دیتاشیت نمایشگر الفبایی-عددی 17 بخشی LTP-22801JF - ارتفاع رقم 2.24 اینچ - رنگ زرد-نارنجی AlInGaP - ولتاژ پیشرو 5.2 ولت - مستندات فنی فارسی

1. مرور محصول

LTP-22801JF یک ماژول نمایشگر الفبایی-عددی تک رقمی با عملکرد بالا است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند نمایش واضح، پرنور و قابل اعتماد کاراکترها هستند. عملکرد اصلی آن نمایش کاراکترهای الفبایی-عددی (حروف A-Z، اعداد 0-9 و برخی نمادها) با استفاده از پیکربندی 17 بخشی است که انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به نمایشگرهای سنتی 7 بخشی ارائه می‌دهد.

مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از ماده نیمه‌هادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) برای تراشه‌های LED، به طور خاص در رنگ زرد-نارنجی نهفته است. فناوری AlInGaP به دلیل بازده نوری بالا و عملکرد عالی در طیف رنگ کهربایی تا قرمز شناخته شده است. نمایشگر دارای صفحه سیاه با بخش‌های سفید است که نسبت کنتراست بالایی برای خوانایی بهینه حتی در شرایط مختلف نور محیطی فراهم می‌کند. این دستگاه از نظر شدت روشنایی دسته‌بندی شده است که تضمین‌کننده سطوح روشنایی یکنواخت در بین دسته‌های تولیدی است.

بازار هدف شامل پنل‌های کنترل صنعتی، تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری، دستگاه‌های پزشکی، ابزار دقیق و هر سیستم توکار دیگری است که در آن یک رقم منفرد با خوانایی بالا برای نشان دادن وضعیت، قرائت داده یا بازخورد رابط کاربری مورد نیاز باشد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 ویژگی‌های فتومتریک و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. در جریان آزمایش استاندارد 20 میلی‌آمپر برای هر بخش و دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد، دستگاه یک شدت روشنایی متوسط معمولی معادل 41.6 میلی‌کاندلا (mcd) ارائه می‌دهد. هنگامی که با جریان بالاتر 40 میلی‌آمپر راه‌اندازی شود، این مقدار به طور معمول به 72.8 mcd افزایش می‌یابد که نشان‌دهنده خطی بودن خوب خروجی نور با جریان است.

ویژگی‌های رنگ توسط طول‌موج‌های خاص تعریف می‌شوند. طول‌موج اوج تابش (λp) به طور معمول 611 نانومتر (nm) است که آن را به طور قطع در ناحیه زرد-نارنجی طیف مرئی قرار می‌دهد. طول‌موج غالب (λd)، که بیشتر با رنگ درک شده مرتبط است، به طور معمول 605 نانومتر است. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 17 نانومتر است که نشان‌دهنده یک رنگ نسبتاً خالص و اشباع شده با حداقل گسترش طیفی است. تطابق شدت روشنایی بین بخش‌ها با حداکثر نسبت 2:1 مشخص شده است که ظاهر یکنواخت در سراسر کاراکتر را تضمین می‌کند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

ویژگی‌های الکتریکی مرزها و شرایط عملیاتی نمایشگر را تعریف می‌کنند. حداکثر رتبه‌بندی مطلق محدودیت‌هایی را ارائه می‌دهد که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. حداکثر جریان پیشرو پیوسته برای هر بخش 24 میلی‌آمپر است، با ضریب کاهش خطی 0.31 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد. برای عملکرد پالسی در چرخه وظیفه 1/10 و عرض پالس 1.0 میلی‌ثانیه، جریان پیشرو پیک می‌تواند به 60 میلی‌آمپر برای هر بخش برسد. حداکثر اتلاف توان برای هر بخش تحت عملکرد پیوسته 134 میلی‌وات است.

