دیتاشیت نمایشگر ماتریس نقطه‌ای LED مدل LTP-7357KS - ارتفاع 0.678 اینچ (17.22 میلی‌متر) - زرد AlInGaP - ولتاژ آستانه 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTP-7357KS یک ماژول نمایشگر ماتریس نقطه‌ای LED 5x7 فشرده و تک‌صفحه است. عملکرد اصلی آن نمایش کاراکترهای الفبایی-عددی و نمادها می‌باشد که آن را برای کاربردهایی که نیاز به ارائه اطلاعات واضح و خوانا در فضای محدودی دارند، مناسب می‌سازد. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از فناوری نیمه‌هادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) برای چیپ‌های LED نهفته است که انتشار نور کارآمدی در طیف زرد فراهم می‌کند. نمایشگر دارای صفحه‌ای به رنگ خاکستری و نقاطی به رنگ سفید است که کنتراست را برای بهبود خوانایی افزایش می‌دهد. طراحی آن هدف‌گیری سیستم‌های توکار، پنل‌های کنترل صنعتی، ابزار دقیق، الکترونیک مصرفی و هر کاربرد دیگری که نیاز به یک نمایشگر کاراکتری کوچک و قابل اعتماد دارد را در نظر گرفته است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های فوتومتریک و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. دستگاه در ناحیه طول موج زرد نور ساطع می‌کند. طول موج اوج انتشار معمولی (λp) 588 نانومتر و طول موج غالب (λd) 587 نانومتر است که نشان‌دهنده رنگ زرد خالص است. پهنای نیم‌خط طیفی (Δλ) 15 نانومتر است که خلوص طیفی نور ساطع شده را توصیف می‌کند. پارامتر کلیدی برای روشنایی، شدت نور متوسط (Iv) است که در شرایط تست جریان پالسی 32mA و چرخه کاری 1/16 از حداقل 630 μcd تا حداکثر 1650 μcd متغیر است. نسبت تطابق شدت نور 2:1 (حداکثر به حداقل) برای LEDهای داخل یک بین "ناحیه نور مشابه" مشخص شده است که یکنواختی قابل قبولی در سراسر ماتریس نمایشگر تضمین می‌کند.

2.2 ویژگی‌ها و رتبه‌بندی‌های الکتریکی

درک محدودیت‌های الکتریکی برای عملکرد قابل اعتماد بسیار مهم است. رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق مرزهایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. اتلاف توان متوسط هر نقطه LED نباید از 70 mW تجاوز کند. جریان مستقیم پیک هر نقطه به 60 mA محدود شده است، در حالی که جریان مستقیم متوسط هر نقطه در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 25 mA درجه‌بندی شده و با افزایش دمای محیط به صورت خطی با نرخ 0.28 mA/°C کاهش می‌یابد. حداکثر ولتاژ معکوس قابل اعمال به هر سگمنت 5 ولت است. ولتاژ آستانه (Vf) برای هر نقطه، که در جریان مستقیم (If) 20 mA اندازه‌گیری می‌شود، معمولاً بین 2.05 ولت تا 2.6 ولت قرار دارد. جریان معکوس (Ir) هنگامی که ولتاژ معکوس (Vr) 5 ولت اعمال می‌شود، تضمین می‌شود که کمتر یا مساوی 100 μA باشد.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

این دستگاه برای عملکردی مقاوم در محدوده وسیعی از دما طراحی شده است. محدوده دمای کاری از 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد مشخص شده است و محدوده دمای نگهداری یکسان است. این محدوده وسیع آن را برای محیط‌های تجاری و صنعتی مناسب می‌سازد. منحنی کاهش جریان مستقیم متوسط یک ملاحظه طراحی حیاتی برای جلوگیری از فرار حرارتی است؛ با افزایش دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد، جریان مجاز پیوسته باید متناسب با آن کاهش یابد.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که محصول "بر اساس شدت روشنایی دسته‌بندی شده است." این به فرآیند بینینگ اشاره دارد که در آن LEDهای تولید شده بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده (شدت نور) به گروه‌ها یا "بین"‌های مختلف طبقه‌بندی می‌شوند. محدوده شدت مشخص شده 630 μcd تا 1650 μcd احتمالاً چندین بین را در بر می‌گیرد. طراحان می‌توانند قطعات را از یک بین خاص انتخاب کنند تا روشنایی یکنواختی در بین چندین نمایشگر در یک سیستم تضمین شود. یادداشت مربوط به تنظیم نسبت اپوکسی برای "باریک کردن درجه بین" در تاریخچه بازنگری، نشان‌دهنده تلاش‌هایی برای بهبود یکنواختی و کاهش پراکندگی پارامترهای نوری در یک دسته تولید است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که گزیده PDF ارائه شده به "منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمولی" در صفحه آخر اشاره می‌کند، نمودارهای خاص در محتوای متنی گنجانده نشده‌اند. به طور معمول، چنین منحنی‌هایی برای یک نمایشگر LED شامل موارد زیر خواهد بود:

