دیتاشیت نمایشگر LED هفت قسمتی LTC-3620KG - ارتفاع رقم 0.39 اینچ - سبز AlInGaP - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-3620KG یک ماژول نمایشگر LED هفت قسمتی با عملکرد بالا و ارتفاع رقم 0.39 اینچ (10 میلی‌متر) است. این محصول برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند نمایش اعداد واضح و روشن با قابلیت دید عالی هستند. این دستگاه از فناوری پیشرفته تراشه LED از جنس AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) بهره می‌برد که به دلیل بازدهی بالا و شدت نور برتر در مقایسه با مواد سنتی شناخته شده است. قطعات در یک طرح رنگی خاکستری و سفید ارائه شده‌اند که کنتراست و خوانایی را افزایش می‌دهد. این نمایشگر بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده و در بسته‌بندی بدون سرب مطابق با دستورالعمل‌های RoHS عرضه می‌شود که آن را برای طراحی‌های الکترونیکی مدرن با ملاحظات زیست‌محیطی مناسب می‌سازد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 مشخصات نوری

عملکرد نوری نقطه قوت اصلی این نمایشگر است. در جریان آزمایش استاندارد 1 میلی‌آمپر، میانگین شدت نور (Iv) از حداقل 200 میکروکاندلا تا مقدار معمول 585 میکروکاندلا متغیر است. در جریان راه‌اندازی بالاتر 10 میلی‌آمپر، شدت نور معمول به طور قابل توجهی به 6435 میکروکاندلا افزایش می‌یابد که قابلیت روشنایی بالای تراشه‌های AlInGaP را نشان می‌دهد. دستگاه نور سبز با طول موج اوج انتشار (λp) 571 نانومتر و طول موج غالب (λd) 572 نانومتر ساطع می‌کند که هر دو در IF=20mA اندازه‌گیری شده‌اند. پهنای نیم‌خط طیفی (Δλ) 15 نانومتر است که نشان‌دهنده انتشار رنگی نسبتاً خالص است. شدت نور با استفاده از ترکیب سنسور و فیلتری اندازه‌گیری می‌شود که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را برای دقت تقریب می‌زند.

2.2 مشخصات الکتریکی

از نظر الکتریکی، نمایشگر برای کار با توان کم طراحی شده است. ولتاژ پیشرو (VF) هر قطعه معمولاً 2.6 ولت و حداکثر 2.6 ولت در جریان راه‌اندازی 20 میلی‌آمپر است. جریان معکوس (IR) هر قطعه حداکثر 100 میکروآمپر در VR=5V مشخص شده است، اگرچه ذکر شده که کار مداوم تحت بایاس معکوس مورد نظر نیست. نسبت تطابق شدت نور بین قطعات حداکثر 2:1 در IF=1mA است که ظاهر یکنواخت در سراسر نمایشگر را تضمین می‌کند. مشخصه تداخل نوری (Cross-talk) حداکثر ≤ 2.5% تعریف شده است تا روشنایی ناخواسته بین قطعات مجاور به حداقل برسد.

2.3 محدوده‌های حداکثر مطلق

این دستگاه برای کارکردی قوی در محدوده‌های مشخص شده درجه‌بندی شده است. حداکثر اتلاف توان هر تراشه 70 میلی‌وات است. حداکثر جریان پیشرو پیک هر تراشه 60 میلی‌آمپر است، اما تنها تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). جریان پیشرو پیوسته هر تراشه در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 25 میلی‌آمپر است که با افزایش دما به صورت خطی با نرخ 0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. محدوده دمای کارکرد و ذخیره‌سازی از 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد است. برای مونتاژ، حداکثر دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن است.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

3.1 ابعاد بسته‌بندی

نمایشگر دارای ابعاد فیزیکی مشخصی است. تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر ارائه شده‌اند مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. نکات ابعادی کلیدی شامل تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر، محدودیت مواد خارجی روی قطعات (≤10 میل) و محدودیت آلودگی جوهر روی سطح (≤20 میل) است. خمش رفلکتور نباید از 1% طول آن تجاوز کند. قطر توصیه شده سوراخ PCB برای پایه‌ها 1.0 میلی‌متر است. جزئیات فاصله‌انداز (Spacer) امکان تلرانس لغزش ±0.5 میلی‌متر را فراهم می‌کند.

