دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-2621JD-01 - ارتفاع رقم 0.28 اینچ - رنگ قرمز فوق‌اشباع 650 نانومتر - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-2621JD-01 یک ماژول نمایشگر عددی سه‌رقمی فشرده و با عملکرد بالا است. این محصول برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند نمایش واضح و روشن اعداد در ابعاد کوچک هستند. فناوری هسته‌ای آن از ماده نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) برای تولید نور قرمز فوق‌اشباع استفاده می‌کند که درخشندگی و بازدهی برتری نسبت به LEDهای قرمز سنتی ارائه می‌دهد. این دستگاه دارای صفحه‌ای به رنگ خاکستری و سگمنت‌هایی به رنگ سفید است که تضاد بالا و خوانایی عالی را تحت شرایط نوری مختلف فراهم می‌کند.

1.1 مزایای اصلی

• قابلیت دید بالا:ارتفاع رقم 0.28 اینچ (7 میلی‌متر) همراه با سگمنت‌های یکنواخت و پیوسته، تعریف واضح کاراکترها را تضمین می‌کند.
• عملکرد نوری:درخشندگی بالا و نسبت کنتراست بالا از طریق چیپ‌های LED قرمز فوق‌اشباع AlGaInP حاصل می‌شود.
• زاویه دید گسترده:درخشندگی و رنگ یکنواخت را در محدوده وسیعی از زوایای دید ارائه می‌دهد.
• مصرف توان پایین:طراحی بهینه، نیازمند جریان راه‌اندازی حداقلی برای عملکرد است.
• قابلیت اطمینان:ساختار حالت جامد، طول عمر عملیاتی طولانی و مقاومت در برابر ضربه و لرزش را تضمین می‌کند.
• استانداردسازی:دستگاه‌ها بر اساس شدت نور (بینینگ) دسته‌بندی می‌شوند که امکان تطابق یکنواخت روشنایی در کاربردهای چند واحدی را فراهم می‌کند.
• انطباق محیطی:بسته‌بندی فاقد سرب بوده و با دستورالعمل RoHS مطابقت دارد.

1.2 کاربردهای هدف

این نمایشگر برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی که نیازمند نمایش عددی هستند مناسب است. کاربردهای متداول شامل پنل‌های ابزار دقیق، تجهیزات تست و اندازه‌گیری، پایانه‌های فروش (POS)، کنترلرهای صنعتی و لوازم خانگی مصرفی می‌شود. قابلیت اطمینان آن، استفاده عمومی در جایی که ارائه واضح داده‌های عددی ضروری است را مناسب می‌سازد.

2. مشخصات فنی و تفسیر هدفمند

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. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن تضمین نمی‌شود.

• توان تلف شده در هر سگمنت:70 میلی‌وات. این مقدار، اثر ترکیبی جریان مستقیم و افت ولتاژ در یک سگمنت را محدود می‌کند.
• جریان مستقیم پیک در هر سگمنت:90 میلی‌آمپر (در چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). فقط برای عملکرد پالسی، نه برای جریان مستقیم (DC).
• جریان مستقیم پیوسته در هر سگمنت:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد، با کاهش خطی 0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد. این پارامتر کلیدی برای طراحی با جریان مستقیم یا میانگین جریان است.
• ولتاژ معکوس در هر سگمنت:5 ولت. تجاوز از این مقدار می‌تواند باعث خرابی فوری و فاجعه‌بار شود.
• محدوده دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد. این دستگاه برای محدوده دمایی صنعتی ریت شده است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده و عملکرد مورد انتظار تحت شرایط عادی را تعریف می‌کنند.

• شدت نور میانگین (I_V):320 تا 850 میکروکاندلا در I_F=1 میلی‌آمپر. این محدوده وسیع نشان می‌دهد که دستگاه در بین‌های مختلف روشنایی موجود است (بخش 2.3 را ببینید).
• طول موج تابش پیک (λ_p):650 نانومتر (قرمز فوق‌اشباع).
• طول موج غالب (λ_d):636 نانومتر. این طول موجی است که توسط چشم انسان درک می‌شود.
• ولتاژ مستقیم در هر سگمنت (V_F):2.1 ولت تا 2.6 ولت در I_F=20 میلی‌آمپر. طراحی مدار باید این محدوده را در نظر بگیرد تا تنظیم جریان مناسب تضمین شود.
• جریان معکوس در هر سگمنت (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در V_R=5 ولت.

