دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTD-2701JD - ارتفاع رقم 0.28 اینچ - هایپر رد - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTD-2701JD یک ماژول نمایشگر نور‌گسیل (LED) دو رقمی از نوع هفت قسمتی است. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی عددی واضح و خوانا برای دستگاه‌ها و تجهیزات الکترونیکی متنوع است. فناوری هسته از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور هایپر رد استفاده می‌کند که با روشنایی بالا و خلوص رنگ عالی مشخص می‌شود. این قطعه دارای صفحه‌ای خاکستری با بخش‌های سفید است که کنتراست و خوانایی را در شرایط نوری مختلف افزایش می‌دهد. این نمایشگر به صورت نوع کاتد مشترک طراحی شده است که پیکربندی استانداردی برای ساده‌سازی مدارهای درایو مالتی‌پلکس در کاربردهای چند رقمی است.

1.1 ویژگی‌های کلیدی و مزایای اصلی

• ارتفاع رقم:0.28 اینچ (7.0 میلی‌متر)، اندازه‌ای متعادل برای دید خوب بدون مصرف فضای بیش از حد ارائه می‌دهد.
• یکنواختی بخش‌ها:بخش‌های پیوسته و یکنواخت، ظاهر یکنواخت کاراکترها را در هر دو رقم تضمین می‌کنند.
• بازده انرژی:نیاز به توان پایین، آن را برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به انرژی مناسب می‌سازد.
• عملکرد نوری:روشنایی بالا و نسبت کنتراست بالا به خوانایی عالی کاراکترها کمک می‌کند.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده امکان خواندن از موقعیت‌های مختلف را فراهم می‌کند.
• قابلیت اطمینان:ساختار حالت جامد، عمر عملیاتی طولانی و مقاومت در برابر ضربه و لرزش را ارائه می‌دهد.
• دسته‌بندی (بینینگ):قطعات بر اساس شدت نور (لومینانس) دسته‌بندی می‌شوند که امکان تطابق روشنایی در تنظیمات چند نمایشگری را فراهم می‌کند.
• انطباق محیطی:بسته‌بندی بدون سرب مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).

1.2 بازار هدف و کاربردها

این نمایشگر برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده است. حوزه‌های کاربردی معمول شامل، اما نه محدود به موارد زیر است:

• ابزارهای تست و اندازه‌گیری (مولتی‌مترها، منبع تغذیه‌ها).
• لوازم خانگی مصرفی (مایکروویو، فر، ماشین لباسشویی).
• پنل‌های کنترل صنعتی و تایمرها.
• نمایشگرهای وضعیت تجهیزات ارتباطی.
• لوازم جانبی پس از فروش خودرو (مانند مانیتورهای ولتاژ).
• ترمینال‌های فروش و نمایشگرهای عددی پایه.

به طور خاص ذکر شده است که برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند و خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند سیستم‌های هوانوردی، پزشکی یا ایمنی حیاتی)، مشاوره لازم است.

2. مشخصات فنی و تفسیر عینی

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در یا زیر این محدودیت‌ها تضمین نمی‌شود.

• توان تلف شده در هر بخش:حداکثر 70 میلی‌وات. تجاوز از این مقدار می‌تواند منجر به گرمای بیش از حد و تخریب سریع‌تر تراشه LED شود.
• جریان مستقیم پیک در هر بخش:90 میلی‌آمپر در شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این ریتینگ برای پالس‌های کوتاه مدت است، نه عملکرد پیوسته.
• جریان مستقیم پیوسته در هر بخش:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این جریان باید به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط (Ta) بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد تا از فرار حرارتی جلوگیری شود.
• محدوده دمای عملکرد و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. قطعه می‌تواند این حدهای دما را تحمل کند اما عملکرد نوری با دما تغییر خواهد کرد.
• شرایط لحیم‌کاری:260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن. این راهنمای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ری‌فلو است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

