دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-3403JS - ارتفاع رقم 0.8 اینچ - زرد AlInGaP - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - اتلاف توان 40 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-3403JS یک ماژول نمایشگر تک‌رنگ هفت‌قطعه الفبایی-عددی است که برای کاربردهای نیازمند نمایش واضح و روشن اعداد طراحی شده است. عملکرد اصلی آن نمایش بصری ارقام (0-9) و برخی کاراکترهای محدود از طریق روشن کردن انتخابی قطعات LED مجزا است. فناوری هسته بر پایه ماده نیمه‌هادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) است که برای تابش نور در ناحیه طول موج زرد مهندسی شده است. این انتخاب خاص ماده، تعادلی از بازده، روشنایی و خلوص رنگ ارائه می‌دهد. دستگاه در دسته نوع کاتد مشترک طبقه‌بندی می‌شود، به این معنی که کاتدهای (ترمینال‌های منفی) قطعات LED به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند که مدار درایو را هنگام استفاده از درایورهای جریان سینک ساده می‌کند. طراحی فیزیکی آن دارای صفحه‌ای به رنگ خاکستری روشن با خطوط سفید برای قطعات است که کنتراست و خوانایی را هنگام روشن شدن قطعات افزایش می‌دهد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش تجزیه‌ای دقیق از محدودیت‌های عملکردی و مشخصات عملکرد دستگاه تحت شرایط تعیین‌شده ارائه می‌دهد.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این پارامترها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن‌ها برای عملکرد قابل اعتماد توصیه نمی‌شود.

• اتلاف توان در هر قطعه:40 میلی‌وات. این حداکثر مقدار توان الکتریکی است که می‌تواند توسط یک قطعه بدون خطر آسیب به گرما و نور تبدیل شود.
• جریان مستقیم پیک در هر قطعه:60 میلی‌آمپر. این جریان فقط تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مجاز است. برای فلش‌های کوتاه و با شدت بالا استفاده می‌شود.
• جریان مستقیم پیوسته در هر قطعه:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این مقدار با نرخ خطی 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط (Ta) بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد، فرآیندی که به نام کاهش رتبه (دری‌تینگ) شناخته می‌شود.
• ولتاژ معکوس در هر قطعه:5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در جهت بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• محدوده دمای عملکرد و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه برای عملکرد و ذخیره‌سازی در این محدوده دمای محیط رتبه‌بندی شده است.
• دمای لحیم‌کاری:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه، که در طول لحیم‌کاری موجی یا ریفلو، در فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن قطعه اندازه‌گیری می‌شود.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی متداول هستند که در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد تحت شرایط تست مشخص‌شده اندازه‌گیری می‌شوند.

• شدت نور متوسط (I_V):از 320 میکروکاندلا (حداقل) تا 700 میکروکاندلا (حداکثر) متغیر است، با یک مقدار معمول ضمنی، هنگامی که با جریان مستقیم (I_F) 1 میلی‌آمپر در هر قطعه راه‌اندازی می‌شود. این معیاری از روشنایی درک‌شده خروجی نور است.
• طول موج تابش پیک (λ_p):588 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن توان خروجی نوری بیشترین است و رنگ زرد را تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای رنگ زرد تک‌رنگ (خالص)‌تر است.
• طول موج غالب (λ_d):587 نانومتر (معمول). این طول موجی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و به طول موج پیک نزدیک است.
• ولتاژ مستقیم در هر قطعه (V_F):از 2.05 ولت (حداقل) تا 2.6 ولت (حداکثر) در I_F= 20 میلی‌آمپر متغیر است. این افت ولتاژ در دو سر LED هنگامی است که در حال هدایت است.
• جریان معکوس در هر قطعه (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت اعمال شود.
• نسبت تطابق شدت نور (I_V-m):2:1 (حداکثر). این حداکثر تغییرات مجاز روشنایی بین قطعات مختلف یک رقم یا بین ارقام را مشخص می‌کند و ظاهر یکنواخت را تضمین می‌کند.

