دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTD-322KD-31 - ارتفاع رقم 0.3 اینچ - رنگ هایپر رد - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTD-322KD-31 یک ماژول نمایشگر LED دو رقمی و هفت قسمتی است که برای کاربردهای نمایش عددی طراحی شده است. این نمایشگر دارای ارتفاع رقم 0.3 اینچ (7.62 میلی‌متر) می‌باشد که کاراکترهای واضح و خوانایی را برای انواع تجهیزات الکترونیکی فراهم می‌کند. دستگاه از فناوری نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور هایپر رد استفاده می‌کند که با روشنایی بالا و خلوص رنگ عالی مشخص می‌شود. نمایشگر دارای صفحه‌ای سیاه با بخش‌های سفید است که ظاهری با کنتراست بالا ایجاد کرده و خوانایی را تحت شرایط نوری مختلف بهبود می‌بخشد. این نمایشگر با ماده بازتابنده ویژه‌ای ساخته شده که قادر به تحمل فرآیندهای لحیم‌کاری دمای بالا است و آن را برای خطوط مونتاژ استاندارد مقاوم می‌سازد. بسته‌بندی فاقد سرب بوده و با دستورالعمل‌های RoHS مطابقت دارد.

1.1 ویژگی‌های کلیدی

• ارتفاع رقم 0.3 اینچ (7.62 میلی‌متر) برای دید واضح.
• استفاده از چیپ‌های LED هایپر رد AlInGaP برای روشنایی و بازدهی بالا.
• بخش‌های یکنواخت و پیوسته، ظاهر ثابتی برای کاراکترها تضمین می‌کنند.
• نیاز به توان کم، مناسب برای دستگاه‌های مبتنی بر باتری.
• ظاهر عالی کاراکتر با کنتراست بالا (صفحه سیاه، بخش‌های سفید).
• زاویه دید گسترده برای نصب انعطاف‌پذیر و موقعیت‌دهی کاربر.
• قابلیت اطمینان بالا به دلیل ساختار حالت جامد.
• شدت نور برای تطابق عملکرد یکنواخت، دسته‌بندی (بینینگ) شده است.
• بسته‌بندی فاقد سرب و مطابق با مقررات زیست‌محیطی.

1.2 توضیح دستگاه

شماره قطعه LTD-322KD-31 به طور خاص نشان‌دهنده یک نمایشگر دوپلکس (دو رقمی) با کاتد مشترک و نقطه اعشاری سمت راست است. پیکربندی کاتد مشترک، مدار درایو را ساده می‌کند، زیرا تمام LEDهای بخش برای یک رقم مشخص، یک اتصال زمین مشترک دارند. نقطه اعشاری سمت راست برای نمایش مقادیر کسری یکپارچه شده است.

2. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

2.1 ابعاد بسته‌بندی

طرح مکانیکی نمایشگر در دیتاشیت تعریف شده و تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر ارائه شده است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تلرانس ابعادی عمومی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر است.
• معیارهای کیفیت خاصی برای ناحیه بخش تعریف شده است: مواد خارجی ≤10 میل، آلودگی جوهر ≤20 میل و حباب‌ها ≤10 میل.
• خمش بازتابنده به 1% طول آن محدود شده است.
• قطر سوراخ برد مدار چاپی (PCB) 1.0 میلی‌متر برای مونتاژ بهینه توصیه می‌شود.

2.2 ظاهر فیزیکی و شناسایی قطبیت

نمایشگر دارای صفحه‌ای سیاه است. چهار طرف بسته‌بندی با جوهر سیاه رنگ‌آمیزی شده‌اند، در حالی که یک طرف خاص با خودکار سیاه رنگ‌آمیزی شده که تفاوت بصری جزئی ایجاد می‌کند. این طرف به عنوان نشانگر فیزیکی برای قطبیت یا جهت‌گیری در حین مونتاژ عمل می‌کند. اتصالات پایه به وضوح تعریف شده‌اند تا از قرارگیری نادرست جلوگیری شود.

3. ویژگی‌های الکتریکی و نوری

3.1 رتبه‌بندی حداکثر مطلق

این رتبه‌بندی‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان هر بخش: 70 میلی‌وات
• جریان پیشرو پیک هر بخش: 90 میلی‌آمپر (در چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)
• جریان پیشرو پیوسته هر بخش: 25 میلی‌آمپر (کاهش خطی به میزان 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد)
• محدوده دمای کاری: 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• محدوده دمای نگهداری: 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• شرایط لحیم‌کاری: 265 ±5 درجه سانتی‌گراد به مدت 5 ثانیه، با نوک هویه در فاصله 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن قرار گیرد.

3.2 ویژگی‌های الکتریکی/نوری

اینها پارامترهای کاری معمول اندازه‌گیری شده در Ta=25 درجه سانتی‌گراد هستند.

