دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTD-323JF - ارتفاع رقم 0.3 اینچ (7.62 میلی‌متر) - رنگ زرد نارنجی AlInGaP - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این دستگاه یک نمایشگر LED الفبایی-عددی با ارتفاع رقم 0.3 اینچ (7.62 میلی‌متر) است. طراحی شده تا اطلاعات عددی یا الفبایی-عددی محدود را به شکلی فشرده، واضح و با قابلیت دید بالا ارائه دهد. فناوری هسته از ماده نیمه‌هادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) برای تولید نور زرد نارنجی استفاده می‌کند. نمایشگر دارای صفحه سیاه برای کنتراست بالا و سگمنت‌های سفید برای پخش نور بهینه و ظاهر مطلوب است. این نمایشگر به عنوان یک نمایشگر آند مشترک دوگانه دسته‌بندی می‌شود، به این معنی که دو رقم اتصالات آند مشترک دارند که یک پیکربندی متداول برای مالتی‌پلکسینگ در مدارهای درایور به منظور کاهش تعداد پایه است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی و نوری مشخص شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد.

2.1 ویژگی‌های نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد.شدت نور متوسط (Iv)در جریان مستقیم (IF) 1 میلی‌آمپر از 320 میکروکندلا (حداقل) تا 800 میکروکندلا (معمول) مشخص شده است. این پارامتر نشان‌دهنده روشنایی درک شده سگمنت‌های روشن است. طراحان باید بهنسبت تطابق شدت نور (Iv-m)حداکثر 2:1 توجه کنند. این نسبت تغییرات مجاز روشنایی بین سگمنت‌های مختلف یک رقم یا بین ارقام را تعریف می‌کند و یکنواختی بصری را تضمین می‌کند. نسبت پایین‌تر نشان‌دهنده سازگاری بهتر است.

ویژگی‌های رنگ توسط طول موج تعریف می‌شوند.طول موج اوج تابش (λp)معمولاً 611 نانومتر است، در حالی کهطول موج غالب (λd)در IF=20mA معمولاً 605 نانومتر است. طول موج غالب، طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند (در این مورد زرد نارنجی).نیم‌عرض خط طیفی (Δλ)معمولاً 17 نانومتر، نشان‌دهنده خلوص طیفی یا باریکی باند نور ساطع شده است؛ مقدار کوچکتر نشان‌دهنده منبع نور تک‌رنگ‌تر است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی

پارامترهای الکتریکی شرایط کار و نیازهای توان را تعریف می‌کنند. پارامتر کلیدیولتاژ مستقیم هر سگمنت (VF)است که در جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر معمولاً 2.6 ولت است. این مقدار برای طراحی مقاومت محدودکننده جریان که به صورت سری با هر سگمنت قرار می‌گیرد، حیاتی است.جریان معکوس هر سگمنت (IR)در ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت حداکثر 100 میکروآمپر مشخص شده است که نشان‌دهنده ویژگی‌های نشتی دستگاه در حالت خاموش است.

2.3 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. این مقادیر برای کارکرد عادی نیستند.

• اتلاف توان هر سگمنت:70 میلی‌وات. این مقدار اثر ترکیبی جریان مستقیم و افت ولتاژ در سراسر سگمنت را محدود می‌کند.
• جریان مستقیم پیوسته هر سگمنت:در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 25 میلی‌آمپر، با ضریب کاهش 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد. این به معنای آن است که حداکثر جریان پیوسته مجاز با افزایش دمای محیط (Ta) بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.
• جریان مستقیم پیک هر سگمنت:60 میلی‌آمپر، اما فقط تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این برای طرح‌های درایو مالتی‌پلکس مرتبط است.
• ولتاژ معکوس هر سگمنت:5 ولت. تجاوز از این مقدار می‌تواند باعث شکست پیوند LED شود.
• محدوده دمای کار و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:Maximum 260°C for a maximum of 3 seconds, measured 1.6mm below the seating plane. This is critical for wave or reflow soldering processes.

