دیتاشیت نمایشگر ال ای دی الفبایی-عددی 16 بخشی LTP-15801KD - ارتفاع رقم 1.5 اینچ - قرمز فوق‌العاده (650 نانومتر) - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - مستندات فنی فارسی

1. مرور محصول

LTP-15801KD یک ماژول نمایشگر نورگسیل دیودی (ال ای دی) الفبایی-عددی تک رقمی 16 بخشی است. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی کاراکتر عددی و الفبایی محدود واضح و با قابلیت دید بالا برای دستگاه‌های الکترونیکی و ابزار دقیق است. فناوری هسته از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید گسیل قرمز فوق‌العاده استفاده می‌کند که به دلیل بازده و شدت نور بالای آن شناخته شده است. این دستگاه دارای صفحه‌ای سیاه با نشانه‌گذاری بخش‌های سفید است که کنتراست و خوانایی را در شرایط نوری مختلف افزایش می‌دهد. این دستگاه بر اساس شدت نور آن دسته‌بندی شده است که امکان یکنواختی در روشنایی در بین دسته‌های تولیدی برای کاربردهایی که ظاهر یکنواخت حیاتی است را فراهم می‌کند.

2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و نوری

عملکرد نوری در شرایط آزمایش استاندارد دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (IF) 20 میلی‌آمپر برای هر بخش تعریف شده است. پارامتر کلیدی، شدت نور متوسط (Iv)، دارای مقدار معمول 27.3 میلی‌کاندلا (mcd) است. این مقدار نشان‌دهنده روشنایی درک شده بخش‌های روشن است. دستگاه در طول موج اوج گسیل (λp) 650 نانومتر (nm) نور ساطع می‌کند که در بخش قرمز عمیق طیف مرئی قرار می‌گیرد. طول موج غالب (λd) در 639 نانومتر مشخص شده است. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 20 نانومتر است که نشان‌دهنده خلوص طیفی یا باریکی باند نور گسیل‌شده است. نسبت تطابق شدت نور 2:1 (حداکثر) مشخص شده است، به این معنی که تفاوت روشنایی بین درخشان‌ترین و کم‌نورترین بخش در یک واحد نباید از این نسبت تجاوز کند و یکنواختی بصری را تضمین می‌کند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

مشخصات الکتریکی محدودیت‌های عملیاتی و شرایط برای استفاده مطمئن را تعریف می‌کنند. حداکثر مقادیر مجاز مرزها را تعیین می‌کنند: حداکثر اتلاف توان 70 میلی‌وات برای هر بخش، حداکثر جریان مستقیم پالسی 90 میلی‌آمپر در شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10) و حداکثر جریان مستقیم پیوسته 25 میلی‌آمپر برای هر بخش در 25 درجه سانتی‌گراد که به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالاتر از آن دما کاهش می‌یابد. حداکثر ولتاژ معکوس (VR) برای هر بخش 5 ولت است. در شرایط عملیاتی عادی (IF=20mA)، ولتاژ مستقیم معمول (VF) برای هر بخش 2.6 ولت است، با حداکثر 5.2 ولت. جریان معکوس (IR) حداکثر 100 میکروآمپر در VR=5V است. این پارامترها برای طراحی مدار محدودکننده جریان و اطمینان از عدم قرارگیری ال ای دی در شرایطی که می‌تواند باعث خرابی زودرس شود، حیاتی هستند.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

این دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد و محدوده دمای ذخیره‌سازی یکسان درجه‌بندی شده است. این محدوده گسترده آن را برای استفاده در محیط‌های مصرفی و صنعتی مناسب می‌سازد. یک مشخصه مهم در هنگام کار، حداکثر دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر مدت 3 ثانیه است که در نقطه‌ای 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن قطعه اندازه‌گیری می‌شود. رعایت این پروفیل لحیم‌کاری بازجوشی برای جلوگیری از آسیب حرارتی به تراشه‌های ال ای دی، اتصالات داخلی و بسته پلاستیکی ضروری است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه "بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است." این به فرآیند دسته‌بندی تولید اشاره دارد که در آن واحدهای تولید شده بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در جریان آزمایش استاندارد، مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند. اگرچه کدهای دسته‌بندی خاص در این سند جزئیات داده نشده‌اند، اما چنین سیستمی تضمین می‌کند که طراحان می‌توانند نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت تهیه کنند. این امر به ویژه در نمایشگرهای چند رقمی یا محصولاتی که چندین واحد در کنار هم استفاده می‌شوند، اهمیت دارد، زیرا از تغییرات محسوس در شدت نور بین ارقام یا دستگاه‌های مجزا جلوگیری می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به "منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول" اشاره می‌کند که برای قطعات ال ای دی استاندارد هستند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه شده بازتولید نشده‌اند، اما این منحنی‌ها معمولاً رابطه بین جریان مستقیم (IF) و ولتاژ مستقیم (VF)، رابطه بین شدت نور (Iv) و جریان مستقیم (IF) و تغییرات شدت نور با دمای محیط را نشان می‌دهند. این منحنی‌ها برای طراحان بسیار ارزشمند هستند. منحنی VF-IF در انتخاب ولتاژ درایو و مقاومت سری مناسب کمک می‌کند. منحنی Iv-IF نشان می‌دهد که روشنایی چگونه با جریان افزایش می‌یابد، اما همچنین نقطه بازده نزولی و افزایش حرارت را برجسته می‌کند. منحنی Iv-Ta ضریب دمای منفی ال ای دی‌ها را نشان می‌دهد، جایی که خروجی نور با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد و تصمیمات مدیریت حرارتی را آگاه می‌سازد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد و طرح کلی

بسته‌بندی از نوع نمایشگر نفوذی (DIP) است. تمام ابعاد حیاتی بر حسب میلی‌متر ارائه شده‌اند، با تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. ویژگی کلیدی ارتفاع رقم 1.5 اینچی (38 میلی‌متر) است که اندازه فیزیکی کاراکتر نمایش داده شده را تعریف می‌کند. نقشه جزئیات طرح بخش‌ها (A1, A2, B, C, D1, D2, E, F, G1, G2, H, I, J, K, L, M) و ردپای کلی دستگاه روی برد مدار چاپی (PCB) را نشان می‌دهد.

5.2 پایه‌ها و شناسایی قطبیت

این دستگاه دارای پیکربندی 17 پایه است. پایه 1 به عنوان آند مشترک شناسایی می‌شود. این یک شناسه قطبیت حیاتی است؛ تمام پایه‌های دیگر (2 تا 17) کاتد برای بخش‌های مجزا یا نقطه اعشار هستند. نمودار مدار داخلی پیکربندی آند مشترک را تأیید می‌کند، به این معنی که تمام آندهای بخش ال ای دی به صورت داخلی به پایه مشترک (پایه 1) متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک بخش، پایه آند مشترک باید به یک ولتاژ مثبت (از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان) متصل شود و پایه کاتد مربوطه باید به زمین (سطح منطقی پایین) کشیده شود. جدول اتصال پایه‌ها به صراحت هر شماره پایه کاتد را به بخش مربوطه آن نگاشت می‌کند (به عنوان مثال، پایه 2 = G1، پایه 3 = E و غیره). یک نقطه اعشار سمت راست نیز در بسته‌بندی ادغام شده است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دستورالعمل اصلی مونتاژ مربوط به فرآیند لحیم‌کاری است. همانطور که در حداکثر مقادیر مجاز ذکر شد، قطعه می‌تواند حداکثر دمای لحیم‌کاری (بازجوشی) 260 درجه سانتی‌گراد را برای حداکثر 3 ثانیه تحمل کند. این یک پروفیل استاندارد برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا بازجوشی با استفاده از لحیم بدون سرب است. کنترل زمان و دما در حین مونتاژ برای جلوگیری از تاب برداشتن، تغییر رنگ یا ترک خوردن محفظه پلاستیکی و محافظت از اتصالات سیمی داخلی و تراشه‌های نیمه‌هادی در برابر تنش حرارتی ضروری است. لحیم‌کاری دستی با هویه نیز باید به سرعت و با حرارت کنترل شده انجام شود تا از گرمایش موضعی بیش از حد جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

