دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-3861JS - ارتفاع رقم 0.3 اینچ - زرد AlInGaP - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - اتلاف توان 40 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-3861JS یک ماژول نمایشگر تک‌رقمی هفت‌قطعه‌ای الفبایی-عددی است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیاز به نمایش اعداد یا حروف محدود با وضوح و دید بالا دارند. عملکرد اصلی آن تبدیل سیگنال‌های الکتریکی به یک الگوی نورانی قطعه‌ای قابل مشاهده است که اعداد و برخی حروف را نشان می‌دهد. فناوری هسته بر پایه ماده نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) است که به طور خاص برای تابش نور در ناحیه طول موج زرد مهندسی شده است. این سیستم ماده‌ای به دلیل بازدهی بالا و روشنایی عالی در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند فسفید گالیم استاندارد (GaP) شناخته شده است. این دستگاه دارای صفحه‌ای خاکستری و نشانه‌گذاری قطعات سفید است که در کنار تابش زرد، کاراکتری با کنتراست بالا و به راحتی قابل خواندن ایجاد می‌کند، به ویژه تحت شرایط مختلف نور محیطی.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این نمایشگر چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد که آن را برای طیفی از کاربردهای صنعتی و مصرفی مناسب می‌سازد. روشنایی بالا و نسبت کنتراست عالی آن، خوانایی را حتی در محیط‌های پرنور تضمین می‌کند. زاویه دید گسترده امکان مشاهده واضح نمایشگر از موقعیت‌های مختلف را فراهم می‌آورد که برای پنل‌مترها و ابزار دقیق حیاتی است. قابلیت اطمینان حالت جامد فناوری LED به معنای طول عمر عملیاتی طولانی، مقاومت در برابر ضربه و لرزش و زمان پاسخ سریع است. نیاز به توان پایین، آن را با مدارهای منطقی دیجیتال کم‌ولتاژ یا باتری‌خور سازگار می‌سازد. بازارها و کاربردهای هدف معمول شامل تجهیزات تست و اندازه‌گیری (مولتی‌مترها، اسیلوسکوپ‌ها)، پنل‌های کنترل صنعتی، نشانگرهای داشبورد خودرو، لوازم خانگی مصرفی و هر دستگاه الکترونیکی است که به یک نمایشگر رقمی فشرده و قابل اطمینان نیاز دارد.

2. پارامترهای فنی و تفسیر عینی

2.1 مشخصات فوتومتریک و نوری

عملکرد فوتومتریک در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. شدت نور متوسط (Iv) در جریان مستقیم (If) برابر با 1 میلی‌آمپر، بین 200 تا 600 میکروکاندلا (µcd) مشخص شده است. این محدوده نشان‌دهنده فرآیند دسته‌بندی یا بینینگ برای روشنایی است. مقدار معمول احتمالاً در وسط این محدوده قرار دارد. طول موج تابش اوج (λp) برابر با 588 نانومتر و طول موج غالب (λd) برابر با 587 نانومتر است که هر دو در If=20mA اندازه‌گیری شده‌اند. این مقادیر خروجی را به طور قطع در ناحیه زرد خالص طیف مرئی قرار می‌دهند. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) برابر با 15 نانومتر نشان‌دهنده پهنای باند طیفی نسبتاً باریک است که منجر به رنگ زرد اشباع شده و خالص بدون گسترش قابل توجه به طول‌موج‌های سبز یا نارنجی مجاور می‌شود. نسبت تطابق شدت نور حداکثر 2:1، تغییرات مجاز در روشنایی بین قطعات مختلف یک رقم را مشخص می‌کند و ظاهر یکنواخت را تضمین می‌نماید.

2.2 پارامترهای الکتریکی

مشخصات الکتریکی رابط بین نمایشگر و مدار درایور را تعریف می‌کنند. ولتاژ مستقیم هر قطعه (Vf) دارای مقدار معمول 2.6 ولت و حداکثر 2.6 ولت در If=20mA است. این یک پارامتر حیاتی برای طراحی مقاومت‌های محدودکننده جریان یا مدارهای درایور جریان ثابت است. ولتاژ مستقیم پایین برای طراحی سیستم‌های کم‌ولتاژ مفید است. جریان معکوس هر قطعه (Ir) حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (Vr) برابر با 5 ولت است که نشان‌دهنده جریان نشتی هنگام بایاس معکوس LED است و برای مدارهای مالتی‌پلکسینگ مهم می‌باشد. ریتینگ‌های حداکثر مطلق محدودیت‌های سخت ارائه می‌دهند: جریان مستقیم پیوسته هر قطعه 25 میلی‌آمپر (با کاهش ریتینگ بالای 25 درجه سانتی‌گراد)، جریان مستقیم اوج 60 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی و حداکثر اتلاف توان هر قطعه 40 میلی‌وات. تجاوز از این ریتینگ‌ها می‌تواند باعث تخریب فوری یا تدریجی تراشه LED شود.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

این دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد ریتینگ شده است. این محدوده گسترده آن را برای استفاده در محیط‌های سخت، چه در فضای داخلی و چه خارجی مناسب می‌سازد. محدوده دمای نگهداری یکسان است. ریتینگ دمای لحیم‌کاری برای مونتاژ حیاتی است: دستگاه می‌تواند حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد را برای حداکثر 3 ثانیه تحمل کند، که در نقطه‌ای به فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن پکیج اندازه‌گیری می‌شود. این مشخصه پروفیل لحیم‌کاری ریفلو را تعریف می‌کند که باید در طول مونتاژ PCB استفاده شود تا از آسیب حرارتی به دی داخلی، باندهای سیم یا پکیج پلاستیکی جلوگیری گردد.

3. توضیح سیستم بینینگ

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که دستگاه \"برای شدت نور دسته‌بندی شده است\". این به فرآیند بینینگ یا مرتب‌سازی انجام شده در طول تولید اشاره دارد. به دلیل تغییرات ذاتی در فرآیندهای رشد اپیتاکسیال نیمه‌هادی و ساخت تراشه، LEDهای یک بچ تولید می‌توانند خروجی‌های نوری کمی متفاوت داشته باشند. برای اطمینان از یکنواختی برای کاربر نهایی، واحدهای تولید شده بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در جریان تست استاندارد (احتمالاً 1mA یا 20mA) آزمایش و در \"بین\"های مختلف دسته‌بندی می‌شوند. محدوده مشخص شده 200 تا 600 µcd نشان‌دهنده گستردگی بین بین‌هایی است که برای این محصول ارائه می‌شود. طراحان باید آگاه باشند که روشنایی واقعی یک واحد خاص درون این محدوده از پیش تعریف شده قرار خواهد گرفت. مشخصات طیفی دقیق (طول موج) نشان می‌دهد که بینینگ رنگ نیز به شدت کنترل می‌شود و سایه زرد یکنواختی را در تمام واحدها تضمین می‌نماید.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات ندارند، منحنی‌های معمول برای چنین دستگاهی برای طراحی عمیق ضروری خواهند بود. اینها به طور معمول شامل موارد زیر می‌شوند:جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V): این منحنی غیرخطی رابطه بین ولتاژ اعمال شده در دو سر LED و جریان حاصل را نشان می‌دهد. برای تعیین مقدار مقاومت سری مناسب برای دستیابی به جریان عملیاتی مطلوب حیاتی است.شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی L-I): این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان درایو افزایش می‌یابد. این رابطه به طور کلی در یک محدوده خطی است اما در جریان‌های بالا اشباع خواهد شد.شدت نور در مقابل دمای محیط: این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای اتصال LED کاهش می‌یابد. درک این کاهش ریتینگ برای کاربردهایی که در دمای محیطی بالا کار می‌کنند حیاتی است.منحنی توزیع طیفی: نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که به صورت بصری پهنای نیمه 15 نانومتری و اوج در 588 نانومتر را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیجینگ

این دستگاه از فرمت استاندارد تک‌رقمی، 10 پایه، نمای جانبی DIP (بسته دو ردیفه) استفاده می‌کند. ابعاد پکیج بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر ارائه شده است. ارتفاع رقم 0.3 اینچ (7.62mm) به اندازه فیزیکی کاراکتر روشن شده اشاره دارد. صفحه خاکستری و قطعات سفید بخشی از قالب‌گیری پلاستیکی هستند. نمودار اتصال پایه‌ها حیاتی است: یک پیکربندی آند مشترک با دو پایه آند مشترک (1 و 6) برای افزونگی یا چگالی جریان کمتر در هر پایه نشان می‌دهد. پایه‌های دیگر (2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10) به ترتیب کاتدهای قطعات F, G, E, D, نقطه اعشار, C, B و A هستند. نمودار مدار داخلی تأیید می‌کند که تمام قطعات LED برای رقم، یک اتصال مثبت مشترک (آند) دارند و هر قطعه اتصال منفی (کاتد) مخصوص به خود را دارد. این پیکربندی معمولاً توسط یک IC درایور \"سینک\" که کاتد قطعه مورد نظر برای روشن شدن را به زمین متصل می‌کند، راه‌اندازی می‌شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دستورالعمل کلیدی مونتاژ، مشخصه دمای لحیم‌کاری است: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه در فاصله 1.6 میلی‌متر زیر صفحه نشیمن. این به یک پروفیل استاندارد لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب (مانند IPC/JEDEC J-STD-020) ترجمه می‌شود. پروفیل باید اطمینان حاصل کند که بدنه قطعه از این محدودیت دما/زمان تجاوز نکند تا از آسیب به رزین اپوکسی، تراشه LED یا باندهای سیم داخلی جلوگیری شود. برای لحیم‌کاری دستی، باید از هویه کنترل دمایی استفاده شود و زمان تماس به حداقل برسد. احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در طول جابجایی و مونتاژ رعایت شود، زیرا تراشه‌های LED به الکتریسیته ساکن حساس هستند. نگهداری باید در یک محیط خشک و محیطی در محدوده مشخص شده 35- تا 85+ درجه سانتی‌گراد باشد، ترجیحاً در کیسه‌های دستگاه حساس به رطوبت (MSD) در صورت تمدید عمر قفسه.

