دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTD-322JF - ارتفاع رقم 0.3 اینچ - رنگ زرد-نارنجی - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

LTD-322JF یک ماژول نمایشگر LED هفت قسمتی (سون سگمنت) با عملکرد بالا است که برای کاربردهای نیازمند نمایش عددی واضح و پرنور طراحی شده است. عملکرد اصلی آن ارائه یک نمایشگر دیجیتال با خوانایی عالی در یک فرم‌فاکتور فشرده می‌باشد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این قطعه با چندین مزیت کلیدی طراحی شده که آن را برای طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی، تجاری و ابزار دقیق مناسب می‌سازد. نقاط قوت اصلی آن شامل روشنایی بالا و کنتراست عالی است که خوانایی را حتی در محیط‌های پرنور تضمین می‌کند. زاویه دید گسترده امکان مشاهده واضح نمایشگر از موقعیت‌های مختلف را فراهم می‌آورد. علاوه بر این، این قطعه از قابلیت اطمینان حالت جامد برخوردار است، به این معنی که هیچ قسمت متحرکی نداشته و طول عمر عملیاتی طولانی با حداقل نیاز به نگهداری دارد. نیاز به توان پایین، آن را به یک گزینه بهینه از نظر مصرف انرژی تبدیل می‌کند. بازار هدف شامل تجهیزات تست و اندازه‌گیری، پنل‌های کنترل صنعتی، دستگاه‌های پزشکی، داشبورد خودرو و لوازم خانگی مصرفی است که در آن‌ها نمایش عددی قابل اطمینان حیاتی می‌باشد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی دستگاه، همان‌طور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 مشخصات فوتومتریک و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. این دستگاه از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) رشد یافته بر روی یک زیرلایه غیرشفاف GaAs استفاده می‌کند که مسئول انتشار رنگ متمایز زرد-نارنجی آن است. شدت نور متوسط معمولی (Iv) در جریان مستقیم (IF) 1 میلی‌آمپر، بین 320 تا 800 میکروکاندلا (μcd) است. این پارامتر، روشنایی درک شده را تعریف می‌کند. طول موج اوج انتشار (λp) به طور معمول 611 نانومتر (nm) و طول موج غالب (λd) 605 نانومتر است که دقیقاً نقطه رنگ زرد-نارنجی را تعریف می‌کند. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 17 نانومتر است که نشان‌دهنده انتشار رنگی نسبتاً خالص و اشباع‌شده می‌باشد. تطابق شدت نور بین سگمنت‌ها با حداکثر نسبت 2:1 مشخص شده است که ظاهر یکنواخت در سراسر رقم را تضمین می‌کند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

مشخصات الکتریکی، شرایط کار و نیازمندی‌های توان را تعریف می‌کنند. ولتاژ مستقیم (VF) هر سگمنت به طور معمول 2.6 ولت است که حداکثر آن در جریان تست 20 میلی‌آمپر، 2.6 ولت می‌باشد. این یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار محدودکننده جریان است. حداکثر مقادیر مجاز مطلق، محدودیت‌های عملیات ایمن را ارائه می‌دهند: جریان مستقیم پیوسته هر سگمنت 25 میلی‌آمپر است و اتلاف توان هر سگمنت نباید از 70 میلی‌وات تجاوز کند. یک ضریب کاهش (دریتینگ) 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد برای جریان پیوسته بالاتر از دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد اعمال می‌شود. دستگاه می‌تواند ولتاژ معکوس (VR) حداکثر 5 ولت برای هر سگمنت را تحمل کند و جریان معکوس (IR) در این ولتاژ حداکثر 100 میکروآمپر است.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

قابلیت اطمینان تحت شرایط محیطی مختلف بسیار مهم است. دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است. محدوده دمای نگهداری یکسان است. این محدوده گسترده، عملکرد در محیط‌های سخت را تضمین می‌کند. یک پارامتر حیاتی مونتاژ، دمای لحیم‌کاری است: دستگاه می‌تواند حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد را برای حداکثر 3 ثانیه تحمل کند که در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن پکیج اندازه‌گیری می‌شود. این اطلاعات برای تعریف پروفیل لحیم‌کاری رفلو در حین مونتاژ PCB حیاتی است.