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

• شدت نور متوسط (I_V):200-600 میکروکاندلا در I_F=1mA. این محدوده وسیع نشان‌دهنده اثر فرآیند بینینگ است؛ طراحان باید حداقل مقدار را برای محاسبات دید در نظر بگیرند.
• طول موج تابش پیک (λ_p):650 نانومتر. این طول موجی است که در آن توان نوری گسیل شده بیشترین است.
• طول موج غالب (λ_d):639 نانومتر. این طول موج واحدی است که چشم انسان آن را با رنگ نور مطابق می‌بیند، با تلرانس ±1 نانومتر.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر. این خلوص طیفی را تعریف می‌کند؛ عرض باریک‌تر نشان‌دهنده رنگ تک‌فام‌تر است.
• ولتاژ مستقیم هر تراشه (V_F):2.1 ولت (حداقل)، 2.6 ولت (معمول) در I_F=20mA، با تلرانس ±0.1 ولت. این برای طراحی مدار درایو حیاتی است، به ویژه هنگام مالتی‌پلکس کردن چند رقم، تا جریان یکنواخت را تضمین کند.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در V_R=5V. دیتاشیت به صراحت هشدار می‌دهد که ولتاژ معکوس فقط برای اهداف تست است و باید از عملکرد بایاس معکوس پیوسته اجتناب کرد.
• نسبت تطابق شدت نور:حداکثر 2:1 برای نواحی نوری مشابه در I_F=10mA. این حداکثر تغییرات مجاز روشنایی بین بخش‌ها در یک نمایشگر را مشخص می‌کند.
• نشت نوری (کراس‌تاک):≤ 2.5%. این به روشنایی ناخواسته یک بخش غیرفعال به دلیل نشتی الکتریکی یا کوپلینگ نوری اشاره دارد.

2.3 توضیح سیستم بینینگ

دیتاشیت بیان می‌کند که محصول \"برای شدت نور دسته‌بندی شده است.\" این به فرآیند بینینگی اشاره دارد که در آن LEDها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده (در میکروکاندلا) در جریان تست استاندارد (احتمالاً 1mA یا 10mA) مرتب می‌شوند. استفاده از نمایشگرها از یک دسته شدت نور یکسان در یک مجموعه به شدت توصیه می‌شود تا از تفاوت‌های محسوس روشنایی (ناهمواری رنگ) بین واحدهای مجاور جلوگیری شود. طراحان باید دسته مورد نیاز را مشخص کنند یا با تامین‌کنندگان همکاری کنند تا یکنواختی برای کاربردهای چند نمایشگری تضمین شود.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

3.1 ابعاد بسته

نمایشگر مطابق با فرمت استاندارد DIP (بسته دو ردیفه) از نوع سوراخ‌دار است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر (mm) است.
• تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر است که برای تراز سوراخ‌های PCB مهم است.
• عیوب مجاز روی صفحه نمایش: مواد خارجی روی بخش ≤10 میل، آلودگی جوهر ≤20 میل، حباب در بخش ≤10 میل.
• خمش رفلکتور به ≤1% طول آن محدود شده است.

3.2 اتصال پایه‌ها و شناسایی قطبیت

این قطعه دارای 10 پایه در یک ردیف است. پایه‌ها به شرح زیر است:

• پایه 1: آند بخش E
• پایه 2: آند بخش D
• پایه 3: آند بخش C
• پایه 4: آند بخش G (بخش مرکزی)
• پایه 5: آند نقطه اعشار (DP)
• پایه 6: کاتد مشترک رقم 2 (رقم سمت راست)
• پایه 7: آند بخش A
• پایه 8: آند بخش B
• پایه 9: کاتد مشترک رقم 1 (رقم سمت چپ)
• پایه 10: آند بخش F

توضیح \"نقطه اعشار سمت راست\" تایید می‌کند که نقطه اعشار با رقم سمت راست مرتبط است. پیکربندی کاتد مشترک به این معنی است که تمام کاتدهای LED یک رقم به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک بخش، باید ولتاژ مثبت به پایه آند مربوطه اعمال شود در حالی که پایه کاتد مشترک رقم مربوطه به زمین (گراند) متصل شود.

