دیتاشیت فنی نمایشگر LED آبی 0.8 اینچی LTS-3401TBE - ارتفاع رقم 20.32 میلی‌متر - ولتاژ مستقیم 3.8 ولت - توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-3401TBE یک ماژول نمایشگر الفبایی-عددی هفت قسمتی حالت جامد است که برای کاربردهای نیازمند نمایش عددی واضح و روشن طراحی شده است. عملکرد اصلی آن نمایش بصری ارقام (0-9) و برخی حروف با استفاده از بخش‌های LED قابل آدرس‌دهی جداگانه است. این دستگاه از تراشه‌های LED آبی مبتنی بر اپیتاکسی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) بر روی بستر یاقوت کبود استفاده می‌کند. نمایشگر دارای صفحه‌ای به رنگ خاکستری روشن و رنگ بخش‌های سفید است که تضاد بالایی برای خوانایی عالی فراهم می‌کند. این نمایشگر در دسته نوع آند مشترک طبقه‌بندی می‌شود، به این معنی که آندهای همه بخش‌ها به صورت داخلی به پایه‌های مشترک متصل شده‌اند و نیاز به پیکربندی درایور جریان‌کش دارد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این نمایشگر برای کارکرد کم‌مصرف طراحی شده است و آن را برای دستگاه‌های مبتنی بر باتری یا حساس به انرژی مناسب می‌سازد. مزایای کلیدی شامل نیاز جریان پایین است، به طوری که بخش‌ها می‌توانند به طور مؤثر در جریان‌هایی به پایینی 1 میلی‌آمپر راه‌اندازی شوند، و تطابق شدت نور عالی بین بخش‌ها برای ظاهر یکنواخت. روشنایی بالا و زاویه دید گسترده، قابلیت مشاهده از دیدگاه‌های مختلف را تضمین می‌کند. ساختار حالت جامد آن در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایشگر، قابلیت اطمینان بالا و عمر عملیاتی طولانی ارائه می‌دهد. بازارهای هدف اصلی شامل ابزار دقیق قابل حمل، الکترونیک مصرفی، پنل‌های کنترل صنعتی، تجهیزات آزمایشگاهی و هر دستگاهی است که نیاز به نمایشگر عددی فشرده و قابل اطمینان دارد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و نوری

عملکرد نوری در مرکزیت عملکرد نمایشگر قرار دارد. تحت یک شرایط آزمایش استاندارد با جریان مستقیم 10 میلی‌آمپر (I_F) برای هر بخش، شدت نور متوسط (I_V) از حداقل 6.4 میلی‌کاندلا (mcd) تا مقدار معمول 10 mcd متغیر است. این شدت با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تطابق با منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE اندازه‌گیری می‌شود تا اطمینان حاصل شود که مقدار با درک انسانی همبستگی دارد. طول موج غالب (λ_d) در 470 نانومتر (nm) مشخص شده است که انتشار را در ناحیه آبی طیف مرئی قرار می‌دهد. طول موج انتشار اوج (λ_p) به طور معمول 468 نانومتر است و نیم‌عرض خط طیفی (Δλ) 25 نانومتر است که نشان‌دهنده رنگ آبی نسبتاً خالص است. نسبت تطابق شدت نور بین بخش‌ها حداکثر 2:1 است که یکنواختی قابل قبول در سراسر رقم را تضمین می‌کند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

ویژگی‌های الکتریکی، الزامات و محدودیت‌های راه‌اندازی را تعریف می‌کنند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته مطلق برای هر بخش در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 20 میلی‌آمپر است که با افزایش دمای محیط به صورت خطی با نرخ 0.25 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. جریان مستقیم اوج، برای کارکرد پالسی با چرخه وظیفه 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه، می‌تواند به 100 میلی‌آمپر برسد. ولتاژ مستقیم (V_F) برای هر بخش، که در I_F=20mA اندازه‌گیری می‌شود، حداکثر مقدار 3.8 ولت را دارد، با مقدار معمول 3.3 ولت. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است. حداکثر اتلاف توان برای هر بخش 70 میلی‌وات است. جریان معکوس (I_R) در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت به حداکثر 100 میکروآمپر محدود شده است، اگرچه دستگاه برای کارکرد بایاس معکوس پیوسته در نظر گرفته نشده است.