• شدت نور متوسط هر بخش (IV):
  • حداقل: 320 میکروکاندلا، معمولی: 900 میکروکاندلا در IF=1mA
  • معمولی: 11700 میکروکاندلا در IF=10mA
• طول موج تابش پیک (λp): 650 نانومتر (در IF=20mA)
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ): 20 نانومتر (در IF=20mA)
• طول موج غالب (λd): 639 نانومتر (تلرانس ±1 نانومتر) (در IF=20mA)
• ولتاژ پیشرو هر چیپ (VF): معمولاً 2.6 ولت، محدوده 2.1 ولت تا 2.6 ولت (تلرانس ±0.1 ولت) (در IF=20mA)
• جریان معکوس هر بخش (IR): حداکثر 100 میکروآمپر (در VR=5 ولت) - توجه: این فقط برای آزمایش است، نه برای کارکرد پیوسته.
• نسبت تطابق شدت نور: حداکثر 2:1 (بین بخش‌ها در ناحیه نوری مشابه در IF=1mA)
• مشخصات تداخل ناخواسته (کراس‌تاک): ≤ 2.5%

3.3 توزیع محدوده دسته‌بندی (سیستم درجه‌بندی)

شدت نور LEDها برای اطمینان از یکنواختی در یک دسته تولید، دسته‌بندی می‌شود. کدهای دسته (F, G, H, J, K) با مقادیر حداقل و حداکثر شدت نور خاصی در میکروکاندلا (µcd) مطابقت دارند که هر کدام دارای تلرانس ±15% هستند. این به طراحان اجازه می‌دهد نمایشگرهایی با سطوح روشنایی مطابقت‌یافته را انتخاب کنند.

4. مدار داخلی و پیکربندی پایه

4.1 نمودار مدار داخلی

نمایشگر دارای یک مدار داخلی است که در آن هر یک از هفت بخش (A تا G) و نقطه اعشاری (DP) در هر رقم، یک LED مجزا است. کاتدهای تمام بخش‌های رقم 1 به یک پایه مشترک و به طور مشابه برای رقم 2 متصل شده‌اند. این امر پیکربندی کاتد مشترک را برای هر رقم تشکیل می‌دهد.

4.2 جدول اتصال پایه

دستگاه دارای پیکربندی 10 پایه است. پایه‌ها به شرح زیر است:

• پایه 1: آند G (بخش G)
• پایه 2: بدون اتصال (N/C)
• پایه 3: آند A (بخش A)
• پایه 4: آند F (بخش F)
• پایه 5: کاتد مشترک برای رقم 2
• پایه 6: آند D (بخش D)
• پایه 7: آند E (بخش E)
• پایه 8: آند C (بخش C)
• پایه 9: آند B (بخش B)
• پایه 10: کاتد مشترک برای رقم 1

این چیدمان امکان درایو مالتی‌پلکس را فراهم می‌کند، جایی که دو رقم به طور متناوب در فرکانس بالا روشن می‌شوند تا تصور روشن بودن همزمان هر دو را ایجاد کنند.

5. راهنمایی‌ها و احتیاط‌های کاربردی

5.1 کاربرد مورد نظر و ملاحظات طراحی

این نمایشگر برای تجهیزات الکترونیکی معمولی از جمله تجهیزات اداری، دستگاه‌های ارتباطی و کاربردهای خانگی طراحی شده است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند که در آن خرابی می‌تواند ایمنی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، سیستم‌های پزشکی)، مشاوره قبل از استفاده الزامی است. ملاحظات کلیدی طراحی شامل موارد زیر است:

• مدار درایو:درایو جریان ثابت به شدت توصیه می‌شود تا خروجی نوری یکنواخت و طول عمر تضمین شود. مدار باید به گونه‌ای طراحی شود که محدوده کامل ولتاژ پیشرو (VF: 2.1V تا 2.6V) را در بر گیرد تا جریان درایو هدف تحت همه شرایط تأمین شود.
• مدیریت جریان و دما:کارکرد نمایشگر بالاتر از جریان یا دمای محیط توصیه شده، منجر به تسریع در کاهش نور خروجی و احتمال خرابی زودرس می‌شود. جریان درایو باید برای دمای محیط بالاتر کاهش یابد.
• مدارهای محافظ:مدار درایو باید شامل محافظت در برابر ولتاژهای معکوس و اسپایک‌های ولتاژ گذرا که ممکن است در حین روشن یا خاموش شدن رخ دهد، باشد، زیرا این موارد می‌توانند به چیپ‌های LED آسیب برسانند.
• اجتناب از بایاس معکوس:بایاس معکوس پیوسته باید اجتناب شود زیرا می‌تواند باعث مهاجرت فلز در داخل نیمه‌هادی شده و جریان نشتی را افزایش داده یا باعث اتصال کوتاه شود.