3.2 پیکربندی پایه‌ها و مدار داخلی

LTC-3620KG یک دستگاه با پیکربندی آند مشترک است. جدول اتصال پایه‌ها به شرح زیر است: پایه 2 آند مشترک رقم 1، پایه 6 برای رقم 2 و پایه 8 برای رقم 3 است. کاتدهای قطعات به پایه‌های خاصی اختصاص داده شده‌اند: A (پایه 13)، B (پایه 12)، C (پایه 4)، D (پایه 5)، E (پایه 3)، F (پایه 16) و G (پایه 9). پایه 7 کاتد مشترک نقاط اعشار (L / L1 / L2) است. پایه‌های 1، 10، 11، 14 و 15 به عنوان بدون اتصال (NO PIN) مشخص شده‌اند. نمودار مدار داخلی، اتصالات آند مشترک برای سه رقم را نشان می‌دهد که قطعات هر رقم به صورت موازی به پایه‌های کاتد مربوطه خود متصل شده‌اند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل بخشی برای منحنی‌های مشخصه الکتریکی و نوری معمول است که در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود. این منحنی‌ها برای طراحان جهت درک رفتار دستگاه تحت شرایط عملیاتی مختلف ضروری هستند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات ندارند، منحنی‌های معمول برای چنین محصولی شامل رابطه بین جریان پیشرو (IF) و ولتاژ پیشرو (VF)، رابطه بین جریان پیشرو (IF) و شدت نور (Iv) و تغییرات شدت نور با دمای محیط می‌شود. تحلیل این منحنی‌ها امکان انتخاب جریان راه‌اندازی بهینه برای دستیابی به روشنایی مطلوب در حین حفظ بازدهی و طول عمر را فراهم می‌کند.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای قابلیت اطمینان بسیار مهم است. حداکثر دمای لحیم‌کاری به صراحت 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر مدت 3 ثانیه تعریف شده است که در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن قطعه اندازه‌گیری می‌شود. این یک پارامتر حیاتی برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو است تا از آسیب حرارتی به تراشه‌های LED یا بسته پلاستیکی جلوگیری شود. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که پروفایل مونتاژ PCB آنها به این محدودیت پایبند است. علاوه بر این، نکات مربوط به تلرانس‌های ابعادی، مانند جابجایی پایه و لغزش فاصله‌انداز، باید در حین طراحی چیدمان PCB و طراحی مکانیکی برای اطمینان از تناسب و تراز مناسب در نظر گرفته شوند.

6. پیشنهادات کاربردی

6.1 سناریوهای کاربردی متداول

این نمایشگر برای کاربردهایی که نیازمند نمایش اعداد با اندازه متوسط و واضح هستند ایده‌آل است. کاربردهای متداول شامل پنل‌های ابزار صنعتی، تجهیزات تست و اندازه‌گیری، دستگاه‌های پزشکی، لوازم خانگی مصرفی (مانند مایکروویو یا فر)، پایانه‌های فروش و نمایشگرهای جانبی خودرو است. روشنایی بالا و زاویه دید گسترده آن، آن را برای محیط‌های با نور محیطی زیاد یا جایی که نمایشگر نیاز است از زوایای مختلف خوانده شود مناسب می‌سازد.