3. سیستم دسته‌بندی و کدینگ (بینینگ)

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که دستگاه‌ها \"بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده‌اند.\" این نشان‌دهنده یک فرآیند بینینگ است که در آن واحدها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در شرایط تست استاندارد (معمولاً IF=1mA) مرتب و برچسب‌گذاری می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی با سطوح روشنایی یکنواخت برای کاربرد خود انتخاب کنند و از تغییرات محسوس در شدت نمایش بین واحدها یا دسته‌های تولیدی مختلف جلوگیری نمایند. اگرچه کدهای بین خاص در این بخش توضیح داده نشده‌اند، اما این روش، ثبات محصول را تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به \"منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول\" اشاره می‌کند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند، اما منحنی‌های استاندارد برای چنین دستگاه‌هایی معمولاً شامل موارد زیر است:

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):رابطه غیرخطی را نشان می‌دهد که برای تعیین ولتاژ درایو مورد نیاز برای یک جریان مطلوب حیاتی است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان، تا حداکثر محدوده‌های مجاز، افزایش می‌یابد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دما را نشان می‌دهد که برای کاربردهای با دمای بالا مهم است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج که به صورت بصری طول موج‌های اوج و غالب و پهنای طیفی را تأیید می‌کند.

این منحنی‌ها برای طراحی دقیق مدار و درک عملکرد تحت شرایط غیراستاندارد ضروری هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد فیزیکی و طرح کلی

این دستگاه دارای ارتفاع رقم 0.3 اینچ (7.62 میلی‌متر) است. ابعاد پکیج در یک نقشه ارائه شده است (که در متن به آن ارجاع داده شده اما نمایش داده نشده)، که تمام ابعاد آن بر حسب میلی‌متر و با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. ساختار فیزیکی شامل یک صفحه رویه سیاه با سگمنت‌های سفید است که هنگامی که LEDها خاموش هستند، به طور قابل توجهی نسبت کنتراست را افزایش داده و خوانایی کلی را بهبود می‌بخشد.

5.2 اتصال پایه‌ها و مدار داخلی

LTD-322JF یک نمایشگر دوگانه با کاتد مشترک (داپلکس کامن کتود) است، به این معنی که دارای دو رقم (رقم 1 و رقم 2) است که کاتدهای آن‌ها به صورت جداگانه متصل شده‌اند. پایه‌ها به شرح زیر است: پایه 1: آند G، پایه 3: آند A، پایه 4: آند F، پایه 5: کاتد مشترک (رقم 2)، پایه 6: آند D، پایه 7: آند E، پایه 8: آند C، پایه 9: آند B، پایه 10: کاتد مشترک (رقم 1). پایه‌های 2 و موقعیت پایه 11 به عنوان \"بدون اتصال\" یا \"بدون پایه\" ذکر شده‌اند. یک دیاگرام مدار داخلی، طرح استاندارد هفت سگمنت به اضافه نقطه اعشار را نشان می‌دهد که در آن آندهای جداگانه برای هر سگمنت و کاتدهای مشترک برای هر رقم وجود دارد و این امکان درایو مالتی‌پلکس را فراهم می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

همان‌طور که در حداکثر مقادیر مجاز ذکر شد، پارامتر حیاتی برای مونتاژ، تحمل حرارتی لحیم‌کاری است. این قطعه می‌تواند دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد را برای حداکثر مدت 3 ثانیه تحمل کند که در نقطه‌ای به فاصله 1.6 میلی‌متر زیر بدنه پکیج اندازه‌گیری می‌شود. این حد بالایی را برای یک پروفیل استاندارد لحیم‌کاری رفلو بدون سرب تعریف می‌کند. طراحان و تکنسین‌های مونتاژ باید اطمینان حاصل کنند که پروفیل حرارتی از این حد تجاوز نکند تا از آسیب به چیپ‌های LED یا اتصالات سیمی داخلی جلوگیری شود. در طول مونتاژ، همواره باید روش‌های صحیح کنترل ESD (تخلیه الکترواستاتیک) رعایت شود.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