2.3 رتبه‌بندی حرارتی و محیطی

دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد رتبه‌بندی شده است، با محدوده دمای نگهداری یکسان. این محدوده گسترده آن را برای شرایط محیطی مختلف مناسب می‌سازد. یک مشخصه حیاتی دستکاری، حد دمای لحیم‌کاری است: دستگاه می‌تواند حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد را تا 3 ثانیه تحمل کند، که در فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود. این اطلاعات برای مونتاژ PCB با استفاده از فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو ضروری است.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

3.1 ابعاد و تلرانس‌ها

نمایشگر دارای ارتفاع رقم 0.8 اینچ (20.32 میلی‌متر) است. تمام ابعاد بسته‌بندی بر حسب میلی‌متر ارائه شده است. تلرانس‌های عمومی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. نکات مکانیکی کلیدی شامل تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر، محدودیت‌های مواد خارجی و آلودگی جوهر روی سطح بخش، و محدودیت خمش بازتابنده (≤1% طول آن) می‌شود. قطر سوراخ PCB توصیه شده برای پایه‌ها 1.0 میلی‌متر است تا اطمینان از تناسب مناسب حاصل شود.

3.2 دیاگرام پایه‌ها و اتصال

دستگاه دارای 18 پایه در پیکربندی بسته دو خطی (DIP) است. دیاگرام مدار داخلی معماری آند مشترک را تأیید می‌کند. اتصال پایه‌ها به شرح زیر است: پایه‌های 4، 6، 12 و 17 اتصالات آند مشترک هستند. کاتدهای بخش‌ها در سایر پایه‌ها توزیع شده‌اند: A (پایه 2)، B (پایه 15)، C (پایه 13)، D (پایه 11)، E (پایه 5)، F (پایه 3) و G (پایه 14). علاوه بر این، کاتدهایی برای نقطه اعشاری چپ (L.D.P، پایه 7) و نقطه اعشاری راست (R.D.P، پایه 10) وجود دارد. پایه‌های 1، 8، 9، 16 و 18 به عنوان بدون اتصال (NO PIN) ذکر شده‌اند. این دیاگرام پایه‌ها برای طراحی چیدمان PCB و مدار درایور ضروری است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکتریکی و نوری معمول اشاره می‌کند که برای قطعات LED استاندارد هستند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات داده نشده‌اند، این منحنی‌ها معمولاً شامل رابطه بین جریان مستقیم (I_F) و ولتاژ مستقیم (V_F) هستند که غیرخطی است و برای طراحی درایور حیاتی می‌باشد. یک منحنی رایج دیگر، شدت نور در مقابل جریان مستقیم را نشان می‌دهد که چگونگی افزایش روشنایی با جریان را نمایش می‌دهد. یک منحنی معمول سوم، تغییر طول موج غالب یا ولتاژ مستقیم نسبت به دمای پیوند را نشان می‌دهد. تحلیل این منحنی‌ها به طراحان اجازه می‌دهد تا عملکرد را بهینه کنند، بازدهی را درک کنند و رفتار تحت شرایط عملیاتی مختلف، مانند تغییرات دما یا طرح‌های کاهش نور را پیش‌بینی کنند.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

5.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو

همانطور که در رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق ذکر شد، دستگاه می‌تواند حداکثر دمای لحیم‌کاری اوج 260 درجه سانتی‌گراد را برای حداکثر مدت 3 ثانیه تحمل کند. این با پروفایل‌های معمول لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب همسو است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که پروفایل حرارتی استفاده شده در طول مونتاژ PCB از این حد فراتر نرود تا از آسیب به تراشه‌های LED داخلی، اتصالات سیمی یا بسته پلاستیکی جلوگیری شود.

5.2 احتیاط‌های تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. برای جلوگیری از آسیب ESD در طول دستکاری و مونتاژ، اقدامات زیر به شدت توصیه می‌شود: پرسنل باید از مچ‌بندهای رسانا یا دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنند. تمام تجهیزات، میزهای کار و قفسه‌های نگهداری باید به درستی زمین شده باشند. باید از یک یونیزه‌کننده (دمنده یونی) برای خنثی کردن بارهای استاتیکی که ممکن است در طول دستکاری یا نگهداری بر روی سطح بسته پلاستیکی به دلیل اصطکاک تجمع یابند، استفاده شود. این احتیاط‌ها برای حفظ بازده بالا و قابلیت اطمینان در تولید حیاتی هستند.

5.3 شرایط نگهداری

دستگاه باید در محدوده دمای مشخص شده خود از 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد نگهداری شود. در صورت حساسیت قطعات به جذب رطوبت، توصیه می‌شود قطعات در کیسه‌های مانع رطوبت با ماده خشک‌کن نگهداری شوند، اگرچه این نیاز خاص در دیتاشیت ارائه شده ذکر نشده است. همچنین دستکاری مناسب برای جلوگیری از تنش مکانیکی روی پایه‌ها یا صفحه نمایشگر مهم است.