3. توضیح سیستم باینینگ

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که دستگاه"دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور"است. این نشان‌دهنده وجود یک سیستم باینینگ است. در تولید LED، تغییرات رخ می‌دهد. باینینگ فرآیند دسته‌بندی LEDها به گروه‌ها (باین) بر اساس پارامترهای کلیدی مانند شدت نور و گاهی ولتاژ مستقیم یا طول موج غالب است. با خرید یک محصول باین شده، طراحان اطمینان بیشتری از یکنواختی روشنایی در تمام نمایشگرهای استفاده شده در یک مجموعه به دست می‌آورند که برای کیفیت محصول ضروری است. محدوده Iv مشخص شده در دیتاشیت (800-320 میکروکندلا) احتمالاً گستره موجود در باین‌های مختلف را نشان می‌دهد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های خاص در متن ارائه شده جزئیات ندارند، دیتاشیت‌های معمولی LED شامل نمودارهایی هستند که برای طراحی حیاتی هستند.

4.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

این منحنی رابطه غیرخطی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم به صورت لگاریتمی با جریان افزایش می‌یابد. مقدار معمول VF داده شده (2.6V @ 20mA) یک نقطه روی این منحنی است. طراحان از این استفاده می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند مدار درایور می‌تواند ولتاژ کافی را تأمین کند، به ویژه در دماهای پایین که VF افزایش می‌یابد.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که روشنایی چگونه با جریان مقیاس می‌یابد. این رابطه معمولاً در یک محدوده وسیع خطی است اما در جریان‌های بسیار بالا اشباع می‌شود. به تعیین جریان کار مورد نیاز برای دستیابی به سطح روشنایی مطلوب کمک می‌کند.

4.3 شدت نور در مقابل دمای محیط

خروجی نور LED با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. این منحنی برای طراحی مدیریت حرارتی حیاتی است. اگر نمایشگر در محیط با دمای بالا یا با اتلاف حرارت ناکافی کار کند، روشنایی آن کمتر از مقدار مشخص شده در 25 درجه سانتی‌گراد خواهد بود.

4.4 توزیع طیفی

یک نمودار که شدت نسبی را در طول‌موج‌ها نشان می‌دهد، اوج (611 نانومتر) و نیم‌عرض (17 نانومتر) را تجسم می‌بخشد و نقطه رنگ زرد نارنجی را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

دستگاه دارای یک فوت‌پرینت فیزیکی و آرایش پایه خاص است.ابعاد بستهنقشه (ارجاع داده شده اما در متن نشان داده نشده) تمام اندازه‌گیری‌های مکانیکی حیاتی را بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر ارائه می‌دهد. این نقشه برای چیدمان PCB ضروری است و اطمینان می‌دهد که فوت‌پرینت و مناطق ممنوعه به درستی طراحی شده‌اند.

5.1 اتصال پایه‌ها و مدار داخلی

جدولاتصال پایهارائه شده است. این یک دستگاه 10 پایه است. نمودار مدار داخلی یک پیکربندی آند مشترک دوگانه را نشان می‌دهد. پایه‌های 5 و 10 به ترتیب آندهای مشترک برای رقم 2 و رقم 1 هستند. پایه‌های دیگر (1، 3، 4، 6، 7، 8، 9) کاتدهای سگمنت‌های فردی (G، A، F، D، E، C، B) هستند. پایه 2 به عنوان "بدون پایه" ذکر شده است، احتمالاً به این معنی که یک نگهدارنده مکانیکی بدون اتصال الکتریکی است. برچسب‌گذاری سگمنت‌ها (A-G) از قرارداد استاندارد نمایشگر 7 سگمنت پیروی می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دستورالعمل کلیدی ارائه شدهدمای لحیم‌کاریاست: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن. این یک ریتینگ استاندارد برای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو است. رعایت آن برای جلوگیری از آسیب حرارتی به چیپ‌های LED، ماده کپسوله‌کننده اپوکسی یا اتصالات سیم داخلی حیاتی است. قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض دمای بالا می‌تواند باعث لایه‌لایه شدن، تغییر رنگ یا خرابی فاجعه‌بار شود.

