دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTD-5721AJS - ارتفاع رقم 0.56 اینچ - زرد AlInGaP - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTD-5721AJS یک ماژول نمایشگر هفت قسمتی LED با عملکرد بالا و مصرف توان پایین است. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی عددی و محدود حروف-عددی واضح و روشن در دستگاه‌های الکترونیکی است. فناوری هسته آن بر پایه ماده نیمه‌هادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) است که به دلیل بازدهی بالا و خلوص رنگ عالی در طیف زرد-نارنجی-قرمز شناخته شده است. این دستگاه خاص نور زرد ساطع می‌کند که با طول موج غالب آن مشخص می‌شود. نمایشگر دارای صفحه‌ای به رنگ خاکستری روشن و قطعات سفید رنگ است که به طور قابل توجهی کنتراست و خوانایی را تحت شرایط نوری مختلف افزایش می‌دهد. این نمایشگر بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است که تضمین‌کننده سطوح روشنایی یکنواخت در بین دسته‌های تولیدی است؛ امری حیاتی برای کاربردهایی که نیازمند خروجی بصری یکنواخت هستند.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این نمایشگر برای کاربردهایی طراحی شده است که در آن‌ها بازدهی توان، قابلیت اطمینان و وضوح بصری از اهمیت بالایی برخوردار است. نیاز جریانی پایین آن، با قابلیت کارکرد قطعات در جریان‌هایی به پایینی 1 میلی‌آمپر، آن را برای دستگاه‌های مبتنی بر باتری یا حساس به انرژی مانند ابزارهای قابل حمل، مترهای دستی، لوازم الکترونیکی مصرفی و پنل‌های کنترل صنعتی ایده‌آل می‌سازد. روشنایی بالا و زاویه دید گسترده، اطمینان حاصل می‌کند که اطلاعات نمایش داده شده از زوایای مختلف به راحتی قابل خواندن باشد، ویژگی‌ای حیاتی برای تجهیزات نصب شده روی پنل. قابلیت اطمینان حالت جامد فناوری LED، طول عمر عملیاتی طولانی بدون قطعات متحرک ارائه می‌دهد و آن را برای محیط‌های خشن که نگرانی از سایش مکانیکی وجود دارد مناسب می‌سازد. قطعات یکنواخت و پیوسته، به ظاهر عالی کاراکتر کمک کرده و ظاهری تمیز و حرفه‌ای ارائه می‌دهند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از مشخصات الکتریکی و نوری تعریف شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد. درک این پارامترها برای طراحی صحیح مدار و یکپارچه‌سازی سیستم ضروری است.

2.1 مشخصات فوتومتریک و نوری

پارامترهای نوری کلیدی تحت شرایط آزمایش استاندارد (معمولاً در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد) اندازه‌گیری می‌شوند.شدت نور متوسط (Iv)در محدوده حداقل 320 میکروکاندلا تا مقدار معمول 700 میکروکاندلا است، زمانی که هر قطعه با جریان پیشرو (IF) برابر 1 میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌شود. این پارامتر روشنایی درک شده نور ساطع شده را کمّی می‌کند.طول موج اوج تابش (λp)588 نانومتر است که نشان‌دهنده طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی حداکثر است.587 نانومتر است که طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک شده و بهترین تطابق را با رنگ نور ساطع شده دارد.نیم‌عرض خط طیفی (Δλ)15 نانومتر است که پهنای باند نور ساطع شده را توصیف می‌کند؛ نیم‌عرض باریک‌تر نشان‌دهنده رنگ تک‌فام‌تر و خالص‌تر است. شدت نور با استفاده از ترکیبی از سنسور و فیلتر اندازه‌گیری می‌شود که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند و اطمینان حاصل می‌کند که اندازه‌گیری‌ها با ادراک بصری انسان همبستگی دارند.2.2 پارامترهای الکتریکی

مشخصات الکتریکی، مرزهای عملیاتی و الزامات مدار درایور را تعریف می‌کنند.

ولتاژ پیشرو هر قطعه (VF)بین 2.05 ولت (حداقل) و 2.6 ولت (حداکثر) در جریان آزمایش 20 میلی‌آمپر است. این افت ولتاژ روی LED زمانی است که در حال هدایت است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که مدار درایور می‌تواند این ولتاژ را تأمین کند.جریان معکوس هر قطعه (IR)حداکثر 100 میکروآمپر است زمانی که ولتاژ معکوس (VR) برابر 5 ولت اعمال می‌شود که نشان‌دهنده سطح نشتی زمانی است که LED بایاس معکوس شده است. تجاوز از ریتینگ‌های حداکثر مطلق می‌تواند باعث آسیب دائمی شود. این موارد شامل حداکثراتلاف توان هر قطعه40 میلی‌وات،جریان پیشرو پیک60 میلی‌آمپر (تحت شرایط پالسی)، وجریان پیشرو پیوسته25 میلی‌آمپر است که باید بالاتر از دمای 25 درجه سانتی‌گراد به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد کاهش یابد. حداکثرولتاژ معکوس5 ولت است.2.3 ریتینگ‌های حرارتی و محیطی