تذکر درباره اندازه‌گیری:شدت نور با استفاده از ترکیب یک سنسور و فیلتر اندازه‌گیری می‌شود که تقریبی از حساسیت طیفی فوتوپیک (سازگار با نور روز) چشم انسان است، همانطور که توسط CIE (کمیسیون بین‌المللی روشنایی) تعریف شده است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه "برای شدت نور دسته‌بندی شده است." این به فرآیند مرتب‌سازی پس از تولید معروف به "بینینگ" اشاره دارد. در طول تولید، تغییرات جزئی در رشد اپی‌تکسیال و پردازش ماده AlInGaP می‌تواند منجر به تفاوت در پارامترهای کلیدی مانند ولتاژ مستقیم (V_F) و شدت نور (I_V) شود. برای اطمینان از یکنواختی برای کاربر نهایی، واحدهای تولید شده آزمایش و بر اساس این مقادیر اندازه‌گیری شده در "بین" یا گروه‌های خاصی مرتب می‌شوند. برای LTS-3403JS، معیار اصلی بینینگ، شدت نور در 1 میلی‌آمپر است، همانطور که توسط مقادیر مشخص‌شده حداقل (320 میکروکاندلا) و حداکثر (700 میکروکاندلا) مشهود است. این به طراحان اجازه می‌دهد تا اگر کاربرد آن‌ها نیاز به سطوح روشنایی کاملاً مطابقت‌داشته در چندین نمایشگر دارد، قطعات را از یک بین شدت خاص انتخاب کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به "منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری متداول" اشاره می‌کند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه‌شده به تفصیل بیان نشده‌اند، منحنی‌های استاندارد برای چنین دستگاه‌هایی معمولاً شامل موارد زیر است:

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):رابطه نمایی را نشان می‌دهد. منحنی V_Fمعمول را در جریان‌های درایو متداول مانند 1 میلی‌آمپر و 20 میلی‌آمپر نشان خواهد داد.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، معمولاً در محدوده عملکرد یک رابطه تقریباً خطی دارد، قبل از اینکه در جریان‌های بسیار بالا به اشباع برسد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای پیوند را نشان می‌دهد، عاملی حیاتی برای مدیریت حرارتی در کاربردهای با روشنایی بالا یا دمای بالا.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک در حدود 588 نانومتر و نیم‌عرض را نشان می‌دهد و تابش رنگ زرد را تأیید می‌کند.

این منحنی‌ها برای طراحان ضروری هستند تا رفتار نمایشگر را تحت شرایط عملیاتی مختلف که به صراحت در جدول پوشش داده نشده است، مدل کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

دستگاه دارای یک طرح فیزیکی تعریف‌شده است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر (mm) با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر (0.01 اینچ) ارائه شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن در نقشه ابعادی ذکر شده باشد. ویژگی کلیدی ارتفاع رقم 0.8 اینچ است که معادل 20.32 میلی‌متر است و اندازه کاراکتر را تعریف می‌کند.

5.2 پیکربندی پایه‌ها و مدار داخلی

LTS-3403JS در یک پکیج 18 پایه قرار دارد. پیکربندی پایه‌ها به شرح زیر است: پایه‌های 4، 6، 12 و 17 آند مشترک هستند. کاتدهای قطعات به پایه‌های خاصی اختصاص داده شده‌اند: A(2)، B(15)، C(13)، D(11)، E(5)، F(3)، G(14). علاوه بر این، دارای هر دو نقطه اعشاری چپ (L.D.P، پایه 7) و راست (R.D.P، پایه 10) است. پایه‌های 1، 8، 9، 16 و 18 به عنوان "بدون پایه" ذکر شده‌اند (احتمالاً استفاده نشده یا فقط از نظر مکانیکی موجود هستند). نمودار مدار داخلی یک پیکربندی کاتد مشترک برای قطعات رقم اصلی را نشان می‌دهد، به این معنی که تمام کاتدهای قطعات جداگانه هستند و آندها برای کنترل قطعه‌ای مجزا هستند. نقاط اعشاری به صورت جداگانه قابل دسترسی هستند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مقادیر حداکثر مطلق پارامتر کلیدی لحیم‌کاری را ارائه می‌دهند: دستگاه می‌تواند در طول فرآیند لحیم‌کاری حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد را تا 3 ثانیه تحمل کند. این برای پروفیل‌های لحیم‌کاری موجی یا ریفلو مادون قرمز معمول است. بسیار مهم است که از این حد حرارتی تجاوز نشود تا از آسیب به باندهای سیم داخلی، چیپ LED یا پکیج پلاستیکی جلوگیری شود. طراحان باید دستورالعمل‌های استاندارد JEDEC یا IPC را برای طراحی جای پای PCB دنبال کنند و اطمینان حاصل کنند که اندازه و فاصله پد مناسب است تا تشکیل اتصال لحیم خوب را تسهیل کرده و از پل زدن جلوگیری کند. دستگاه باید تا زمان استفاده در کیسه رطوبت‌گیر اصلی خود نگهداری شود تا از جذب رطوبت جلوگیری شود، که می‌تواند در طول ریفلو باعث "ترکیدن" (ترک خوردن پکیج) شود.