2.3 توضیح سیستم بینینگ

شدت نور برای اطمینان از یکنواختی، در بین‌ها دسته‌بندی می‌شود. جدول بین ارائه شده، گریدهای F تا K را نشان می‌دهد که محدوده شدت نور از 321-500 میکروکاندلا (F) تا 2101-3400 میکروکاندلا (K) در هنگام اندازه‌گیری با جریان راه‌اندازی بالاتر 10 میلی‌آمپر است. یک تلرانس ±15% در هر بین اعمال می‌شود. برای کاربردهایی که از چندین نمایشگر در کنار هم استفاده می‌کنند، قویاً توصیه می‌شود که گرید بین یکسانی مشخص شود تا از تفاوت‌های محسوس در روشنایی (ناهمواری رنگ) جلوگیری شود.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

3.1 ابعاد بسته‌بندی

نمایشگر مطابق با فوت‌پرینت استاندارد بسته دو ردیفه (DIP) است. نکات ابعادی کلیدی شامل: تمام ابعاد اصلی بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر است و تلرانس جابجایی نوک پایه +0.4 میلی‌متر می‌باشد. طراحان باید برای اندازه‌گیری‌های دقیق جهت چیدمان PCB، از جمله صفحه نشیمن، ارتفاع کلی، عرض و فاصله پایه‌ها، به نقشه ابعادی دقیق در صفحه 3 دیتاشیت مراجعه کنند.

3.2 پیکربندی پایه‌ها و مدار داخلی

دستگاه دارای پیکربندی 16 پایه است، اگرچه تمام موقعیت‌ها پر نشده‌اند (پایه‌های 10، 11، 14 \"بدون پایه\" هستند). این یک نمایشگر مالتی‌پلکس با آند مشترک است. نمودار مدار داخلی، سه پایه آند مشترک (برای رقم 1، رقم 2، رقم 3) و پایه‌های کاتد جداگانه برای هر سگمنت (A-G, DP) و سگمنت‌های کولون (L1, L2, L3) را نشان می‌دهد. پایه 13 به عنوان آند مشترک برای نقاط کولون عمل می‌کند. این ساختار نیازمند یک طرح راه‌اندازی مالتی‌پلکس است که در آن آندها به صورت متوالی فعال می‌شوند در حالی که کاتدهای سگمنت مربوطه به سطح پایین (Low) کشیده می‌شوند.

4. دستورالعمل‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

4.1 طراحی مدار راه‌انداز

• راه‌اندازی با جریان ثابت:راه‌اندازی با جریان ثابت به شدت نسبت به ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا شدت نور یکنواخت و طول عمر تضمین شود، زیرا ولتاژ مستقیم (V_F) دارای یک محدوده است.
• محدود کردن جریان:مدار باید طوری طراحی شود که هرگز از حداکثر جریان پیوسته مطلق تجاوز نکند و کاهش ریتینگ دمای محیط در نظر گرفته شود.
• محافظت در برابر ولتاژ معکوس:مدار راه‌انداز باید شامل محافظت (مانند مقاومت‌های سری، دیودهای کلیپ) باشد تا از اعمال ولتاژ معکوس یا اسپایک‌های ولتاژ به سگمنت‌های LED در حین چرخه‌های روشن/خاموش شدن جلوگیری کند.
• مالتی‌پلکسینگ:باید از فرکانس مالتی‌پلکس مناسب (معمولاً >100 هرتز) استفاده شود تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود. جریان پیک در یک طرح مالتی‌پلکس می‌تواند بالاتر از جریان مستقیم میانگین باشد اما باید در محدوده ریتینگ جریان پیک باقی بماند.

4.2 مدیریت حرارتی و محیطی

• تلفات حرارتی:تجاوز از جریان کارکرد توصیه شده یا دمای محیط، تخریب خروجی نور را تسریع کرده و می‌تواند منجر به خرابی زودرس شود. در محیط‌های با دمای بالا ممکن است مساحت کافی مس روی PCB یا دیگر روش‌های خنک‌کنندگی لازم باشد.
• تعریق:از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب باید اجتناب کرد، زیرا تعریق روی سطح نمایشگر می‌تواند باعث مشکلات نوری یا نشتی الکتریکی شود.
• تنش مکانیکی:هیچ نیروی غیرعادی نباید در حین مونتاژ به بدنه نمایشگر وارد شود. باید از ابزار مناسب استفاده شود.

