دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTD-5623AJG - ارتفاع رقم 0.56 اینچ - رنگ سبز AlInGaP - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - مستندات فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTD-5623AJG یک ماژول نمایشگر دو رقمی هفت قسمتی از نوع دیود نورافشان (LED) است. عملکرد اصلی آن ارائه خوانش عددی واضح و روشن برای دستگاه‌ها و ابزارهای الکترونیکی مختلف می‌باشد. کاربرد اصلی در سناریوهایی است که نیاز به نمایش دو رقم اعشار دارند، مانند شمارنده‌ها، تایمرها، تجهیزات اندازه‌گیری و پنل‌های کنترل صنعتی.

موقعیت‌یابی کلیدی دستگاه در تعادل عملکرد و قابلیت اطمینان آن نهفته است. این نمایشگر از فناوری نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای چیپ‌های LED استفاده می‌کند که به دلیل تولید نور با بازدهی بالا در ناحیه‌های طیفی سبز و زرد شناخته شده است. نمایشگر دارای صفحه‌ای به رنگ خاکستری با بخش‌های روشن شونده سبز رنگ است که کنتراست بالایی برای خوانایی عالی ارائه می‌دهد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این نمایشگر چندین مزیت متمایز ارائه می‌دهد که آن را برای کاربردهای حرفه‌ای و صنعتی مناسب می‌سازد:

• روشنایی و کنتراست بالا:ترکیب فناوری AlInGaP و صفحه خاکستری، شدت نور معمولاً تا 900 میکروکاندلا را ارائه می‌دهد که حتی در محیط‌های پر نور نیز دید را تضمین می‌کند.
• نیاز توان پایین:این نمایشگر به‌طور کارآمد عمل می‌کند و برای دستگاه‌های با باتری یا حساس به مصرف انرژی مناسب است.
• زاویه دید گسترده:طراحی آن امکان خواندن اعداد نمایش داده شده را از محدوده وسیعی از زوایا فراهم می‌کند.
• قابلیت اطمینان حالت جامد:به عنوان یک دستگاه مبتنی بر LED، در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایش، طول عمر عملیاتی طولانی، مقاومت در برابر ضربه و زمان‌های سوئیچینگ سریع ارائه می‌دهد.
• شدت نور دسته‌بندی شده:دستگاه‌ها بر اساس شدت نور دسته‌بندی می‌شوند که امکان تطابق یکنواخت روشنایی در کاربردهای چند رقمی را فراهم می‌کند.
• پکیج بدون سرب:این قطعه با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد.

بازار هدف شامل تولیدکنندگان تجهیزات تست و اندازه‌گیری، سیستم‌های کنترل فرآیند، دستگاه‌های پزشکی، لوازم خانگی با نمایشگرهای عددی و هر سیستم نهفته‌ای است که نیاز به خروجی عددی دو رقمی مستحکم و قابل اطمینان دارد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی پارامترهای کلیدی الکتریکی و نوری مشخص شده در دیتاشیت را ارائه می‌دهد.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان در هر بخش:70 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که می‌تواند به‌طور ایمن توسط یک بخش LED منفرد (مثلاً بخش 'A') بدون ایجاد گرمای بیش از حد تلف شود.
• جریان مستقیم پیک در هر بخش:60 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان پالسی مجاز است که معمولاً در چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مشخص می‌شود. برای مالتی‌پلکس کردن یا اوردرایو کوتاه برای روشنایی اضافی استفاده می‌شود.
• جریان مستقیم پیوسته در هر بخش:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این جریان به صورت خطی تا 0 میلی‌آمپر در دمای 105 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد (با نرخ 0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد). این حداکثر جریان DC برای عملکرد پیوسته تحت شرایط دمایی نرمال است.
• ولتاژ معکوس در هر بخش:5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس بالاتر از این می‌تواند پیوند LED را شکست دهد.
• محدوده دمای عملکرد و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد. این دستگاه برای محدوده‌های دمایی صنعتی ریت شده است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد تحت شرایط تست مشخص شده اندازه‌گیری می‌شوند.