7. توصیه‌های کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی متداول

LTS-3403JS برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای نیازمند نمایشگرهای عددی واضح و قابل اعتماد مناسب است، از جمله:

• تجهیزات تست و اندازه‌گیری:مولتی‌مترها، فرکانس‌کانترها، منبع تغذیه‌ها.
• کنترل‌های صنعتی:پنل مترها، نشانگرهای فرآیند، نمایشگرهای تایمر.
• الکترونیک مصرفی:تجهیزات صوتی (تقویت‌کننده‌ها، رسیورها)، لوازم آشپزخانه.
• بازار جانبی خودرو:گیج‌ها و نمایشگرها (در جایی که مشخصات محیطی برآورده شود).
• دستگاه‌های قابل حمل کم‌مصرف:جایی که عملکرد عالی جریان پایین آن (تا 1 میلی‌آمپر/قطعه) یک مزیت قابل توجه برای عمر باتری است.

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر آند مشترک اجباری است یا باید از یک درایور جریان ثابت استفاده شود تا از تجاوز از حداکثر جریان پیوسته جلوگیری شود، به ویژه از آنجا که V_Fمی‌تواند متغیر باشد.
• مالتی‌پلکسینگ:برای نمایشگرهای چندرقمی، مالتی‌پلکسینگ (چرخه سریع توان بین ارقام) برای کاهش تعداد پایه‌ها و توان متداول است. طراحی کاتد مشترک LTS-3403JS برای این کار بسیار مناسب است. رتبه جریان پیک (60 میلی‌آمپر) اجازه می‌دهد تا جریان‌های پالسی بالاتری در طول مالتی‌پلکسینگ برای دستیابی به روشنایی درک‌شده استفاده شود.
• زاویه دید:ویژگی "زاویه دید گسترده" برای کاربردهایی مفید است که نمایشگر ممکن است از موقعیت‌های خارج از محور مشاهده شود.
• مدیریت حرارتی:اگرچه کم‌مصرف است، در محیط‌های با دمای محیط بالا یا هنگامی که با جریان‌های بالاتر راه‌اندازی می‌شود، باید به منحنی کاهش رتبه برای جریان پیوسته توجه شود.

8. مقایسه و تمایز فنی

مزایای تمایزدهنده کلیدی LTS-3403JS بر اساس دیتاشیت آن عبارتند از:

• ماده (AlInGaP):در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد که منجر به خروجی روشن‌تر و یکنواخت‌تر می‌شود.
• عملکرد با جریان پایین:توصیف و آزمایش آن برای عملکرد عالی در جریان‌هایی به پایین‌ای 1 میلی‌آمپر در هر قطعه، آن را برای کاربردهای فوق‌کم‌مصرف متمایز می‌کند، جایی که سایر نمایشگرها ممکن است کم‌نور یا ناپایدار باشند.
• تطابق قطعات:دستگاه برای تطابق قطعات آزمایش شده است، که روشنایی یکنواخت در تمام قطعات یک رقم را تضمین می‌کند، امری حیاتی برای ظاهر درجه حرفه‌ای.
• پکیج با کنتراست بالا:صفحه خاکستری روشن با قطعات سفید، حتی در حالت خاموش، کنتراست بالایی ارائه می‌دهد و خوانایی کلی را بهبود می‌بخشد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از پایه میکروکنترلر 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

پاسخ: خیر. ولتاژ مستقیم معمول آن 2.05-2.6 ولت است. اتصال مستقیم آن به 5 ولت بدون مقاومت محدودکننده جریان باعث جریان بیش از حد شده و LED را از بین می‌برد. یک مقاومت سری باید بر اساس ولتاژ تغذیه (مثلاً 5 ولت)، V_FLED و I_F.

