دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTP-2058AKD - ارتفاع 2.3 اینچ (58.42 میلی‌متر) - ماتریس نقطه‌ای 5x8 - قرمز فوق‌اشباع (650 نانومتر) - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTP-2058AKD یک ماژول نمایش تک‌رقمی الفبایی-عددی است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند خروجی کاراکتری واضح و خوانا هستند. عملکرد اصلی آن نمایش بصری کاراکترهای کدگذاری شده ASCII یا EBCDIC از طریق یک شبکه از دیودهای نورافشان (LED) قابل آدرس‌دهی مجزا است.

مزایای اصلی و بازار هدف:مزایای اصلی این دستگاه شامل ارتفاع کاراکتر قابل توجه 2.3 اینچ (58.42 میلی‌متر) برای دید عالی، زاویه دید گسترده ناشی از طراحی تک‌صفحه‌ای و قابلیت اطمینان حالت جامد ذاتی فناوری LED است. نیاز به توان کم و سازگاری آن با کدهای کاراکتر استاندارد، آن را برای پنل‌های کنترل صنعتی، ابزار دقیق، پایانه‌های فروش و سایر سیستم‌های توکار مناسب می‌سازد که در آنها نمایشگرهای بادوام، کم‌نیاز به نگهداری و به راحتی قابل خواندن مورد نیاز است.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

این بخش تحلیل عینی پارامترهای کلیدی عملکرد دستگاه را همانطور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 مشخصات فوتومتریک و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. دستگاه از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تراشه‌های LED خود استفاده می‌کند که بر روی یک زیرلایه غیرشفاف GaAs ساخته شده‌اند. این فناوری به دلیل بازدهی بالا در طیف قرمز-نارنجی شناخته شده است.

• شدت نورانی (I_V):شدت نورانی متوسط هر نقطه با حداقل 1650 میکروکاندلا، مقدار معمول 3500 میکروکاندلا، تحت شرایط تست I_p=32mA و چرخه کاری 1/16 مشخص شده است. این پارامتر روشنایی هر نقطه LED مجزا را تعریف می‌کند.
• مشخصات طول موج:
  • طول موج اوج تابش (λ_p):650 نانومتر. این طول‌موجی است که LED بیشترین توان نوری را در آن ساطع می‌کند.
  • طول موج غالب (λ_d):639 نانومتر. این طول‌موج منفردی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را به عنوان \"قرمز فوق‌اشباع\" تعریف می‌کند.
  • نیمه‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر. این نشان‌دهنده گستردگی طول موج نور ساطع شده است، که مقدار کوچکتر نشان‌دهنده رنگ خالص‌تر و اشباع‌شده‌تر است.
• نسبت تطابق شدت نورانی (I_V-m):حداکثر 2:1. این یک پارامتر حیاتی برای یکنواختی نمایشگر است که مشخص می‌کند روشنایی کم‌نورترین نقطه در یک آرایه، تحت شرایط درایو یکسان، کمتر از نصف روشنایی درخشان‌ترین نقطه نخواهد بود.

2.2 پارامترهای الکتریکی

درک محدودیت‌ها و نقاط کار الکتریکی برای طراحی مدار قابل اطمینان ضروری است.

• حداکثر مقادیر مطلق مجاز:اینها محدودیت‌های تنشی هستند که نباید حتی به طور لحظه‌ای از آنها تجاوز کرد.
  • توان تلف شده متوسط هر نقطه:40 میلی‌وات.
  • جریان پیشروی پیک هر نقطه:90 میلی‌آمپر.
  • جریان پیشروی متوسط هر نقطه:15 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد، با کاهش خطی 0.2 میلی‌آمپر به ازای هر درجه سانتی‌گراد.
  • ولتاژ معکوس هر نقطه:5 ولت. تجاوز از این مقدار می‌تواند به پیوند LED آسیب برساند.
• مشخصات الکتریکی/نوری (در دمای T_A=25°C):اینها پارامترهای کاری معمول هستند.
  • ولتاژ پیشروی (V_F):بسته به جریان، از 2.1 ولت (حداقل) تا 2.8 ولت (حداکثر) متغیر است. مقدار معمول در 20mA برابر 2.6 ولت و در 80mA برابر 2.8 ولت است.
  • جریان معکوس (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ V_R=5V.

2.3 مشخصات حرارتی

مدیریت حرارتی از طریق مشخصات کاهش رتبه و محدوده‌های دمایی بیان شده است.

