دیتاشیت نمایشگر ال‌ای‌دی الفبایی-عددی دو رقمی LTP-3362JS - ارتفاع رقم 7.62 میلی‌متر - رنگ زرد - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTP-3362JS یک ماژول نمایشگر ال‌ای‌دی الفبایی-عددی دو رقمی و 17 قسمتی است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند ارائه واضح کاراکترها و نمادها هستند. عملکرد اصلی آن، ارائه خروجی بصری با خوانایی بالا برای ارقام عددی، کاراکترهای الفبایی و نمادهای خاص می‌باشد. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از چیپ‌های پیشرفته ال‌ای‌دی زرد AS-AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) است که به روش اپیتاکسیال بر روی زیرلایه GaAs رشد داده شده‌اند. این فناوری، روشنایی بالا و خلوص رنگ عالی را ارائه می‌دهد. نمایشگر دارای صفحه‌ای سیاه با قطعات سفید است که ظاهری با کنتراست بالا ایجاد کرده و خوانایی را تحت شرایط نوری مختلف بهبود می‌بخشد. ارتفاع رقم 0.3 اینچی (7.62 میلی‌متر) آن، آن را برای مشاهده از فاصله متوسط در تجهیزات اندازه‌گیری، پنل‌های کنترل صنعتی، پایانه‌های فروش و تجهیزات آزمایشی مناسب می‌سازد؛ جایی که فضا محدود است اما وضوح از اهمیت بالایی برخوردار است.

1.1 ویژگی‌های کلیدی و بازار هدف

این دستگاه بر اساس شدت نوردهی دسته‌بندی شده است که تضمین‌کننده سطح روشنایی یکنواخت در بین دسته‌های تولیدی است. زاویه دید گسترده آن، خوانایی نمایشگر را از موقعیت‌های مختلف حفظ می‌کند که عاملی حیاتی در کاربردهای نصب شده روی پنل است. قابلیت اطمینان حالت جامد فناوری ال‌ای‌دی، طول عمر عملیاتی طولانی با حداقل نیاز به تعمیر و نگهداری را ارائه می‌دهد. این نمایشگر هدفمند برای مهندسان و طراحانی است که بر روی سیستم‌های نهفته، رابط‌های انسان-ماشین (HMI) صنعتی، دستگاه‌های پزشکی و الکترونیک مصرفی کار می‌کنند که نیازمند نمایش الفبایی-عددی مستحکم، کم‌مصرف و با دید بالا هستند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

درک کامل پارامترهای الکتریکی و نوری برای طراحی صحیح مدار و اطمینان از عملکرد بهینه نمایشگر ضروری است.

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و نوری

عملکرد نوری در مرکزیت عملکرد نمایشگر قرار دارد. شدت نوردهی متوسط هر قطعه با حداقل 320 میکروکاندلا، مقدار معمول 800 میکروکاندلا و بدون حداکثر مشخص شده در جریان مستقیم (I_F) 1 میلی‌آمپر تعیین شده است. این سطح روشنایی بالا که با استفاده از سنسوری فیلتر شده برای تطابق با منحنی پاسخ چشم نوری CIE اندازه‌گیری شده، دید عالی را تضمین می‌کند. دستگاه نور زرد با طول موج پیک (λ_p) 588 نانومتر و طول موج غالب (λ_d) 587 نانومتر در I_F=20mA ساطع می‌کند که آن را به طور قطع در ناحیه زرد طیف مرئی قرار می‌دهد. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 15 نانومتر است که نشان‌دهنده انتشار رنگی نسبتاً خالص است. نسبت تطابق شدت نوردهی بین قطعات حداکثر 2:1 است که به حفظ ظاهر یکنواخت در سراسر نمایشگر کمک می‌کند.