5.2 احتیاط‌های مونتاژ و جابجایی

• لحیم‌کاری:به شدت به شرایط لحیم‌کاری مشخص شده (265°C ±5°C به مدت 5 ثانیه) پایبند باشید. دمای بدنه نمایشگر خود در حین مونتاژ نباید از رتبه‌بندی حداکثر فراتر رود.
• تنش مکانیکی:در حین مونتاژ نیروی غیرعادی به بدنه نمایشگر وارد نکنید. از ابزار و روش‌های مناسب استفاده کنید.
• شرایط محیطی:از تغییرات سریع دمای محیط، به ویژه در محیط‌های با رطوبت بالا اجتناب کنید تا از تشکیل میعان روی سطح LED جلوگیری شود، که می‌تواند بر عملکرد تأثیر بگذارد یا باعث آسیب شود.
• نگهداری:در محدوده دمای مشخص شده (35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد) نگهداری شود. یادداشت‌های شرایط نگهداری اضافی، نسبت به محیط‌هایی که می‌توانند منجر به نفوذ رطوبت یا تنش مکانیکی شوند، هشدار می‌دهند.
• تعامل با پنل جلویی/فیلتر:اگر یک فیلم چاپی یا فیلتر الگو با چسب حساس به فشار روی سطح نمایشگر اعمال می‌شود، توصیه نمی‌شود که این طرف در تماس محکم با پنل جلویی یا پوشش قرار گیرد. فشار یا اصطکاک ممکن است باعث جابجایی فیلم از موقعیت اصلی خود شود.

6. تحلیل عملکرد و مقایسه فنی

6.1 تحلیل منحنی عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، عملکرد معمول LEDهای هایپر رد AlInGaP را می‌توان استنباط کرد:

• منحنی IV (جریان-ولتاژ):ویژگی دیود استانداردی را نشان می‌دهد با ولتاژ پیشرویی که معمولاً در حدود 2.6 ولت در 20 میلی‌آمپر است. منحنی نسبتاً شیب‌دار است که نشان‌دهنده هدایت خوب پس از رسیدن به ولتاژ روشن شدن است.
• شدت نور در مقابل جریان (LI-I):خروجی نور در سطوح پایین‌تر به صورت فوق‌خطی با جریان افزایش می‌یابد و در جریان‌های بالاتر خطی‌تر می‌شود. کارکرد در 10 میلی‌آمپر روشنایی به مراتب بالاتری نسبت به 1 میلی‌آمپر فراهم می‌کند، همانطور که در مشخصات نشان داده شده است.
• وابستگی دما:ولتاژ پیشرو (VF) دارای ضریب دمایی منفی است (با افزایش دما کاهش می‌یابد). شدت نور معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد، به همین دلیل مدیریت حرارتی و کاهش جریان حیاتی هستند.
• توزیع طیفی:طول موج پیک 650 نانومتر و طول موج غالب 639 نانومتر، این LED را در ناحیه قرمز عمیق/هایپر رد طیف قرار می‌دهد. نیم‌عرض طیفی باریک (20 نانومتر) نشان‌دهنده خلوص رنگ خوب است.

6.2 تمایز از سایر فناوری‌ها

در مقایسه با LEDهای قدیمی GaAsP یا قرمز استاندارد GaP، فناوری AlInGaP چندین مزیت ارائه می‌دهد:

• بازده و روشنایی بالاتر:AlInGaP بازده نوری برتری فراهم می‌کند که منجر به خروجی نور بالاتر برای همان جریان درایو می‌شود.
• پایداری دمایی بهتر:اگرچه هنوز به دما حساس است، اما AlInGaP به طور کلی عملکرد بهتری را در دمای بالا نسبت به فناوری‌های قدیمی حفظ می‌کند.
• رنگ برتر:رنگ هایپر رد اغلب به عنوان رنگی زنده‌تر و اشباع‌شده‌تر درک می‌شود.
• استفاده از زیرلایه GaAs غیرشفاف به هدایت نور به سمت جلو کمک کرده و بازده کلی را در مقایسه با برخی طراحی‌های با زیرلایه شفاف بهبود می‌بخشد.

7. سناریوهای کاربردی معمول و مورد طراحی

7.1 سناریوهای کاربردی

LTD-322KD-31 برای هر دستگاهی که نیاز به نمایشگر عددی فشرده، روشن و قابل اطمینان دارد ایده‌آل است. کاربردهای رایج شامل موارد زیر است:

• تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری (مولتی‌مترها، منبع تغذیه‌ها).
• الکترونیک مصرفی (تقویت‌کننده‌های صوتی، رادیو ساعت‌ها، لوازم آشپزخانه).
• پنل‌های کنترل صنعتی و تایمرها.
• ترمینال‌های فروش و ماشین‌حساب‌ها.
• لوازم جانبی پس از فروش خودرو (مانند مانیتورهای ولتاژ).

