دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTP-4823KF - ارتفاع رقم 0.4 اینچ - AlInGaP نارنجی زرد - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTP-4823KF یک ماژول نمایشگر الفبایی-عددی LED دو رقمی با 16 سگمنت است. عملکرد اصلی آن نمایش کاراکترهای الفبایی (حروف و اعداد) در دستگاه‌های الکترونیکی می‌باشد. فناوری هسته از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور نارنجی زرد استفاده می‌کند. این دستگاه در دسته پیکربندی آنود مشترک قرار می‌گیرد، به این معنی که آندهای LEDهای هر رقم به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند که مدارهای درایو مالتی‌پلکس را ساده می‌کند. نمایشگر دارای صفحه‌ای خاکستری با سگمنت‌های سفید است که کنتراست و خوانایی را تحت شرایط نوری مختلف افزایش می‌دهد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای کلیدی این نمایشگر از فناوری و طراحی AlInGaP آن ناشی می‌شود. روشنایی بالا و کنتراست عالی ارائه می‌دهد و آن را برای کاربردهایی که وضوح دید حیاتی است مناسب می‌سازد. زاویه دید گسترده اطمینان می‌دهد که نمایشگر از موقعیت‌های مختلف قابل خواندن باقی بماند. ساختار حالت جامد آن در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایشگر، قابلیت اطمینان بالا و عمر عملیاتی طولانی‌مدت فراهم می‌کند. نیاز به توان پایین یک مزیت مهم برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به انرژی است. این نمایشگر معمولاً برای پنل‌های کنترل صنعتی، تجهیزات تست و اندازه‌گیری، ترمینال‌های فروش، ابزار دقیق و هر سیستم نهفته‌ای که نیاز به خوانش عددی یا الفبایی محدود واضح و قابل اطمینان دارد، هدف‌گیری شده است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیری عینی و دقیق از پارامترهای الکتریکی و نوری مشخص شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد.

2.1 ویژگی‌های فتومتریک و نوری

ویژگی نوری اصلیشدت نور متوسط (Iv)است که بر حسب میکروکاندلا (µcd) اندازه‌گیری می‌شود. تحت شرایط آزمایش استاندارد جریان مستقیم 1 میلی‌آمپر (IF)، شدت نور از حداقل 500 µcd تا مقدار معمول 1300 µcd متغیر است. این پارامتر روشنایی درک شده سگمنت‌ها را تعریف می‌کند. نور باطول موج اوج تابش (λp)معادل 611 نانومتر وطول موج غالب (λd)معادل 605 نانومتر مشخص می‌شود که هر دو در IF=20mA اندازه‌گیری شده‌اند. این مقادیر تابش را به طور قطع در ناحیه نارنجی زرد طیف مرئی قرار می‌دهند.عرض نیمه خط طیفی (Δλ)17 نانومتر است که نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع شده می‌باشد. عرض نیمه باریک‌تر عموماً به معنای رنگ اشباع‌شده‌تر است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی

پارامتر الکتریکی کلیدیولتاژ مستقیم هر سگمنت (VF)است. در جریان درایو 20mA، ولتاژ مستقیم معمول 2.6 ولت با حداقل 2.05 ولت است. این مقدار برای طراحی مدار محدودکننده جریان LEDها حیاتی است.جریان معکوس هر سگمنت (IR)در حداکثر 100 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال می‌شود، مشخص شده است که نشان‌دهنده جریان نشتی در حالت خاموش است.نسبت تطابق شدت نوربرای سگمنت‌های درون یک ناحیه نوری مشابه حداکثر 2:1 است. این بدان معناست که درخشان‌ترین سگمنت نباید بیش از دو برابر کم‌نورترین سگمنت تحت شرایط یکسان باشد که ظاهری یکنواخت را تضمین می‌کند.

2.3 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد.اتلاف توان متوسط هر سگمنتنباید از 70 میلی‌وات تجاوز کند.جریان مستقیم پیک هر سگمنتبه 60 میلی‌آمپر محدود شده است، در حالی کهجریان مستقیم متوسط هر سگمنتدر 25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد ریت شده است که به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. این کاهش ریت برای مدیریت حرارتی در محیط‌های با دمای بالا ضروری است. حداکثرولتاژ معکوس هر سگمنت5 ولت است. دستگاه می‌تواند در محدودهدمایی35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد کار کرده و ذخیره شود.