• شدت نور متوسط (I_V):از 320 میکروکاندلا (حداقل) تا 900 میکروکاندلا (معمول) در جریان مستقیم (I_F) 1 میلی‌آمپر متغیر است. این پارامتر دسته‌بندی شده است.
• طول موج تابش پیک (λ_p):571 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن خروجی توان نوری حداکثر است و رنگ سبز را تعریف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم در هر بخش (V_F):2.05 ولت (حداقل)، 2.6 ولت (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر. این افت ولتاژ در سراسر LED هنگام کار است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که مدار درایو می‌تواند این ولتاژ را تأمین کند.
• جریان معکوس در هر بخش (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5 ولت. این جریان نشتی کوچک زمانی است که LED بایاس معکوس شده است.
• نسبت تطابق شدت نور:2:1 (حداکثر). این حداکثر نسبت مجاز بین روشن‌ترین و کم‌نورترین بخش‌ها در "ناحیه نور مشابه" را مشخص می‌کند و ظاهر یکنواخت را تضمین می‌نماید.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که شدت نور دسته‌بندی شده است. اگرچه کدهای بینینگ خاص در این بخش ارائه نشده، اما اصل آن برای طراحی حیاتی است.

• دسته‌بندی شدت نور:LEDها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در جریان تست استاندارد (1mA) مرتب (بینینگ) می‌شوند. استفاده از LEDهای یک دسته یا دسته‌های مجاور در یک نمایشگر چند رقمی یا چند قسمتی، یکنواختی روشنایی در کل صفحه خوانش را تضمین می‌کند و از روشن‌تر دیده شدن برخی ارقام جلوگیری می‌نماید. طراحان باید هنگام سفارش، دسته شدت نور مورد نیاز را برای یکنواختی در تولید مشخص کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه معمول اشاره می‌کند. اگرچه نمودارها در اینجا بازتولید نشده‌اند، اما مفاهیم آنها تحلیل می‌شود.

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):این منحنی رابطه بین جریان مستقیم (I_F) و ولتاژ مستقیم (V_F) را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است و دارای یک ولتاژ آستانه (حدود 1.8-2.0 ولت برای AlInGaP) است که زیر آن جریان بسیار کمی جریان می‌یابد. این منحنی در طراحی مدار محدودکننده جریان کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:این نمودار نشان می‌دهد که خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد اما ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل گرمایش و افت بازدهی، زیرخطی شود. نقطه کار معمول 20 میلی‌آمپر برای تعادل خوب بین روشنایی و بازدهی انتخاب شده است.
• وابستگی دمایی:ذکر شده که منحنی‌های مشخصه در دمای 25 درجه سانتی‌گراد هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. در عمل، V_Fدارای ضریب دمایی منفی است (با افزایش دما کاهش می‌یابد)، در حالی که شدت نور معمولاً با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. کاهش ریت جریان پیوسته نتیجه مستقیم نیازهای مدیریت حرارتی است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد و تلرانس‌ها

پکیج از نوع ترو-هول با 18 پایه است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• ارتفاع رقم:0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر).
• تلرانس‌های عمومی:±0.25 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.
• تلرانس جابجایی نوک پایه:±0.4 میلی‌متر، مهم برای تراز سوراخ PCB.
• سوراخ PCB توصیه شده:Ø1.0 میلی‌متر.
• تلرانس‌های کیفیت:مشخصات مربوط به مواد خارجی (≤10 میل)، آلودگی جوهر (≤20 میل)، خمیدگی (≤1/100) و حباب در بخش‌ها (≤10 میل) برای اطمینان از کیفیت بصری تعریف شده‌اند.

5.2 اتصال پایه‌ها و پلاریته

دستگاه دارای پیکربندیکاتد مشترکاست. هر رقم (رقم 1 و رقم 2) پایه کاتد مشترک خود را دارد (به ترتیب پایه 14 و پایه 13). آندهای هر بخش (A-G و DP) به صورت جداگانه در پایه‌های مجزا برای هر رقم قابل دسترسی هستند. این پیکربندی برای درایو مالتی‌پلکس ایده‌آل است، جایی که کاتدها به صورت متوالی به زمین سوئیچ می‌شوند در حالی که الگوهای آند مناسب اعمال می‌شوند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دیتاشیت شرایط لحیم‌کاری خاصی را ارائه می‌دهد:

• لحیم‌کاری دستی:نوک هویه باید 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن (نقطه‌ای که بدنه نمایشگر به لیدها می‌رسد) قرار گیرد.
• دما و زمان:لحیم‌کاری باید در مدت 3 ثانیه و در حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد تکمیل شود.
• قاعده کلی:دمای واحد در طول مونتاژ نباید از ریت حداکثر دما (105 درجه سانتی‌گراد برای عملکرد) تجاوز کند، اما دمای انتقال شیشه اپوکسی محدودیت واقعی در طول لحیم‌کاری است.
• ذخیره‌سازی:در محدوده دمایی مشخص شده 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد در یک محیط خشک نگهداری شود تا از جذب رطوبت جلوگیری گردد.