در شرایط عملیاتی معمول (IF=20mA)، ولتاژ پیشرو (VF) برای هر بخش از حداقل 4.1 ولت تا حداکثر 5.2 ولت متغیر است، با یک مقدار معمولی که انتظار می‌رود در این محدوده باشد. این ولتاژ پیشرو نسبتاً بالاتر مشخصه LEDهای AlInGaP است. حداکثر ولتاژ معکوس (VR) که می‌توان به هر بخش اعمال کرد 10 ولت است، با جریان معکوس (IR) حداکثر 100 میکروآمپر تحت آن شرایط.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

این دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد رتبه‌بندی شده است که آن را برای انواع گسترده‌ای از محیط‌ها، از سردخانه صنعتی تا تجهیزات نزدیک منابع حرارتی مناسب می‌سازد. محدوده دمای نگهداری یکسان است. یک پارامتر حیاتی برای مونتاژ، رتبه دمای لحیم‌کاری است: دستگاه می‌تواند حداکثر دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد را برای حداکثر مدت 3 ثانیه تحمل کند، که در نقطه‌ای به فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن پکیج اندازه‌گیری می‌شود. این اطلاعات برای تعریف پروفایل‌های لحیم‌کاری بازجوشی در حین مونتاژ PCB حیاتی است.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

3.1 ابعاد فیزیکی و طرح کلی

نمایشگر دارای ارتفاع رقمی 2.24 اینچ (57.0 میلی‌متر) است که آن را به عنوان یک نمایشگر بزرگ‌فرمت برای مشاهده واضح از فاصله طبقه‌بندی می‌کند. ابعاد پکیج در یک نقشه دقیق ارائه شده است. تمام ابعاد حیاتی بر حسب میلی‌متر مشخص شده‌اند، با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. مهندسان باید برای طراحی دقیق ردپای PCB به این نقشه مراجعه کنند تا فاصله و تراز مناسب را تضمین کنند.

3.2 پیکربندی پایه‌ها و نمودار مدار

LTP-22801JF یک دستگاه با آند مشترک است. این دستگاه دارای 19 پایه در پیکربندی تک ردیفی است. نمودار مدار داخلی نشان می‌دهد که 17 بخش (A1, A2, B, C, D1, D2, E, F, G1, G2, H, I, J, K, L, M) و نقطه اعشاری (DP) LEDهای مجزا هستند. پایه‌های آند مشترک (پایه 1 و پایه 11) به طور داخلی به هم متصل شده‌اند و دو نقطه برای اتصال ولتاژ تغذیه مثبت فراهم می‌کنند که می‌تواند به توزیع جریان و چیدمان PCB کمک کند. هر کاتد بخش پایه مخصوص به خود را دارد (پایه‌های 2-10, 12-19). این پیکربندی امکان کنترل مالتی‌پلکس مجزای هر بخش را فراهم می‌کند.

4. دستورالعمل‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

4.1 راه‌اندازی نمایشگر

به عنوان یک نمایشگر با آند مشترک، آندها (پایه‌های 1 و 11) باید از طریق یک طرح محدودکننده جریان به ولتاژ تغذیه مثبت متصل شوند. هر پایه کاتد باید به طور مجزا راه‌اندازی شود، معمولاً توسط یک پایه پورت میکروکنترلر یا یک IC درایور اختصاصی (مانند یک شیفت رجیستر یا درایور بخش). درایور باید بتواند جریان بخش مورد نیاز را هنگام فعال‌سازی (کشیدن کاتد به سطح پایین) سینک کند. ولتاژ پیشرو (4.1V-5.2V) باید هنگام انتخاب سطوح منطقی ولتاژ و ICهای درایور در نظر گرفته شود؛ سیستم‌های 5 ولتی معمولاً استفاده می‌شوند.

محدود کردن جریان:مقاومت‌های محدودکننده جریان خارجی برای هر بخش یا، رایج‌تر، برای هر گره آند مشترک در صورت مالتی‌پلکس کردن اجباری هستند. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه، VF ولتاژ پیشرو LED (برای ایمنی از مقدار حداکثر استفاده کنید) و IF جریان پیشرو مورد نظر (مثلاً 20mA) است. استفاده از VF حداکثر، حتی با تغییرات دستگاه، ثبات روشنایی را تضمین می‌کند.