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):رابطه غیرخطی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد که برای طراحی مدار درایور محدودکننده جریان ضروری است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی L-I):نحوه افزایش خروجی نور با جریان را نشان می‌دهد و به بهینه‌سازی شرایط درایو برای روشنایی و بازدهی مطلوب کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد که برای مدیریت حرارتی در کاربردهای با دمای بالا حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری که شدت نسبی را در برابر طول موج ترسیم می‌کند و اوج و شکل انتشار زرد را نشان می‌دهد.

طراحان باید برای انجام محاسبات دقیق برای شرایط کاری خاص خود، به دیتاشیت کامل همراه با نمودارها مراجعه کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد فیزیکی و تلرانس‌ها

ارتفاع ماتریس نمایشگر 0.678 اینچ (17.22 میلی‌متر) است. نقشه بسته‌بندی (که در متن به آن اشاره شده اما جزئیات آن ارائه نشده) طول، عرض و ارتفاع کلی، فاصله پایه‌ها و صفحه نشیمن را نشان می‌دهد. یادداشت‌های ابعادی کلیدی از دیتاشیت شامل موارد زیر است: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. یک بازنگری خاص، تلرانس عرض را از 12.6mm ±0.1mm به 12.6mm +0.18/-0.25mm به‌روزرسانی کرده است. تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر است. یادداشت‌های کیفیتی اضافی، مواد خارجی روی سگمنت‌ها، آلودگی جوهر، خمیدگی و حباب درون اپوکسی را محدود می‌کنند.

5.2 نمودار پایه‌ها و اتصالات

این دستگاه دارای پیکربندی 12 پایه برای آدرس‌دهی X-Y (ماتریسی) است. اتصالات پایه‌ها به شرح زیر است: پایه 1: کاتد ستون 1، پایه 2: آند ردیف 3، پایه 3: کاتد ستون 2، پایه 4: آند ردیف 5، پایه 5: آند ردیف 6، پایه 6: آند ردیف 7، پایه 7: کاتد ستون 4، پایه 8: کاتد ستون 5، پایه 9: آند ردیف 4، پایه 10: کاتد ستون 3، پایه 11: آند ردیف 2، پایه 12: آند ردیف 1. یک نمودار مدار داخلی (که در صفحه 3 به آن اشاره شده است) به صورت بصری ماتریس 5x7 را نشان می‌دهد و نحوه اتصال 5 ستون کاتد و 7 ردیف آند به 35 نقطه LED مجزا را نمایش می‌دهد.

5.3 قطبیت و جهت‌یابی

این دستگاه از پیکربندی کاتد مشترک برای هر ستون استفاده می‌کند. هر یک از پنج ستون دارای یک اتصال کاتد مشترک است و هر یک از هفت ردیف دارای یک اتصال آند مشترک است. برای روشن کردن یک نقطه خاص، ستون کاتد مربوطه باید در سطح پایین (گراند) درایو شود و ردیف آند مربوطه باید با یک منبع ولتاژ محدودشده جریان در سطح بالا درایو شود. جهت‌یابی صحیح در حین نصب روی PCB معمولاً توسط یک شکاف، سطح مایل یا نشانگر پایه 1 روی بسته نشان داده می‌شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دیتاشیت یک شرایط لحیم‌کاری خاص ارائه می‌دهد: پایه‌ها می‌توانند در معرض دمای هویه 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه قرار گیرند، که در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن بسته اندازه‌گیری می‌شود. این یک پارامتر حیاتی برای جلوگیری از آسیب حرارتی به اپوکسی داخلی، اتصالات سیمی و دی‌های نیمه‌هادی در حین لحیم‌کاری دستی یا تعمیر است. برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو، باید از پروفیل استاندارد بدون سرب (مطابق با RoHS) با حداکثر دمایی که از رتبه حداکثر تجاوز نکند، استفاده شود. خود دستگاه به عنوان یک بسته بدون سرب مطابق با دستورالعمل‌های RoHS تأیید شده است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