6.2 ملاحظات طراحی

هنگام طراحی با LTC-3620KG، چندین عامل باید در نظر گرفته شود. اول، پیکربندی آند مشترک نیازمند یک مدار راه‌انداز جریان‌کش (مانند ترانزیستور یا IC راه‌انداز LED اختصاصی) برای کنترل کاتدها است. مقاومت‌های محدودکننده جریان برای هر کاتد قطعه اجباری هستند تا جریان پیشرو و روشنایی مطلوب را تنظیم کنند که بر اساس ولتاژ تغذیه و ولتاژ پیشرو LED محاسبه می‌شود. شدت نور بالا در جریان‌های کم (مثلاً 1mA) امکان طراحی‌های با توان بسیار کم را فراهم می‌کند. طراحان همچنین باید محدودیت‌های اتلاف توان را در نظر بگیرند و در صورت انتظار دمای محیط عملیاتی بالا، کاهش رتبه (دری‌تینگ) مناسب را اعمال کنند. محدوده وسیع دمای کارکرد (35- تا 105+ درجه سانتی‌گراد) آن را برای محیط‌های سخت مقاوم می‌سازد.

7. مقایسه و تمایز فنی

عامل تمایز اصلی LTC-3620KG استفاده از ماده نیمه‌هادی AlInGaP برای تراشه‌های LED سبز آن است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای سبز استاندارد GaP (گالیم فسفید)، AlInGaP بازده نوری و روشنایی به مراتب بالاتری را برای همان جریان راه‌اندازی ارائه می‌دهد. این امر منجر به قابلیت دید بهتر و مصرف توان کمتر می‌شود. ویژگی "دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور" نشان می‌دهد که دستگاه‌ها بر اساس خروجی نورشان دسته‌بندی یا مرتب شده‌اند که امکان روشنایی یکنواخت‌تر در طول تولید و در نمایشگرهای چند رقمی را فراهم می‌کند. ساختار بدون سرب و مطابق با RoHS با مقررات زیست‌محیطی جهانی همسو است.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف از اتصالات "بدون پایه" (NO PIN) چیست؟

ج: تعیین "بدون پایه" برای پایه‌های 1، 10، 11، 14 و 15 احتمالاً برای تقارن مکانیکی و پایداری در طول فرآیند قالب‌گیری است. آنها از نظر الکتریکی به هیچ جزء داخلی متصل نیستند و باید در مدار بدون اتصال (شناور) رها شوند.

س: چگونه نقاط اعشار را کنترل کنم؟

ج: نقاط اعشار (L، L1، L2) یک کاتد مشترک روی پایه 7 دارند. برای روشن کردن یک نقطه اعشار خاص، باید پایه 7 را فعال کنید (به پایین بکشید) در حالی که آند مشترک رقمی که آن نقطه اعشار در آن قرار دارد (پایه 2، 6 یا 8) را نیز فعال می‌کنید. نمودار داخلی نقشه‌برداری دقیق را روشن می‌کند.

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

ج: امکان‌پذیر است اما نیازمند طراحی دقیق است. پایه‌های GPIO یک میکروکنترلر معمولاً فقط می‌توانند جریان محدودی را بکشند یا تأمین کنند (اغلب 20-25 میلی‌آمپر). از آنجایی که جریان پیوسته هر قطعه نمایشگر حداکثر 25 میلی‌آمپر است، راه‌اندازی همزمان چندین قطعه می‌تواند از رتبه جریان کل میکروکنترلر فراتر رود. اکیداً توصیه می‌شود از ترانزیستورهای راه‌انداز خارجی یا یک IC راه‌انداز LED اختصاصی برای مدیریت جریان و مالتی‌پلکس کردن استفاده کنید تا از میکروکنترلر محافظت شود.

س: "نسبت تطابق شدت نور 2:1" به چه معناست؟

ج: این مشخصه به این معنی است که شدت نور درخشان‌ترین قطعه، بیش از دو برابر شدت نور کم‌نورترین قطعه درون همان دستگاه نخواهد بود، هنگامی که تحت شرایط یکسان (IF=1mA) اندازه‌گیری شود. این امر ظاهر نسبتاً یکنواختی را تضمین می‌کند و از این که یک قطعه بسیار روشن‌تر از دیگری به نظر برسد جلوگیری می‌کند.