این دستگاه برای یک

محدوده دمای عملیاتیاز 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد و یکمحدوده دمای ذخیره‌سازییکسان ریت شده است. این محدوده گسترده، عملکرد در اکثر محیط‌های تجاری و صنعتی را تضمین می‌کند.مشخصات دمای لحیم‌کاریبرای مونتاژ حیاتی است: دستگاه می‌تواند دمای 260 درجه سانتی‌گراد را به مدت 3 ثانیه در نقطه‌ای به فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن تحمل کند. این مشخصه، پروفیل لحیم‌کاری ریفلو را برای جلوگیری از آسیب حرارتی به چیپ‌های LED یا پکیج راهنمایی می‌کند.3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت بیان می‌کند که دستگاه \"برای شدت نور دسته‌بندی شده است.\" این به فرآیند دسته‌بندی یا مرتب‌سازی پس از تولید اشاره دارد. اگرچه جزئیات کد بین خاص در این بخش ارائه نشده است، دسته‌بندی معمول برای چنین نمایشگرهایی شامل گروه‌بندی واحدها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در یک جریان آزمایش استاندارد (مثلاً 1 میلی‌آمپر یا 20 میلی‌آمپر) است. این اطمینان حاصل می‌کند که در یک سفارش تولید یا مونتاژ واحد، تمام ارقام روشنایی هم‌خوانی داشته باشند و از روشنایی ناهموار در یک نمایشگر چند رقمی جلوگیری شود. طراحان باید برای ساختار و کدهای دسته‌بندی خاص و مشخص کردن الزامات یکنواختی برای کاربرد خود با سازنده مشورت کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به \"منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول\" اشاره می‌کند که برای درک رفتار دستگاه فراتر از مشخصات تک نقطه‌ای ضروری هستند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه شده نمایش داده نشده‌اند، منحنی‌های استاندارد برای چنین LEDهایی معمولاً شامل موارد زیر می‌شوند:

شدت نور نسبی در مقابل جریان پیشرو (منحنی I-V): این نشان می‌دهد که روشنایی چگونه با جریان افزایش می‌یابد، اغلب به صورت زیرخطی، که بازدهی در جریان‌های پایین را برجسته می‌کند.ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو: این منحنی برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان یا درایورهای جریان ثابت حیاتی است.شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط: این کاهش حرارتی خروجی نور را نشان می‌دهد که برای کاربردهای با دمای بالا حیاتی است.توزیع طیفی: نموداری که توان نسبی را در طول‌موج‌ها نشان می‌دهد، حول طول موج اوج 588 نانومتر متمرکز شده است.5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

دستگاه با یک نقشه ابعاد پکیج دقیق ارائه شده است (همه ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر مگر خلاف آن ذکر شده باشد). این نقشه برای طراحی جای پایه PCB حیاتی است و اطمینان از تناسب و تراز مناسب را تضمین می‌کند. نمایشگر دارای ارتفاع رقمی 0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر) است. در پیکربندی استاندارد دو رقمی با نقطه اعشار سمت راست عرضه می‌شود. پکیج شامل 18 پین برای اتصال الکتریکی است.

5.1 پیکربندی پین و شناسایی قطبیت

جدول اتصال پین ارائه شده است. LTD-5721AJS یک نمایشگر از نوع

آند مشترکاست. این بدان معناست که ترمینال‌های آند برای تمام قطعات در یک رقم به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند. ارقام 1 و 2 دارای پین‌های آند مشترک جداگانه‌ای هستند (به ترتیب پین 14 و پین 13). هر قطعه (از A تا G، به علاوه نقطه اعشار) پین کاتد مخصوص به خود را دارد. برای روشن کردن یک قطعه، کاتد متناظر آن باید به ولتاژ پایین‌تری (زمین) متصل شود در حالی که آند مشترک آن رقم در ولتاژ بالاتری (منبع تغذیه) نگه داشته می‌شود. نقطه اعشار سمت راست گنجانده شده است. پین 1 به صراحت به عنوان \"بدون اتصال\" (N.C.) علامت‌گذاری شده است.6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