ترکیب روشنایی بالا، کنتراست، زاویه دید گسترده و قابلیت اطمینان، LTD-322JF را برای موارد زیر ایده‌آل می‌سازد:

• کنترل‌های صنعتی:پنل مترها، نشانگرهای فرآیند، نمایشگرهای تایمر.
• تجهیزات تست و اندازه‌گیری:مولتی‌مترها، فرکانس‌کانترها، منبع تغذیه‌ها.
• صنایع جانبی خودرو:گیج‌ها، نمایشگرهای ابزارهای تشخیصی.
• لوازم خانگی مصرفی:مایکروویوها، ماشین‌های لباس‌شویی، تجهیزات صوتی.
• دستگاه‌های پزشکی:مانیتورهای قابل حمل، تجهیزات تشخیصی (جایی که ممکن است رنگ خاصی برای وضوح بیشتر انتخاب شود).

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از مقاومت‌های سری محدودکننده جریان برای آند هر سگمنت استفاده کنید. مقدار مقاومت بر اساس ولتاژ تغذیه (Vcc)، ولتاژ مستقیم LED (Vf ~2.6V) و جریان مستقیم مورد نظر (مثلاً 10-20 میلی‌آمپر برای روشنایی خوب) محاسبه می‌شود. فرمول: R = (Vcc - Vf) / If.
• مالتی‌پلکس کردن:برای نمایشگرهای چند رقمی مانند این مدل، مالتی‌پلکس کردن تکنیک درایو استاندارد است. این شامل فعال‌سازی متوالی کاتد مشترک یک رقم در هر زمان، در حالی که داده سگمنت مربوط به آن رقم ارائه می‌شود، است. این کار تعداد پایه‌های I/O مورد نیاز میکروکنترلر را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.
• اتلاف توان:اطمینان حاصل کنید که توان محاسبه‌شده برای هر سگمنت (Vf * If) از 70 میلی‌وات تجاوز نمی‌کند، به ویژه در دمای محیطی بالا که کاهش ظرفیت (دریتینگ) اعمال می‌شود.
• زاویه دید:نمایشگر را با در نظر گرفتن زاویه دید گسترده آن قرار دهید تا دیدپذیری برای کاربر نهایی به حداکثر برسد.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز استاندارد GaAsP یا GaP، ماده AlInGaP مورد استفاده در LTD-322JF بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر در جریان درایو یکسان می‌شود. رنگ زرد-نارنجی (605-611 نانومتر) ممکن است در برخی شرایط نوری، روشنایی و کنتراست درک شده بهتری برای چشم انسان در مقایسه با قرمز تیره ارائه دهد. در مقایسه با LEDهای آبی یا سفید با تبدیل فسفری، دستگاه‌های AlInGaP معمولاً خروجی طیفی باریک‌تر و کارایی بالاتری برای رنگ خاص خود دارند. ارتفاع رقم 0.3 اینچی، آن را در دسته اندازه رایج برای نمایشگرهای نصب شده روی پنل قرار می‌دهد که تعادل خوبی بین خوانایی و نیازهای فضایی برقرار می‌کند.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف از یادداشت \"دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور\" چیست؟

پ: به این معنی است که LEDها بر اساس خروجی نورشان مرتب (بینینگ) شده‌اند. شما می‌توانید قطعات را از یک بین روشنایی خاص سفارش دهید تا ثبات در بین تمام نمایشگرهای محصول شما تضمین شود.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً با یک میکروکنترلر 5 ولتی راه‌اندازی کنم؟

پ: خیر. شما باید از مقاومت‌های محدودکننده جریان استفاده کنید. اتصال مستقیم یک منبع 5 ولتی به آند یک LED باعث جریان بیش از حد شده و سگمنت را از بین می‌برد. مقدار مقاومت را همان‌طور که در ملاحظات طراحی توضیح داده شد محاسبه کنید.