4.3 ذخیره‌سازی و جابجایی

برای ذخیره‌سازی بلندمدت نمایشگر LED در بسته‌بندی اصلی آن، شرایط 5 درجه سانتی‌گراد تا 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی زیر 60% توصیه می‌شود. اگر خارج از کیسه رطوبت‌گیر ذخیره شده یا کیسه بیش از شش ماه باز بوده است، توصیه می‌شود قطعات قبل از استفاده به مدت 48 ساعت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد پخت شده و مونتاژ در عرض یک هفته تکمیل شود تا از اکسیداسیون پایه‌ها جلوگیری و قابلیت لحیم‌کاری تضمین گردد.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

دیتاشیت شرایط لحیم‌کاری را مشخص می‌کند: قطعه باید به مدت 3 ثانیه در معرض دمای 260 درجه سانتی‌گراد قرار گیرد، که در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود. این یک مرجع پروفیل معمول ریفلو لحیم‌کاری است. دمای خود بدنه قطعه در طول فرآیند مونتاژ نباید از حداکثر دمای ذخیره‌سازی 105 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند. پروفیل‌های ریفلو استاندارد برای لحیم‌کاری بدون سرب را می‌توان با پروفیل‌بندی حرارتی دقیق برای برآورده کردن این معیارها استفاده کرد.

6. منحنی‌های عملکرد و تحلیل

دیتاشیت به منحنی‌های عملکرد معمول اشاره می‌کند که به طور معمول شامل موارد زیر است:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم:رابطه غیرخطی بین جریان راه‌انداز و خروجی نور را نشان می‌دهد.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:منحنی مشخصه دیود را نشان می‌دهد.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد.
• توزیع طیفی:نموداری که شدت نور ساطع شده را در طول‌موج‌های مختلف، با مرکزیت حدود 650 نانومتر، نشان می‌دهد.

این منحنی‌ها برای طراحان جهت بهینه‌سازی شرایط راه‌اندازی برای یک نیاز روشنایی خاص، در حالی که بازدهی و قابلیت اطمینان در محدوده دمای کارکرد مورد نظر حفظ می‌شود، بسیار حیاتی هستند.

7. مقایسه و تمایز فنی

مشخصه اصلی متمایزکننده LTC-2621JD-01 استفاده آن از فناوری قرمز فوق‌اشباع AlGaInP است. در مقایسه با LEDهای قدیمی GaAsP یا قرمز استاندارد GaP، AlGaInP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به درخشندگی بیشتر با همان جریان راه‌انداز، یا درخشندگی معادل با توان کمتر می‌شود. عنوان \"قرمز فوق‌اشباع\" نشان‌دهنده رنگ قرمز عمیق‌تر و اشباع‌شده‌تر (پیک 650 نانومتر) در مقایسه با LEDهای قرمز استاندارد است که اغلب طول موج غالب حدود 630-635 نانومتر دارند. ارتفاع رقم 0.28 اینچی، تعادلی بین خوانایی و صرفه‌جویی در فضای برد ایجاد می‌کند.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً با پایه میکروکنترلر 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. ولتاژ مستقیم فقط 2.1 تا 2.6 ولت است. راه‌اندازی مستقیم با 5 ولت باعث جریان بیش از حد و تخریب سگمنت می‌شود. یک مقاومت محدودکننده جریان یا ترجیحاً یک مدار راه‌انداز جریان ثابت مورد نیاز است.

س: تفاوت بین طول موج پیک (650 نانومتر) و طول موج غالب (636 نانومتر) چیست؟

ج: طول موج پیک جایی است که خروجی طیفی از نظر فیزیکی قوی‌ترین است. طول موج غالب، طول موج تک‌رنگی است که توسط چشم انسان به عنوان مطابق با رنگ LED درک می‌شود، که تحت تأثیر کل منحنی طیفی قرار دارد. هر دو مشخصات استاندارد هستند.