2.2 پارامترهای الکتریکی و حرارتی

ویژگی‌های الکتریکی، الزامات درایو و محدودیت‌های عملیاتی را تعریف می‌کنند. مقادیر حداکثر مطلق برای جلوگیری از خرابی دستگاه حیاتی هستند. اتلاف توان هر قطعه نباید از 70 میلی‌وات تجاوز کند. جریان مستقیم پیک هر قطعه 60 میلی‌آمپر است، اما این تنها تحت شرایط پالسی (1 کیلوهرتز، چرخه وظیفه 10%) مجاز است. جریان مستقیم پیوسته هر قطعه از 25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد با نرخ 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد، به این معنی که جریان پیوسته مجاز با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. ولتاژ معکوس هر قطعه نباید از 5 ولت تجاوز کند. ولتاژ مستقیم (V_F) هر قطعه معمولاً در محدوده 2.0 تا 2.6 ولت در I_F=20mA قرار دارد. جریان معکوس (I_R) حداکثر 100 میکروآمپر در V_R=5V است. دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه‌ها "برای شدت نوردهی دسته‌بندی شده‌اند." این به فرآیند بینینگی اشاره دارد که در آن نمایشگرها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در جریان آزمایش استاندارد (احتمالاً 1mA یا 20mA) مرتب می‌شوند. این امر تضمین می‌کند که کاربران نهایی محصولاتی با سطوح روشنایی یکنواخت دریافت می‌کنند. اگرچه در این سند به طور صریح برای طول موج/رنگ یا ولتاژ مستقیم جزئیات داده نشده است، اما چنین دسته‌بندی‌هایی در تولید ال‌ای‌دی یک روش رایج برای تضمین یکنواختی رنگ و تطابق عملکرد الکتریکی است که به ویژه در کاربردهای چند رقمی یا چند قطعه‌ای برای جلوگیری از تفاوت‌های قابل مشاهده بین قطعات مهم است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به "منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول" اشاره می‌کند که برای کار طراحی دقیق ضروری هستند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند، اما منحنی‌های معمول برای چنین دستگاهی شامل موارد زیر خواهد بود:

• شدت نوردهی نسبی در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V):این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان درایو افزایش می‌یابد، معمولاً به صورت زیرخطی، که به طراحان در انتخاب جریان بهینه برای روشنایی و بازدهی مورد نظر کمک می‌کند.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:این منحنی برای طراحی مدار محدودکننده جریان و محاسبه اتلاف توان بسیار مهم است.
• شدت نوردهی نسبی در مقابل دمای محیط:این نمودار کاهش خروجی نور با افزایش دما را نشان می‌دهد که برای کاربردها در محیط‌های با دمای بالا حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج که طول موج‌های پیک و غالب و پهنای طیفی را تأیید می‌کند.

طراحان باید برای این داده‌های گرافیکی دقیق، به دیتاشیت کامل سازنده مراجعه کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد فیزیکی و پین‌اوت

LTP-3362JS در یک بسته‌بندی استاندارد نمایشگر ال‌ای‌دی ارائه می‌شود. ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر ارائه شده است. نمودار اتصال پین‌ها برای چیدمان PCB حیاتی است. دستگاه دارای 20 پین در بسته‌بندی دو خطی (DIP) است. این دستگاه دارای پیکربندی کاتد مشترک مالتی‌پلکس است که پین 4 به عنوان کاتد مشترک رقم 1 و پین 10 به عنوان کاتد مشترک رقم 2 عمل می‌کند. پین‌های باقی‌مانده، آندهای مربوط به قطعات فردی (از A تا U، به علاوه DP برای نقطه اعشار) و قطعات خاص (مانند S، T برای اسلش) هستند. پین 14 به عنوان "بدون اتصال" (N/C) مشخص شده است. نمودار مدار داخلی، آرایش مالتی‌پلکس شده را نشان می‌دهد که در آن قطعات با نامگذاری حرفی یکسان در ارقام مختلف، به صورت داخلی به یک پین آند واحد متصل شده‌اند و ارقام با فعال کردن کاتد مشترک مربوطه خود انتخاب می‌شوند.

5.2 شناسایی قطبیت و نصب

دستگاه از پیکربندی کاتد مشترک استفاده می‌کند. قطبیت صحیح باید در طول نصب رعایت شود. احتمالاً بسته‌بندی شامل یک شکاف، نقطه یا علامت دیگر برای نشان دادن پین 1 است. صفحه سیاه و قطعات سفید، نشانگر بصری واضحی از سمت دید ارائه می‌دهند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مقادیر حداکثر مطلق، شرایط لحیم‌کاری را مشخص می‌کنند: پایه‌ها می‌توانند در دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه قرار گیرند که در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.59 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود. این یک مشخصه معمول برای لحیم‌کاری موجی است. برای لحیم‌کاری رفلو، پروفیل استاندارد بدون سرب با دمای پیک حدود 260 درجه سانتی‌گراد مناسب است، اما زمان خاص بالاتر از نقطه مایع باید به حداقل برسد. باید مراقبت شود تا از تنش حرارتی بیش از حد اجتناب شود. در طول جابجایی، باید اقدامات احتیاطی استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) رعایت شود تا از چیپ‌های ال‌ای‌دی محافظت شود. برای ذخیره‌سازی، محدوده توصیه شده 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد در محیط خشک است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