4.2 ملاحظات مالتی‌پلکس

برای کاربردهای چند رقمی یا برای کاهش تعداد پایه‌های میکروکنترلر، این نمایشگر تک رقمی می‌تواند در یک آرایه مالتی‌پلکس شده ادغام شود. در یک تنظیم مالتی‌پلکس، آندهای مشترک چندین رقم به هم متصل می‌شوند (آند رقم 1، آند رقم 2 و غیره)، و کاتدهای بخش متناظر نیز به هم متصل می‌شوند (همه بخش‌های 'A'، همه بخش‌های 'B' و غیره). ارقام یکی پس از دیگری به سرعت روشن می‌شوند. هنگام مالتی‌پلکس کردن، رتبه جریان پالسی پیک (60mA در چرخه وظیفه 1/10) مرتبط می‌شود. جریان متوسط نباید از رتبه پیوسته تجاوز کند، بنابراین جریان پالس می‌تواند بالاتر باشد. به عنوان مثال، راه‌اندازی با 40mA و چرخه وظیفه 1/4، جریان متوسط 10mA را می‌دهد.

4.3 مدیریت حرارتی و چیدمان PCB

در حالی که اتلاف توان هر بخش به طور مجزا کم است، توان کل برای یک رقم کاملاً روشن (همه 17 بخش + DP در 20mA و ~4.5V) می‌تواند به 1.5 وات نزدیک شود. مساحت کافی مس PCB و احتمالاً وایاهای حرارتی زیر پکیج ممکن است برای دفع حرارت ضروری باشد، به ویژه در دمای محیطی بالا یا هنگام راه‌اندازی با جریان‌های بالاتر. اطمینان از یک اتصال لحیم خوب روی همه پایه‌ها نیز برای هدایت حرارتی دور از تراشه‌های LED بسیار مهم است.

5. تحلیل عملکرد و منحنی‌ها

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکتریکی و نوری معمولی اشاره می‌کند که برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط غیراستاندارد ضروری هستند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات ندارند، منحنی‌های استاندارد برای چنین دستگاه‌هایی معمولاً شامل موارد زیر است:

• شدت روشنایی نسبی در مقابل جریان پیشرو (منحنی I-V):این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد. به طور کلی در جریان‌های پایین خطی است اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی اشباع شود.
• ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو:رابطه نمایی را نشان می‌دهد، محدوده VF مشخص شده در جدول را تأیید می‌کند.
• شدت روشنایی نسبی در مقابل دمای محیط:برای LEDهای AlInGaP، شدت روشنایی معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. این منحنی برای کاربردهایی که در کل محدوده دمایی عمل می‌کنند حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت در مقابل طول‌موج، که اوج در ~611nm و پهنای نیمه را نشان می‌دهد.

طراحان باید از این منحنی‌ها برای پیش‌بینی عملکرد در کاربرد خاص خود استفاده کنند و اثرات تغییرات دما و جریان درایو را در نظر بگیرند.

6. مقایسه و زمینه فناوری

6.1 AlInGaP در مقابل سایر فناوری‌های LED

استفاده از AlInGaP بر روی یک زیرلایه غیرشفاف GaAs یک تمایزدهنده کلیدی است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر GaAsP یا GaP، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتر و پایداری دمایی بهتری در محدوده کهربایی-قرمز ارائه می‌دهد. در مقایسه با LEDهای سفید تبدیل‌شده با فسفر که در برخی نمایشگرها استفاده می‌شوند، AlInGaP یک رنگ خالص و اشباع شده بدون پیچیدگی و اتلاف بازده تبدیل فسفر ارائه می‌دهد که منجر به کنتراست بالاتر و طول عمر بالقوه بیشتر می‌شود.

