دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-3403LJS - ارتفاع رقم 0.8 اینچ - زرد AlInGaP - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-3403LJS یک ماژول نمایشگر تک‌رقمی هفت‌قطعه‌ای آلفانومریک است که برای کاربردهای نیازمند نشانگر عددی واضح و کم‌مصرف طراحی شده است. عملکرد اصلی آن ارائه یک نمایش دیجیتال با خوانایی بالا است. مزیت اصلی این قطعه در استفاده از فناوری نیمه‌هادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) برای چیپ‌های LED است که بر روی یک زیرلایه غیرشفاف آرسنید گالیم (GaAs) ساخته شده‌اند. این ترکیب خاص مواد برای تولید نور زرد متمایز مهندسی شده است. نمایشگر دارای صفحه‌ای خاکستری با نشانه‌گذاری قطعات سفید است که کنتراست و خوانایی را در شرایط نوری مختلف افزایش می‌دهد. این نمایشگر در دسته نمایشگرهای نوع کاتد مشترک طبقه‌بندی می‌شود که پیکربندی استانداردی برای ساده‌سازی مالتی‌پلکسینگ در کاربردهای چندرقمی است. بازار هدف این قطعه شامل پنل‌های کنترل صنعتی، تجهیزات تست و اندازه‌گیری، لوازم خانگی، داشبورد خودرو (برای نشانگرهای غیرحساس) و هر سیستم توکار نیازمند یک نمایشگر عددی تک‌رقمی قابل اعتماد است.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 ویژگی‌های فوتومتریک و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. پارامتر کلیدی، شدت نور متوسط (Iv)، با حداقل 320 میکروکاندلا، مقدار معمول 900 میکروکاندلا و بدون حداکثر مشخص شده، هنگامی که با جریان پیشرو (IF) 1 میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌شود، تعیین شده است. این نشان‌دهنده خروجی روشن مناسب برای استفاده در محیط داخلی است. خروجی نور با طول موج اوج تابش (λp) 588 نانومتر و طول موج غالب (λd) 587 نانومتر در IF=20mA مشخص می‌شود که تابش آن را به طور قطع در ناحیه زرد طیف مرئی قرار می‌دهد. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 15 نانومتر است که نشان‌دهنده رنگی نسبتاً خالص با گسترش طیفی حداقلی است. تطابق شدت نور بین قطعات تضمین شده است که در نسبت 2:1 باشد و روشنایی یکنواختی در سراسر رقم را تضمین می‌کند که برای اهداف زیبایی‌شناختی و خوانایی حیاتی است. تمام اندازه‌گیری‌های فوتومتریک با منحنی استاندارد پاسخ چشم فتوبیک CIE (کمیسیون بین‌المللی روشنایی) هم‌راستا هستند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

مشخصات الکتریکی مرزهای عملیاتی و شرایط برای استفاده مطمئن را تعریف می‌کنند. ریتینگ‌های حداکثر مطلق محدودیت‌های سخت را تعیین می‌کنند: اتلاف توان 70 میلی‌وات برای هر قطعه، جریان پیشرو پیک 60 میلی‌آمپر برای هر قطعه (در شرایط پالسی: چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)، و جریان پیشرو پیوسته 25 میلی‌آمپر برای هر قطعه در دمای 25 درجه سانتی‌گراد که به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. حداکثر ولتاژ معکوس برای هر قطعه 5 ولت است. در شرایط عملیاتی استاندارد (دمای محیط=25 درجه سانتی‌گراد)، ولتاژ پیشرو (VF) برای هر قطعه در جریان تست 10 میلی‌آمپر از 2.05 ولت (حداقل) تا 2.6 ولت (حداکثر) متغیر است. جریان معکوس (IR) حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس کامل 5 ولت است که نشان‌دهنده ویژگی‌های دیودی خوب است.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

این قطعه برای محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد، با محدوده دمای ذخیره‌سازی یکسان، ریتینگ شده است. این محدوده گسترده آن را برای کاربردها در محیط‌های فاقد کنترل آب و هوا مناسب می‌سازد. یک پارامتر مونتاژ حیاتی، ریتینگ دمای لحیم‌کاری است: قطعه می‌تواند دمای 260 درجه سانتی‌گراد را به مدت 3 ثانیه در نقطه‌ای به فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.59 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن تحمل کند. این یک ریتینگ استاندارد برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ری‌فلو است، اما باید مراقب بود که از این پروفایل حرارتی تجاوز نشود.