3.3 دیاگرام مدار داخلی

دیاگرام داخلی دو مجموعه مستقل از هفت LED (به علاوه یک LED نقطه اعشار) را نشان می‌دهد که هر مجموعه یک اتصال کاتد مشترک (پایه‌های 6 و 9) را به اشتراک می‌گذارند. این ساختار برای مالتی‌پلکسینگ اساسی است: با فعال کردن متوالی یک کاتد (رقم) در یک زمان و ارائه الگوی آن رقم روی خطوط آند، می‌توان چندین رقم را با تعداد پایه‌های I/O کمتری کنترل کرد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به \"منحنی‌های ویژگی‌های الکتریکی/نوری معمول\" اشاره می‌کند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات ندارند، منحنی‌های معمول برای چنین قطعاتی شامل موارد زیر خواهد بود:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه نمایی بین ولتاژ مستقیم (V_F) و جریان مستقیم (I_F) را نشان می‌دهد. این منحنی با دما جابجا می‌شود.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که خروجی نور در یک محدوده تقریباً با جریان خطی است، اما در جریان‌های بالاتر اشباع می‌شود و به دلیل گرما سریع‌تر تخریب می‌شود.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد که نیاز به مدیریت حرارتی و کاهش جریان را برجسته می‌کند.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک در حدود 650 نانومتر و نیم‌عرض حدود 20 نانومتر را نشان می‌دهد.

این منحنی‌ها برای طراحی درایورهایی که روشنایی پایدار را در محدوده دمای عملیاتی مورد نظر فراهم می‌کنند، ضروری هستند.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری، مونتاژ و ذخیره‌سازی

5.1 لحیم‌کاری و مونتاژ

• پروفایل لحیم مشخص شده (260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه) را دنبال کنید.
• از استفاده از ابزار یا روش‌های نامناسب که نیروی غیرعادی به بدنه نمایشگر وارد می‌کنند، خودداری کنید.
• اگر فیلم تزئینی اعمال می‌شود، از تماس مستقیم آن با پنل/پوشش جلو جلوگیری کنید، زیرا نیروی خارجی ممکن است آن را جابجا کند.

5.2 شرایط ذخیره‌سازی

ذخیره‌سازی مناسب برای جلوگیری از اکسیداسیون پایه‌ها حیاتی است.

• نمایشگر LED استاندارد (سوراخ‌دار):در بسته‌بندی اصلی. دما: 5 درجه سانتی‌گراد تا 30 درجه سانتی‌گراد. رطوبت: زیر 60% RH. ذخیره‌سازی طولانی‌مدت خارج از این شرایط ممکن است نیاز به آبکاری مجدد پایه‌های اکسید شده داشته باشد. اگر کیسه رطوبت‌گیر بیش از 6 ماه باز شده باشد، پخت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد به مدت 48 ساعت قبل از استفاده توصیه می‌شود، با مونتاژ در عرض یک هفته.
• نمایشگرهای LED SMD (یادداشت برای مرجع):در کیسه مهر و موم شده: 5-30 درجه سانتی‌گراد،<60% RH. پس از باز شدن: شرایط یکسان، اما باید در عرض 168 ساعت (7 روز، سطح MSL 3) استفاده شود.

