دیتاشیت نمایشگر ماتریس نقطه‌ای LED مدل LTP-18088KD - ارتفاع 1.85 اینچ - قرمز فوق‌قرمز (650nm) - ولتاژ مستقیم 2.6V - اتلاف توان 40mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTP-18088KD یک ماژول نمایشگر ماتریس نقطه‌ای حالت جامد است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند ارائه واضح و روشن اطلاعات الفبایی یا نمادین هستند. عملکرد اصلی آن فراهم‌آوردن یک رابط خروجی بصری قابل اعتماد و کارآمد است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این دستگاه حول چندین مزیت کلیدی ساخته شده که حوزه کاربرد آن را تعریف می‌کند. این دستگاه داراینیاز توان پاییناست که آن را برای دستگاه‌های مبتنی بر باتری یا حساس به انرژی مناسب می‌سازد.ظاهر عالی کاراکترهاوروشنایی و کنتراست بالاخوانایی را در شرایط مختلف نور محیطی، از تنظیمات کم‌نور داخلی تا محیط‌های روشن‌تر، تضمین می‌کند.زاویه دید گستردهامکان مشاهده واضح اطلاعات نمایش داده شده را از موقعیت‌های خارج از محور فراهم می‌آورد که برای نمایشگرهای اطلاعات عمومی یا تجهیزات چندکاربره حیاتی است. در نهایت،قابلیت اطمینان حالت جامدآن، ذاتی فناوری LED، در مقایسه با نمایشگرهای مکانیکی، طول عمر عملیاتی طولانی و مقاومت در برابر ضربه و لرزش ارائه می‌دهد. این ویژگی‌ها آن را برای ابزار دقیق صنعتی، تجهیزات آزمایشی، پایانه‌های فروش، تابلوهای اطلاعات حمل و نقل و سایر سیستم‌های توکار که نیازمند نمایشگری محکم و واضح هستند، ایده‌آل می‌سازد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

عملکرد LTP-18088KD با مجموعه‌ای دقیق از پارامترهای الکتریکی، نوری و مکانیکی مشخص می‌شود.

2.1 توصیف دستگاه و فناوری

ارتفاع ماتریس نمایشگر 1.85 اینچ (47.0 میلی‌متر) است و به صورت یک ماتریس نقطه‌ای 8 در 8 سازماندهی شده است. این نمایشگر ازچیپ‌های LED قرمز فوق‌قرمز فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP)استفاده می‌کند. این چیپ‌ها بر روی یکبستر غیرشفاف آرسنید گالیم (GaAs)ساخته شده‌اند. پکیج دارایصفحه سیاه با سگمنت‌های سفیداست، ترکیبی که به طور قابل توجهی نسبت کنتراست را با جذب نور محیط و برجسته‌تر کردن سگمنت‌های قرمز روشن شده، افزایش می‌دهد.

2.2 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در زیر یا در این محدودیت‌ها تضمین شده نیست.

• اتلاف توان متوسط به ازای هر نقطه:40 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیک به ازای هر نقطه:90 میلی‌آمپر
• جریان مستقیم پیوسته به ازای هر نقطه:15 میلی‌آمپر (در 25 درجه سانتی‌گراد)، با کاهش خطی 0.2 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالای 25 درجه سانتی‌گراد.
• ولتاژ معکوس به ازای هر نقطه:5 ولت
• محدوده دمای کاری:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• دمای لحیم‌کاری:260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن.

2.3 مشخصات الکتریکی و نوری (در T_A=25°C)

اینها پارامترهای عملکردی معمول و تضمین شده تحت شرایط آزمایش مشخص شده هستند.