س: چرا بینینگ مهم است؟

ج: فرآیند تولید، تغییرات طبیعی در روشنایی ایجاد می‌کند. بینینگ LEDها را در گروه‌هایی با عملکرد مشابه دسته‌بندی می‌کند. استفاده از نمایشگرهای یک بین در یک کاربرد چند واحدی، ظاهر یکنواخت را تضمین می‌کند.

س: چگونه مقاومت محدودکننده جریان مورد نیاز را محاسبه کنم؟

ج: از قانون اهم استفاده کنید: R = (V_منبع- V_F) / I_F. از حداکثر V_F(2.6 ولت) از دیتاشیت استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ کافی برای دستیابی به I_Fمورد نظر تحت همه شرایط موجود است. به عنوان مثال، با منبع 5 ولت و I_Fهدف 20 میلی‌آمپر: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 Ω. همچنین همیشه تلفات توان در مقاومت را نیز بررسی کنید.

9. مثال طراحی و مورد استفاده

سناریو:طراحی یک نمایشگر ساده ولت‌متر سه‌رقمی برای یک منبع تغذیه رومیزی.

پیاده‌سازی:از یک میکروکنترلر با پایه‌های I/O کافی استفاده می‌شود. سه پایه به عنوان خروجی دیجیتال برای راه‌اندازی آند ارقام (پایه‌های 2، 5، 8) از طریق ترانزیستورهای NPN کوچک یا MOSFET پیکربندی می‌شوند. هفت یا هشت پایه دیگر، کاتدهای سگمنت (پایه‌های 1، 3، 4، 6، 7، 12، 15، 16) را از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان یا یک IC راه‌انداز LED اختصاصی قادر به سینک جریان ثابت، راه‌اندازی می‌کنند. فریم‌ور میکروکنترلر مالتی‌پلکسینگ را پیاده‌سازی می‌کند: ترانزیستور مربوط به رقم 1 را روشن کند، الگوی کاتد برای عدد مورد نظر روی رقم 1 را تنظیم کند، مدت کوتاهی صبر کند (مثلاً 2 میلی‌ثانیه)، رقم 1 را خاموش کند و برای ارقام 2 و 3 تکرار کند. این چرخه به طور مداوم اجرا می‌شود. روشنایی را می‌توان با تغییر مقدار مقاومت‌های محدودکننده جریان یا چرخه کاری مالتی‌پلکسینگ تنظیم کرد.

10. معرفی اصل عملکرد

یک LED (دیود نور‌افشان) یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از آستانه دیود اعمال می‌شود، الکترون‌های ماده نوع n با حفره‌های ماده نوع p در ناحیه تخلیه بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود. AlGaInP دارای گاف انرژی متناظر با نور قرمز/نارنجی/کهربایی است. در این نمایشگر مالتی‌پلکس، سگمنت‌های جداگانه LED هستند. با روشن کردن انتخابی آند مشترک یک رقم و زمین کردن کاتدهای سگمنت‌های خاص، آن سگمنت‌ها روشن می‌شوند تا یک عدد را تشکیل دهند.

11. روندهای فناوری

روند در فناوری‌های نمایشگری مانند این، به سمت بازدهی بالاتر، مصرف توان کمتر و یکپارچگی بیشتر است. در حالی که نمایشگرهای رقم LED گسسته به دلیل سادگی، روشنایی و زاویه دید گسترده محبوبیت خود را حفظ کرده‌اند، در برخی کاربردها به طور فزاینده‌ای توسط راه‌حل‌های یکپارچه‌تر مانند نمایشگرهای OLED (ال ای دی آلی) یا TFT-LCD که قابلیت‌های گرافیکی ارائه می‌دهند، تکمیل یا جایگزین می‌شوند. با این حال، برای کاربردهایی که نیازمند نمایش عددی بسیار روشن، مقاوم و ساده هستند، به ویژه در محیط‌های صنعتی یا فضای باز، نمایشگرهای رقم LED مانند LTC-2621JD-01 همچنان یک انتخاب قابل اطمینان و مقرون‌به‌صرفه هستند. توسعه‌های آینده ممکن است مواد با بازدهی حتی بالاتر و شاید مدارهای راه‌انداز یکپارچه در داخل بسته نمایشگر را شاهد باشد.