شماره قطعه LTP-3362JS است. پسوند "JS" احتمالاً مشخصه‌های خاصی مانند رنگ (زرد) و سبک بسته‌بندی را نشان می‌دهد. بسته‌بندی استاندارد برای چنین قطعاتی اغلب در لوله‌ها یا سینی‌های ضد استاتیک و سپس در قرقره‌ها یا جعبه‌ها برای مونتاژ خودکار قرار می‌گیرد. مقدار دقیق بسته‌بندی (مثلاً 50 عدد در هر لوله) در مستندات بسته‌بندی جداگانه مشخص خواهد شد. نسخه دیتاشیت A است و تاریخ مؤثر 11/09/2003 می‌باشد.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

LTP-3362JS برای هر کاربرد نیازمند نمایش الفبایی-عددی فشرده دو کاراکتری ایده‌آل است. کاربردهای رایج شامل: مولتی‌مترهای دیجیتال و مترهای کلمپی، فرکانس‌شمارها، تایمرهای فرآیندی، نمایشگرهای وضعیت شارژر باتری، تیونرها و مترهای سطح تجهیزات صوتی و نمایشگرهای وضعیت/کد خطای کنترلرهای صنعتی می‌شود.

8.2 ملاحظات طراحی و پیاده‌سازی مدار

طراحی با این نمایشگر به دلیل ساختار کاتد مشترک و آند مالتی‌پلکس شده، نیازمند یک مدار درایور مالتی‌پلکس است. یک میکروکنترلر با پین‌های I/O کافی یا یک آی‌سی درایور ال‌ای‌دی اختصاصی (مانند MAX7219 یا HT16K33) ضروری است. درایور باید جریان را به پین‌های آند قطعه تامین کرده و جریان را از پین‌های کاتد رقم دریافت کند. مقاومت‌های محدودکننده جریان برای هر خط آند قطعه برای تنظیم جریان مستقیم مورد نظر (مثلاً 20 میلی‌آمپر برای حداکثر روشنایی) اجباری هستند. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از R = (V_CC- V_F) / I_F محاسبه کرد. با V_CC برابر 5 ولت و V_F معمول 2.3 ولت در 20 میلی‌آمپر، مقاومت تقریباً 135 اهم خواهد بود. فرکانس مالتی‌پلکس باید به اندازه کافی بالا باشد تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود، معمولاً بالاتر از 100 هرتز. طراحان همچنین باید اتلاف توان کل را در نظر بگیرند، به ویژه هنگام راه‌اندازی همزمان چندین قطعه در جریان بالا.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند نمایشگرهای فلورسنت خلأ (VFD) یا ال‌ای‌دی‌های قرمز ساده GaAsP، ال‌ای‌دی زرد AlInGaP مورد استفاده در LTP-3362JS، بازدهی برتر، روشنایی بالاتر، پایداری رنگ بهتر در دما و طول عمر طولانی‌تری ارائه می‌دهد. در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های سفید یا آبی معاصر مبتنی بر GaN با فیلتر، انتشار مستقیم زرد AlInGaP کارآمدتر بوده و اشباع رنگ بهتری ارائه می‌دهد. تمایزدهنده‌های کلیدی آن، نقطه رنگ زرد خاص، کنتراست بالا به دلیل صفحه سیاه و قالب 17 قسمتی است که امکان مجموعه الفبایی-عددی جامع‌تری نسبت به نمایشگر استاندارد 7 قسمتی را فراهم می‌کند، در حالی که نسبت به یک نمایشگر ماتریس نقطه‌ای کامل، مقرون به صرفه‌تر و ساده‌تر برای راه‌اندازی باقی می‌ماند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج پیک (λ_p) طول موجی است که در آن طیف انتشار دارای حداکثر شدت است. طول موج غالب (λ_d) طول موج تک نور تک‌رنگی است که با رنگ درک شده نور ساطع شده مطابقت دارد. برای یک طیف باریک مانند این ال‌ای‌دی، آن‌ها بسیار نزدیک هستند (587 نانومتر در مقابل 588 نانومتر).

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با جریان مستقیم ثابت و بدون مالتی‌پلکس راه‌اندازی کنم؟

ج: از نظر فنی بله، اما بسیار ناکارآمد است و استفاده مورد نظر نیست. شما باید آند هر قطعه را به یک منبع ولتاژ محدود شده جریان و کاتد هر رقم را به زمین متصل کنید. این امر به 18 درایور برای قطعات به علاوه 2 درایور برای ارقام نیاز دارد که در مجموع برای یک نمایشگر دو رقمی 20 درایور می‌شود که عملی نیست. مالتی‌پلکس کردن به طور قابل توجهی تعداد درایور مورد نیاز را کاهش می‌دهد.