6. پیشنهادات کاربردی

6.1 سناریوهای کاربردی متداول

LTS-3401TBE برای هر کاربرد نیازمند نمایشگر عددی فشرده و کم‌مصرف ایده‌آل است. کاربردهای متداول شامل مولتی‌مترهای دیجیتال، فرکانس‌شمارها، نمایشگرهای ساعت، ترازوها، تجهیزات پایش پزشکی، نمایشگرهای داشبورد خودرو (برای اطلاعات غیرحیاتی) و نشانگرهای فرآیند صنعتی می‌شود. رنگ آبی آن دید خوبی ارائه می‌دهد و می‌تواند برای تمایز زیبایی‌شناختی یا عملکردی از نمایشگرهای قرمز یا سبز سنتی انتخاب شود.

6.2 ملاحظات طراحی و مدار

هنگام طراحی مدار درایور، پیکربندی آند مشترک باید در نظر گرفته شود. این معمولاً شامل اتصال پایه‌های آند مشترک به ولتاژ تغذیه مثبت (V_CC) از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان احتمالی برای خط مشترک است. سپس هر کاتد بخش به یک IC درایور قادر به کشیدن جریان بخش مورد نیاز متصل می‌شود. جریان برای هر بخش باید بر اساس روشنایی مورد نظر و رتبه‌بندی‌های حداکثر محدود شود. با استفاده از ولتاژ مستقیم معمول 3.3-3.8 ولت، مقدار مقاومت محدودکننده جریان می‌تواند به صورت R = (V_CC- V_F) / I_F محاسبه شود. برای مالتی‌پلکس کردن چندین رقم، جریان اوج باید مدیریت شود تا در محدوده رتبه‌بندی جریان پالسی باقی بماند در حالی که روشنایی متوسط حفظ می‌شود. طراحان همچنین باید مشخصه حداکثر 2.5% تداخل ناخواسته را در نظر بگیرند که روشنایی ناخواسته یک بخش غیرانتخاب شده را تعریف می‌کند.

7. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با نمایشگرهای رشته‌ای قدیمی یا فلورسنت خلأ (VFD)، این نمایشگر LED به دلیل ماهیت حالت جامد خود، مصرف توان به مراتب کمتر، عمر طولانی‌تر و قابلیت اطمینان بالاتری ارائه می‌دهد. در بخش نمایشگر LED، تمایزدهنده‌های کلیدی آن بهینه‌سازی خاص جریان پایین (تا 1 میلی‌آمپر برای هر بخش) است که پایین‌تر از بسیاری از نمایشگرهای استاندارد است، و دسته‌بندی آن برای شدت نور، که یکنواختی روشنایی بهتری فراهم می‌کند. رنگ آبی، که با فناوری InGaN به دست آمده است، معمولاً بازدهی بالاتر و گزینه‌های زیبایی‌شناختی متفاوتی در مقایسه با LEDهای قرمز قدیمی GaAsP ارائه می‌دهد. گنجاندن هر دو نقطه اعشاری چپ و راست انعطاف‌پذیری را برای نیازهای مختلف قالب‌بندی عددی اضافه می‌کند.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: تفاوت بین آند مشترک و کاتد مشترک چیست؟

ج: در یک نمایشگر آند مشترک، آندهای همه بخش‌های LED به یک پایه مشترک (یا پایه‌ها) متصل شده‌اند که به تغذیه مثبت متصل می‌شود. بخش‌ها با اعمال سیگنال LOW (زمین) به پایه‌های کاتد مربوطه خود روشن می‌شوند. در یک نمایشگر کاتد مشترک، کاتدها مشترک و به زمین متصل هستند و بخش‌ها با اعمال سیگنال HIGH به آندهایشان روشن می‌شوند. LTS-3401TBE از نوع آند مشترک است.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با یک میکروکنترلر 5 ولتی راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، اما باید از مقاومت‌های محدودکننده جریان استفاده کنید. از آنجایی که ولتاژ مستقیم حدود 3.3-3.8 ولت است، یک مقاومت برای کاهش ولتاژ باقی‌مانده (مثلاً 5 ولت - 3.5 ولت = 1.5 ولت) و محدود کردن جریان به مقدار مورد نظر (مثلاً برای 10 میلی‌آمپر به یک مقاومت 150 اهمی نیاز است) لازم است. پایه‌های درایور میکروکنترلر باید بتوانند جریان بخش مورد نیاز را بکشند.

س: "دسته‌بندی شده برای شدت نور" به چه معناست؟

ج: به این معنی است که نمایشگرها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده‌شان آزمایش و دسته‌بندی (گروه‌بندی) می‌شوند. این امر تضمین می‌کند که روشنایی بین واحدهای مختلف یک مدل یکسان، سازگارتر باشد و در صورت استفاده از چندین نمایشگر در یک محصول، ظاهر یکنواخت‌تری ایجاد شود.