6.2 نمایشگر 17 بخشی در مقابل 7 بخشی و ماتریس نقطه‌ای

یک نمایشگر 17 بخشی (گاهی اوقات نمایشگر "ستاره‌ای" نامیده می‌شود) بین یک نمایشگر 7 بخشی و یک نمایشگر ماتریس نقطه‌ای کامل قرار دارد. این نمایشگر می‌تواند طیف بسیار وسیع‌تری از کاراکترهای الفبایی-عددی را با خوانایی بیشتری نسبت به یک نمایشگر 7 بخشی نمایش دهد (مثلاً تمایز 'S' از '5'، نمایش صحیح 'M'، 'W'، 'K') در حالی که به خطوط کنترل بسیار کمتری نیاز دارد و راه‌اندازی آن ساده‌تر از یک پنل ماتریس نقطه‌ای با وضوح بالا است. LTP-22801JF یک راه‌حل بهینه است زمانی که کاربرد نیازمند مجموعه محدودی از کاراکترهای واضح و متمایز بر روی یک رقم بزرگ منفرد است.

7. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از یک میکروکنترلر 3.3 ولتی راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر، مستقیماً نه. ولتاژ پیشرو معمولی (4.1V-5.2V) بالاتر از 3.3 ولت است. شما به ولتاژ تغذیه حداقل 5 ولت برای سمت LED نیاز دارید. سیگنال‌های کنترل از میکروکنترلر 3.3 ولتی به درایورهای کاتد در صورتی که درایورها به ورودی‌های منطقی-بالای 5 ولتی نیاز داشته باشند باید سطح‌شیفت شوند، یا باید از درایورهای سازگار با منطق 3.3 ولتی استفاده کنید.

س: چرا دو پایه آند مشترک وجود دارد؟

ج: دو پایه آند متصل داخلی (1 و 11) انعطاف‌پذیری در مسیریابی PCB را فراهم می‌کنند و به توزیع جریان آند کل کمک می‌کنند که وقتی همه بخش‌ها روشن هستند می‌تواند قابل توجه باشد. اتصال هر دو به منبع تغذیه توصیه می‌شود.

س: هدف از نسبت تطابق شدت روشنایی چیست؟

ج: این نسبت (حداکثر 2:1) تضمین می‌کند که کم‌نورترین بخش در یک دستگاه تحت شرایط یکسان کمتر از نصف روشن‌ترین بخش نخواهد بود. این امر یکنواختی بصری در سراسر کاراکتر را تضمین می‌کند و از این که برخی بخش‌ها به طور محسوسی کم‌نورتر از بقیه به نظر برسند جلوگیری می‌کند.

س: چگونه کاراکترها را ایجاد کنم؟

ج: شما به یک نقشه کاراکتر یا جدول فونت در کد میکروکنترلر خود نیاز دارید. این یک جدول جستجو است که برای هر کاراکتر الفبایی-عددی که می‌خواهید نمایش دهید، تعریف می‌کند که کدام ترکیب از 17 بخش (و DP) باید روشن شوند (کاتد به سطح پایین کشیده شود) هنگامی که آند مشترک در سطح بالا است.

8. مثال کاربردی عملی

سناریو: یک نمایشگر تایمر دیجیتال.یک LTP-22801JF منفرد می‌تواند برای نشان دادن رقم ثانیه‌ها روی یک تایمر شمارش معکوس بزرگ استفاده شود. میکروکنترلر اعداد 9 تا 0 را به صورت چرخه‌ای نمایش می‌دهد. طراحی شامل موارد زیر خواهد بود: 1) تأمین یک منبع تغذیه 5 ولت پایدار. 2) قرار دادن یک مقاومت محدودکننده جریان منفرد روی خط آند مشترک (پایه‌های 1 و 11). 3) اتصال هر یک از 18 پایه کاتد (17 بخش + DP) به یک پایه مجزا از میکروکنترلر یا، به طور کارآمد‌تر، به خروجی‌های دو شیفت رجیستر سریال-به-موازی 8 بیتی برای صرفه‌جویی در پایه‌های I/O. 4) برنامه‌نویسی میکروکنترلر با الگوهای بخش برای ارقام 0-9 و احتمالاً یک دونقطه یا نماد دیگر با استفاده از DP. روشنایی بالا و اندازه رقم بزرگ، مشاهده زمان از فاصله دور را تضمین می‌کند.