دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTD-5223AJF - ارتفاع رقم 0.56 اینچ - رنگ زرد نارنجی AlInGaP - ولتاژ آستانه 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTD-5223AJF یک ماژول نمایشگر الفبایی-عددی هفت قسمتی با عملکرد بالا است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند نمایش اعداد واضح، روشن و با مصرف توان پایین هستند. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی بصری عددی در دستگاه‌های الکترونیکی است. فناوری هسته‌ای آن از ماده نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) برای تولید نور متمایز زرد-نارنجی استفاده می‌کند. این سیستم ماده به دلیل بازدهی بالا و قابلیت دید عالی شناخته شده است. نمایشگر دارای صفحه‌ای به رنگ خاکستری روشن و قطعات سفید رنگ است که تضاد بالایی برای خوانایی بهینه تحت شرایط نوری مختلف ارائه می‌دهد.

این دستگاه در دسته نمایشگرهای با کاتد مشترک و با پیکربندی نقطه اعشار سمت راست طبقه‌بندی می‌شود. برای قابلیت اطمینان حالت جامد طراحی شده و عمر عملیاتی طولانی و عملکرد یکنواخت را تضمین می‌کند. بازار هدف شامل پنل‌های کنترل صنعتی، تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری، لوازم خانگی و هر سیستم نهفته‌ای است که به یک نمایشگر عددی فشرده، قابل اطمینان و بهینه از نظر انرژی نیاز دارد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. پارامترهای کلیدی، اندازه‌گیری شده در دمای محیط (TA) برابر با 25 درجه سانتی‌گراد، به شرح زیر است:

• شدت نور متوسط (I_V):از حداقل 320 میکروکاندلا تا مقدار متداول 700 میکروکاندلا در زمانی که با جریان مستقیم (I_F) معادل 1 میلی‌آمپر به ازای هر قطعه راه‌اندازی می‌شود، متغیر است. این سطح روشنایی بالا، دید خوبی را تضمین می‌کند.
• طول موج اوج تابش (λ_p):معمولاً 611 نانومتر (nm). این پارامتر نقطه خاص حداکثر توان خروجی طیفی در ناحیه زرد-نارنجی طیف مرئی را تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):تقریباً 17 نانومتر. این پارامتر نشان‌دهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطع شده است؛ عرض باریک‌تر نشان‌دهنده رنگ اشباع‌شده‌تر و خالص‌تر است.
• طول موج غالب (λ_d):معمولاً 605 نانومتر. این، درک تک‌طول‌موجی رنگ توسط چشم انسان است که به طور نزدیکی با سایه زرد-نارنجی درک شده مطابقت دارد.
• نسبت تطابق شدت نور (I_V-m):حداکثر 2:1. این پارامتر، تغییرات مجاز در روشنایی بین قطعات مختلف یک رقم یکسان را هنگامی که تحت شرایط یکسان (I_F=1mA) راه‌اندازی می‌شوند، مشخص می‌کند و ظاهر یکنواخت را تضمین می‌نماید.

تمام اندازه‌گیری‌های شدت نور با استفاده از ترکیب سنسور و فیلتری انجام می‌شود که برای تقریب منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE کالیبره شده‌اند و این امر ارتباط داده‌ها با بینایی انسان را تضمین می‌کند.

2.2 مشخصات الکتریکی

پارامترهای الکتریکی، شرایط کار و محدودیت‌های دستگاه را تعریف می‌کنند:

• ولتاژ مستقیم هر قطعه (V_F):معمولاً 2.6 ولت، با حداکثر 2.6 ولت در I_F=20mA. این، افت ولتاژ در یک قطعه روشن است.
• جریان معکوس هر قطعه (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) معادل 5 ولت اعمال شود. این نشان‌دهنده سطح جریان نشتی هنگامی است که LED در بایاس معکوس قرار دارد.

2.3 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

اینها محدودیت‌های تنشی هستند که تحت هیچ شرایطی نباید از آنها تجاوز کرد تا از آسیب دائمی جلوگیری شود:

• اتلاف توان هر قطعه:70 میلی‌وات.
• جریان مستقیم پیک هر قطعه:90 میلی‌آمپر (در چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم پیوسته هر قطعه:25 میلی‌آمپر. این رتبه از دمای 25 درجه سانتی‌گراد به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.
• ولتاژ معکوس هر قطعه:5 ولت.
• محدوده دمای کار و 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.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه "برای شدت نور دسته‌بندی شده است." این به معنای فرآیند دسته‌بندی یا مرتب‌سازی بر اساس خروجی نوری اندازه‌گیری شده است. در حالی که جزئیات کد دسته‌بندی خاص در این بخش ارائه نشده است، دسته‌بندی متداول برای چنین نمایشگرهایی شامل گروه‌بندی واحدها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده آنها در جریان آزمایش استاندارد (مثلاً 1mA یا 20mA) است. این امر تضمین می‌کند که طراحان نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت برای ظاهر یکدست محصول دریافت می‌کنند. خریداران باید برای تعاریف دقیق کدهای مرتبط با شدت نور و به طور بالقوه ولتاژ مستقیم (V_f) به مشخصات کامل دسته‌بندی سازنده مراجعه کنند تا سازگاری الکتریکی در طراحی خود را تضمین نمایند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به "منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری متداول" اشاره می‌کند. این نمایش‌های گرافیکی برای درک رفتار دستگاه فراتر از مشخصات تک نقطه‌ای بسیار مهم هستند. اگرچه منحنی‌های خاص در متن ارائه شده نمایش داده نشده‌اند، اما معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه بین جریان مستقیم (I_F) و ولتاژ مستقیم (V_F) را نشان می‌دهد. این برای طراحی مدار محدودکننده جریان ضروری است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان راه‌اندازی افزایش می‌یابد و به بهینه‌سازی تعادل بین روشنایی و مصرف توان کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که چگونه روشنایی با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد، که برای کاربردهایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که اوج (λ_p) و شکل طیف نور ساطع شده را نشان می‌دهد.

طراحان باید به این منحنی‌ها مراجعه کنند تا عملکرد تحت شرایط غیراستاندارد را پیش‌بینی کرده و عملکرد قابل اطمینان در محدوده دمای مشخص شده را تضمین نمایند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد فیزیکی

این دستگاه دارای ارتفاع رقمی معادل 0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر) است. نقشه ابعاد بسته (که به آن ارجاع داده شده اما نشان داده نشده) طرح‌های مکانیکی دقیقی از جمله طول کلی، عرض، ارتفاع، ابعاد قطعات و فاصله پایه‌ها (پین) را ارائه می‌دهد. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این اطلاعات برای طراحی ردپای PCB و اطمینان از تناسب مناسب در محفظه محصول نهایی حیاتی است.

5.2 اتصال پایه‌ها و شناسایی قطبیت

LTD-5223AJF یک نمایشگر دو رقمی با کاتد مشترک و دارای 18 پایه است. آرایش پایه‌ها به شرح زیر است:

• کاتد مشترک (CC):پایه‌های 13 و 14 به ترتیب ترمینال‌های کاتد مشترک برای رقم 2 و رقم 1 هستند. در پیکربندی کاتد مشترک، تمام کاتدهای قطعات LED یک رقم مشخص به صورت داخلی به این پایه واحد متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک قطعه، پایه آند متناظر آن باید در حالت بالا (ولتاژ مثبت از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان) راه‌اندازی شود در حالی که کاتد مشترک رقم آن در حالت پایین (زمین) قرار می‌گیرد.
• آندهای قطعات:پایه‌های 1 تا 12 و 15 تا 18، اتصالات آند برای قطعات فردی (A تا G و DP) هر دو رقم هستند. نگاشت به وضوح در جدول اتصال پایه‌ها تعریف شده است (مثلاً پایه 1: آند E برای رقم 1).
• نقطه اعشار سمت راست:آندهای نقطه اعشار برای هر رقم مشخص شده‌اند (پایه‌های 4 و 9)، که موقعیت آن در سمت راست رقم را تأیید می‌کند.

نمودار مدار داخلی (ارجاع داده شده) به صورت بصری این معماری کاتد مشترک و اتصال داخلی قطعات در هر رقم را تأیید می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

حداکثر مقادیر مجاز مطلق یک پارامتر حیاتی لحیم‌کاری را مشخص می‌کنند: پایه‌ها می‌توانند در معرض دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 3 ثانیه قرار گیرند، که در نقطه‌ای به فاصله 1/16 اینچ (1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن (جایی که بدنه بسته به PCB می‌رسد) اندازه‌گیری می‌شود. این یک محدودیت پروفایل استاندارد لحیم‌کاری رفلو است. برای اطمینان از قابلیت اطمینان:

• در طول فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو، به شدت به این پروفایل زمان-دما پایبند باشید.
• از لحیم‌کاری دستی مستقیم به بدنه بسته خودداری کنید؛ حرارت را فقط به پایه‌ها اعمال نمایید.
• پس از لحیم‌کاری، اجازه دهید دستگاه به طور طبیعی خنک شود؛ از شوک حرارتی اجتناب کنید.
• در طول جابجایی و مونتاژ، اقدامات احتیاطی استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) را رعایت کنید.
• دستگاه‌ها را قبل از استفاده در محدوده دمای مشخص شده (35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد) در یک محیط خشک ذخیره کنید.