س: عبارت \"داپلکس کامن کتود\" برای راه‌اندازی نمایشگر به چه معناست؟

پ: به این معنی است که دو رقم، آندهای سگمنت را به اشتراک می‌گذارند اما پایه‌های کاتد جداگانه‌ای دارند. این به شما امکان می‌دهد از مالتی‌پلکسینگ استفاده کنید: کاتد رقم 1 را روشن کرده و سگمنت‌های آن را روشن کنید، سپس آن را خاموش کنید، کاتد رقم 2 را روشن کرده و سگمنت‌های آن را روشن کنید و این کار را به سرعت تکرار کنید. چشم انسان هر دو رقم را به طور پیوسته روشن درک می‌کند.

س: آیا نقطه اعشار شامل می‌شود؟

پ: دیاگرام مدار داخلی و توضیح پایه‌ها (آند DP) نشان می‌دهد که یک سگمنت نقطه اعشار وجود دارد و می‌تواند به طور مستقل، دقیقاً مانند سگمنت‌های اصلی (A-G)، کنترل شود.

10. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک دماسنج ساده دو رقمی.یک میکروکنترلر یک سنسور دما را می‌خواند. مقدار (از 0 تا 99) نیاز به نمایش دارد. LTD-322JF به دلیل وضوح و سهولت استفاده انتخاب می‌شود. طراحی از 8 پایه میکروکنترلر استفاده می‌کند: 7 پایه برای آندهای سگمنت (A-G، DP اختیاری) و 1 پایه برای کاتدهای رقم (با استفاده از یک ترانزیستور برای تحمل جریان ترکیبی بالاتر کاتد). فریم‌ور مالتی‌پلکسینگ را پیاده‌سازی می‌کند و نمایشگر را 50 تا 100 بار در ثانیه به‌روزرسانی می‌کند تا از لرزش جلوگیری شود. مقاومت‌های محدودکننده جریان روی هر یک از 7 خط سگمنت قرار می‌گیرند. صفحه رویه سیاه نمایشگر، هنگامی که نمایشگر خاموش است، کنتراست عالی در برابر پنل دستگاه فراهم می‌کند.

11. معرفی اصل فناوری

فناوری هسته بر اساس سیستم ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) است. هنگامی که بایاس مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال چیپ LED تزریق می‌شوند، جایی که بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفر در شبکه کریستالی، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد. برای LTD-322JF، این ترکیب برای تولید فوتون در محدوده 605-611 نانومتر تنظیم شده است که به عنوان زرد-نارنجی درک می‌شود. استفاده از یک زیرلایه غیرشفاف GaAs به هدایت نور از بالای دستگاه کمک می‌کند و در مقایسه با برخی طراحی‌های قدیمی‌تر، بازده استخراج نور کلی را بهبود می‌بخشد.

12. روندها و زمینه صنعت

فناوری AlInGaP یک راه‌حل بالغ و به شدت بهینه‌شده برای LEDهای قرمز، نارنجی، کهربایی و زرد با روشنایی بالا است. این ماده به دلیل بازده و قابلیت اطمینان بالا، برای دهه‌ها ماده غالب برای این رنگ‌ها در کاربردهای نشانگر و نمایشگر بوده است. روندهای فعلی در فناوری نمایشگر برای الکترونیک مصرفی، توسط راه‌حل‌های تمام رنگی و پیکسلی مانند OLED و micro-LED تسلط دارد. با این حال، برای نمایشگرهای عددی و الفبایی-عددی اختصاصی با پیچیدگی کم که نیازمند قابلیت اطمینان بالا، محدوده دمای عملیاتی گسترده و طول عمر طولانی هستند - به ویژه در بخش‌های صنعتی، خودرو و لوازم خانگی - دستگاه‌هایی مانند LTD-322JF همچنان بسیار مرتبط هستند. روند در اینجا به سمت بازده حتی بالاتر و احتمالاً ادغام الکترونیک درایور در داخل پکیج نمایشگر (\"نمایشگرهای هوشمند\") است، اگرچه فرم‌فاکتور اصلی هفت سگمنت همچنان به طور گسترده استفاده می‌شود.