• شدت نور متوسط (I_V):1650 میکروکاندلا (حداقل)، 3500 میکروکاندلا (معمول) در I_P=32mA، چرخه وظیفه 1/16.
• طول موج تابش پیک (λ_p):650 نانومتر (معمول) در I_F=20mA.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول) در I_F=20mA.
• طول موج غالب (λ_d):639 نانومتر (معمول) در I_F=20mA.
• ولتاژ مستقیم به ازای هر نقطه (V_F):2.1V (حداقل)، 2.6V (معمول) در I_F=20mA؛ 2.3V (حداقل)، 2.8V (معمول) در I_F=80mA.
• جریان معکوس به ازای هر نقطه (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V.
• نسبت تطابق شدت نور (I_V-m):2:1 (حداکثر) در I_P=32mA، چرخه وظیفه 1/16. این حداکثر تغییر مجاز در روشنایی بین درخشان‌ترین و کم‌نورترین نقطه در ماتریس را مشخص می‌کند.

توجه: اندازه‌گیری شدت نور از منحنی پاسخ چشم CIE (کمیسیون بین‌المللی روشنایی) با استفاده از ترکیب سنسور و فیلتر مناسب پیروی می‌کند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاهبر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است. این بدان معناست که واحدها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده‌شان آزمایش و مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت برای ظاهری یکسان در کاربرد خود انتخاب کنند، که هنگام استفاده از چندین نمایشگر در کنار هم بسیار مهم است. نسبت تطابق 2:1 بیشتر تضمین می‌کند که درون یک نمایشگر واحد، هیچ نقطه‌ای بیش از دو برابر نقطه دیگر روشن نباشد و یکنواختی بصری کاراکترها یا گرافیک‌های تشکیل شده را تضمین می‌نماید.

4. تحلیل منحنی عملکرد

در حالی که PDF به منحنی‌های مشخصه معمول اشاره می‌کند، داده‌های الکتریکی/نوری ارائه شده امکان تحلیل را فراهم می‌کنند. ولتاژ مستقیم افزایش قابل پیش‌بینی‌ای با جریان نشان می‌دهد (از 2.6V معمول در 20mA به 2.8V معمول در 80mA)، که رفتار استاندارد LED است. طول موج غالب 639 نانومتر و پیک 650 نانومتر، این را به طور محکمی در طیف قرمز فوق‌قرمز قرار می‌دهد و تأثیر بصری بالایی ارائه می‌دهد. محدوده دمای کاری گسترده (35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد) نشان‌دهنده عملکرد پایدار در محیط‌های سخت است، اگرچه جریان مستقیم باید در دمای محیطی بالا مطابق با حداکثر مقادیر مجاز کاهش یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج و قابلیت انباشت

نقشه مکانیکی ابعاد حیاتی برای طراحی جایگاه PCB و یکپارچه‌سازی محفظه را فراهم می‌کند. یک ویژگی کلیدی که برجسته شده این است که ماژولهم به صورت عمودی و هم افقی قابل انباشت است. این نشان می‌دهد که طراحی مکانیکی شامل ویژگی‌هایی (مانند لبه‌های هم‌سطح یا نقاط نصب خاص) است که اجازه می‌دهد چندین نمایشگر در مجاورت یکدیگر قرار گیرند تا نمایشگرهای چندکاراکتری یا چندخطی بزرگ‌تری ایجاد شوند بدون فاصله‌های ناخوشایند یا مشکلات تراز.

5.2 اتصال پین و مدار داخلی

دستگاه دارای پیکربندی 24 پین است. جدول پایانه‌ها به وضوح عملکرد هر پین را تعریف می‌کند: آند برای ستون‌ها و کاتد برای ردیف‌ها. چندین پین با عنوان \"بدون اتصال\" (N/C) علامت‌گذاری شده‌اند. نمودار مدار داخلی، که برای یک نمایشگر ماتریسی معمول است، 64 LED (8x8) را نشان می‌دهد که با آندهای متصل به ستون‌ها و کاتدها در ردیف‌ها چیده شده‌اند. این معماری ماتریسی رایج تعداد پین‌های درایور مورد نیاز را به حداقل می‌رساند (16 برای 64 LED) اما نیازمند درایو چندگانه است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دستورالعمل اصلی مونتاژ ارائه شده برای لحیم‌کاری است:260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن. این یک پارامتر پروفیل استاندارد لحیم‌کاری رفلو است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که فرآیند مونتاژ PCB آنها به این پایبند است تا از آسیب حرارتی به چیپ‌های LED یا پکیج پلاستیکی جلوگیری شود. محدوده دمای ذخیره‌سازی (35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد) نیز باید در طول جابجایی و قبل از مونتاژ رعایت شود.

