دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTD-323JD - ارتفاع رقم 0.3 اینچ - قرمز فوق‌اشباع 650 نانومتر - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

LTD-323JD یک ماژول نمایشگر عددی با عملکرد بالا و ارتفاع رقم 0.3 اینچ (7.62 میلی‌متر) است. این دستگاه برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند نمایش عددی واضح، روشن و قابل اعتماد هستند. این نمایشگر دارای صفحه‌ای سیاه با قطعات سفید است که تضاد عالی برای ظاهر بهینه کاراکترها و زوایای دید گسترده فراهم می‌کند. ساختار حالت جامد آن، قابلیت اطمینان بلندمدت را در محیط‌های عملیاتی مختلف تضمین می‌کند.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این نمایشگر شامل روشنایی بالا، نسبت تضاد بالا و نیاز به توان پایین است. استفاده از تراشه‌های LED قرمز فوق‌اشباع AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) بر روی زیرلایه غیرشفاف GaAs کلید عملکرد آن است که بازده نوری و خلوص رنگ برتری نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر ارائه می‌دهد. این امر آن را برای طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله ابزار دقیق صنعتی، تجهیزات تست و اندازه‌گیری، لوازم خانگی مصرفی، داشبورد خودرو (نمایشگرهای ثانویه) و پایانه‌های فروش مناسب می‌سازد که در آن‌ها نمایش عددی واضح و بهینه از نظر انرژی مورد نیاز است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی مشخص شده در دیتاشیت را ارائه می‌دهد.

2.1 مشخصات فوتومتریک و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. طول موج تابش اوج معمولی (λp) 650 نانومتر است که در طیف قرمز فوق‌اشباع قرار می‌گیرد. طول موج غالب (λd) در 639 نانومتر مشخص شده است. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 20 نانومتر است که نشان‌دهنده پهنای باند طیفی نسبتاً باریک است که به خلوص رنگ کمک می‌کند. شدت روشنایی متوسط (Iv) تحت شرایط تست جریان پیشرو 1mA از حداقل 200 μcd تا حداکثر 600 μcd متغیر است. نسبت تطابق شدت روشنایی 2:1 (حداکثر) یکنواختی معقول بین قطعات را تضمین می‌کند. توجه به این نکته مهم است که شدت روشنایی با استفاده از ترکیب سنسور و فیلتری اندازه‌گیری می‌شود که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند و اطمینان می‌دهد که مقادیر مرتبط با درک انسانی هستند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

پارامتر الکتریکی کلیدی، ولتاژ پیشرو (Vf) به ازای هر قطعه است که مقدار معمولی آن در جریان پیشرو (If) 20mA برابر با 2.6V است. مقدار حداقل آن 2.1V است. جریان معکوس (Ir) به ازای هر قطعه حداکثر 100 μA است هنگامی که ولتاژ معکوس (Vr) 5V اعمال می‌شود. این پارامترها برای طراحی مدار محدودکننده جریان مناسب و اطمینان از بایاس صحیح LEDها حیاتی هستند.

3. محدودیت‌های مطلق مطلق و ملاحظات حرارتی

محدودیت‌های مطلق مطلق، حدود عملیاتی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. جریان پیشرو پیوسته به ازای هر قطعه در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 25 mA است، با ضریب کاهش 0.33 mA/°C. این بدان معناست که جریان پیوسته مجاز با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. جریان پیشرو اوج به ازای هر قطعه 90 mA است، اما تنها تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1ms). حداکثر اتلاف توان به ازای هر قطعه 70 mW است. دستگاه می‌تواند در محدوده دمایی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد کار کرده و ذخیره شود. برای مونتاژ، حداکثر دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه در فاصله 1.6mm زیر صفحه نشیمن است که یک ملاحظه پروفیل استاندارد ریفلو است.

4. توضیح سیستم دسته‌بندی

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه بر اساس شدت روشنایی دسته‌بندی شده است. این به معنای یک سیستم دسته‌بندی است که در آن واحدها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در جریان تست استاندارد (احتمالاً 1mA) مرتب و فروخته می‌شوند. دسته‌ها توسط مقادیر حداقل و حداکثر شدت تعریف می‌شوند (مثلاً 200-300 μcd، 300-400 μcd و غیره). طراحان باید دسته مورد نیاز را مشخص کنند یا از تغییرات احتمالی شدت هنگام تهیه قطعات برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت در چندین نمایشگر دارند آگاه باشند. دیتاشیت برای این شماره قطعه، دسته‌بندی ولتاژ یا طول موج را مشخص نکرده است.