9. مثال موردی طراحی و استفاده

طراحی یک نمایشگر ساده ولت‌متر سه رقمی را در نظر بگیرید. میکروکنترلر یک ولتاژ را اندازه‌گیری می‌کند، آن را به یک عدد سه رقمی تبدیل می‌کند و نیاز به نمایش آن دارد. سه آند مشترک LTC-3620KG (پایه‌های 2، 6، 8) به کلکتور سه ترانزیستور PNP (یا مشابه) متصل می‌شوند که بیس‌های آنها توسط پایه‌های میکروکنترلر کنترل می‌شوند. هفت کاتد قطعه (پایه‌های 3، 4، 5، 9، 12، 13، 16) و کاتد نقطه اعشار (پایه 7) هر کدام به یک مقاومت محدودکننده جریان و سپس به درین یک MOSFET کانال N (یا مشابه) متصل می‌شوند که گیت آن توسط میکروکنترلر کنترل می‌شود. فریم‌ور مالتی‌پلکسینگ را پیاده‌سازی می‌کند: ترانزیستور مربوط به رقم 1 را روشن کند، MOSFETهای مربوط به قطعات مورد نیاز برای نمایش رقم اول را تنظیم کند، مدت کوتاهی صبر کند، سپس رقم 1 را خاموش کند و برای رقم‌های 2 و 3 به سرعت تکرار کند. این مالتی‌پلکسینگ تعداد پایه‌های راه‌انداز مورد نیاز را کاهش می‌دهد و امکان روشنایی ثابت و بدون لرزش را فراهم می‌کند.

10. معرفی اصل عملکرد

یک نمایشگر LED هفت قسمتی مجموعه‌ای از دیودهای نورافشان است که به صورت الگوی هشت شکل چیده شده‌اند. هر یک از هفت قطعه (با برچسب A تا G) یک LED مجزا است. یک LED اضافی اغلب برای نقطه اعشار استفاده می‌شود. در یک پیکربندی آند مشترک مانند LTC-3620KG، آندهای تمام LEDهای یک رقم معین به یکدیگر و به یک پایه تغذیه ولتاژ مثبت مشترک متصل شده‌اند. کاتد هر LED قطعه مجزا به یک پایه جداگانه آورده شده است. برای روشن کردن یک قطعه خاص، پایه آند مشترک آن باید به ولتاژی بالاتر از ولتاژ کاتد آن رانده شود (اعمال بایاس پیشرو) و پایه کاتد مربوطه باید به ولتاژ پایین‌تری (معمولاً زمین از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان) متصل شود. با کنترل اینکه کدام پایه‌های کاتد به زمین متصل می‌شوند در حالی که یک آند مشترک خاص فعال است، کاراکترهای عددی یا الفبایی-عددی خاصی می‌توانند تشکیل شوند.

11. روندهای فناوری

در حالی که نمایشگرهای LED هفت قسمتی گسسته برای کاربردهای خاص همچنان مرتبط هستند، روند کلی در فناوری نمایشگر به سمت یکپارچگی و انعطاف‌پذیری است. تراشه‌های راه‌انداز یکپارچه با کنترلرهای داخلی (برای ساعت، دما و غیره) رایج‌تر می‌شوند و طراحی را ساده می‌کنند. همچنین تغییر به سمت بسته‌بندی‌های نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار وجود دارد، اگرچه انواع نفوذی مانند این مورد همچنان برای نمونه‌سازی اولیه، تعمیر و محیط‌های با لرزش بالا ارزشمند هستند. از نظر مواد، AlInGaP گامی پیشرفته برای LEDهای قرمز، نارنجی، کهربایی و سبز است، اما برای قابلیت‌های تمام رنگی، InGaN (ایندیم گالیم نیترید) فناوری غالب برای آبی و سبز است و اغلب با فسفر برای ایجاد نور سفید استفاده می‌شود. آینده ممکن است شاهد ماژول‌های چند رقمی ترکیبی یا قابل تنظیم بیشتری باشد که نمایشگر، راه‌انداز و منطق رابط را در یک واحد فشرده ترکیب می‌کنند.