7. توصیه‌های کاربردی

7.1 مدارهای کاربردی متداول

متداول‌ترین روش درایومالتی‌پلکس کردناست. از آنجایی که نمایشگر کاتدهای مشترک جداگانه‌ای برای هر رقم دارد، یک میکروکنترلر می‌تواند به سرعت بین روشن کردن رقم 1 و رقم 2 جابجا شود. هنگامی که کاتد رقم 1 به زمین متصل است، میکروکنترلر الگوی بخش را برای رقم اول روی پایه‌های آند خروجی می‌دهد. سپس به کاتد رقم 2 سوئیچ کرده و الگوی رقم دوم را خروجی می‌دهد. این اتفاق سریع‌تر از آن رخ می‌دهد که چشم انسان بتواند درک کند و توهم روشن بودن همزمان هر دو رقم را ایجاد می‌نماید. این روش به شدت تعداد پایه‌های I/O مورد نیاز میکروکنترلر و مصرف توان را کاهش می‌دهد.

7.2 ملاحظات طراحی

• مقاومت‌های محدودکننده جریان:باید از یک مقاومت سری در هر خط آند (یا یک مقاومت مشترک روی کاتد در صورت مالتی‌پلکس کردن با جریان ثابت) برای محدود کردن جریان مستقیم به یک مقدار ایمن (مثلاً 20 میلی‌آمپر) استفاده شود. مقدار مقاومت به صورت R = (V_منبع- V_F) / I_F.
• محاسبه می‌شود.فرکانس مالتی‌پلکس:
• نرخ رفرش حداقل 60 هرتز برای هر رقم (نرخ اسکن کل 120 هرتز) برای جلوگیری از سوسو زدن قابل مشاهده توصیه می‌شود.جریان پیک در مالتی‌پلکس:
• هنگام مالتی‌پلکس با چرخه کاری 1/2 (برای دو رقم)، جریان لحظه‌ای در هر بخش می‌تواند دو برابر شود تا همان روشنایی متوسط عملکرد DC حاصل شود. به عنوان مثال، برای رسیدن به میانگین 10 میلی‌آمپر، می‌توان با چرخه کاری 50% در 20 میلی‌آمپر پالس داد. این باید در محدوده ریت جریان پیک باقی بماند.زاویه دید:

نمایشگر را با در نظر گرفتن زاویه دید گسترده آن قرار دهید تا خوانایی برای کاربر نهایی به حداکثر برسد.

8. مقایسه و تمایز فنی

• در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایشگر هفت قسمتی:در مقابل LEDهای قرمز GaAsP/GaP:
• LEDهای سبز AlInGaP به طور کلی بازده نوری بالاتر و دید بهتر در محدوده وسیع‌تری از شرایط نور محیطی ارائه می‌دهند. رنگ سبز اغلب توسط چشم انسان روشن‌تر درک می‌شود.در مقابل LCDها:
• LEDها از نوع تابشی هستند (نور خود را تولید می‌کنند)، که آنها را در تاریکی بدون نور پس‌زمینه به وضوح قابل مشاهده می‌سازد. آنها محدوده دمای عملیاتی بسیار گسترده‌تر، زمان پاسخ سریع‌تر و استحکام بیشتری در برابر ضربه فیزیکی دارند.در مقابل نمایشگرهای بزرگتر یا کوچکتر:

ارتفاع رقم 0.56 اینچ یک اندازه متداول است که تعادل خوبی بین خوانایی آسان از فاصله متوسط و صرفه‌جویی در فضای پنل ارائه می‌دهد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از پایه میکروکنترلر 5 ولت درایو کنم؟

ج: خیر. ولتاژ مستقیم معمول 2.6 ولت است و یک پایه میکروکنترلر نمی‌تواند 20 میلی‌آمپر را در 2.6 ولت تأمین کند در حالی که در سطح منطقی بالای 5 ولت نیز باشد. شما باید از ترانزیستور یا IC درایور در سمت کاتد و/یا سمت آند استفاده کنید. یک مقاومت محدودکننده جریان همیشه اجباری است.