شماره قطعه LTP-7357KS است. پسوند "KS" ممکن است نشان‌دهنده ویژگی‌های بینینگ یا نوری خاصی باشد. بسته‌بندی استاندارد برای چنین قطعاتی معمولاً در لوله‌ها یا سینی‌های ضد استاتیک برای محافظت از پایه‌ها و پنجره در برابر آسیب و تخلیه الکترواستاتیک (ESD) است. تعداد روی قرقره یا در لوله باید با سازنده یا توزیع‌کننده تأیید شود. برچسب‌های روی بسته‌بندی شامل شماره قطعه، کد دسته و کد تاریخ برای ردیابی خواهد بود.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این نمایشگر برای کاربردهایی که نیاز به یک نمایش کاراکتری ساده و کم‌مصرف دارند، ایده‌آل است. مثال‌ها شامل: نشانگرهای وضعیت روی تجهیزات شبکه، نمایش پارامترها روی منبع تغذیه یا تجهیزات آزمایشی، نمایش پیام‌های ساده روی لوازم خانگی، نمایشگر ساعت و پنل‌های رابط کاربری پایه در کنترل‌های صنعتی است. ویژگی افقی قابل انباشته آن اجازه می‌دهد چندین واحد در کنار هم قرار گیرند تا پیام‌های طولانی‌تر یا نمایشگرهای عددی بزرگتری تشکیل دهند.

8.2 ملاحظات طراحی و مدار درایور

درایو کردن یک ماتریس 5x7 نیازمند یک طرح مالتی‌پلکسینگ است. یک میکروکنترلر با پین‌های I/O کافی یا یک IC درایور LED اختصاصی (مانند MAX7219 یا مشابه) ضروری است. درایور باید به سرعت بین پنج ستون چرخه زده و ردیف‌های آند مناسب هفت‌گانه را برای هر ستون فعال کند. چرخه کاری 1/16 ذکر شده در شرایط تست، یک نسبت مالتی‌پلکسینگ متداول است (1/5 برای ستون‌ها * یک فاکتور تداوم). درایور باید جریان پالسی، نه DC پیوسته، را به هر LED برساند. جریان پیک هر نقطه می‌تواند بالاتر از رتبه متوسط باشد تا روشنایی مطلوب در چرخه کاری مالتی‌پلکسینگ حاصل شود، اما نباید از حداکثر مطلق 60mA تجاوز کند. محاسبه دقیق مقاومت‌های محدودکننده جریان بر اساس ولتاژ آستانه و جریان پالسی مطلوب لازم است. اگر در نزدیکی رتبه‌بندی‌های حداکثر یا در دمای محیطی بالا کار می‌کنید، ممکن است نیاز به هیت‌سینک باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده کلیدی LTP-7357KS استفاده از فناوری AlInGaP برای انتشار نور زرد است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP (فسفید آرسنید گالیم)، AlInGaP بازدهی بالاتر، پایداری دمایی بهتر و خروجی رنگ یکنواخت‌تری ارائه می‌دهد. ترکیب صفحه خاکستری/نقطه سفید، ظاهری با کنتراست بالا و بدون تابش خیره‌کننده در حالت خاموش فراهم می‌کند که در بسیاری از کاربردهای حرفه‌ای و مصرفی نسبت به صفحه سیاه یا شفاف ترجیح داده می‌شود. محدوده دمای کاری وسیع و ساختار حالت جامد، مزیت قابلیت اطمینان آن را نسبت به سایر فناوری‌های نمایش مانند نمایشگرهای فلورسنت خلأ (VFD) یا نمایشگرهای کریستال مایع (LCD) در محیط‌های خشن به آن می‌دهد، اگرچه فاقد انعطاف یک ماتریس پیکسلی گرافیکی است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

ج: طول موج اوج (λp) طول موجی است که در آن طیف انتشار دارای حداکثر شدت است. طول موج غالب (λd) طول موج تک‌رنگ نور است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد. برای یک طیف باریک مانند این، آن‌ها بسیار نزدیک هستند (588 نانومتر در مقابل 587 نانومتر).

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با جریان DC ثابت روی هر LED درایو کنم؟

ج: از نظر فنی بله، اما بسیار ناکارآمد است و به 35 مدار محدودکننده جریان مجزا نیاز دارد. مالتی‌پلکسینگ (اسکن) روش استاندارد و عملی است که اجازه کنترل 35 LED را تنها با 12 پایه می‌دهد.