• محدوده دمای کاری:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه برای عملکرد در این بازه دمای محیط طراحی شده است.
• محدوده دمای نگهداری:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• کاهش رتبه جریان:رتبه جریان پیشروی متوسط به ازای هر درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد، به صورت خطی 0.2 میلی‌آمپر کاهش می‌یابد. این یک محدودیت حرارتی مستقیم برای جلوگیری از گرمای بیش از حد است.
• دمای لحیم‌کاری:در طول مونتاژ، در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن، دمای 260 درجه سانتی‌گراد را به مدت 3 ثانیه تحمل می‌کند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه \"بر اساس شدت نورانی دسته‌بندی شده است.\" این به فرآیند بینینگ اشاره دارد که در آن واحدهای تولید شده بر اساس شدت نورانی اندازه‌گیری شده مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند. این اطمینان می‌دهد که طراحان می‌توانند قطعاتی با سطوح روشنایی یکنواخت برای کاربرد خود انتخاب کنند، که برای نمایشگرهای چندرقمی که ظاهر یکنواخت در آنها مطلوب است، حیاتی می‌باشد. اگرچه کدهای دسته‌بندی خاص در این سند فهرست نشده‌اند، اما دسته‌های معمول LEDهایی با I_V values.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به \"منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول\" اشاره می‌کند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند، اما چنین منحنی‌هایی معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه بین ولتاژ پیشروی (V_F) و جریان پیشروی (I_F) را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است و دارای یک ولتاژ آستانه (حدود 1.8-2.0 ولت برای قرمز AlInGaP) است که در زیر آن جریان بسیار کمی جریان می‌یابد.
• شدت نورانی در مقابل جریان پیشروی:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، که معمولاً در محدوده کاری توصیه شده یک رابطه تقریباً خطی دارد قبل از آنکه بازده در جریان‌های بسیار بالا کاهش یابد.
• وابستگی دمایی:منحنی‌هایی که نشان می‌دهند چگونه ولتاژ پیشروی کاهش می‌یابد و طول موج ممکن است با افزایش دمای پیوند کمی جابجا شود.

این منحنی‌ها برای طراحی درایورهای جریان ثابت کارآمد و درک عملکرد تحت شرایط حرارتی متغیر حیاتی هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

ساختار فیزیکی، فرم فاکتور و رابط مونتاژ را تعریف می‌کند.

• نوع پکیج:یک پکیج سوراخ‌دار با 14 پایه.
• توضیح ماتریس:5 ستون در 8 ردیف از نقاط LED، که یک شبکه قادر به تشکیل تمام کاراکترهای الفبایی-عددی و برخی نمادها را ایجاد می‌کند.
• طراحی بصری:دارای صفحه‌ای خاکستری (احتمالاً اپوکسی پکیج) با بخش‌های سفید (مناطق نقطه‌ای روشن) است که تضاد خوبی در حالت خاموش و ظاهری تمیز در حالت روشن ارائه می‌دهد.
• قابلیت چیدمان پشت سر هم:دستگاه برای چیدمان افقی طراحی شده است که امکان ایجاد نمایشگرهای چندکاراکتری با قرار دادن واحدها در کنار یکدیگر را فراهم می‌کند.
• ابعاد:تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر است، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. نقشه ابعادی دقیق در دیتاشیت ارجاع داده شده است.

5.1 اتصال پایه‌ها و قطبیت

رابط 14 پایه‌ای از یک طرح آدرس‌دهی ماتریسی با آند-ستون و کاتد-ردیف چندتایی استفاده می‌کند که تعداد پایه‌های درایور مورد نیاز را از 40 (5x8) به 13 (5+8) کاهش می‌دهد.

پین‌اوت:پین 1: کاتد ردیف 6 پین 2: کاتد ردیف 8 پین 3: آند ستون 2 پین 4: آند ستون 3 پین 5: کاتد ردیف 5 پین 6: آند ستون 5 پین 7: کاتد ردیف 7 پین 8: کاتد ردیف 3 پین 9: کاتد ردیف 1 پین 10: آند ستون 4 پین 11: آند ستون 3 (توجه: عملکرد تکراری با پین 4، احتمالاً یک اشتباه تایپی یا اتصال داخلی خاص) پین 12: کاتد ردیف 4 پین 13: آند ستون 1 پین 14: کاتد ردیف 2

مدار داخلی:نمودار داخلی یک پیکربندی ماتریسی مشترک را نشان می‌دهد که در آن هر نقطه LED در تقاطع یک خط ستون آند و یک خط ردیف کاتد تشکیل می‌شود. برای روشن کردن یک نقطه خاص، پایه آند مربوطه باید در حالت بالا (با محدودیت جریان) و پایه کاتد مربوطه در حالت پایین درایو شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مشخصه کلیدی مونتاژ ارائه شده، پروفیل دمای لحیم‌کاری است: دستگاه می‌تواند دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد را به مدت 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1/16 اینچ (1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن، تحمل کند. این یک شرایط استاندارد لحیم‌کاری موجی یا ریفلو است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که فرآیند مونتاژ PCB آنها به این محدودیت پایبند است تا از آسیب به پکیج یا تخریب LED جلوگیری شود.