رعایت مشخصات لحیم‌کاری برای جلوگیری از آسیب الزامی است. پارامتر کلیدی، حداکثر دمای مجاز لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه است که در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود. این به یک پروفیل ریفلو استاندارد بدون سرب با دمای پیک که احتمالاً از 250-255 درجه سانتی‌گراد در بدنه قطعه تجاوز نمی‌کند ترجمه می‌شود تا حاشیه ایمنی فراهم شود. احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در طول جابجایی رعایت شود. برای ذخیره‌سازی، محدوده مشخص شده 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد در یک محیط خشک باید حفظ شود.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر به طور کامل برای طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله موارد زیر مناسب است:

تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری: مولتی‌مترهای دیجیتال، اسیلوسکوپ‌ها، فرکانس‌شمارها.کنترل‌های صنعتی: نشانگرهای فرآیند، نمایشگرهای تایمر، نمایشگرهای پنل کنترل.الکترونیک مصرفی: نمایشگرهای تجهیزات صوتی، کنترل‌های لوازم خانگی.دستگاه‌های پزشکی: مانیتورهای قابل حمل، تجهیزات تشخیصی.بازار جانبی خودرو: گیج‌ها و ابزار دقیق.7.2 ملاحظات طراحی

مدار درایور

: از درایورهای جریان ثابت یا مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب برای هر کاتد قطعه استفاده کنید. محاسبات باید ولتاژ پیشرو (VF) و جریان مورد نظر (IF) را در نظر بگیرند. برای عملیات کم‌مصرف، راه‌اندازی در 1 تا 5 میلی‌آمپر برای هر قطعه طبق دیتاشیت امکان‌پذیر است.مالتی‌پلکسینگ: از آنجایی که دو رقم دارای آندهای مشترک جداگانه‌ای هستند، می‌توان به راحتی آن‌ها را مالتی‌پلکس کرد. این شامل فعال‌سازی متوالی آند یک رقم در هر زمان، در حالی که داده‌های قطعه برای آن رقم روی خطوط کاتد ارائه می‌شود، می‌باشد. مالتی‌پلکسینگ تعداد پین‌های درایور مورد نیاز را کاهش داده و می‌تواند مصرف توان کل را پایین بیاورد.زاویه دید: زاویه دید گسترده امکان نصب انعطاف‌پذیر روی پنل را فراهم می‌کند.هم‌خوانی روشنایی: در صورتی که روشنایی یکنواخت در بین چندین واحد برای کاربرد حیاتی است، دسته‌بندی شدت نور را مشخص کنید.8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز استاندارد GaAsP، LTD-5721AJS مبتنی بر AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر در جریان یکسان یا روشنایی معادل در جریان پایین‌تر می‌شود. رنگ زرد کنتراست عالی در برابر پس‌زمینه‌های تیره ارائه می‌دهد و اغلب به دلیل دید بالا انتخاب می‌شود. قابلیت جریان پایین (تا 1 میلی‌آمپر) یک تمایز کلیدی از نمایشگرهایی است که به جریان درایو بالاتری نیاز دارند و امکان عمر باتری طولانی‌تر در دستگاه‌های قابل حمل را فراهم می‌کند. دسته‌بندی برای شدت نور، مزیتی در کاربردهایی که نیازمند یکنواختی بصری هستند نسبت به نمایشگرهای فاقد چنین مرتب‌سازی‌ای ارائه می‌دهد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

ج: بله. حداکثر ولتاژ پیشرو 2.6 ولت است. هنگام استفاده از یک مقاومت سری محدودکننده جریان، منبع تغذیه 3.3 ولت حاشیه کافی (3.3V - 2.6V = 0.7V) برای کنترل قابل اطمینان جریان فراهم می‌کند.س: هدف از \"نسبت تطبیق شدت نور\" 2:1 چیست؟

ج: این نسبت (Iv-m) نشان می‌دهد که در یک دستگاه واحد، شدت نور هر قطعه کمتر از نصف شدت نور درخشان‌ترین قطعه نخواهد بود. این امر یکنواختی درون یک رقم را تضمین می‌کند.س: چگونه این نمایشگر آند مشترک را متصل کنم؟

ج: پین آند مشترک (ها) را به ولتاژ مثبت منبع تغذیه خود متصل کنید (از طریق یک ترانزیستور درایور در صورت مالتی‌پلکسینگ). هر پین کاتد قطعه را به یک سینک جریان (مثلاً یک پین I/O میکروکنترلر با قابلیت جریان کافی یا یک IC درایور) متصل کنید که آن را به پایین می‌کشد تا قطعه روشن شود.10. مورد عملی طراحی