3. توضیح سیستم بنینگ

دیتاشیت شامل یک جدول بن برای شدت نور است. بنینگ یک فرآیند کنترل کیفیت است که در آن LEDها بر اساس پارامترهای عملکرد اندازه‌گیری شده دسته‌بندی (بن) می‌شوند تا یکنواختی تضمین شود. برای LTP-4823KF، LEDها بر اساس شدت نور متوسط اندازه‌گیری شده در IF=1mA در بن‌های (F, G, H, J, K) دسته‌بندی می‌شوند. محدوده‌ها عبارتند از: F (321-500 µcd)، G (501-800 µcd)، H (801-1300 µcd)، J (1301-2100 µcd) و K (2101-3400 µcd). این به طراحان اجازه می‌دهد قطعات با سطح روشنایی خاصی را برای کاربرد خود انتخاب کنند و یکنواختی در چندین نمایشگر یا تطابق دقیق با نیاز روشنایی یک طراحی را تضمین نمایند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های خاص در متن ارائه شده به تفصیل شرح داده نشده‌اند، منحنی‌های عملکرد معمول برای چنین دستگاه‌هایی شامل موارد زیر خواهد بود:

• منحنی IV (جریان در مقابل ولتاژ):رابطه بین جریان مستقیم و ولتاژ مستقیم را نشان می‌دهد. غیرخطی است، با یک ولتاژ روشن‌شدن (حدود 2 ولت برای AlInGaP) که پس از آن جریان با افزایش‌های کوچک در ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد. این نیاز به درایو جریان ثابت را برجسته می‌کند.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان درایو افزایش می‌یابد. عموماً در یک محدوده خطی است اما در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افت حرارتی و راندمان به اشباع می‌رسد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای اتصال LED کاهش می‌یابد. این منحنی برای کاربردهایی که در محدوده دمایی وسیعی عمل می‌کنند حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که اوج در حدود 611 نانومتر و شکل طیف تابش را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

LTP-4823KF دارای فوت‌پرینت استاندارد نمایشگر LED دو رقمی است. ابعاد پکیج بر حسب میلی‌متر ارائه شده است. نکات مکانیکی کلیدی شامل: تمام تلرانس‌های ابعادی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد، و تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر است. دستگاه دارای 20 پایه در یک ردیف است. نمودار مدار داخلی نشان می‌دهد که یک پیکربندی آنود مشترک برای دو کاراکتر 16 سگمنت، با نقطه اعشار (D.P.) سمت راست است. جدول اتصال پایه‌ها به دقت اتصال کاتد هر سگمنت (A-U، D.P.، و آنودهای مشترک برای کاراکتر 1 و کاراکتر 2) را فهرست می‌کند. پایه 14 به عنوان \"بدون اتصال\" (N.C.) ذکر شده است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دیتاشیت شرایط لحیم‌کاری را مشخص می‌کند: دستگاه می‌تواند در معرض دمای هویه 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه قرار گیرد، با نوک هویه در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن پکیج قرار گرفته باشد. بسیار مهم است که از این ریتینگ حداکثر دما در طول مونتاژ تجاوز نشود تا از آسیب به تراشه‌های LED داخلی و پکیج پلاستیکی جلوگیری شود. برای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو، باید پروفایل‌های استاندارد برای قطعات ترو-هول رعایت شود و اطمینان حاصل شود که دمای اوج بدنه از حداکثر دمای ذخیره‌سازی 105 درجه سانتی‌گراد تجاوز نکند.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای هر دستگاهی که نیاز به خوانش واضح دو رقمی با نشانگرهای الفبایی گاه‌به‌گاه دارد ایده‌آل است. کاربردهای رایج شامل: مولتی‌مترهای دیجیتال، فرکانس‌کانترها، تایمرها، کنترلرهای فرآیند، دستگاه‌های پزشکی (مانند مانیتورهای بیمار)، لوازم خانگی (مانند فرها، ترموستات‌ها) و ابزارهای تشخیصی خودرو می‌باشد.

7.2 ملاحظات طراحی

• مدار درایو:به عنوان یک نمایشگر آنود مشترک، بهتر است توسط یک مدار مالتی‌پلکس درایو شود. یک میکروکنترلر می‌تواند جریان را از طریق کاتدهای سگمنت (از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان) سینک کند در حالی که به ترتیب پایه‌های آنود مشترک برای هر رقم را فعال می‌نماید.
• محدودیت جریان:همیشه از مقاومت‌های سری برای هر کاتد سگمنت یا در مسیر آنود مشترک برای محدود کردن جریان به مقدار مورد نظر (مثلاً 10-20 میلی‌آمپر برای روشنایی کامل) استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (Vcc - Vf) / If محاسبه کنید، که در آن Vf ولتاژ مستقیم از دیتاشیت است.
• نرخ رفرش:هنگام مالتی‌پلکس کردن دو رقم، اطمینان حاصل کنید که نرخ رفرش به اندازه کافی بالا است (معمولاً >60 هرتز) تا از لرزش قابل مشاهده جلوگیری شود.
• زاویه دید:نمایشگر را با در نظر گرفتن زاویه دید گسترده آن قرار دهید تا قابلیت استفاده برای کاربر نهایی به حداکثر برسد.