7. اطلاعات پکیجینگ و سفارش

شماره قطعه LTS-3861JS است. پیشوند \"LTS\" احتمالاً نشان‌دهنده محصول نمایشگر Lite-On است، \"3861\" سری/مدل خاص است و \"JS\" ممکن است نشان‌دهنده رنگ (زرد) و سبک پکیج باشد. دیتاشیت جزئیات پکیجینگ فله (تیوب، تری یا ریل) را مشخص نمی‌کند، اما چنین نمایشگرهایی معمولاً در تیوب‌های ضد استاتیک یا پک‌های آمپول برای قرارگیری خودکار، یا در ریل‌ها برای قرارگیری خودکار نوار و ریل عرضه می‌شوند. برچسب روی بسته‌بندی به طور معمول شامل شماره قطعه، تعداد، کد تاریخ و کد بین شدت نور در صورت لزوم خواهد بود.

8. توصیه‌های کاربردی

مدارهای کاربردی معمول: پیکربندی آند مشترک بهتر است توسط یک میکروکنترلر یا IC درایور اختصاصی با خروجی‌های درین باز یا کلکتور باز راه‌اندازی شود. یک مقاومت محدودکننده جریان باید به صورت سری با هر پایه کاتد (یا هر خروجی درایور) متصل شود. مقدار مقاومت با استفاده از R = (Vcc - Vf) / If محاسبه می‌شود، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه، Vf ولتاژ مستقیم LED (برای حاشیه طراحی از 2.6 ولت استفاده کنید) و If جریان مستقیم مطلوب است (مثلاً 10-20 میلی‌آمپر برای روشنایی کامل). برای مالتی‌پلکسینگ چند رقم، آندهای مشترک به صورت متوالی (اسکن) سوئیچ می‌شوند در حالی که کاتدهای مناسب برای هر رقم راه‌اندازی می‌شوند.ملاحظات طراحی: 1)محدودیت جریان: همیشه از مقاومت‌های سری یا درایورهای جریان ثابت استفاده کنید. 2)مدیریت حرارت: در حالی که اتلاف توان پایین است، در صورت کار در دمای محیطی بالا یا جریان پیوسته بالا، از تهویه کافی اطمینان حاصل کنید. 3)زاویه دید: نمایشگر را با در نظر گرفتن خط دید مورد نظر کاربر نسبت به زاویه دید گسترده مشخص شده نصب کنید. 4)کنترل روشنایی: روشنایی را می‌توان با تغییر جریان مستقیم (در محدوده ریتینگ) یا با استفاده از مدولاسیون عرض پالس (PWM) روی درایور تنظیم کرد.

9. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده اصلی LTS-3861JS استفاده از ماده AlInGaP برای تابش زرد است. در مقایسه با فناوری قدیمی‌تر GaP:Y (فسفید گالیم دوپ شده برای زرد)، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان درایو، یا روشنایی مشابه در توان کمتر می‌شود. همچنین خلوص و اشباع رنگ برتری را فراهم می‌کند. در مقایسه با یک LED سفید فیلتر شده یا تبدیل شده با فسفر که پشت یک فیلتر رنگی برای ایجاد رنگ زرد استفاده می‌شود، زرد تابش مستقیم AlInGaP کارآمدتر است و نقطه رنگ پایدارتری در برابر تغییرات دما و جریان دارد. ارتفاع رقم 0.3 اینچ یک اندازه استاندارد است که تعادل خوبی بین خوانایی و مصرف فضای برد ارائه می‌دهد و بین نمایشگرهای کوچک‌تر 0.2 اینچ و بزرگ‌تر 0.5 اینچ یا 0.56 اینچ قرار می‌گیرد.

10. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: برای منبع تغذیه 5 ولت از چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟ج: برای جریان هدف 20 میلی‌آمپر و Vf برابر با 2.6 ولت، R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 اهم. یک مقاومت استاندارد 120Ω یا 150Ω مناسب خواهد بود.س: آیا می‌توانم آن را مستقیماً از یک پایه میکروکنترلر راه‌اندازی کنم؟ج: توصیه نمی‌شود جریان برای آند مشترک را از یک پایه MCU تأمین کنید، زیرا جریان کل رقم (مثلاً 8 قطعه * 20mA = 160mA) از ریتینگ پایه فراتر می‌رود. از MCU برای کنترل یک ترانزیستور یا IC درایور استفاده کنید. سینک کردن جریان کاتد (برای هر قطعه) از طریق یک پایه MCU ممکن است در صورتی که ریتینگ سینک جریان پایه (مثلاً 25mA) برای هر قطعه تجاوز نکند، امکان‌پذیر باشد.س: چرا دو پایه آند مشترک (1 و 6) وجود دارد؟ج: برای افزونگی و توزیع جریان کل آند. هنگامی که همه قطعات روشن هستند، جریان کل به آند مشترک وارد می‌شود. داشتن دو پایه چگالی جریان در هر پایه را کاهش می‌دهد، قابلیت اطمینان را بهبود می‌بخشد و یک اتصال پشتیبان فراهم می‌کند. آن‌ها باید روی PCB به یکدیگر متصل شوند.س: نسبت تطابق شدت نور 2:1 به چه معناست؟ج: به این معنی است که درخشان‌ترین قطعه در رقم، حداکثر دو برابر کم‌نورترین قطعه تحت شرایط تست یکسان خواهد بود که یکنواختی بصری را تضمین می‌کند.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی نمایشگر خوانش یک ولت‌متر دیجیتال ساده: یک طراح در حال ایجاد یک نمایشگر ولت‌متر DC سه رقمی است. آن‌ها سه نمایشگر LTS-3861JS را انتخاب می‌کنند. ADC میکروکنترلر ولتاژ را می‌خواند، آن را به یک مقدار تبدیل می‌کند و نمایشگرها را راه‌اندازی می‌نماید. یک IC درایور هفت‌قطعه‌ای اختصاصی (مانند MAX7219 یا یک شیفت رجیستر مالتی‌پلکسینگ) برای واسط بین چند پایه I/O MCU و 24 خط قطعه (3 رقم * 8 قطعه) و 3 خط آند مشترک استفاده می‌شود. IC درایور اسکن مالتی‌پلکسینگ را مدیریت می‌کند و هر رقم را به صورت متوالی با فرکانس بالا رفرش می‌کند تا از لرزش جلوگیری شود. طراح مقاومت‌های سری را بر اساس ولتاژ خروجی درایور و روشنایی مطلوب محاسبه می‌کند. چیدمان PCB نمایشگرها را در یک ردیف قرار می‌دهد، با مسیریابی دقیق برای جلوگیری از کراس‌تاک. صفحه خاکستری و قطعات زرد ظاهری کلاسیک و با کنتراست بالا برای ابزار ایجاد می‌کنند. محدوده دمای عملیاتی گسترده، عملکرد را در یک محیط کارگاهی تضمین می‌نماید.

12. معرفی اصل عملکرد

اصل عملکرد اساسی بر پایه الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی است. تراشه AlInGaP از لایه‌هایی از ترکیبات آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفید تشکیل شده است که به صورت اپیتاکسیال بر روی یک زیرلایه غیرشفاف آرسنید گالیم (GaAs) رشد داده شده‌اند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی پیوند (حدود 2 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. انرژی گپ باند خاص آلیاژ AlInGaP طول موج (رنگ) نور تابش شده را تعیین می‌کند که در این مورد زرد (~587-588 نانومتر) است. زیرلایه غیرشفاف GaAs هر نوری را که به سمت پایین تابش می‌شود جذب می‌کند و با جلوگیری از بازتاب داخلی که می‌تواند قطعات را محو کند، کنتراست را بهبود می‌بخشد.

13. روندها و زمینه فناوری

فناوری AlInGaP نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی در بازده LED مرئی برای رنگ‌های قرمز، نارنجی، کهربایی و زرد است. این فناوری تا حد زیادی جایگزین فناوری‌های قدیمی‌تر GaAsP و GaP در کاربردهای حیاتی از نظر عملکرد شده است. روند در فناوری نمایشگر به سمت یکپارچه‌سازی بیشتر و مینیاتوری‌سازی است. در حالی که نمایشگرهای هفت‌قطعه‌ای مجزا مانند LTS-3861JS برای بسیاری از کاربردها حیاتی باقی مانده‌اند، استفاده از نمایشگرهای LED ماتریس نقطه‌ای و OLED برای انعطاف‌پذیری بیشتر در نشان دادن گرافیک و متن در حال افزایش است. با این حال، برای نمایش‌های رقمی ساده، روشن، کم‌هزینه و بسیار قابل اطمینان، LEDهای هفت‌قطعه‌ای اختصاصی مانند این، به ویژه با مواد کارآمدی مانند AlInGaP، به دلیل سادگی، استحکام و خوانایی عالی، همچنان نقش قوی و ماندگاری در طراحی الکترونیک دارند.