شرایط نگهداری:قطعات باید در محدوده دمای نگهداری مشخص شده 35- تا 85+ درجه سانتی‌گراد در یک محیط خشک نگهداری شوند، معمولاً در کیسه‌های دستگاه حساس به رطوبت (MSD) در صورت نیاز.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

• رابط‌های انسان-ماشین صنعتی:نمایش وضعیت روی ماشین‌آلات، پنل‌های اپراتور PLC.
• تجهیزات تست و اندازه‌گیری:خوانش دیجیتال برای مولتی‌مترها، فرکانس‌شمارها، منبع تغذیه‌ها.
• خرده‌فروشی و مهمان‌نوازی:نمایش قیمت، سیستم‌های مدیریت صف، تابلوهای اطلاعات ساده.
• سیستم‌های توکار:جایی که نیاز به خروجی کاراکتری ساده، مستحکم و کم‌مصرف است.

7.2 ملاحظات طراحی

• مدار درایور:نیازمند یک IC درایور اسکن ماتریس یا میکروکنترلر با پایه‌های GPIO کافی و قابلیت تامین/جذب جریان است. درایو جریان ثابت برای روشنایی یکنواخت توصیه می‌شود.
• محدودیت جریان:مقاومت‌های خارجی یا یک درایور جریان ثابت برای محدود کردن جریان عبوری از هر سگمنت LED در محدوده متوسط و پیک مشخص شده اجباری هستند.
• مالتی‌پلکسینگ:از آنجایی که این یک نمایشگر ماتریسی است، بر اساس اصل مالتی‌پلکسینگ (اسکن) عمل می‌کند. نرخ تازه‌سازی باید به اندازه کافی بالا باشد (معمولاً >60 هرتز) تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود. چرخه کاری بر روشنایی درک شده و نیازمندی‌های جریان پیک تأثیر می‌گذارد.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده برای کاربردهایی مفید است که اپراتور ممکن است مستقیماً روبروی نمایشگر نباشد.
• منبع تغذیه:اطمینان حاصل کنید که ولتاژ تغذیه برای غلبه بر ولتاژ پیشروی LED (V_F) به علاوه افت ولتاژ در هر جزء محدودکننده جریان و مدار درایور کافی است.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند نمایشگرهای رشته‌ای یا فلورسنت خلاء (VFD)، این ماتریس LED موارد زیر را ارائه می‌دهد:

• قابلیت اطمینان و طول عمر برتر:ساختار حالت جامد بدون رشته یا پوشش شیشه‌ای، منجر به عمر عملیاتی بسیار طولانی‌تر و مقاومت در برابر لرزش می‌شود.
• مصرف توان کمتر:به ویژه در سطوح روشنایی پایین‌تر.
• زمان پاسخ سریع‌تر:قابلیت روشن/خاموش شدن آنی.
• محدوده دمای کاری گسترده‌تر:مناسب برای محیط‌های خشن.

در مقایسه با ماژول‌های مدرن گرافیکی OLED یا TFT، این دستگاه:

• رابط ساده‌تری دارد:نیاز به خطوط کنترلی کمتر و نرم‌افزار ساده‌تر.
• مستحکم‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تربرای کاربردهای ساده فقط کاراکتری.
• بسیار خوانادر شرایط نور محیطی بالا به دلیل کنتراست بالا و ماهیت تابشی آن.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال 1: چگونه مقاومت محدودکننده جریان مناسب را برای یک نقطه محاسبه کنم؟پاسخ: از قانون اهم استفاده کنید: R = (V_منبع- V_F) / I_F. به عنوان مثال، با منبع 5 ولت، یک V_Fمعمول 2.6 ولت در 20mA: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 اهم. همیشه از حداکثر V_Fاز دیتاشیت برای یک طراحی محافظه‌کارانه استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان از محدودیت‌ها تجاوز نمی‌کند.