7. توصیه‌های کاربردی

7.1 مدارهای کاربردی متداول

برای نمایشگرهای با کاتد مشترک مانند LTD-5223AJF، دو روش راه‌اندازی اولیه استفاده می‌شود:

1. راه‌اندازی استاتیک:هر آند قطعه دارای یک مقاومت محدودکننده جریان و یک پایه درایور اختصاصی است. کاتدهای مشترک به طور دائمی به زمین متصل هستند. این روش ساده است اما به بسیاری از پایه‌های I/O (7 قطعه + DP به ازای هر رقم) نیاز دارد.
2. راه‌اندازی مالتی‌پلکس (دینامیک):این متداول‌ترین روش برای نمایشگرهای چند رقمی است. تمام آندهای قطعات برای موقعیت قطعه یکسان در بین ارقام به یکدیگر متصل شده‌اند. کاتد مشترک هر رقم به طور مستقل توسط یک ترانزیستور یا IC درایور کنترل می‌شود. میکروکنترلر به سرعت چرخه‌ای را طی می‌کند که در هر زمان کاتد یک رقم را روشن می‌کند در حالی که داده‌های قطعه برای آن رقم را روی خطوط آند مشترک ارائه می‌دهد. این به طور قابل توجهی تعداد پایه‌های I/O مورد نیاز را کاهش می‌دهد و بسیار کارآمد است. روشنایی بالا و زمان پاسخ خوب LEDهای AlInGaP، آنها را برای مالتی‌پلکس کردن بسیار مناسب می‌سازد.

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری برای هر آند قطعه (یا خط آند مشترک در مالتی‌پلکس) استفاده کنید تا جریان مستقیم را به یک مقدار ایمن، معمولاً بین 1mA و 20mA بسته به روشنایی مورد نظر و بودجه توان، محدود کند. مقدار مقاومت را با استفاده از رابطه R = (V_منبع- V_F) / I_F.
• محاسبه کنید.کارکرد با جریان پایین:
• دیتاشیت عملکرد عالی را در جریان‌هایی به پایینی 1mA به ازای هر قطعه برجسته می‌کند. این یک مزیت کلیدی برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به انرژی است.زاویه دید:
• زاویه دید گسترده، خوانایی از موقعیت‌های مختلف را تضمین می‌کند که برای تجهیزات نصب شده روی پنل مهم است.مدیریت حرارت:

در حالی که اتلاف توان پایین است، اطمینان حاصل کنید که دمای محیط کار از 85 درجه سانتی‌گراد تجاوز نمی‌کند. در فضاهای بسته یا محیط‌های با دمای بالا، تهویه را در نظر بگیرید.

8. مقایسه و تمایز فنی

• متمایزکننده‌های اصلی LTD-5223AJF، فناوری ماده و بهینه‌سازی جریان پایین آن هستند:AlInGaP در مقابل مواد سنتی:
• در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر LED مانند GaAsP یا GaP، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای جریان راه‌اندازی یکسان یا روشنایی معادل در توان پایین‌تر می‌شود. همچنین اشباع رنگ و پایداری برتر در دما و طول عمر را فراهم می‌کند.طراحی جریان پایین:
• بسیاری از نمایشگرها در جریان‌های بالاتر (مثلاً 20mA) مشخصه‌یابی می‌شوند. LTD-5223AJF به صراحت برای ویژگی‌های عالی در 1mA آزمایش و انتخاب شده است، که آن را به یک انتخاب برجسته برای طراحی‌های فوق کم‌مصرفی تبدیل می‌کند که هر میلی‌آمپر در آنها اهمیت دارد.یکنواختی:

ویژگی‌هایی مانند "قطعات یکنواخت پیوسته" و نسبت تطابق شدت نور فشرده (2:1)، ظاهری حرفه‌ای و یکنواخت در تمام ارقام و قطعات را تضمین می‌کنند، که همیشه در نمایشگرهای کم‌هزینه تضمین شده نیست.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: حداقل جریان مورد نیاز برای دیدن روشن شدن قطعات چقدر است؟

پ: در حالی که دستگاه تا 1mA آزمایش شده است، قطعات ممکن است در جریان‌های حتی پایین‌تر نیز قابل مشاهده باشند، اگرچه روشنایی بسیار کم خواهد بود. برای عملکرد قابل اطمینان، برای حداقل مشخص شده 1mA طراحی کنید.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً با یک میکروکنترلر 3.3 ولت یا 5 ولت راه‌اندازی کنم؟_Fپ: بله، اما همیشه باید از یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. با V

متداول 2.6 ولت، یک منبع 5 ولتی به مقدار مقاومتی تقریباً معادل (5V - 2.6V) / 0.020A = 120Ω برای راه‌اندازی 20mA نیاز دارد. برای منطق 3.3 ولت، حاشیه ایمنی کوچکتر است: (3.3V - 2.6V) / 0.020A = 35Ω. همیشه جریان مستقیم واقعی را تأیید کنید.

