دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTD-6730JD - ارتفاع رقم 0.56 اینچ - رنگ قرمز فوق اشباع - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTD-6730JD یک ماژول نمایشگر دو رقمی و هفت قسمتی است که برای کاربردهای نیازمند نمایش واضح اعداد طراحی شده است. عملکرد اصلی آن نمایش بصری دو رقم (0-9 و برخی حروف) با استفاده از سگمنت‌های LED قابل آدرس‌دهی جداگانه است. فناوری هسته آن بر پایه ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) است که به طور خاص برای تابش نور در طیف قرمز فوق اشباع مهندسی شده است. این دستگاه در دسته نمایشگرهای آند مشترک طبقه‌بندی می‌شود، به این معنی که آندهای LED هر رقم به صورت داخلی به هم متصل هستند که مدار درایو را هنگام استفاده از درایورهای جریان‌کش ساده می‌کند.

این نمایشگر دارای ارتفاع کاراکتر 0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر) است که تعادلی بین خوانایی و اندازه فشرده ارائه می‌دهد. این دستگاه با صفحه خاکستری و نشانه‌های سفید سگمنت ارائه می‌شود که کنتراست و خوانایی را هنگام روشن شدن سگمنت‌ها افزایش می‌دهد. دستگاه برای کارکرد کم‌مصرف طراحی شده است و آن را برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به انرژی که روشنایی کارآمد در آن‌ها حیاتی است، مناسب می‌سازد.

2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های فوتومتریک و نوری

عملکرد نوری تحت شرایط آزمایش استاندارد در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس تعریف شده است. پارامتر کلیدی، شدت نور متوسط (Iv)، در جریان مستقیم (IF) 1 میلی‌آمپر برای هر سگمنت، مقدار معمول 700 میکروکاندلا دارد. حداقل مقدار مشخص شده 320 میکروکاندلا است و حداکثر محدودیتی ذکر نشده که نشان‌دهنده تمرکز بر تضمین حداقل سطح روشنایی است. نسبت تطابق شدت نور بین سگمنت‌ها حداکثر 2:1 مشخص شده است که تغییرات مجاز در روشنایی بین سگمنت‌های مختلف را برای اطمینان از ظاهر یکنواخت تعریف می‌کند.

ویژگی‌های رنگی توسط طول موج تعریف می‌شوند. طول موج تابش اوج (λp) معمولاً 650 نانومتر است، در حالی که طول موج غالب (λd) در IF=20mA معمولاً 639 نانومتر است. تفاوت جزئی بین طول موج اوج و غالب در LEDها رایج است. پهنای نیم‌خط طیفی (Δλ) 20 نانومتر است که نشان‌دهنده خلوص طیفی یا گسترش طول موج نور تابشی حول نقطه اوج است. این ترکیب، تابش را به طور قطع در ناحیه قرمز فوق اشباع طیف مرئی قرار می‌دهد.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی

پارامترهای الکتریکی، مرزها و شرایط عملیاتی دستگاه را تعریف می‌کنند. ولتاژ مستقیم هر سگمنت (VF) در جریان آزمایش 1 میلی‌آمپر از 2.1 ولت تا 2.6 ولت متغیر است. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است. جریان معکوس هر سگمنت (IR) حداکثر 100 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال می‌شود، مشخص شده است که سطح نشتی هنگام بایاس معکوس LED را نشان می‌دهد.

حداکثر ریتینگ‌های مطلق، محدودیت‌هایی را تعیین می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. جریان مستقیم پیوسته هر سگمنت در 25 درجه سلسیوس 25 میلی‌آمپر ریت شده است، با ضریب کاهش 0.33 میلی‌آمپر/درجه سلسیوس. این بدان معناست که جریان پیوسته مجاز با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. برای کارکرد پالسی، جریان مستقیم اوج 90 میلی‌آمپر تحت شرایط خاص (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است که می‌تواند برای مالتی‌پلکس کردن یا دستیابی به روشنایی لحظه‌ای بالاتر استفاده شود. حداکثر اتلاف توان هر سگمنت 70 میلی‌وات است. حداکثر ولتاژ معکوس هر سگمنت 5 ولت است.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

این دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس ریت شده است. محدوده دمای ذخیره‌سازی یکسان، استحکام قطعه را در حالت خاموش نشان می‌دهد. یک پارامتر حیاتی مونتاژ، ریت دمای لحیم‌کاری است: دستگاه می‌تواند حداکثر دمای 260 درجه سلسیوس را برای حداکثر 3 ثانیه تحمل کند، که در نقطه‌ای به فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن پکیج اندازه‌گیری می‌شود. این یک ریتینگ استاندارد برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو است.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

دستگاه در یک پکیج استاندارد دو رقمی هفت قسمتی عرضه می‌شود. ابعاد ارائه شده، فوت‌پرینت فیزیکی، فاصله سوراخ‌ها و ارتفاع کلی را تعریف می‌کنند که برای چیدمان PCB (برد مدار چاپی) و یکپارچه‌سازی مکانیکی در محصول نهایی ضروری هستند. نقشه مشخص می‌کند که تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند، با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. پکیج شامل صفحه خاکستری با نشانه‌های سفید سگمنت و پایه‌های لازم برای اتصال الکتریکی است.