یادداشت‌های کلی دستکاری:اگرچه به صراحت بیان نشده است، اما احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در طول دستکاری و مونتاژ رعایت شود، زیرا پیوندهای LED به الکتریسیته ساکن حساس هستند. ذخیره‌سازی باید در محدوده‌های دمایی و رطوبتی مشخص شده باشد تا از جذب رطوبت جلوگیری شود که می‌تواند در طول لحیم‌کاری باعث "پاپ کورن شدن" شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

شماره قطعه به وضوح به عنوانLTD-323JFشناسایی شده است. این قرارداد نام‌گذاری احتمالاً ویژگی‌های کلیدی را کدگذاری می‌کند: "LTD" ممکن است نشان‌دهنده نوع نمایشگر باشد، "32" می‌تواند مربوط به اندازه 0.32 اینچ (تقریباً 0.3 اینچ) باشد و "JF" ممکن است نشان‌دهنده رنگ (زرد نارنجی) و بسته باشد. مرجع دیتاشیتشماره مشخصات: DS30-2001-410است. برای سفارش، باید از شماره قطعه دقیق استفاده شود. جزئیات مربوط به بسته‌بندی ریل، عرض نوار یا جهت‌گیری معمولاً در برگه‌های مشخصات بسته‌بندی جداگانه یافت می‌شود.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این نمایشگر برای کاربردهایی که نیاز به نشانگر عددی فشرده، روشن و قابل اعتماد دارند مناسب است. کاربردهای متداول شامل:

• تجهیزات تست و اندازه‌گیری (مولتی‌مترها، فرکانس‌شمارها).
• پنل‌های کنترل صنعتی و نمایشگرهای ابزار دقیق.
• لوازم خانگی مصرفی (مایکروویوها، تجهیزات صوتی).
• نمایشگرهای داشبورد پس از فروش خودرو.
• ترمینال‌های نقطه فروش.

8.2 ملاحظات طراحی

• مدار درایور:از یک منبع جریان ثابت یا یک منبع ولتاژ با یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر کاتد سگمنت استفاده کنید. مقدار مقاومت به صورت R = (ولتاژ تغذیه - VF) / IF محاسبه می‌شود. برای منبع تغذیه 5 ولت و جریان هدف 20 میلی‌آمپر: R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 اهم.
• مالتی‌پلکسینگ:ساختار آند مشترک برای مالتی‌پلکسینگ ایده‌آل است. با فعال کردن متوالی یک آند مشترک (رقم) در یک زمان و درایو کاتدهای سگمنت مناسب، می‌توان چندین رقم را با پایه‌های I/O کمتر کنترل کرد. ریتینگ جریان پیک (60 میلی‌آمپر) اجازه می‌دهد تا جریان‌های پالسی بالاتری برای جبران چرخه وظیفه کاهش یافته استفاده شود و روشنایی درک شده حفظ شود.
• زاویه دید:دیتاشیت ادعا می‌کند که دارای "زاویه دید گسترده" است که برای کاربردهایی که نمایشگر ممکن است از موقعیت‌های خارج از محور مشاهده شود مفید است.
• کنتراست:صفحه سیاه کنتراست بالایی را در محیط‌های روشن و کم نور فراهم می‌کند.