س: "کاتد مشترک" برای طراحی مدار من چه معنایی دارد؟

پ: به این معنی است که شما جریان را به زمین می‌کشید تا یک رقم را روشن کنید. در عمل، پایه کاتد مشترک را به یک پایه I/O میکروکنترلر (که به عنوان خروجی پایین تنظیم شده) یا به کلکتور یک ترانزیستور NPN که امیتر آن زمین شده است، متصل می‌کنید. سپس میکروکنترلر ترانزیستور را روشن می‌کند تا رقم فعال شود.

س: چگونه در هنگام مالتی‌پلکس کردن به روشنایی یکنواخت دست می‌یابیم؟

پ: در راه‌اندازی مالتی‌پلکس، جریان لحظه‌ای هر قطعه از جریان متوسط مورد نظر بیشتر است زیرا هر رقم فقط برای کسری از زمان (چرخه وظیفه) روشن است. به عنوان مثال، برای دستیابی به میانگین 5mA به ازای هر قطعه در یک مالتی‌پلکس 2 رقمی با چرخه وظیفه برابر، شما هر قطعه را با تقریباً 10mA هنگامی که رقم آن فعال است راه‌اندازی می‌کنید. جریان پیک همچنان باید در محدوده حداکثر مجاز مطلق 25mA پیوسته/90mA پالسی باقی بماند.

10. مطالعه موردی طراحی و کاربرد

سناریو: طراحی نمایشگر یک مولتی‌متر دیجیتال قابل حمل کم‌مصرف

یک طراح در حال ساخت یک مولتی‌متر دیجیتال دستی است که باید برای مدت‌های طولانی با یک باتری 9 ولتی کار کند. خوانایی در شرایط نوری مختلف حیاتی است. LTD-5223AJF یک کاندیدای ایده‌آل است.پیاده‌سازی:

طراح از یک میکروکنترلر با درایورهای LCD/قطعه یکپارچه یا یک IC درایور مالتی‌پلکس اختصاصی استفاده می‌کند. آنها راه‌اندازی هر قطعه را با جریان متوسط 2mA برای صرفه‌جویی در توان انتخاب می‌کنند. برای یک مالتی‌پلکس 2 رقمی، جریان پیک در طول بازه زمانی فعال روی 4mA به ازای هر قطعه تنظیم می‌شود که به خوبی در قابلیت‌های دستگاه قرار دارد. شدت نور بالا در جریان پایین (320-700 میکروکاندلا در 1mA) اطمینان می‌دهد که نمایشگر به وضوح قابل مشاهده باقی می‌ماند. رنگ زرد-نارنجی AlInGaP به دلیل تضاد بالا در برابر صفحه خاکستری روشن و تأثیرگذاری آن در نور محیطی کم و روشن انتخاب شده است. زاویه دید گسترده به کاربر اجازه می‌دهد اندازه‌گیری را از زوایای مختلف بدون از دست دادن وضوح بخواند. ولتاژ آستانه پایین، اتلاف توان در مدار راه‌اندازی را به حداقل می‌رساند و عمر باتری را بیشتر افزایش می‌دهد.

11. معرفی اصل فنی

اصل عملیاتی هسته‌ای بر اساس الکترولومینسانس در یک پیوند P-N نیمه‌هادی است. LTD-5223AJF از AlInGaP (فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم) به عنوان ماده نیمه‌هادی فعال استفاده می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از انرژی گاف نواری ماده در دو سر پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع N با حفره‌های ناحیه نوع P بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. 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-نارنجی (~605-611 نانومتر). چیپ‌ها روی یک زیرلایه غیرشفاف GaAs نصب شده‌اند که به هدایت خروجی نور به سمت بالا از طریق قطعه کمک می‌کند و بازده و تضاد را بهبود می‌بخشد. هفت قطعه فردی (A تا G) و نقطه اعشار (DP) توسط چیپ‌های LED جداگانه یا ناحیه‌های چیپ تشکیل شده‌اند که از نظر الکتریکی ایزوله اما از نظر فیزیکی چیده شده‌اند تا یک الگوی رقم تشکیل دهند. پیکربندی کاتد مشترک، تمام کاتدهای قطعات درون یک رقم واحد را به صورت داخلی به هم متصل می‌کند و مدار راه‌اندازی خارجی را ساده می‌سازد.

12. روندها و بافت فناوری