4. اتصال پایه‌ها و مدار داخلی

دستگاه دارای پیکربندی 18 پایه است. پایه‌ها به شرح زیر است: پایه‌های 1 تا 12 و 15 کاتدهای سگمنت‌های خاص (A, B, C, D, E, F, G, H, J, DP) برای رقم 1 و رقم 2 هستند. نگاشت سگمنت (مثلاً کدام پایه سگمنت 'A' رقم 2 را کنترل می‌کند) به صراحت تعریف شده است. پایه‌های 13 و 14 به ترتیب آندهای مشترک برای رقم 2 و رقم 1 هستند. پایه‌های 16، 17 و 18 به عنوان "بدون اتصال" (NC) فهرست شده‌اند. نمودار مدار داخلی نشان می‌دهد که هر رقم یک پیکربندی آند مشترک است، جایی که آند بین تمام هفت سگمنت (به علاوه نقطه اعشار) آن رقم مشترک است و هر سگمنت پایه کاتد جداگانه خود را دارد. این معماری برای مالتی‌پلکس کردن بهینه است، جایی که آندهای هر رقم به صورت متوالی در فرکانس بالا روشن می‌شوند در حالی که پایه‌های کاتد مربوطه برای روشن کردن سگمنت‌های مورد نظر درایو می‌شوند.

5. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده به تفصیل شرح داده نشده‌اند، منحنی‌های معمول برای چنین دستگاهی شامل چندین رابطه کلیدی خواهد بود. منحنی جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (I-V) رابطه نمایی مشخصه یک دیود را نشان می‌دهد؛ درک این منحنی برای انتخاب مقاومت سری صحیح یا طراحی یک درایور جریان ثابت حیاتی است. منحنی شدت نور در مقابل جریان مستقیم معمولاً یک رابطه تقریباً خطی در جریان‌های پایین نشان می‌دهد که در جریان‌های بالاتر به اشباع می‌رسد. منحنی شدت نور در مقابل دمای محیط حیاتی است، زیرا خروجی LED عموماً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. برای یک LED رنگی مانند این نوع قرمز فوق اشباع، منحنی توزیع طیفی، شدت نور تابشی در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد که حول 650 نانومتر متمرکز است.

6. پیشنهادات کاربردی

6.1 سناریوهای کاربردی متداول

این نمایشگر برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای نیازمند نشانگر عددی واضح و قابل اعتماد مناسب است. کاربردهای متداول شامل پنل‌های ابزار دقیق (مانند مولتی‌متر، فرکانس‌کانتر)، لوازم خانگی (مایکروویو، فر، ماشین لباس‌شویی)، نمایشگرهای کنترل صنعتی، تجهیزات تست و اندازه‌گیری و ترمینال‌های فروش است. نیاز جریان پایین آن، آن را به گزینه‌ای برای دستگاه‌های قابل حمل و مبتنی بر باتری تبدیل می‌کند.

6.2 ملاحظات طراحی و مدار درایو

طراحی با این نمایشگر نیازمند یک مدار درایو قادر به کشیدن جریان سگمنت است. از آنجایی که یک نمایشگر آند مشترک است، آندها (پایه‌های 13 و 14) باید از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان به منبع ولتاژ مثبت (Vcc) متصل شوند، یا به طور متداول‌تر، توسط یک ترانزیستور یا پایه خروجی یک IC درایور اختصاصی سوئیچ شوند. پایه‌های کاتد (1-12، 15) به خروجی‌های جریان‌کش درایور (مانند پایه GPIO یک میکروکنترلر، شیفت رجیستر یا یک درایور LED اختصاصی) متصل می‌شوند.

برای کنترل هر دو رقم، مالتی‌پلکس کردن روش استاندارد است. مدار به سرعت بین روشن کردن آند رقم 1 (در حالی که کاتدهای سگمنت‌های مورد نظر رقم 1 را درایو می‌کند) و سپس روشن کردن آند رقم 2 (در حالی که کاتدهای سگمنت‌های مورد نظر رقم 2 را درایو می‌کند) متناوب عمل می‌کند. پایداری دید چشم انسان، این فلش‌های سریع را در یک تصویر پایدار دو رقمی ترکیب می‌کند. فرکانس مالتی‌پلکس باید به اندازه کافی بالا باشد تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری کند، معمولاً بالای 60 هرتز. هنگام مالتی‌پلکس کردن، جریان لحظه‌ای هر سگمنت می‌تواند بالاتر از ریتینگ DC باشد (با استفاده از ریتینگ جریان اوج به عنوان راهنما) تا به همان میانگین روشنایی دست یابد، اما محدودیت‌های حرارتی و چرخه وظیفه باید رعایت شوند.

محدود کردن جریان اجباری است. حتی با مالتی‌پلکس کردن، یک مقاومت سری برای هر کاتد سگمنت یا استفاده از یک درایور جریان ثابت برای جلوگیری از جریان بیش از حد که به چیپ‌های LED آسیب می‌زند، مورد نیاز است. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن VF ولتاژ مستقیم LED است (برای طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر مقدار 2.6 ولت استفاده کنید)، Vcc ولتاژ تغذیه و IF جریان مستقیم مورد نظر است.