5. تحلیل منحنی عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات ندارند، منحنی‌های معمولی برای چنین دستگاهی شامل موارد زیر خواهد بود:

• منحنی IV (جریان در مقابل ولتاژ):رابطه نمایی بین ولتاژ پیشرو و جریان را نشان می‌دهد. ولتاژ زانو (جایی که جریان به طور قابل توجهی شروع به افزایش می‌کند) برای LEDهای قرمز AlInGaP معمولاً حدود 1.8-2.0V است.
• شدت روشنایی در مقابل جریان پیشرو:یک رابطه کلی خطی در جریان‌های پایین، که به دلیل اثرات حرارتی ممکن است در جریان‌های بالاتر به اشباع برسد.
• شدت روشنایی در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور را با افزایش دمای اتصال نشان می‌دهد. LEDهای AlInGaP معمولاً دارای ضریب دمایی منفی برای شدت روشنایی هستند.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که اوج در حدود 650nm و پهنای نیمه طیفی را نشان می‌دهد.

این منحنی‌ها برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط عملیاتی غیراستاندارد و برای بهینه‌سازی مدار درایو برای کارایی و طول عمر ضروری هستند.

6. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

دستگاه در یک بسته‌بندی استاندارد نمایشگر LED عرضه می‌شود. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی ±0.25 mm ارائه شده‌اند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. ردپای دقیق و فاصله پایه‌ها در نقشه بسته‌بندی تعریف شده است که برای چیدمان PCB (برد مدار چاپی) حیاتی است. آرایش قطعات پیوسته و یکنواخت است.

6.1 پیکربندی پایه‌ها و شناسایی قطبیت

LTD-323JD دارای پیکربندی آند مشترک دوگانه است. این بدان معناست که دو پایه آند مشترک وجود دارد (یکی برای هر رقم در یک بسته چند رقمی؛ برای یک رقم، ممکن است یکی استفاده شود). پایه‌ها به شرح زیر است: پایه 5 آند مشترک برای رقم 2 است و پایه 10 آند مشترک برای رقم 1 است. کاتدهای قطعات به پایه‌های زیر متصل هستند: A (پایه 3)، B (پایه 9)، C (پایه 8)، D (پایه 6)، E (پایه 7)، F (پایه 4) و G (پایه 1). پایه 2 به عنوان \"بدون پایه\" یادداشت شده است. شناسایی صحیح پایه‌های آند و کاتد برای جلوگیری از بایاس معکوس LEDها حیاتی است.

7. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

پارامتر کلیدی لحیم‌کاری ارائه شده، حداکثر دمای مجاز 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه است که در فاصله 1.6mm زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود. این با پروفیل‌های استاندارد لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب سازگار است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که پروفیل حرارتی در طول مونتاژ از این حد فراتر نرود تا از آسیب به بسته اپوکسی یا اتصالات سیم داخلی جلوگیری شود. احتیاط‌های استاندارد دست‌زنی برای دستگاه‌های حساس به ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید رعایت شود. ذخیره‌سازی باید در محدوده مشخص شده 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد در یک محیط خشک انجام شود.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

ایده‌آل برای هر دستگاهی که نیازمند نمایشگر عددی روشن و واضح است. مثال‌ها شامل مولتی‌متر دیجیتال، فرکانس‌شمار، رادیو ساعت، تایمر لوازم آشپزخانه، کنترلرهای HVAC، نمایشگرهای دستگاه پزشکی و مانیتورهای فرآیند صنعتی است.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری (یا درایور جریان ثابت) برای هر قطعه یا آند مشترک برای تنظیم جریان پیشرو استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (Vcc)، ولتاژ پیشرو معمولی (Vf ~2.6V) و جریان مورد نظر (مثلاً 10-20mA) محاسبه کنید. R = (Vcc - Vf) / If.
• مالتی‌پلکسینگ:برای نمایشگرهای چند رقمی، یک طرح درایو مالتی‌پلکس رایج است تا تعداد پایه‌ها کاهش یابد. آندهای مشترک به ترتیب سوئیچ می‌شوند در حالی که داده قطعه مربوطه اعمال می‌شود. اطمینان حاصل کنید که جریان اوج در این طرح از محدودیت مطلق مطلق فراتر نرود.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده مفید است اما خط دید کاربر مورد نظر را در طول طراحی مکانیکی در نظر بگیرید.
• مدیریت حرارت:در حالی که اتلاف توان پایین است، در فضاهای بسته تهویه کافی را تضمین کنید، به ویژه هنگام کار نزدیک به محدودیت‌های حداکثر یا در دمای محیط بالا.