س: "نسبت تطابق شدت نور 2:1" در عمل به چه معناست؟

ج: به این معنی است که در یک واحد نمایشگر منفرد، هیچ بخشی نباید تحت شرایط درایو یکسان بیش از دو برابر هر بخش دیگر روشن باشد. این تضمین می‌کند که کاراکترهای عددی یکنواخت و حرفه‌ای به نظر برسند.

س: جریان پیک 60 میلی‌آمپر است. آیا می‌توانم آن را به طور پیوسته در 40 میلی‌آمپر برای روشنایی اضافی اجرا کنم؟

ج: قطعاً خیر. ریت جریان مستقیم پیوسته در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 25 میلی‌آمپر است. تجاوز از این مقدار باعث گرمایش بیش از حد، تخریب سریع LED و احتمالاً منجر به خرابی زودرس می‌شود. ریت پیک فقط برای پالس‌های بسیار کوتاه است.

س: چگونه مقدار صحیح مقاومت محدودکننده جریان را انتخاب کنم؟_{ج: از فرمول R = (V}منبع_F- V_F) / I_Fاستفاده کنید. برای منبع تغذیه 5 ولت، V_Fمعادل 2.6 ولت و I²مورد نظر 20 میلی‌آمپر: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 اهم. از مقدار استاندارد بعدی استفاده کنید (مثلاً 120Ω یا 150Ω). همیشه اتلاف توان در مقاومت را محاسبه کنید: P = I

* R.

10. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک شمارنده ساده دو رقمی.

یک طراح در حال ساخت یک فرکانس‌کانتر میزکار است که نیاز به نمایش مقادیر از 00 تا 99 دارد. آنها LTD-5623AJG را برای وضوح و سهولت استفاده انتخاب می‌کنند. سیستم از یک میکروکنترلر با 18 پایه I/O در دسترس استفاده می‌کند. طراح 16 پایه آند (8 بخش/رقم × 2 رقم) را از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان 150 اهمی به یک پورت میکروکنترلر متصل می‌کند. دو پایه کاتد مشترک به دو ترانزیستور NPN (مثلاً 2N3904) متصل می‌شوند که بیس‌های آنها توسط دو پایه دیگر میکروکنترلر درایو می‌شوند. نرم‌افزار یک روال مالتی‌پلکس را در یک وقفه تایمر پیاده‌سازی می‌کند. هر دو ترانزیستور را خاموش می‌کند، پورت آند را روی الگوی رقم 1 تنظیم می‌کند، ترانزیستور مربوط به کاتد رقم 1 را روشن می‌کند، 5 میلی‌ثانیه منتظر می‌ماند، سپس فرآیند را برای رقم 2 تکرار می‌کند. این یک نمایش پایدار و بدون سوسو ایجاد می‌کند. صفحه خاکستری اطمینان می‌دهد که بخش‌های خاموش حواس را پرت نمی‌کنند، در حالی که بخش‌های روشن سبز رنگ کنتراست عالی در مقابل آن ارائه می‌دهند.

11. معرفی اصل عملکرد

یک نمایشگر LED هفت قسمتی مجموعه‌ای از چندین دیود نورافشان است که در الگوی شکل هشت چیده شده‌اند. هر بخش (با برچسب A تا G) و نقطه اعشار (DP) یک LED جداگانه است. با روشن کردن انتخابی ترکیبات خاصی از این بخش‌ها، تمام ارقام اعشاری (0-9) و برخی حروف می‌توانند تشکیل شوند. در یک نمایشگر کاتد مشترک مانند LTD-5623AJG، تمام کاتدهای (ترمینال‌های منفی) LEDهای یک رقم خاص به یکدیگر و به یک پایه واحد متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک بخش، باید یک ولتاژ مثبت (از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان) به پایه آند آن اعمال شود، در حالی که پایه کاتد مشترک رقم مربوطه به زمین (0 ولت) متصل شود. این امکان کنترل مستقل هر بخش در یک رقم و مالتی‌پلکس کردن کارآمد در بین ارقام را فراهم می‌کند.

12. روندها و بستر فناوری