6. ملاحظات طراحی کاربردی و احتیاط‌ها

6.1 طراحی مدار درایو

• درایو جریان ثابت:به شدت نسبت به درایو ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا شدت نور یکنواخت صرف نظر از تغییرات V_Fبین بخش‌ها و در دماهای مختلف تضمین شود.
• محدود کردن جریان:مدار باید جریان را در محدوده ریتینگ پیوسته (25mA در 25 درجه سانتی‌گراد، با کاهش) محدود کند. تجاوز از این باعث تخریب سریع می‌شود.
• محدوده ولتاژ:درایو باید کل محدوده V_F (تقریباً 2.0 ولت تا 2.7 ولت برای هر بخش) را در بر گیرد تا جریان مورد نظر را تحویل دهد.
• محافظت در برابر ولتاژ معکوس:The circuit should protect against reverse voltages or transients during power cycling to prevent metal migration and increased leakage.
• مدیریت حرارتی:حداکثر دمای محیط (T_a) را برای انتخاب جریان عملیاتی ایمن در نظر بگیرید. در محیط‌های با دمای بالا ممکن است نیاز به هیت‌سینک باشد._a environments.

6.2 احتیاط‌های محیطی و دستکاری

• از تغییرات سریع دمای محیط در محیط‌های مرطوب خودداری کنید تا از تشکیل میعان روی نمایشگر جلوگیری شود.
• هنگام استفاده از دو یا چند نمایشگر در یک مجموعه، نمایشگرها را از یک دسته شدت نور یکسان انتخاب کنید تا روشنایی یکنواخت تضمین شود.

7. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر LED مانند GaAsP یا GaP، AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) مورد استفاده در LTD-2701JD مزایای قابل توجهی ارائه می‌دهد:

• بازده و روشنایی بالاتر:AlInGaP بازده نوری برتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بالاتر برای همان جریان درایو می‌شود.
• خلوص رنگ بهتر:نور هایپر رد (طول موج غالب 639-650 نانومتر) نسبت به LEDهای قرمز استاندارد اشباع‌تر و از نظر بصری متمایزتر است.
• پایداری دمایی بهبود یافته:در حالی که همه LEDها با گرما بازده خود را از دست می‌دهند، AlInGaP به طور کلی حفظ عملکرد بهتری نسبت به مواد قدیمی‌تر دارد.
• طراحی کاتد مشترک با کاتدهای مجزا برای ارقام، رویکردی استاندارد اما موثر برای مالتی‌پلکسینگ است که آن را از انواع آند مشترک یا نمایشگرهای دارای کنترلر مالتی‌پلکس داخلی متمایز می‌کند.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

ج: خیر. بدون یک مقاومت محدود کننده جریان، اتصال مستقیم 5 ولت به آند به احتمال زیاد به دلیل جریان بیش از حد LED را از بین می‌برد. شما باید از یک مقاومت سری یا ترجیحاً یک درایور جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت به ولتاژ تغذیه شما، V_F LED و I_F.

مورد نظر بستگی دارد.

س: چرا درایو جریان ثابت توصیه می‌شود؟_Fج: روشنایی LED عمدتاً تابعی از جریان است، نه ولتاژ. ولتاژ مستقیم (V

) می‌تواند از تراشه‌ای به تراشه دیگر متفاوت باشد و با افزایش دما کاهش می‌یابد. یک منبع جریان ثابت با تنظیم خودکار ولتاژ برای حفظ جریان تنظیم شده، روشنایی پایدار را تضمین می‌کند و این تغییرات را جبران می‌کند.

س: عبارت \"چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1ms\" برای ریتینگ جریان پیک به چه معناست؟

ج: این به این معنی است که می‌توانید LED را به طور مختصر با حداکثر 90mA پالس دهید، اما پالس نباید پهن‌تر از 0.1 میلی‌ثانیه باشد و جریان متوسط در طول زمان نباید معادل چرخه وظیفه 1/10 (مثلاً 0.1ms روشن، 0.9ms خاموش) را تجاوز کند. این برای روشنایی پیوسته نیست.