3. سیستم دسته‌بندی و طبقه‌بندی

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که قطعات "بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده‌اند." این به معنای فرآیند بنینگ است که در آن واحدها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در یک شرایط تست استاندارد (احتمالاً IF=1mA) مرتب و برچسب‌گذاری می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی با روشنایی یکنواخت برای یک کاربرد خاص یا در طول یک خط تولید انتخاب کنند و یکنواختی بصری را در نمایشگرهای چندرقمی تضمین نمایند. اگرچه در این سند خاص به تفصیل شرح داده نشده است، اما بنینگ معمول برای چنین نمایشگرهایی ممکن است شامل مرتب‌سازی در محدوده‌های شدت (مثلاً Iv > 500 میکروکاندلا، Iv > 700 میکروکاندلا) باشد. نسبت تطابق شدت نور دقیق 2:1 شکل دیگری از طبقه‌بندی عملکرد درون یک قطعه واحد است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که گزیده دیتاشیت ارائه شده به "منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول" اشاره می‌کند، نمودارهای خاص در متن گنجانده نشده‌اند. به طور معمول، چنین منحنی‌هایی برای یک نمایشگر LED شامل موارد زیر می‌شود:جریان پیشرو در مقابل ولتاژ پیشرو (منحنی I-V): این نمودار رابطه نمایی را نشان می‌دهد و به طراحان در انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب کمک می‌کند. ولتاژ زانو در حدود VF معمول 2.6 ولت است.شدت نور در مقابل جریان پیشرو (منحنی L-I): این نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان، تا حد ریتینگ حداکثر، افزایش می‌یابد. این رابطه در محدوده عملیاتی نرمال عموماً خطی است.شدت نور در مقابل دمای محیط: این منحنی کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد که برای کاربردهای با دمای بالا یا جریان بالا مهم است.توزیع توان طیفی نسبی: نموداری که شدت نور تابیده شده را در طول‌موج‌های مختلف نشان می‌دهد، حول 587-588 نانومتر با پهنای نیمه 15 نانومتر متمرکز شده است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

LTS-3403LJS در قالب استاندارد پکیج دو ردیفه (DIP) ارائه می‌شود که برای نصب ترو-هول روی برد مدار چاپی (PCB) یا قرارگیری در سوکت مناسب است. ابعاد پکیج بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر ارائه شده است. ویژگی‌های مکانیکی کلیدی شامل ارتفاع رقم 0.8 اینچ (20.32 میلی‌متر) است که اندازه فیزیکی کاراکتر نمایش داده شده را تعریف می‌کند. صفحه خاکستری و قطعات سفید بخشی از قالب‌گیری پکیج هستند. آرایش پایه‌ها برای سازگاری با چیدمان‌های استاندارد PCB و سوکت‌ها طراحی شده است.

6. اتصال پایه‌ها و مدار داخلی

این قطعه دارای پیکربندی 17 پایه است، اگرچه همه پایه‌ها فعال نیستند. پایه‌ها به شرح زیر هستند: پایه 2: آند قطعه A، پایه 3: آند قطعه F، پایه‌های 4، 6، 12، 17: کاتد مشترک (همگی داخلی به هم متصل شده‌اند)، پایه 5: آند قطعه E، پایه 7: آند نقطه اعشار چپ (L.D.P)، پایه 10: آند نقطه اعشار راست (R.D.P)، پایه 11: آند قطعه D، پایه 13: آند قطعه C، پایه 14: آند قطعه G، پایه 15: آند قطعه B. پایه‌های 1، 8، 9 و 16 به عنوان "بدون پایه" (متصل نیستند) فهرست شده‌اند. نمودار مدار داخلی پیکربندی کاتد مشترک را نشان می‌دهد، جایی که تمام کاتدهای قطعات LED داخلی به پایه‌های کاتد مشترک متصل شده‌اند. آند هر قطعه به صورت جداگانه قابل دسترسی است. دو نقطه اعشار (چپ و راست) نیز LEDهای جداگانه‌ای با آندهای مخصوص به خود هستند.

7. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دستورالعمل اولیه ارائه شده، پروفایل دمای لحیم‌کاری حداکثر مطلق است: 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.59 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن. این برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی حیاتی است. برای لحیم‌کاری دستی، باید از هویه کنترل دمایی استفاده شود و زمان تماس برای هر پایه به حداقل برسد تا از آسیب حرارتی به دی داخلی و پکیج پلاستیکی جلوگیری شود. قطعه باید در محدوده دمای مشخص شده (35- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) در یک محیط خشک نگهداری شود تا از جذب رطوبت جلوگیری گردد، که در صورت عدم پخت مناسب قبل از استفاده، می‌تواند در حین ری‌فلو باعث "پاپ کورن شدن" شود.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای کاربردهای نیازمند یک رقم عددی منفرد و بسیار قابل مشاهده ایده‌آل است. مثال‌ها شامل:ابزار دقیق: پنل مترها، فرکانس‌کانترها، تایمرها.الکترونیک مصرفی: نمایشگر ساعت مایکروویو، خوانش ترموستات، ترازوی حمام.کنترل‌های صنعتیبازار لوازم جانبی خودرو: گیج‌های کمکی (ولتاژ، دما).کیت‌های آموزشی: برای آموزش الکترونیک دیجیتال و اینترفیس میکروکنترلر.