7. مقایسه فنی و ویژگی‌ها

ویژگی‌های فهرست شده، مزایای رقابتی آن را برجسته می‌کنند: سگمنت‌های یکنواخت پیوسته، ظاهر صاف و بدون فاصله عدد روشن را تضمین می‌کنند. روشنایی بالا و کنتراست بالا، که توسط فناوری AlInGaP و پرداخت خاکستری/سفید تسهیل شده است، خوانایی را در شرایط نوری مختلف تضمین می‌کند. زاویه دید گسترده، مزیت فناوری LED و طراحی پکیج است. قابلیت اطمینان حالت جامد به استحکام ذاتی LEDها در مقایسه با نمایشگرهای مکانیکی یا رشته‌ای اشاره دارد. نیاز توان پایین، یک ویژگی کلیدی برای طراحی الکترونیک مدرن است. دسته‌بندی دستگاه برای شدت نور به این معنی است که واحدها برای برآوردن آستانه‌های روشنایی خاص، باین یا آزمایش می‌شوند که ثبات در تولید را فراهم می‌کند.

8. پرسش‌های متداول مبتنی بر پارامترهای فنی

س: تفاوت بین "طول موج اوج" و "طول موج غالب" چیست؟

ج: طول موج اوج، طول موج واحدی است که طیف تابش در آن بیشترین شدت را دارد. طول موج غالب، طول موج واحد نور تک‌رنگی است که با رنگ درک شده نور LED مطابقت دارد. آن‌ها اغلب نزدیک اما یکسان نیستند که به دلیل شکل طیف تابش LED است.

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

ج: خیر، مستقیماً نه. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر کاتد سگمنت استفاده کنید. اتصال مستقیم یک LED به یک منبع ولتاژ مانند پایه GPIO (پیکربندی شده به عنوان خروجی) سعی می‌کند جریان بیش از حد بکشد که ممکن است به LED و پایه میکروکنترلر آسیب برساند.

س: چرا پایه‌های "بدون اتصال" وجود دارند؟

ج: پکیج 18 پایه احتمالاً یک فوت‌پرینت استاندارد است که برای پیکربندی‌های مختلف نمایشگر استفاده می‌شود. برای این مدل دو رقمی خاص، تنها 15 پایه از نظر الکتریکی فعال هستند. پایه‌های NC پایداری مکانیکی را فراهم می‌کنند و با سوکت استاندارد یا چیدمان PCB هماهنگ هستند.

س: چگونه مصرف توان را محاسبه کنم؟

ج: برای یک نمایشگر استاتیک غیرمالتی‌پلکس: توان = (تعداد سگمنت‌های روشن) * (جریان مستقیم هر سگمنت) * (ولتاژ مستقیم هر سگمنت). برای یک نمایشگر مالتی‌پلکس، جریان متوسط هر سگمنت IF * چرخه وظیفه است. توان کل، مجموع تمام سگمنت‌های روشن در هر دو رقم است، با در نظر گرفتن چرخه وظیفه مربوطه هر کدام (مثلاً 50% برای هر رقم در مالتی‌پلکس دو رقمی).

9. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

پایبندی به پروفایل لحیم‌کاری مشخص شده برای جلوگیری از آسیب حرارتی به چیپ‌های LED داخلی، باندهای سیم و پکیج پلاستیکی حیاتی است. حداکثر دمای لحیم‌کاری 260 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه در فاصله 1.6 میلی‌متر زیر صفحه نشیمن، یک پارامتر کلیدی برای لحیم‌کاری ریفلو است. پروفایل‌های ریفلو استاندارد بدون سرب (SAC) معمولاً دمای اوجی در این محدوده دارند. برای لحیم‌کاری دستی، باید از هویه کنترل دمایی استفاده شود و زمان تماس با پایه‌ها به حداقل برسد. پس از لحیم‌کاری، دستگاه باید به طور طبیعی خنک شود. از قرار دادن صفحه نمایش در معرض تنش مکانیکی یا حلال‌های تمیزکننده‌ای که ممکن است به پلاستیک یا نشانه‌ها آسیب برساند، خودداری کنید.

10. اصل عملکرد

این دستگاه بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. سیستم ماده AlInGaP برای ایجاد اتصال استفاده می‌شود. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم فراتر از آستانه اتصال (تقریباً 2.1-2.6 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. در LEDهای AlInGaP، این بازترکیب عمدتاً انرژی را به شکل فوتون (نور) در قسمت قرمز تا نارنجی-زرد طیف آزاد می‌کند که بستگی به ترکیب دقیق آلیاژ دارد. زیرلایه غیرشفاف GaAs به هدایت خروجی نور به سمت بالا از طریق بالای چیپ کمک می‌کند و روشنایی از سمت دید را افزایش می‌دهد. هر سگمنت نمایشگر شامل یک یا چند از این چیپ‌های LED است که به صورت موازی به هم متصل شده‌اند.