س: شدت نور در چرخه کاری 1/16 تست شده است. این برای طراحی من چه معنایی دارد؟

ج: این شرایط تستی است که برای مشخص کردن روشنایی استفاده شده است. در طراحی مالتی‌پلکسینگ شما، شما یک چرخه کاری مشابه خواهید داشت (مثلاً 1/5 برای هر ستون). برای دستیابی به روشنایی مشخص شده، جریان پالسی درایور شما در بازه زمانی فعال باید روی 32mA (جریان شرایط تست) تنظیم شود. جریان متوسط بسیار کمتر خواهد بود.

س: آیا هیت‌سینک مورد نیاز است؟

ج: برای عملکرد عادی در محدوده جریان متوسط و محدودیت‌های دمایی مشخص شده، معمولاً برای خود نمایشگر به هیت‌سینک اختصاصی نیاز نیست. با این حال، چیدمان PCB مناسب با مساحت کافی مس برای خطوط تغذیه و زمین به دفع حرارت کمک می‌کند. اگر در رتبه‌بندی‌های حداکثر در دمای محیطی بالا درایو می‌کنید، تحلیل حرارتی توصیه می‌شود.

11. موردکاوی طراحی و استفاده عملی

طراحی یک کنترلر دمای ساده با نمایشگر نقطه تنظیم و دمای واقعی را در نظر بگیرید. دو نمایشگر LTP-7357KS می‌توانند در کنار هم استفاده شوند. یک میکروکنترلر سنسور دما را می‌خواند، محاسبه PID را انجام می‌دهد و یک رله هیتر را درایو می‌کند. همچنین دو نمایشگر LED را از طریق یک مدار درایور مالتی‌پلکسینگ برای نشان دادن نقطه تنظیم و دمای فعلی درایو می‌کند. رنگ زرد در شرایط نوری مختلف به راحتی قابل مشاهده است. طراحی باید شامل مقاومت‌های محدودکننده جریان روی ردیف‌های آند باشد. فریم‌ور باید نقشه فونت کاراکتر (تبدیل کدهای ASCII به الگوهای 5x7 برای ارقام، 'C' برای سلسیوس و غیره) و روال اسکن برای تازه‌سازی نمایشگرها با نرخی به اندازه کافی بالا برای جلوگیری از لرزش (معمولاً >60 هرتز) را پیاده‌سازی کند.

12. معرفی اصل عملکرد

LTP-7357KS بر اساس الکترولومینسانس نیمه‌هادی است. ساختار چیپ AlInGaP از چندین لایه اپیتاکسیال رشد یافته روی یک زیرلایه GaAs تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از آستانه دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب آلیاژ خاص آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفید، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، زرد. ماتریس 5x7 از 35 عدد از این چیپ‌های LED مجزا تشکیل شده است که به صورت الگوی شبکه‌ای از ردیف‌ها و ستون‌ها به هم متصل شده‌اند تا امکان کنترل مستقل از طریق مالتی‌پلکسینگ فراهم شود.

13. روندها و بافت فناوری

در حالی که نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای مانند LTP-7357KS برای کاربردهای خاص، حساس به هزینه یا با چگالی اطلاعات پایین همچنان مرتبط هستند، روند کلی در فناوری نمایش به سمت یکپارچگی و انعطاف‌پذیری بیشتر است. ماژول‌های گرافیکی OLED و TFT-LCD در حال مقرون‌به‌صرفه‌تر شدن هستند و گرافیک‌های قابل آدرس‌دهی پیکسلی ارائه می‌دهند. با این حال، برای نمایشگرهای کاراکتری ساده، روشن، مقاوم و کم‌مصرف، ماتریس‌های نقطه‌ای LED مزایای خود را حفظ می‌کنند. استفاده از AlInGaP نشان‌دهنده پیشرفتی نسبت به مواد LED قدیمی‌تر است که عملکرد بهتری ارائه می‌دهد. توسعه‌های آینده در این حوزه خاص ممکن است بر روی بازدهی حتی بالاتر، زوایای دید وسیع‌تر، درایورهای یکپارچه و بسته‌های نصب سطحی برای مونتاژ آسان‌تر متمرکز شود، اگرچه رویکرد ماتریسی مالتی‌پلکس شده اساسی به خوبی تثبیت شده است.