مورد نظر محاسبه شود. سوال: تفاوت بین "طول موج پیک" و "طول موج غالب" چیست؟ پاسخ: طول موج پیک، قله فیزیکی طیف نور تابش‌شده است. طول موج غالب، طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و با رنگ نور مطابقت دارد. برای یک منبع تک‌رنگ مانند این LED زرد، آن‌ها بسیار نزدیک هستند (587 نانومتر در مقابل 588 نانومتر). سوال: حداکثر جریان پیوسته 25 میلی‌آمپر است، اما شرط تست برای V

20 میلی‌آمپر است. برای طراحی باید از کدام استفاده کنم؟ پاسخ: 20 میلی‌آمپر یک شرط تست استاندارد و یک نقطه عملیاتی متداول برای روشنایی خوب است. شما می‌توانید برای 20 میلی‌آمپر طراحی کنید. رتبه 25 میلی‌آمپر حداکثر مطلق است؛ طراحی نزدیک به این حد بدون در نظر گرفتن حرارت برای قابلیت اطمینان بلندمدت توصیه نمی‌شود. سوال: چگونه از نقاط اعشاری چپ و راست استفاده کنم؟ پاسخ: آن‌ها LEDهای مستقل هستند. پایه 7 (L.D.P) کاتد نقطه اعشاری چپ و پایه 10 (R.D.P) کاتد نقطه اعشاری راست است. برای روشن کردن یکی، باید پایه کاتد آن را به زمین (از طریق یک مقاومت) متصل کرده و ولتاژ را به یکی از آندهای مشترک (پایه‌های 4، 6، 12، 17) اعمال کنید.

10. مثال عملی طراحی_Fسناریو:

طراحی یک نمایشگر تک‌رقمی ولت‌متر با تغذیه 5 ولت، با هدف جریان قطعه‌ای 10 میلی‌آمپر برای روشنایی کافی.

پیکربندی مدار:

از پیکربندی کاتد مشترک استفاده کنید. تمام کاتدهای قطعات (A-G, DP) را از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان به پایه‌های I/O مجزای یک میکروکنترلر متصل کنید. تمام چهار آند مشترک (پایه‌های 4، 6، 12، 17) را به هم متصل کرده و به ریل تغذیه 5 ولت وصل کنید.

محاسبه مقاومت:

با فرض بدترین حالت V2.6 ولت در 10 میلی‌آمپر. مقدار مقاومت R = (V

1. تغذیه- V
2. ) / I= (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 اهم. یک مقاومت استاندارد 220 یا 270 اهم مناسب خواهد بود. اتلاف توان در مقاومت P = I_FR = (0.01)_{* 240 = 0.024W، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/4W مناسب است.}رابط میکروکنترلر:_Fبرای نمایش یک عدد (مثلاً '7')، میکروکنترلر پایه‌های متصل به قطعات A، B و C را در حالت منطقی LOW (جریان سینک) قرار می‌دهد، در حالی که بقیه را در حالت HIGH نگه می‌دارد. این مدار را از 5 ولت (آند) از طریق LED و مقاومت به زمین میکروکنترلر کامل می‌کند و قطعات A، B و C را روشن می‌کند._Fگسترش مالتی‌پلکسینگ:²برای یک نمایشگر 4 رقمی، شما چهار واحد LTS-3403JS خواهید داشت. تمام کاتدهای قطعات متناظر را به هم متصل کنید (همه پایه‌های 'A' به هم، و غیره). آندهای مشترک هر نمایشگر به طور جداگانه توسط یک سوئیچ ترانزیستوری کنترل می‌شوند. میکروکنترلر به سرعت بین فعال کردن آند یک رقم در یک زمان چرخه می‌زند در حالی که الگوی قطعات آن رقم را خروجی می‌دهد. ماندگاری دید باعث می‌شود تمام ارقام به طور همزمان روشن به نظر برسند.²11. اصل عملکرد
3. LTS-3403JS بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. ماده فعال AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه پیوند (تقریباً 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. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) فوتون‌های تابش‌شده را دیکته می‌کند - در این مورد، نور زرد در حدود 587-588 نانومتر. هر قطعه از رقم یک LED مجزا با پیوند p-n خود است. پیکربندی کاتد مشترک به این معنی است که سمت n (کاتد) تمام این پیوندها برای رقم اصلی به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند، در حالی که سمت‌های p (آندها) برای کنترل قطعه‌ای مجزا هستند.12. روندهای فناوری
4. در حالی که نمایشگرهای LED هفت‌قطعه گسسته مانند LTS-3403JS به دلیل سادگی، روشنایی بالا و استحکام برای کاربردهای خاص همچنان مرتبط هستند، روندهای گسترده‌تر فناوری نمایشگر تغییر کرده است. برای اطلاعات الفبایی-عددی یا گرافیکی پیچیده، نمایشگرهای LED ماتریس نقطه‌ای، OLEDها و LCDها اکنون به دلیل انعطاف‌پذیری غالب هستند. با این حال، در جایگاه نشانگرهای عددی ساده با روشنایی بالا و کم‌مصرف، فناوری‌های AlInGaP و به ویژه فناوری‌های جدیدتر AllnGaP-on-GaP (زیرلایه شفاف) در مقایسه با مواد قدیمی‌تر همچنان بازده و روشنایی برتر ارائه می‌دهند. روند در چنین نمایشگرهای گسسته به سمت بازده بالاتر (نور بیشتر در هر میلی‌آمپر)، ولتاژهای عملیاتی پایین‌تر و پتانسیلاً پکیج‌های تک‌رنگ‌قادر به چندرنگ یا RGB است، اگرچه نمایشگرهای تک‌رنگ مانند این یکی برای کاربردهای حساس به هزینه و حیاتی از نظر قابلیت اطمینان که مزایای خاص آن‌ها بسیار مهم است، باقی خواهند ماند.For a 4-digit display, you would have four LTS-3403JS units. Connect all corresponding segment cathodes together (all 'A' pins together, etc.). Each display's common anodes would be controlled separately by a transistor switch. The microcontroller rapidly cycles through enabling one digit's anode at a time while outputting the segment pattern for that digit. The persistence of vision makes all digits appear lit simultaneously.

. Operating Principle

The LTS-3403JS operates on the principle of electroluminescence in a semiconductor p-n junction. The active material is AlInGaP. When a forward voltage exceeding the junction's threshold (approximately 2V) is applied, electrons from the n-type region and holes from the p-type region are injected into the active region. When these charge carriers recombine, they release energy in the form of photons (light). The specific composition of the AlInGaP alloy determines the bandgap energy, which directly dictates the wavelength (color) of the emitted photons—in this case, yellow light around 587-588 nm. Each segment of the digit is a separate LED with its own p-n junction. The common cathode configuration means the n-side (cathode) of all these junctions for the main digit are connected internally, while the p-sides (anodes) are separate for individual segment control.

. Technology Trends

While discrete seven-segment LED displays like the LTS-3403JS remain relevant for specific applications due to their simplicity, high brightness, and robustness, broader display technology trends have shifted. For complex alphanumeric or graphical information, dot-matrix LED displays, OLEDs, and LCDs are now predominant due to their flexibility. However, in the niche of high-brightness, low-power, simple numeric indicators, AlInGaP and especially newer AllnGaP-on-GaP (transparent substrate) technologies continue to offer superior efficiency and brightness compared to older materials. The trend in such discrete displays is towards higher efficiency (more light per mA), lower operating voltages, and potentially multi-color or RGB-capable single packages, although monochromatic displays like this one will persist for cost-sensitive and reliability-critical applications where their specific advantages are paramount.