شماره قطعه خاص LTP-15801KD است. پیشوند "LTP" احتمالاً نشان‌دهنده خانواده محصول (نمایشگر ال ای دی) است، "15801" ممکن است نشان‌دهنده اندازه 1.5 اینچی و نوع 16 بخشی باشد و "KD" می‌تواند یک پسوند باشد که رنگ (قرمز فوق‌العاده) و شاید پیکربندی آند مشترک را نشان می‌دهد. دیتاشیت جزئیاتی در مورد بسته‌بندی عمده (مانند لوله‌ها، سینی‌ها یا قرقره‌ها) یا حداقل مقادیر سفارش ارائه نمی‌دهد. برای تولید، باید مشخصات بسته‌بندی سازنده یا توزیع‌کننده را بررسی کرد.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای کاربردهایی که نیاز به یک رقم یا کاراکتر واحد با قابلیت دید بالا دارند مناسب است. کاربردهای رایج عبارتند از: پنل متر برای خوانش ولتاژ، جریان یا دما؛ ساعت‌ها یا تایمرهای دیجیتال؛ پنل‌های کنترل صنعتی؛ تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری؛ و لوازم خانگی مصرفی مانند مایکروویو یا تقویت‌کننده‌های صوتی که یک پارامتر واحد نمایش داده می‌شود.

8.2 ملاحظات طراحی

مدار درایو:یک نمایشگر آند مشترک به یک درایور سینک جریان نیاز دارد. هر کاتد بخش باید به یک درایور متصل شود که بتواند جریان مورد نیاز (مانند 20mA) را در حالت فعال سینک کند. آند مشترک معمولاً از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان به منبع تغذیه مثبت متصل می‌شود. به طور جایگزین، می‌توان از یک آی‌سی درایور جریان ثابت برای یکنواختی و پایداری بهتر روشنایی در دما استفاده کرد.
مالتی‌پلکسینگ:اگرچه این یک نمایشگر تک رقمی است، اما اگر از چندین رقم استفاده شود، اصل آن اعمال می‌شود. بخش‌های تمام ارقام می‌توانند به صورت موازی متصل شوند و آند مشترک هر رقم به صورت متوالی در فرکانس بالا درایو می‌شود. این امر تعداد پایه‌های درایور مورد نیاز را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.
محدود کردن جریان:یک مقاومت خارجی به صورت سری با آند مشترک برای تنظیم جریان مستقیم اجباری است. مقدار مقاومت به صورت R = (Vcc - VF) / IF محاسبه می‌شود، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه، VF ولتاژ مستقیم ال ای دی (برای ایمنی از مقدار حداکثر استفاده کنید) و IF جریان مستقیم مورد نظر (مانند 20mA) است.
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.

9. مقایسه فنی

متمایزکننده کلیدی LTP-15801KD استفاده از فناوری AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای گسیل قرمز فوق‌العاده است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند ال ای دی‌های قرمز استاندارد GaAsP (گالیم آرسنید فسفید)، ال ای دی‌های AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهند، به این معنی که برای همان مقدار جریان الکتریکی نور بیشتری (mcd بالاتر) تولید می‌کنند. آن‌ها همچنین عموماً پایداری دمایی بهتری و طول عمر عملیاتی طولانی‌تری دارند. طراحی 16 بخشی، در مقابل یک نمایشگر 7 بخشی ساده‌تر، امکان نمایش مجموعه کاراکترهای الفبایی-عددی کامل‌تری (A-Z, 0-9 و برخی نمادها) را فراهم می‌کند که باعث افزایش تطبیق‌پذیری آن نسبت به نمایشگرهای صرفاً عددی می‌شود.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: تفاوت بین طول موج اوج (650nm) و طول موج غالب (639nm) چیست؟
پ: طول موج اوج طول موجی است که در آن طیف گسیل حداکثر شدت را دارد. طول موج غالب طول موج واحد نور تک‌رنگ است که همان رنگ درک شده از خروجی طیف گسترده واقعی ال ای دی را تولید می‌کند. برای ال ای دی‌های قرمز، طول موج غالب اغلب کمی کوتاه‌تر از طول موج اوج است.

س: چرا حداکثر جریان پیوسته 25mA است اما جریان پالسی اوج 90mA است؟
پ: جریان پیوسته توسط توانایی دستگاه در اتلاف حرارت محدود می‌شود. در 25mA، اتلاف توان (VF * IF) در محدوده 70mW است. جریان پالسی (90mA در چرخه وظیفه 1/10) اجازه می‌دهد تا روشنایی لحظه‌ای بالاتری (زیرا شدت نور تقریباً متناسب با جریان است) داشته باشد زیرا میانگین توان در طول زمان کمتر است و از گرم شدن بیش از حد جلوگیری می‌کند. پیوند ال ای دی بین پالس‌ها زمان برای خنک شدن دارد.