8.2 ملاحظات طراحی

محدود کردن جریان: هر آند قطعه باید از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی شود. مقدار مقاومت (R) با استفاده از R = (Vcc - VF) / IF محاسبه می‌شود، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه، VF ولتاژ پیشرو (برای اطمینان از مقدار حداکثر استفاده شود) و IF جریان پیشرو مورد نظر است (نباید از 25 میلی‌آمپر DC تجاوز کند). برای منبع تغذیه 5 ولت و IF=10 میلی‌آمپر، R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 اهم.مدار درایور: با توجه به کاتد مشترک بودن، کاتدها معمولاً به زمین (یا یک ترانزیستور سوئیچینگ برای مالتی‌پلکسینگ) متصل می‌شوند و آندها برای روشن کردن یک قطعه HIGH می‌شوند. معمولاً از میکروکنترلرها یا ICهای درایور نمایشگر اختصاصی (مانند شیفت رجیسترهای 74HC595 یا MAX7219) استفاده می‌شود.مالتی‌پلکسینگ: برای نمایشگرهای چندرقمی، چندین واحد LTS-3403LJS را می‌توان با فعال کردن متوالی کاتد مشترک هر رقم در حالی که داده قطعات آن رقم ارائه می‌شود، مالتی‌پلکس کرد. این امر تعداد پایه‌های I/O مورد نیاز را کاهش می‌دهد.زاویه دید: زاویه دید گسترده برای کاربردهایی که نمایشگر ممکن است از موقعیت‌های خارج از محور مشاهده شود، مفید است.

9. مقایسه و تمایز فنی

LTS-3403LJS عمدتاً از طریق استفاده ازفناوری LED زرد AlInGaPخود را متمایز می‌کند. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaP استاندارد (که زرد-سبز کم‌کارآمدتری تولید می‌کند) یا نور فیلترشده، AlInGaP بازده نوری بالاتر و رنگ زرد اشباع‌شده و خالص‌تری ارائه می‌دهد.صفحه خاکستری با قطعات سفیدکنتراست عالی را هنگامی که LEDها خاموش هستند فراهم می‌کند و باعث می‌شود طرح کلی رقم همیشه قابل مشاهده باشد، برخلاف صفحات کاملاً سیاه. مصرف توان پایین آنمصرف توان پایین(که توسط LEDهای کارآمد و VF پایین امکان‌پذیر شده است) آن را برای دستگاه‌های با باتری مناسب می‌سازد.دسته‌بندی بر اساس شدت نوریک عامل تمایز کیفیت کلیدی است که یکنواختی روشنایی را تضمین می‌کند، که همیشه با نمایشگرهای کم‌هزینه تضمین نمی‌شود.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: تفاوت بین کاتد مشترک و آند مشترک چیست؟

ج: در یک نمایشگر کاتد مشترک، تمام کاتدهای LED به هم متصل هستند. برای روشن کردن یک قطعه، آند آن HIGH (به Vcc) می‌شود در حالی که کاتد مشترک به LOW (به زمین) متصل است. در آند مشترک، عکس این صادق است. LTS-3403LJS کاتد مشترک است.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از یک پایه میکروکنترلر راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، اما با نکات مهم. یک پایه میکروکنترلر فقط می‌تواند جریان محدودی را سورس/سینک کند (اغلب 20-25 میلی‌آمپر). شما باید برای هر قطعه‌ای که راه‌اندازی می‌کنید از یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. علاوه بر این، اگر چندین قطعه را همزمان از یک پورت راه‌اندازی می‌کنید، اطمینان حاصل کنید که جریان کل از حد جریان کل پورت یا چیپ میکروکنترلر تجاوز نکند. استفاده از یک IC درایور اغلب ایمن‌تر است.

س: "سازگار با IC" به چه معناست؟

ج: به این معنی است که مشخصات الکتریکی (ولتاژ پیشرو، نیازهای جریان) نمایشگر در محدوده ولتاژ خروجی و قابلیت‌های سورس/سینک جریان خروجی‌های مدار مجتمع (IC) استاندارد، مانند آن‌هایی از خانواده‌های منطقی TTL یا CMOS یا میکروکنترلرها، به ویژه هنگامی که با مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب استفاده می‌شوند، قرار دارد.

س: چگونه مقدار مقاومت را برای یک قطعه محاسبه کنم؟

ج: از قانون اهم استفاده کنید: R = (ولتاژ تغذیه - ولتاژ پیشرو LED) / جریان مورد نظر LED. همیشه برای طراحی محافظه‌کارانه‌ای که حتی با تغییرات قطعه به قطعه نیز جریان هرگز تجاوز نکند، از حداکثر VF از دیتاشیت (2.6 ولت) استفاده کنید.