7. پیشنهادات کاربرد

7.1 سناریوهای کاربرد معمول

ترکیب روشنایی بالا، زاویه دید گسترده و ساختار حالت جامد، LTP-18088KD را برای موارد زیر مناسب می‌سازد:پنل‌های کنترل صنعتی(شاخص‌های وضعیت، کدهای خطا)،تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری(خوانش‌ها، نمودارهای میله‌ای)،نمایشگرهای اطلاعات عمومی(در حمل و نقل، تابلوهای پیام ساده)،الکترونیک مصرفی(نمایشگرهای تجهیزات صوتی، وضعیت لوازم خانگی)، وکیت‌های نمونه‌سازی و آموزشی.

7.2 ملاحظات طراحی

• مدار درایو:باید از درایورهای جریان ثابت یا مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب برای هر ستون/ردیف برای تنظیم جریان مستقیم (مثلاً 20mA برای روشنایی معمول) استفاده کرد.
• چندگانه‌سازی:ماتریس نیازمند درایو چندگانه است. کنترلر باید به اندازه کافی سریع از بین ردیف‌ها (یا ستون‌ها) چرخه بزند تا از لرزش قابل مشاهده جلوگیری کند (معمولاً >100Hz). جریان پیک به ازای هر نقطه (90mA) اجازه می‌دهد جریان‌های پالسی بالاتری در طول چندگانه‌سازی برای دستیابی به روشنایی متوسط مورد نظر استفاده شود.
• محاسبه توان:با 64 نقطه، حداکثر توان متوسط 40mW به ازای هر نقطه، و چرخه وظیفه تعریف شده توسط طرح چندگانه‌سازی، اتلاف توان کل ماژول باید محاسبه شود تا مدیریت حرارتی کافی تضمین گردد.
• محافظت ESD:همانند تمام دستگاه‌های نیمه‌هادی، احتیاط‌های استاندارد ESD باید در طول جابجایی و مونتاژ رعایت شود.

8. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده کلیدی برای LTP-18088KD استفاده ازفناوری AlInGaP (قرمز فوق‌قرمز)است. در مقایسه با LEDهای قدیمی GaAsP یا قرمز استاندارد GaP، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان درایو، یا روشنایی مشابه در توان پایین‌تر می‌شود. طراحی صفحه سیاه/سگمنت سفید نسبت به پکیج‌های سنتی خاکستری یا بژ، کنتراست را مؤثرتر افزایش می‌دهد. طراحی قابل انباشت آن یک مزیت مکانیکی عملی برای ساخت نمایشگرهای بزرگتر به صورت یکپارچه است.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: تفاوت بین طول موج پیک (650nm) و طول موج غالب (639nm) چیست؟

پ: طول موج پیک نقطه حداکثر توان در طیف تابش شده است. طول موج غالب نقطه رنگ درک شده است که از طیف و توابع تطابق رنگ CIE محاسبه می‌شود. برای یک منبع تک‌رنگ مانند این LED قرمز، آن‌ها نزدیک اما یکسان نیستند.

س: چگونه به شدت نور معمول 3500 μcd دست یابم؟

پ: شرایط آزمایش یکجریان پیک (I_P) برابر 32mA در چرخه وظیفه 1/16است. در یک ماتریس 8 ردیفی چندگانه، چرخه وظیفه 1/8 رایج‌تر است. برای دستیابی به روشنایی متوسط مشابه، جریان پیک در طول بازه زمانی فعال آن ممکن است نیاز به تنظیم بر اساس چرخه وظیفه درایور و جریان متوسط مورد نیاز به ازای هر LED داشته باشد.

