماژول‌های پایه مشابه امروزی)، تمایزدهنده‌های اصلی LTP-2057AJD،فناوری LED AlGaAs (آلومینیوم گالیم آرسناید)وارتفاع کاراکتر 2.0 اینچآن است. LEDهای AlGaAs معمولاً بازده خوبی و رنگ قرمز پایدار ارائه می‌دهند. در مقایسه با نمایشگرهای کوچکتر (مثلاً 0.56 اینچ) یا بزرگتر، این نمایشگر در یک جایگاه خاص که نیازمند کاراکترهای با اندازه متوسط است، قرار می‌گیرد. در مقابل LCDها، این نمایشگر زوایای دید برتر، محدوده دمایی گسترده‌تر ارائه می‌دهد و نیازی به نور پس‌زمینه ندارد، اما برای یک ناحیه روشن مشابه توان بیشتری مصرف می‌کند. سادگی و استحکام آن مزایای اصلی آن در مقایسه با نمایشگرهای گرافیکی پیچیده‌تر است.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: چه ولتاژ درایوری مورد نیاز است؟

ج: ولتاژ مستقیم هر LED معمولاً 1.8-2.4 ولت در 20 میلی‌آمپر است. یک مدار درایور که 5 ولت تأمین می‌کند رایج است و از مقاومت‌های افت‌دهنده استفاده می‌کند. درایور باید زمان‌بندی مالتی‌پلکسینگ را مدیریت کند.

س: چگونه به روشنایی نامی 3000 میکروکاندلا دست یابم؟

ج: شرایط آزمایش،جریان پیک (I_p) 32 میلی‌آمپر در چرخه وظیفه 1/16است. این دلالت بر جریان متوسط هر نقطه 2 میلی‌آمپر دارد. درایور مالتی‌پلکس شما باید این پالس خاص را تأمین کند تا به روشنایی معمول دست یابد.

س: آیا می‌توانم چندین نمایشگر را به هم وصل کنم؟

ج: بله، دیتاشیت بیان می‌کند کهبه صورت افقی قابل چیدمان پشت سر هماست. این احتمالاً به معنای آن است که طراحی مکانیکی امکان چسباندن فیزیکی را فراهم می‌کند و طراحی الکتریکی شامل اتصال موازی خطوط ردیف و ستون متناظر خواهد بود که نیازمند یک درایور با قابلیت جریان بالاتر برای خطوط مشترک است.

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج پیک (660 نانومتر) طول موج واحدی است که طیف تابش در آن قوی‌ترین است. طول موج غالب (638 نانومتر) طول موج واحد یک نور تک‌رنگ خالص است که به نظر چشم انسان همان رنگ را دارد. این تفاوت به دلیل شکل طیف تابش گسترده LED است.

10. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک شمارنده تولید ساده 4 رقمی برای یک ایستگاه کاری کارخانه.

چهار نمایشگر LTP-2057AJD به صورت افقی پشت سر هم چیده می‌شوند. یک میکروکنترلر (مانند Arduino یا PIC) برنامه‌ریزی می‌شود تا پالس‌های یک سنسور را بشمارد. فریم‌ور، تبدیل عدد اعشاری به الگوهای سگمنت مناسب برای هر رقم را مدیریت می‌کند. پایه‌های I/O میکروکنترلر، احتمالاً از طریق آرایه‌های ترانزیستوری یا یک IC درایور اختصاصی مانند MAX7219، نمایشگرها را مالتی‌پلکس می‌کند. ارتفاع 2.0 اینچی اطمینان می‌دهد که شمارش از فاصله چند متری به راحتی قابل مشاهده است. LEDهای قرمز AlGaAs کنتراست بالایی در برابر پس‌زمینه‌های صنعتی معمول ارائه می‌دهند. مصرف توان متوسط پایین به واحد اجازه می‌دهد از منبع تغذیه DC 24 ولت استاندارد رایج در کارخانه‌ها تغذیه شود و به 5 ولت برای منطق کاهش یابد. محدوده دمایی مقاوم، عملکرد قابل اطمینان در محیط‌های فاقد کنترل آب و هوا را تضمین می‌کند.

11. معرفی اصل عملکرد

LTP-2057AJD یکنمایشگر ماتریس نقطه‌ای 5x7است. این نمایشگر شامل 35 تراشه LED قرمز AlGaAs است که در یک شبکه 5 ستون و 7 ردیف چیده شده‌اند. هر LED در تقاطع یک خط آند ستون و یک خط کاتد ردیف قرار دارد. برای روشن کردن یک نقطه خاص، یک ولتاژ مثبت (از طریق یک محدودکننده جریان) به آند ستون متناظر آن اعمال می‌شود، در حالی که کاتد ردیف آن به زمین (یا یک ولتاژ پایین) متصل می‌شود. با توالی سریع (مالتی‌پلکسینگ) در ردیف‌ها و تنظیم الگوهای ستون مناسب برای هر ردیف، توهم یک کاراکتر پایدار ایجاد می‌شود. این مالتی‌پلکسینگ تعداد پایه‌های کنترل مورد نیاز را از 35 به 12 (7 ردیف + 5 ستون) به شدت کاهش می‌دهد. پایداری دید چشم انسان، نقاط چشمک‌زن سریع را در یک تصویر پیوسته ادغام می‌کند.

12. روندها و زمینه فناوری

نمایشگرهایی مانند LTP-2057AJD نمایانگر یک فناوری بالغ هستند. اگرچه تا حد زیادی برای طراحی‌های جدید با چگالی اطلاعات بالا توسط OLEDهای گرافیکی ماتریس نقطه‌ای، LCDها یا آرایه‌های LED نصب سطحی کوچکتر جایگزین شده‌اند، اما در جایگاه‌های خاص همچنان مرتبط هستند. روندهای تأثیرگذار بر این بخش شامل: حرکت به سمتبسته‌های دستگاه نصب سطحی (SMD)برای مونتاژ خودکار، ادغامICهای درایور و کنترلرها مستقیماً روی ماژول نمایشگر(ساده‌سازی رابط به یک باس سریال ساده مانند I2C یا SPI)، و توسعه نمایشگرهایی باچند رنگ یا LEDهای RGBدر یک بسته واحد است. با این حال، مزایای اساسی نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای LED ساده - قابلیت اطمینان فوق‌العاده، محدوده دمایی گسترده، روشنایی بالا و سادگی - استفاده مداوم از آن‌ها را در کاربردهای صنعتی، خودرویی و محیط‌های خشن تضمین می‌کند، جایی که فناوری‌های جدیدتر ممکن است مقاومت کمتری داشته باشند. اصول آدرس‌دهی ماتریس مالتی‌پلکس همچنان پایه‌ای برای تقریباً تمام نمایشگرهای مبتنی بر پیکسل مدرن باقی می‌ماند.