8. مقایسه فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز GaAsP، AlInGaP مورد استفاده در LTP-4823KF بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان درایو می‌شود. در مقایسه با نمایشگرهای تک رقمی، این واحد دو رقمی فضای برد را ذخیره و مونتاژ را ساده می‌کند. در مقابل نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای، واحدهای 16 سگمنت یک رابط درایو ساده‌تر ارائه می‌دهند (20 پایه در مقابل تعداد بیشتر برای یک ماتریس) اما به کاراکترهای الفبایی-عددی و چند نماد محدود هستند، نه گرافیک کامل.

9. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف پایه \"بدون اتصال\" (پایه 14) چیست؟

ج: این پایه از نظر مکانیکی وجود دارد اما از نظر الکتریکی به هیچ قطعه داخلی متصل نیست. اغلب برای پایداری مکانیکی در طول لحیم‌کاری یا حفظ یک فوت‌پرینت پایه استاندارد در خانواده‌ای از دستگاه‌های مشابه گنجانده می‌شود.

س: چگونه باید \"نسبت تطابق شدت نور\" 2:1 را تفسیر کنم؟

ج: این یک مشخصه یکنواختی است. به این معنی که تحت شرایط درایو یکسان، شدت نور اندازه‌گیری شده هر یک سگمنت نباید بیش از دو برابر شدت هر سگمنت دیگر روی همان نمایشگر باشد. این ظاهر یکنواخت در تمام سگمنت‌های روشن را تضمین می‌کند.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با منبع تغذیه 5 ولت درایو کنم؟

ج: بله، اما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. با Vf معمول 2.6 ولت در 20mA، مقدار مقاومت مورد نیاز R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 اهم خواهد بود. همیشه Vf واقعی را از دسته خاص خود تأیید کرده و مقدار مقاومت را بر این اساس برای دستیابی به جریان مورد نظر تنظیم کنید.

10. مورد استفاده عملی

سناریو: طراحی یک تایمر دیجیتال ساده.LTP-4823KF برای نمایش دقیقه و ثانیه (MM:SS) عالی است. یک میکروکنترلر نمایشگر را از طریق مالتی‌پلکسینگ کنترل می‌کند. یک پورت I/O کاتدهای 18 سگمنت را (از طریق ترانزیستورها یا یک IC درایور) کنترل می‌کند و دو پین I/O دیگر دو آنود مشترک را کنترل می‌کنند. فریم‌ور داده‌های سگمنت را به‌روزرسانی کرده و به سرعت بین دو رقم سوئیچ می‌کند. روشنایی بالا اطمینان می‌دهد که تایمر در یک اتاق با نور مناسب قابل مشاهده است و مصرف توان پایین در صورت کارکرد دستگاه با باتری مفید است.

11. اصل عملکرد

دستگاه بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از ولتاژ روشن‌شدن دیود در سراسر آند و کاتد یک سگمنت LED اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال (لایه AlInGaP) بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور ساطع شده را دیکته می‌کند، در این مورد، نارنجی زرد. هر یک از 16 سگمنت یک LED مجزا یا ترکیبی از LEDها است و با روشن کردن انتخابی این سگمنت‌ها، کاراکترهای الفبایی-عددی می‌توانند تشکیل شوند.

12. روندهای فناوری

در حالی که نمایشگرهای 16 سگمنت مانند LTP-4823KF برای کاربردهای خاص مرتبط باقی می‌مانند، روند کلی در نمایش اطلاعات به سمت یکپارچگی و انعطاف‌پذیری بیشتر است. نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای OLED و LCD از نظر هزینه رقابتی‌تر شده و قابلیت‌های الفبایی-عددی و گرافیکی کامل ارائه می‌دهند. با این حال، نمایشگرهای سگمنت LED مزایایی در محیط‌های شدید (محدوده دمایی وسیع، روشنایی بالا) و برای کاربردهایی که سادگی، قابلیت اطمینان و طول عمر طولانی از اهمیت بالایی برخوردار است حفظ می‌کنند. فناوری زیربنایی AlInGaP همچنان شاهد بهبود در بازده و طول عمر است. علاوه بر این، یک تلاش مستمر صنعتی به سمت مصرف توان حتی پایین‌تر و انطباق با مقررات زیست‌محیطی مانند RoHS وجود دارد که این دستگاه با پکیج بدون سرب خود از قبل با آن مطابقت دارد.