سوال 2: عبارت \"1/16 DUTY\" در شرایط تست شدت نورانی به چه معناست؟پاسخ: به این معنی است که اندازه‌گیری با LED پالسی که برای 1/16 کل زمان چرخه اسکن روشن بوده است، انجام شده است. در یک ماتریس مالتی‌پلکس 5x8، یک طرح اسکن رایج در هر لحظه یک ردیف را فعال می‌کند. اگر تمام 8 ردیف اسکن شوند، هر ردیف برای چرخه کاری 1/8 فعال است. چرخه کاری 1/16 نشان‌دهنده یک الگوی اسکن متفاوت یا یک شرایط اندازه‌گیری است که در آن جریان پالس پیک بالاتر است و توان متوسط در محدوده مجاز نگه داشته می‌شود. چرخه کاری عملیاتی واقعی به طراحی درایور بستگی دارد.

سوال 3: آیا می‌توانم این نمایشگرها را به صورت موازی به هم وصل کنم تا یک واحد چندرقمی بسازم؟پاسخ: آنها برای چیدمانافقیطراحی شده‌اند، به این معنی که چندین واحد را در کنار یکدیگر روی PCB قرار می‌دهید. شما نمی‌توانید به سادگی پایه‌ها را به صورت موازی وصل کنید زیرا هر واحد شامل یک ماتریس کامل 5x8 است. هر نمایشگر به مجموعه‌ای از درایورهای ستون خود نیاز دارد، در حالی که درایورهای ردیف اغلب می‌توانند در یک طراحی چندرقمی در تمام واحدها به اشتراک گذاشته شوند تا مدار اسکن ساده‌تر شود.

سوال 4: چرا طول موج غالب (639 نانومتر) با طول موج اوج (650 نانومتر) متفاوت است؟پاسخ: این به دلیل پاسخ طیفی چشم انسان است. LED نور را در محدوده‌ای از طول‌موج‌ها با مرکزیت 650 نانومتر (اوج) ساطع می‌کند. با این حال، چشم انسان به طول‌موج‌های حدود 555 نانومتر (سبز) حساس‌تر و به قرمز عمیق کمتر حساس است. طول موج غالب با یافتن طول موج منفرد نور تک‌رنگ خالصی محاسبه می‌شود که برای یک ناظر انسانی استاندارد، همان رنگ خروجی طیف گسترده LED را به نظر می‌رساند. این نقطه رنگ \"درک شده\" است.

10. معرفی اصل عملکرد

LTP-2058AKD یک نمایشگر LED ماتریس فعال است. اصل اساسی آن الکترولومینسانس از یک پیوند P-N نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ پیشروی بیش از آستانه دیود در سراسر یک آند (ستون) و کاتد (ردیف) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در لایه فعال AlInGaP بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) در طول‌موجی که توسط گاف انرژی ماده تعیین می‌شود، آزاد می‌کنند. آرایش ماتریس 5x8 اجازه می‌دهد هر یک از 40 نقطه با انتخاب ترکیب صحیح یک ستون (منبع تغذیه) و یک ردیف (مسیر زمین) به طور مجزا آدرس‌دهی شود. مالتی‌پلکسینگ به سرعت از میان ردیف‌ها اسکن می‌کند و ستون‌های لازم را برای هر ردیف روشن می‌کند تا توهم یک کاراکتر پایدار و کاملاً روشن را ایجاد کند.

11. روندهای فناوری

در حالی که نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای LED گسسته مانند LTP-2058AKD برای کاربردهای خاص مستحکم یا حساس به هزینه همچنان مرتبط هستند، روند کلی در فناوری نمایشگر به سمت یکپارچگی و عملکرد بالاتر است. آرایه‌های LED نصب سطحی (SMD) و ماژول‌های درایور LED یکپارچه رایج‌تر می‌شوند. علاوه بر این، برای کاربردهایی که نیاز به گرافیک یا کاراکترهای پیچیده‌تر دارند، نمایشگرهای LED سگمنتی، OLEDها و LCDهای TFT کوچک انعطاف‌پذیری بیشتری ارائه می‌دهند. اصل آدرس‌دهی ماتریسی همچنان اساسی باقی می‌ماند، اما پیاده‌سازی به سمت طراحی‌های تراشه روی برد (COB) و رابط‌هایی مانند I2C یا SPI حرکت می‌کند که تعداد قطعات را کاهش داده و طراحی سیستم را در مقایسه با درایو مستقیم ماتریس GPIO ساده‌تر می‌کند.