11. مثال عملی طراحی و استفاده

مطالعه موردی: ساخت یک شمارنده تک‌رقمی با آردوینو.هدف ایجاد یک شمارنده است که از 0 تا 9 افزایش می‌یابد.قطعات: آردوینو Uno، LTS-3403LJS، هشت مقاومت 220 اهم (یکی برای قطعات A-G و نقطه اعشار)، برد برد و سیم‌های جامپر.سیم‌کشی: پایه‌های کاتد مشترک نمایشگر (4،6،12،17) را به GND آردوینو متصل کنید. هر آند قطعه (پایه‌های 2،3،5،7،10،11،13،14،15) را از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان 220 اهم به یک پایه دیجیتال جداگانه آردوینو (مثلاً 2 تا 10) متصل کنید.نرم‌افزار: در اسکچ آردوینو، یک آرایه تعریف کنید که ارقام (0-9) را به ترکیب قطعاتی که نیاز به روشن شدن دارند (یک "نقشه قطعات") نگاشت می‌کند. در حلقه، از ارقام 0 تا 9 عبور کنید، از نقشه قطعات برای تنظیم پایه‌های صحیح آردوینو به HIGH برای روشن کردن قطعات مربوطه استفاده کنید، یک ثانیه صبر کنید، سپس نمایشگر را پاک کنید و به رقم بعدی بروید. این مثال راه‌اندازی مستقیم، محدود کردن جریان و استفاده از کاتد مشترک را نشان می‌دهد.

12. معرفی اصل فناوری

LTS-3403LJS بر اساسفناوری دیود نورافشان (LED)است. یک LED یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که بایاس مستقیم می‌شود (ولتاژ مثبت به سمت p نسبت به سمت n اعمال می‌شود)، الکترون‌ها از ناحیه n و حفره‌ها از ناحیه p به ناحیه پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی آزاد می‌کنند. در یک دیود سیلیکونی استاندارد، این انرژی به صورت گرما آزاد می‌شود. در یک نیمه‌هادی با گاف مستقیم مانند AlInGaP، بخش قابل توجهی از این انرژی به صورت فوتون (نور) آزاد می‌شود. طول موج خاص (رنگ) نور تابیده شده توسط انرژی گاف ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. آلیاژهای AlInGaP برای داشتن گافی متناظر با تابش نور در نواحی قرمز، نارنجی، کهربایی و زرد طیف مهندسی شده‌اند. "زیرلایه غیرشفاف GaAs" ذکر شده در دیتاشیت، ویفر پایه‌ای است که لایه‌های AlInGaP بر روی آن رشد داده می‌شوند. ماهیت غیرشفاف آن به انعکاس نور به سمت بالا کمک می‌کند و بازده کلی استخراج نور از بالای چیپ را بهبود می‌بخشد.

13. روندها و زمینه فناوری

در حالی که این دیتاشیت خاص مربوط به سال 2001 است، فناوری زیربنایی AlInGaP در آن زمان پیشرفت قابل توجهی برای تولید LEDهای زرد، نارنجی و قرمز با روشنایی بالا نشان می‌داد. این فناوری عمدتاً جایگزین فناوری‌های قدیمی‌تر و کم‌کارآمدتر مانند GaAsP و GaP برای این رنگ‌ها شد. در چشم‌انداز گسترده‌تر فناوری نمایشگر، نمایشگرهای LED هفت‌قطعه‌ای گسسته مانند LTS-3403LJS در طراحی‌های جدید عمدتاً توسط راه‌حل‌های یکپارچه‌تر جایگزین شده‌اند. این موارد شامل:نمایشگرهای LED ماتریس نقطه‌ایونمایشگرهای OLED، که قابلیت‌های کامل آلفانومریک و گرافیکی را ارائه می‌دهند.ماژول‌های نمایشگر یکپارچهبا کنترلرهای داخلی (I2C، SPI) که اینترفیس را ساده می‌کنند.LCDهابرای کاربردهای فوق کم‌مصرف. با این حال، نمایشگرهای LED هفت‌قطعه‌ای گسسته در حوزه‌هایی که مزایای خاص آن‌ها بسیار مهم است همچنان مرتبط هستند: سادگی شدید، روشنایی و کنتراست بسیار بالا، زوایای دید گسترده، استحکام، هزینه کم برای نیازهای تک‌رقمی و زیبایی‌شناسی متمایز "رترو" که گاهی مورد نظر است. آن‌ها همچنین ابزارهای آموزشی اساسی برای یادگیری الکترونیک دیجیتال هستند.