7.2 مورد طراحی: مدار درایو مالتی‌پلکس

یک طراحی معمول از یک میکروکنترلر برای درایو این نمایشگر در پیکربندی مالتی‌پلکس استفاده می‌کند. میکروکنترلر دو مجموعه از 8 خروجی (7 بخش + اعشار) متصل به آندهای بخش (پایه‌های 1،3،4،6،7،8،9 و آند نقطه اعشاری در صورت استفاده) خواهد داشت. دو پایه میکروکنترلر اضافی، پیکربندی شده به صورت درین باز یا متصل از طریق ترانزیستورها، پایه‌های کاتد مشترک (5 و 10) را کنترل می‌کنند. روال نرم‌افزار به این صورت عمل می‌کند:

1. هر دو درایور کاتد مشترک را خاموش کند.
2. الگوی بخش برای رقم 1 را به خطوط بخش ارسال کند.
3. به طور خلاصه کاتد مشترک برای رقم 1 را فعال (گراند) کند.
4. پس از یک تأخیر کوتاه (مثلاً 5-10 میلی‌ثانیه)، کاتد رقم 1 را خاموش کند.
5. الگوی بخش برای رقم 2 را ارسال کند.
6. به طور خلاصه کاتد مشترک برای رقم 2 را فعال کند.
7. چرخه را در فرکانسی به اندازه کافی بالا تکرار کند تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود (معمولاً >60 هرتز).

مقاومت‌های محدودکننده جریان به صورت سری با هر خط آند بخش مورد نیاز است. مقدار آنها بر اساس ولتاژ تغذیه (Vcc)، ولتاژ پیشرو LED (VF ~2.6V) و جریان بخش مورد نظر (مثلاً 10mA برای روشنایی بالا) محاسبه می‌شود: R = (Vcc - VF) / I_segment. به جای مقاومت‌ها می‌توان از یک درایور جریان ثابت IC برای کنترل روشنایی دقیق‌تر و پایدارتر استفاده کرد.

8. پرسش‌های متداول (FAQ)

8.1 هدف از شدت نور دسته‌بندی شده چیست؟

دسته‌بندی، یکنواختی در یک دسته تولید را تضمین می‌کند. هنگام استفاده از چندین نمایشگر در یک محصول واحد (مانند یک پنل چند رقمی)، مشخص کردن کد دسته یکسان تضمین می‌کند که تمام ارقام روشنایی نزدیک به همی خواهند داشت و از کمنورتر یا پرنورتر به نظر رسیدن برخی ارقام جلوگیری می‌کند.

8.2 آیا می‌توانم این نمایشگر را با یک منبع ولتاژ ثابت درایو کنم؟

توصیه نمی‌شود. LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. ولتاژ پیشرو آنها دارای تلرانس بوده و با دما تغییر می‌کند. یک منبع ولتاژ ثابت با یک مقاومت سری، یک تقریب رایج است، اما برای عملکرد و طول عمر بهینه، به ویژه در محدوده دمایی وسیع، یک درایور جریان ثابت واقعی برتر است.

8.3 چرا یک پایه "بدون اتصال" وجود دارد؟

بسته‌بندی 10 پایه احتمالاً یک فوت‌پرینت استاندارد است. پایه 2 در این نوع خاص دستگاه به عنوان بدون اتصال (N/C) رها شده است. نباید به هیچ رد مدار متصل شود.

8.4 چگونه باید "مشخصه تداخل ناخواسته ≤ 2.5%" را تفسیر کنم؟

تداخل ناخواسته به روشنایی ناخواسته یک بخش که قرار است خاموش باشد، اشاره دارد که ناشی از جریان نشتی یا کوپلینگ خازنی از بخش‌های درایو مجاور است. مقدار ≤2.5% به این معنی است که شدت نور یک بخش "خاموش" نباید بیش از 2.5% شدت نور یک بخش کاملاً "روشن" تحت شرایط مشخص شده باشد، که تضمین‌کننده کنتراست خوب بین بخش‌های فعال و غیرفعال است.

8.5 "هایپر رد" در مقایسه با قرمز استاندارد به چه معناست؟

هایپر رد معمولاً نشان‌دهنده LEDی با طول موج غالب بلندتر از LEDهای قرمز استاندارد است، اغلب در محدوده 630-660 نانومتر. به صورت یک رنگ قرمز عمیق‌تر و اشباع‌شده‌تر ظاهر می‌شود. طول موج غالب LTD-322KD-31 که 639 نانومتر است، در این دسته قرار می‌گیرد و تأثیر بصری بالا و عملکرد خوبی در کاربردهایی که تمایز رنگ مهم است، ارائه می‌دهد.