س: چگونه اتلاف توان برای کل نمایشگر را محاسبه کنم؟

ج: در یک تنظیم مالتی‌پلکس شده، توان بر اساس جریان متوسط محاسبه می‌شود. اگر با I_F برای هر قطعه با چرخه وظیفه (D) برای هر رقم (D=1/تعداد ارقام برای روشنایی برابر) راه‌اندازی شود، توان متوسط هر قطعه V_F* I_F* D است. این مقدار را برای تمام قطعات روشن جمع بزنید.

س: "نسبت تطابق شدت نوردهی" به چه معناست؟

ج: این مشخصه حداکثر نسبت مجاز بین درخشان‌ترین و کم‌نورترین قطعه در یک دستگاه (مثلاً 2:1) را تعیین می‌کند. نسبت 2:1 به این معنی است که کم‌نورترین قطعه باید حداقل نصف درخشان‌ترین قطعه روشن باشد که یکنواختی را تضمین می‌کند.

11. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

مطالعه موردی 1: رابط تایمر دیجیتال.یک طراح از LTP-3362JS برای نمایش دقیقه و ثانیه (MM:SS) روی یک مدار تایمر سفارشی استفاده می‌کند. آن‌ها از یک میکروکنترلر کم‌مصرف برای مدیریت مالتی‌پلکس استفاده می‌کنند. برای صرفه‌جویی در توان، ال‌ای‌دی‌ها را در 10 میلی‌آمپر به جای 20 میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌کنند و روشنایی کمتر اما همچنان کافی را می‌پذیرند. صفحه سیاه حتی تحت نور روشن کارگاه نیز خوانایی را تضمین می‌کند.

مطالعه موردی 2: واحد نمایش خوانش سنسور.در یک ثبت‌کننده داده دما و رطوبت، نمایشگر کدهایی مانند "tH" برای هشدار دمای بالا یا مقادیر عددی را نشان می‌دهد. قابلیت 17 قسمتی امکان نمایش حروف "C" یا "F" برای واحدهای دما را فراهم می‌کند. محدوده دمای عملیاتی گسترده با الزامات محیطی خود ثبت‌کننده مطابقت دارد.

12. معرفی اصل فنی

LTP-3362JS بر اساس الکترولومینسانس نیمه‌هادی است. سیستم ماده AS-AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) یک نیمه‌هادی با گاف نواری مستقیم است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. آن‌ها به صورت تابشی بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، زرد (~587-588 نانومتر). لایه‌های اپیتاکسیال بر روی زیرلایه GaAs رشد داده شده‌اند. بدنه اپوکسی سیاه بسته‌بندی، نور محیط را جذب می‌کند تا کنتراست را بهبود بخشد، در حالی که شکل لنز برای بهینه‌سازی زاویه دید طراحی شده است.

13. روندها و تکامل فناوری

فناوری AlInGaP یک راه‌حل بالغ و بسیار کارآمد برای ال‌ای‌دی‌های قرمز، نارنجی، کهربایی و زرد است. روندهای فعلی در فناوری نمایشگر به سمت چگالی بالاتر، قابلیت تمام‌رنگی و یکپارچه‌سازی در حرکت است. در حالی که نمایشگرهای قطعه‌ای گسسته مانند LTP-3362JS برای کاربردهای خاص حیاتی باقی می‌مانند، تغییر گسترده‌تری به سمت نمایشگرهای ال‌ای‌دی آلی (OLED) و میکرو ال‌ای‌دی برای رابط‌های گرافیکی با وضوح بالا وجود دارد. با این حال، برای نمایش‌های الفبایی-عددی ساده، کم‌هزینه، با قابلیت اطمینان بالا و روشنایی بالا، نمایشگرهای قطعه‌ای ال‌ای‌دی همچنان به طور گسترده استفاده می‌شوند. توسعه‌های آینده ممکن است شامل مواد با بازدهی حتی بالاتر، مدارهای درایور یکپارچه در داخل بسته نمایشگر (کاهش تعداد قطعات خارجی) و طیف وسیع‌تری از اندازه‌ها و رنگ‌های بسته‌بندی برای پاسخگویی به نیازهای طراحی متنوع باشد. اصل مالتی‌پلکس کردن برای کاهش تعداد پین، همچنان یک تکنیک اساسی و پایدار در الکترونیک درایور نمایشگر باقی می‌ماند.