9. مقایسه فنی

در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایشگر LED موجود در زمان عرضه آن (2001)، سیستم ماده AlInGaP مورد استفاده در LTD-323JF مزایای متمایزی نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP (فسفید آرسنید گالیم) ارائه می‌داد:

• روشنایی و بازدهی بالاتر:LEDهای AlInGaP به طور قابل توجهی روشن‌تر و کارآمدتر از LEDهای GaAsP هستند، به ویژه در طیف قرمز تا زرد نارنجی.
• پایداری دمایی بهتر:AlInGaP به طور کلی کاهش شدت نور کمتری با افزایش دما در مقایسه با GaAsP نشان می‌دهد.
• قابلیت اطمینان برتر:ادعای "قابلیت اطمینان حالت جامد" توسط ماهیت قوی چیپ‌های AlInGaP و فناوری بسته‌بندی بالغ پشتیبانی می‌شود.
• در مقایسه با جایگزین‌های معاصر مانند نمایشگرهای فلورسنت خلاء (VFD)، این نمایشگر LED ساده‌تر برای درایو است، عمر طولانی‌تری دارد و در ولتاژهای پایین‌تر کار می‌کند، اما ممکن است در برخی شرایط روشنایی کمتری داشته باشد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: برای درایو یک سگمنت در 20 میلی‌آمپر از منبع تغذیه 5 ولت از چه مقاومتی باید استفاده کنم؟

پ: با استفاده از VF معمول 2.6 ولت، R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد استفاده کنید (مثلاً 120 اهم یا 150 اهم) و جریان واقعی را بررسی کنید.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با یک میکروکنترلر 3.3 ولتی درایو کنم؟

پ: احتمالاً، اما باید ولتاژ مستقیم را بررسی کنید. در 20 میلی‌آمپر، VF معمولاً 2.6 ولت است که فقط 0.7 ولت برای مقاومت محدودکننده جریان باقی می‌گذارد. این نیاز به مقدار مقاومت بسیار کوچکی دارد (35 اهم) که جریان را نسبت به تغییرات VF حساس می‌کند. بهتر است در جریان پایین‌تری کار کنید (مثلاً 5-10 میلی‌آمپر) یا از یک IC درایور LED اختصاصی با مبدل بوست استفاده کنید.

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

پ: به این معنی است که روشن‌ترین سگمنت/رقم نباید بیش از دو برابر کم‌نورترین سگمنت/رقم در همان واحد نمایشگر باشد. این امر یکنواختی بصری را تضمین می‌کند.

س: چگونه کاهش ریتینگ برای جریان مستقیم پیوسته را تفسیر کنم؟

پ: حداکثر جریان پیوسته به ازای هر درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد، 0.33 میلی‌آمپر کاهش می‌یابد. در دمای 85 درجه سانتی‌گراد (حداکثر دمای کار)، کاهش (85-25)*0.33mA ≈ 19.8 میلی‌آمپر است. بنابراین، حداکثر جریان پیوسته مجاز در 85 درجه سانتی‌گراد 25 میلی‌آمپر - 19.8 میلی‌آمپر = 5.2 میلی‌آمپر برای هر سگمنت است.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک نمایشگر خوانش ولت‌متر 2 رقمی ساده با استفاده از یک میکروکنترلر.

1. طراحی مدار:دو آند مشترک (پایه‌های 5 و 10) را به دو پایه I/O جداگانه میکروکنترلر که به عنوان سوئیچ‌های درین باز/سمت پایین پیکربندی شده‌اند، متصل کنید. تمام هفت کاتد سگمنت (پایه‌های 1،3،4،6،7،8،9) را از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان 120 اهمی (برای سیستم 5 ولت) به هفت پایه I/O دیگر متصل کنید.
2. نرم‌افزار (مالتی‌پلکسینگ):در یک روال وقفه تایمر (مثلاً در 100 هرتز):
   
   الف. هر دو پایه آند مشترک را خاموش کنید (اگر از ترانزیستور PNP استفاده می‌کنید، امپدانس بالا یا منطق بالا تنظیم کنید).
   
   ب. پایه‌های کاتد سگمنت را برای رقم 1 تنظیم کنید.
   
   ج. آند مشترک برای رقم 1 (پایه 10) را فعال کنید (درایو پایین).
   