س: آیا می‌توانم آن را مستقیماً با پین میکروکنترلر 5V راه‌اندازی کنم؟

پ: خیر. ولتاژ مستقیم حدود 2.6V است و یک مقاومت محدودکننده جریان سری اجباری است. اتصال مستقیم 5V به دلیل جریان بیش از حد LED را از بین می‌برد. علاوه بر این، پین‌های میکروکنترلر معمولاً نمی‌توانند جریان تجمعی مورد نیاز برای یک ستون یا ردیف کامل در یک تنظیم چندگانه را تأمین/جذب کنند؛ درایورهای خارجی (ترانزیستورها یا ICهای درایور LED اختصاصی) ضروری هستند.

10. مثال طراحی و مورد استفاده

سناریو: طراحی یک نمایشگر عددی 4 رقمی ساده برای یک شمارنده.

چهار نمایشگر LTP-18088KD در کنار هم قرار می‌گیرند (تسهیل شده توسط طراحی قابل انباشت). از یک میکروکنترلر برای مدیریت نمایشگر استفاده می‌شود. از آنجایی که هر ماتریس 8x8 می‌تواند اعداد قابل تشخیصی را تشکیل دهد، فرمور کنترلر شامل یک نقشه فونت خواهد بود. میکروکنترلر، از طریق آرایه‌های ترانزیستور خارجی یا یک IC درایور LED اختصاصی، نمایشگرها را چندگانه می‌کند. از بین چهار نمایشگر (چندگانه‌سازی تقسیم زمانی) و درون هر نمایشگر، از بین 8 ردیف (اسکن ردیف) چرخه می‌زند. جریان پیک به ازای هر LED توسط مدار درایور برای دستیابی به روشنایی مورد نظر تنظیم می‌شود، با در نظر گرفتن چرخه وظیفه کل چندگانه‌سازی (مثلاً 1/32 اگر 4 نمایشگر * 8 ردیف اسکن شود). منبع تغذیه باید برای تحویل جریان متوسط کل برای تمام نقاط روشن شده اندازه‌گیری شود.

11. معرفی اصل عملکرد

LTP-18088KD بر اساس اصلالکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادیعمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه دیود در سراسر یک چیپ LED AlInGaP اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ نیمه‌هادی AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که طول موج (رنگ) نور تابش شده را تعریف می‌کند - در این مورد، قرمز فوق‌قرمز. 64 چیپ LED منفرد در یک ماتریس با ستون‌های آند مشترک و ردیف‌های کاتد مشترک چیده شده‌اند. با اعمال انتخابی یک ولتاژ مثبت به یک ستون خاص (آند) و زمین کردن یک ردیف خاص (کاتد)، تنها LED در تقاطع آن ردیف و ستون روشن می‌شود. با دنباله‌سازی سریع از طریق این فرآیند (چندگانه‌سازی)، تمام نقاط مورد نظر می‌توانند روشن شوند تا یک تصویر پایدار تشکیل دهند.

12. روندهای فناوری

فناوری نمایشگر به طور مداوم در حال تکامل است. در حالی که ماتریس‌های نقطه‌ای LED گسسته مانند LTP-18088KD به دلیل استحکام، سادگی و روشنایی بالا برای کاربردهای توکار خاص همچنان مرتبط هستند، چندین روند قابل توجه است. حرکت به سمتآرایه‌های LED نصب سطحی (SMD)برای چگالی بالاتر و مونتاژ خودکار وجود دارد.ماتریس‌های درایور LED یکپارچهبا کنترلرهای داخلی (مانند رابط‌های I2C یا SPI) در حال ساده‌سازی پیچیدگی طراحی هستند. برای کاربردهای رنگی،ماتریس‌های LED RGBدر حال رایج‌تر شدن هستند. علاوه بر این، در بسیاری از کاربردهای مصرفی، ماژول‌های کوچک OLED یا TFT LCD در حال جایگزینی ماتریس‌های نقطه‌ای LED تک‌رنگ هستند که در آن‌ها گرافیک کامل، رنگ و توان پایین‌تر در سناریوهای همیشه روشن مورد نیاز است. با این حال، برای کاربردهایی که نیازمند روشنایی شدید، طول عمر طولانی، محدوده دمایی گسترده و سادگی هستند، نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای مبتنی بر AlInGaP همچنان موقعیت قوی خود را حفظ می‌کنند.