س: چگونه چهار پایه آند مشترک را متصل کنم؟

ج: تمام پایه‌های آند مشترک (4، 6، 12، 17) باید به یکدیگر و به خط تغذیه ولتاژ مثبت یکسان متصل شوند، معمولاً از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان واحد اگر همه بخش‌های یک رقم به طور همزمان راه‌اندازی می‌شوند. این اطمینان می‌دهد که همه بخش‌ها ولتاژ مرجع یکسانی دارند.

9. مثال عملی طراحی و استفاده

طراحی یک نمایشگر ولت‌متر دیجیتال ساده را در نظر بگیرید. مبدل آنالوگ به دیجیتال میکروکنترلر یک ولتاژ را می‌خواند، پردازش می‌کند و نیاز به نمایش یک مقدار 3 رقمی (مثلاً 5.12 ولت) دارد. سه نمایشگر LTS-3401TBE استفاده می‌شود. پایه‌های آند مشترک هر سه رقم به سه پایه I/O جداگانه میکروکنترلر که به عنوان خروجی‌های دیجیتال برای کنترل مالتی‌پلکسینگ پیکربندی شده‌اند، متصل می‌شوند. تمام کاتدهای بخش متناظر (همه بخش‌های 'A'، همه بخش‌های 'B' و غیره) در سه رقم به یکدیگر و سپس به هشت پایه I/O میکروکنترلر (هفت بخش + یک نقطه اعشاری) از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب متصل می‌شوند، احتمالاً با استفاده از یک آرایه ترانزیستور یا IC درایور نمایشگر اختصاصی برای مدیریت کشش جریان. میکروکنترلر به سرعت از بین هر رقم چرخه می‌زند (مالتی‌پلکس می‌کند)، در هر بار یک آند مشترک را روشن می‌کند در حالی که الگوی کاتد را برای آن رقم خاص تنظیم می‌کند. ماندگاری دید باعث می‌شود همه ارقام به طور پیوسته روشن به نظر برسند. نقطه اعشاری راست روی رقم وسط برای نشان دادن مکان اعشار روشن می‌شود. قابلیت جریان پایین به این طرح مالتی‌پلکسینگ اجازه می‌دهد تا به طور کارآمد بدون مصرف توان بیش از حد کار کند.

10. معرفی اصل عملکرد

یک نمایشگر LED هفت قسمتی، مجموعه‌ای از دیودهای نورافشان است که در یک الگوی شکل هشت چیده شده‌اند. هر یک از هفت بخش (با برچسب A تا G) یک LED جداگانه است. با تغذیه انتخابی ترکیبات مختلف این بخش‌ها، الگوهای ارقام 0-9 و برخی حروف می‌توانند تشکیل شوند. در LTS-3401TBE، این LEDها از ماده نیمه‌هادی InGaN رسوب داده شده بر روی بستر یاقوت کبود ساخته شده‌اند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص لایه‌های InGaN طول موج (رنگ) نور منتشر شده را تعیین می‌کند، در این مورد، آبی. طراحی آند مشترک مدار درایور را در بسیاری از کاربردهایی که منبع تغذیه نسبت به زمین منطق کنترل مثبت است، ساده می‌کند.

11. روندها و زمینه فناوری

نمایشگرهای LED هفت قسمتی نمایانگر یک فناوری نمایشگر بالغ و قابل اطمینان هستند. در حالی که نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای و گرافیکی OLED/LCD انعطاف‌پذیری بیشتری برای نمایش کاراکترها و گرافیک‌های دلخواه ارائه می‌دهند، نمایشگرهای هفت قسمتی به دلیل سادگی، هزینه کم، روشنایی بالا، خوانایی عالی در شرایط نوری مختلف (از جمله نور مستقیم خورشید) و مصرف توان بسیار کم در سناریوهای استاتیک یا مالتی‌پلکسینگ کم، همچنان بسیار مرتبط هستند. روند در این بخش به سمت LEDهای با بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) است که اجازه می‌دهد جریان راه‌اندازی حتی پایین‌تر یا روشنایی بالاتری داشته باشد، و به سمت بسته‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار است، اگرچه بسته‌های DIP سوراخ‌دار مانند این مورد هنوز به طور گسترده برای نمونه‌سازی اولیه، تعمیر و برخی کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند. حرکت به سمت بسته‌بندی بدون سرب و مطابق با RoHS، همانطور که در این دستگاه مشاهده می‌شود، اکنون یک نیاز استاندارد صنعتی است.