   د. یک تأخیر کوتاه صبر کنید (مثلاً 5 میلی‌ثانیه).
   
   ه. آند رقم 1 را خاموش کنید.
   
   و. پایه‌های کاتد سگمنت را برای رقم 2 تنظیم کنید.
   
   ز. آند مشترک برای رقم 2 (پایه 5) را فعال کنید.
   
   ح. 5 میلی‌ثانیه صبر کنید.
   
   ط. تکرار کنید. چشم انسان هر دو رقم را به طور پیوسته روشن درک می‌کند.
3. محاسبه جریان:هر سگمنت با چرخه وظیفه 50% روشن است (یک رقم در یک زمان). برای دستیابی به جریان متوسط 10 میلی‌آمپر برای هر سگمنت، جریان پالسی در طول زمان فعال آن باید 20 میلی‌آمپر باشد. این مقدار در محدوده ریتینگ پیک 60 میلی‌آمپر قرار دارد.

12. معرفی اصول عملکرد

دستگاه بر اساس اصلالکترولومینسانسدر یک پیوند p-n نیمه‌هادی کار می‌کند. ماده فعال AlInGaP (فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها از منطقه نوع n و حفره‌ها از منطقه نوع p به منطقه فعال تزریق می‌شوند. در آنجا، آن‌ها بازترکیب می‌شوند و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند - در این مورد، زرد نارنجی (~605-611 نانومتر). صفحه سیاه نور محیط را جذب می‌کند تا کنتراست بهبود یابد، در حالی که ماده سگمنت سفید به پراکنده کردن و توزیع یکنواخت نور ساطع شده از چیپ LED زیرین کمک می‌کند.

13. روندهای توسعه

در حالی که این یک محصول قدیمی است، درک زمینه آن روندهای فناوری نمایشگر را برجسته می‌کند. از زمان معرفی آن، چندین روند کلیدی ظهور کرده‌اند:

• تغییر به بسته‌های SMD (دستگاه نصب سطحی):معادل‌های مدرن تقریباً منحصراً از نوع SMD هستند که امکان مونتاژ خودکار پیک و پلیس، فوت‌پرینت کوچک‌تر و پروفایل پایین‌تر را در مقایسه با نمایشگرهای ترو-هول مانند LTD-323JF فراهم می‌کنند.
• چگالی بالاتر و رنگ کامل:نمایشگرها به سمت چگالی پیکسل بالاتر (ماتریس نقطه‌ای، OLED) و قابلیت رنگ کامل (LEDهای RGB) حرکت کرده‌اند که امکان گرافیک و گاموت رنگ وسیع‌تر را فراهم می‌کند.
• بازدهی بهبود یافته:مواد LED جدیدتر و سیستم‌های فسفر (مانند آن‌هایی که در LEDهای سفید استفاده می‌شوند) بازده نوری به مراتب بالاتری (لومن بر وات) ارائه می‌دهند و مصرف توان را برای همان روشنایی کاهش می‌دهند.
• درایورهای یکپارچه:بسیاری از ماژول‌های نمایشگر مدرن با ICهای درایور یکپارچه (رابط I2C، SPI) عرضه می‌شوند که رابط را برای میکروکنترلرها ساده می‌کند و تعداد پایه‌های I/O مورد نیاز را کاهش می‌دهد.
• فناوری‌های جایگزین:برای نمایشگرهای عددی کوچک و کم‌مصرف، سگمنت‌های ساخته شده با فناوری OLED (LED آلی) پروفایل فوق‌العاده نازک، کنتراست بسیار بالا و زوایای دید گسترده ارائه می‌دهند، اگرچه ملاحظات عمر و هزینه متفاوت است.

LTD-323JF یک راه‌حل قابل اعتماد و بالغ برای کاربردهایی است که در آن فوت‌پرینت خاص، روشنایی و رابط ساده آن کاملاً کافی است، به ویژه در طراحی‌های حساس به هزینه یا با چرخه عمر طولانی.