طراحی یک شمارنده ساده دو رقمی را در نظر بگیرید که توسط یک منبع تغذیه 5 ولتی تغذیه شده و توسط یک میکروکنترلر کنترل می‌شود. پین‌های I/O میکروکنترلر نمی‌توانند جریان کافی برای LEDها را تأمین یا جذب کنند. بنابراین، از یک IC درایور مانند شیفت رجیستر 74HC595 یا یک درایور LED اختصاصی (مانند MAX7219) برای جذب جریان برای کاتدها استفاده می‌شود. دو ترانزیستور NPN (مانند 2N3904) برای سوئیچ کردن منبع تغذیه 5 ولت به آندهای مشترک (ارقام 1 و 2) تحت کنترل میکروکنترلر برای مالتی‌پلکسینگ استفاده می‌شوند. مقاومت‌های محدودکننده جریان روی خطوط کاتد قرار می‌گیرند. مقدار مقاومت (R) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R = (Vcc - VF - Vce_sat) / IF. با فرض Vcc=5V، VF=2.2V (مقدار معمول)، Vce_sat درایور ~0.2V و IF مورد نظر=5mA: R = (5 - 2.2 - 0.2) / 0.005 = 520 اهم. یک مقاومت استاندارد 510 یا 560 اهم مناسب خواهد بود. فریم‌ور میکروکنترلر به طور متناوب بین فعال کردن رقم 1 و رقم 2 با سرعت بالا (مثلاً هر کدام 100 هرتز) در حالی که داده‌های قطعه را به طور همزمان به‌روزرسانی می‌کند، توهم روشن بودن مداوم هر دو رقم را ایجاد می‌کند.

11. معرفی اصل فناوری

چیپ‌های LED در این نمایشگر از AlInGaP (فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم) که به صورت اپیتاکسیال بر روی یک زیرلایه غیرشفاف آرسنید گالیم (GaAs) رشد داده شده‌اند، ساخته شده‌اند. هنگامی که یک ولتاژ پیشرو در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. در AlInGaP، این بازترکیب انرژی را عمدتاً به شکل فوتون در طیف زرد-نارنجی-قرمز (حدود 587-590 نانومتر برای زرد) آزاد می‌کند. زیرلایه غیرشفاف کمک می‌کند تا نور تولید شده بیشتری از بالای چیپ خارج شود و در مقایسه با برخی طراحی‌های قدیمی‌تر، بازده کوانتومی خارجی را بهبود می‌بخشد. فرمت هفت قسمتی با قرار دادن چندین چنین چیپ LED (یا یک چیپ واحد با چندین پیوند الکتریکی ایزوله) در الگوی هفت میله (قطعه) و یک نقطه اعشار ایجاد می‌شود. با انرژی‌دهی انتخابی این قطعات، کاراکترهای عددی (0-9) و برخی حروف می‌توانند تشکیل شوند.

12. روندهای فناوری

در حالی که AlInGaP همچنان یک فناوری غالب برای LEDهای قرمز، نارنجی و زرد با بازده بالا باقی مانده است، چشم‌انداز گسترده‌تر فناوری نمایشگر در حال تحول است. برای کاربردهای هفت قسمتی، روند به سمت جریان‌ها و ولتاژهای عملیاتی حتی پایین‌تر برای پشتیبانی از دستگاه‌های IoT و پوشیدنی فوق کم‌مصرف ادامه دارد. همچنین حرکتی به سمت یکپارچه‌سازی بالاتر وجود دارد، با نمایشگرهایی که IC درایور و گاهی یک میکروکنترلر را در همان پکیج ادغام می‌کنند و طراحی را ساده می‌سازند. از نظر مواد، در حالی که AlInGaP بالغ شده است، تحقیقات در مورد LEDهای پروسکایت و سایر نیمه‌هادی‌های نوین ممکن است جایگزین‌های آینده‌ای ارائه دهند. با این حال، برای کاربردهای نمایشگر نشانگر و عددی استاندارد که نیازمند قابلیت اطمینان، نقاط رنگ خاص و مقرون به صرفه بودن هستند، انتظار می‌رود نمایشگرهای مبتنی بر AlInGaP مانند LTD-5721AJS در آینده قابل پیش‌بینی همچنان رایج باقی بمانند.

While AlInGaP remains a dominant technology for high-efficiency red, orange, and yellow LEDs, the broader display technology landscape is evolving. For seven-segment applications, the trend continues towards even lower operating currents and voltages to support ultra-low-power IoT and wearable devices. There is also a move towards higher integration, with displays incorporating the driver IC and sometimes a microcontroller into the same package, simplifying design. In terms of materials, while AlInGaP is mature, research into perovskite LEDs and other novel semiconductors may offer future alternatives. However, for standard indicator and numeric display applications requiring reliability, specific color points, and cost-effectiveness, AlInGaP-based displays like the LTD-5721AJS are expected to remain prevalent for the foreseeable future.