س: چگونه این نمایشگر را به یک میکروکنترلر متصل کنم؟
پ: شما نمی‌توانید 17 پایه را مستقیماً به یک MCU استاندارد به دلیل تعداد پایه و محدودیت جریان متصل کنید. شما باید از مدار درایور خارجی استفاده کنید. یک رویکرد رایج استفاده از یک آی‌سی درایور ال ای دی اختصاصی با سینک‌های جریان ثابت (مانند MAX7219 یا مشابه) یا مجموعه‌ای از آرایه‌های ترانزیستور (مانند ULN2003) است که توسط پایه‌های GPIO میکروکنترلر کنترل می‌شوند. درایور سینک جریان برای کاتدها را مدیریت می‌کند، در حالی که آند مشترک از طریق یک مقاومت تغذیه می‌شود.

11. مورد استفاده عملی

طراحی یک ولت‌متر دیجیتال تک رقمی DC:یک کاربرد عملی ساخت یک ولت‌متر 0-9.9 ولت است. LTP-15801KD می‌تواند رقم دهگان (0-9) را نمایش دهد. این توسط یک میکروکنترلر (مانند آردوینو یا PIC) درایو می‌شود. MCU یک ولتاژ آنالوگ را از طریق ADC خود می‌خواند، آن را مقیاس‌بندی می‌کند و تعیین می‌کند که کدام بخش‌ها را برای تشکیل رقم صحیح روشن کند. 16 بخش امکان رندر واضح اعداد را فراهم می‌کند. مدار درایور، همانطور که در بالا توضیح داده شد، خروجی‌های دیجیتال کم جریان MCU را به نیازهای جریان بالاتر ال ای دی متصل می‌کند. رنگ قرمز فوق‌العاده دید عالی را فراهم می‌کند. باید در چیدمان PCB دقت کرد تا مقاومت‌های محدودکننده جریان نزدیک به نمایشگر قرار گیرند و خطوط تغذیه تمیز باشند تا از تأثیر نویز بر خوانش آنالوگ جلوگیری شود.

12. معرفی اصل عملکرد

یک ال ای دی یک دیود نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از ولتاژ مستقیم مشخصه آن (VF) در سراسر آند و کاتد اعمال می‌شود، الکترون‌های ماده نیمه‌هادی نوع n با حفره‌های ماده نوع p در ناحیه فعال (پیوند) بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. طول موج خاص (رنگ) نور گسیل‌شده توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. AlInGaP دارای یک گاف انرژی است که مربوط به نور قرمز/نارنجی/زرد است. در این نمایشگر 16 بخشی، چندین تراشه ال ای دی AlInGaP مجزا در داخل بسته نصب شده‌اند که هر کدام یک بخش از کاراکتر را تشکیل می‌دهند. آن‌ها به صورت الکتریکی در یک پیکربندی آند مشترک برای درایو ساده‌تر متصل شده‌اند.

13. روندهای فناوری

در حالی که نمایشگرهای نفوذی مانند LTP-15801KD برای نمونه‌سازی اولیه، پروژه‌های آماتوری و برخی کاربردهای صنعتی همچنان مرتبط هستند، روند کلی در فناوری نمایشگر به سمت بسته‌بندی‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) است. ال ای دی‌های SMD ردپای کوچک‌تر، پروفیل پایین‌تر ارائه می‌دهند و برای مونتاژ خودکار برداشت و قرارگیری مناسب‌تر هستند و هزینه تولید را کاهش می‌دهند. برای نمایشگرهای الفبایی-عددی، پنل‌های ماتریس نقطه‌ای (با استفاده از بسیاری ال ای دی‌های کوچکتر در یک شبکه) رایج‌تر شده‌اند زیرا انعطاف‌پذیری بیشتری در نمایش گرافیک‌ها و مجموعه کاراکترهای گسترده‌تر ارائه می‌دهند. علاوه بر این، نمایشگرهای ال ای دی آلی (OLED) اکنون در الکترونیک مصرفی رایج هستند و کنتراست، زاویه دید و نازکی برتری ارائه می‌دهند، اگرچه از نظر فناوری و کاربرد به طور قابل توجهی با نمایشگرهای بخشی ال ای دی گسسته متفاوت هستند. خود سیستم ماده AlInGaP نشان‌دهنده پیشرفتی نسبت به مواد ال ای دی قدیمی‌تر است و بازده و قابلیت اطمینان بالاتری ارائه می‌دهد.