9. مقایسه فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز استاندارد GaAsP (گالیم آرسنید فسفید)، LED قرمز فوق‌اشباع AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان درایو می‌شود. همچنین اشباع رنگ بهتری (قرمز خالص‌تر) ارائه می‌دهد و معمولاً طول عمر عملیاتی طولانی‌تری دارد. در مقایسه با LEDهای سفید مورد استفاده با فیلتر برای نمایشگرهای قرمز، LED قرمز فوق‌اشباع کارآمدتر است زیرا رنگ مورد نظر را مستقیماً منتشر می‌کند و تلفات فیلتر را حذف می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف از اتصال \"بدون پایه\" چیست؟

ج: این معمولاً یک موقعیت پایه استفاده نشده در بسته است، که اغلب برای تقارن مکانیکی گنجانده شده یا به این دلیل که قالب بسته برای چندین نوع دستگاه با پایه‌های مختلف استفاده می‌شود. نباید در مدار متصل شود.

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

ج: خیر. ولتاژ پیشرو تنها ~2.6V است. اتصال مستقیم 5V باعث جریان بیش از حد شده و LED را از بین می‌برد. یک مقاومت محدودکننده جریان اجباری است.

س: \"دسته‌بندی شده برای شدت روشنایی\" برای طراحی من چه معنایی دارد؟

ج: به این معنی است که نمایشگرهای حاصل از دسته‌های تولیدی مختلف ممکن است سطوح روشنایی کمی متفاوت داشته باشند. اگر یکنواختی بصری در چندین واحد حیاتی است (مثلاً در یک پنل چند رقمی)، باید یک کد دسته تنگ مشخص کنید یا کالیبراسیون روشنایی نرم‌افزاری را پیاده‌سازی کنید.

س: آیا این نمایشگر برای استفاده در فضای باز مناسب است؟

ج: محدوده دمای عملیاتی تا 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد گسترش می‌یابد که بسیاری از محیط‌ها را پوشش می‌دهد. با این حال، برای قرار گرفتن در معرض نور مستقیم خورشید، پتانسیل تخریب UV اپوکسی را در نظر بگیرید و اطمینان حاصل کنید که روشنایی برای خوانایی در نور روز کافی است. ممکن است یک پوشش محافظ برای محافظت در برابر رطوبت لازم باشد.

11. مورد عملی طراحی

سناریو:طراحی یک شمارنده ساده دو رقمی با استفاده از LTD-323JD، که توسط یک میکروکنترلر 3.3V راه‌اندازی می‌شود.

پیاده‌سازی:از تکنیک مالتی‌پلکسینگ استفاده کنید. دو پایه آند مشترک (رقم 1 و رقم 2) را به دو پایه GPIO میکروکنترلر که به عنوان خروجی‌های درین باز/منبع پیکربندی شده‌اند متصل کنید. هفت کاتد قطعه (A-G) را از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه 33Ω (محاسبه شده برای ~20mA: R = (3.3V - 2.6V) / 0.02A = 35Ω؛ 33Ω یک مقدار استاندارد است) به هفت پایه GPIO دیگر متصل کنید. نرم‌افزار به طور متناوب یک آند مشترک را در یک زمان روشن می‌کند، در حالی که پایه‌های قطعه را برای رقمی که باید نمایش داده شود تنظیم می‌کند. نرخ تازه‌سازی باید بالای 60 هرتز باشد تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود.

12. معرفی اصل

دستگاه بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ پیشرو فراتر از انرژی شکاف نواری اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در منطقه فعال (ساختار چاه کوانتومی چندگانه AlInGaP) بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفید انرژی شکاف نواری و در نتیجه طول موج (رنگ) نور منتشر شده را تعیین می‌کند - در این مورد، قرمز فوق‌اشباع در 650 نانومتر. زیرلایه غیرشفاف GaAs نور پراکنده را جذب می‌کند و تضاد را بهبود می‌بخشد.

13. روندهای توسعه

روند در فناوری نمایشگر LED به سمت کارایی بالاتر، مصرف توان کمتر و یکپارچه‌سازی افزایشی ادامه می‌یابد. در حالی که نمایشگرهای گسسته 7 قسمتی مانند LTD-323JD برای کاربردهای خاص مرتبط باقی می‌مانند، تغییر به سمت نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای OLED و micro-LED برای گرافیک پیچیده‌تر و انعطاف‌پذیری بیشتر وجود دارد. با این حال، برای نمایشگرهای عددی ساده، با قابلیت اطمینان بالا و روشنایی بالا، نمایشگرهای LED مبتنی بر AlInGaP و InGaN جدیدتر به دلیل استحکام، طول عمر طولانی و مقرون‌به‌صرفه بودن در تولید انبوه، همچنان به طور گسترده مورد استفاده قرار خواهند گرفت. پیشرفت‌ها در بسته‌بندی ممکن است منجر به پروفیل‌های حتی نازک‌تر و زوایای دید گسترده‌تر شود.