س: چگونه دو رقم را به طور مستقل کنترل کنم؟

ج: شما از مالتی‌پلکسینگ استفاده می‌کنید. در یک چرخه: 1) پایه‌های آند (1,2,3,4,5,7,8,10) را روی الگوی رقم 1 تنظیم کنید. 2) پایه کاتد 9 (رقم 1) را به سطح پایین (زمین) ببرید در حالی که پایه کاتد 6 (رقم 2) در سطح بالا (قطع) نگه داشته می‌شود. 3) برای مدت کوتاهی (مثلاً 5ms) روشن کنید. 4) رقم 1 را خاموش کنید. 5) آندها را روی الگوی رقم 2 تنظیم کنید. 6) پایه کاتد 6 را به پایین و پایه 9 را به بالا ببرید. 7) روشن کنید. این چرخه را به سرعت (>60Hz) تکرار کنید تا توهم روشن بودن مداوم هر دو رقم ایجاد شود.

9. طراحی عملی و مورد استفاده

1. مورد: طراحی نمایشگر ساده ولت‌متر دیجیتال (0-99 ولت).انتخاب قطعات:
2. LTD-2701JD به دلیل قابلیت دو رقمی، روشنایی خوب و بسته‌بندی سوراخ‌دار برای نمونه‌سازی اولیه انتخاب شده است.مدار درایو:
3. یک میکروکنترلر (مانند ATmega328P) استفاده می‌شود. پایه‌های I/O آن نمی‌توانند جریان کافی برای همه بخش‌ها به طور همزمان تامین یا دریافت کنند. بنابراین، یک طرح مالتی‌پلکس با استفاده از دو ترانزیستور NPN (مانند 2N3904) برای دریافت جریان کاتد ارقام 1 و 2 پیاده‌سازی می‌شود. آندهای بخش‌ها از طریق مقاومت‌های محدود کننده جریان (مثلاً 150Ω برای تغذیه 5V، هدف ~20mA در هر بخش: R = (5V - 2.6V) / 0.02A ≈ 120Ω، استفاده از 150Ω برای ایمنی) به میکروکنترلر متصل می‌شوند.نرم‌افزار:
4. فرم‌ور ولتاژ را از طریق ADC می‌خواند، آن را به دو رقم BCD تبدیل می‌کند و نمایشگر را با استفاده از وقفه تایمر برای مالتی‌پلکسینگ در 100 هرتز راه‌اندازی می‌کند.ملاحظات:

تلرانس ولتاژ مستقیم به این معنی است که روشنایی ممکن است بین بخش‌ها کمی متفاوت باشد. استفاده از درایورهای جریان ثابت (مانند ICهای اختصاصی درایور LED) به جای مقاومت‌ها، یکنواختی را بهبود می‌بخشد. توصیه ذخیره‌سازی با سفارش مقادیر کم برای جلوگیری از موجودی طولانی‌مدت دنبال می‌شود.

10. معرفی اصل عملکرد

دیود نور‌گسیل (LED) یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه n و حفره‌ها از ناحیه p به داخل پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند، انرژی به صورت فوتون (نور) آزاد می‌شود. طول موج خاص (رنگ) نور گسیل شده توسط انرژی گپ نوار ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. AlInGaP دارای گپ نوار متناظر با نور قرمز است. در یک نمایشگر هفت قسمتی، چندین تراشه LED منفرد نصب و سیم‌کشی شده‌اند تا بخش‌های استاندارد (A-G و DP) را تشکیل دهند. پیکربندی کاتد مشترک، تمام کاتدهای LED متعلق به یک رقم را به صورت داخلی به هم متصل می‌کند.

11. روندهای فناوری

• صنعت نمایشگر LED همچنان در حال تکامل است. در حالی که نمایشگرهای سوراخ‌دار مانند LTD-2701JD برای نمونه‌سازی اولیه، تعمیرات و کاربردهای خاص مرتبط باقی می‌مانند، روندهای گسترده‌تر شامل موارد زیر است:مینیاتوری‌سازی و تسلط SMD:
• بسته‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) در حال تبدیل شدن به استاندارد برای مونتاژ خودکار هستند و اندازه کوچک‌تر و پروفایل پایین‌تری ارائه می‌دهند.کنترلرهای مجتمع:
• نمایشگرهای دارای درایور IC داخلی (مانند ماژول‌های سازگار با MAX7219) با مدیریت مالتی‌پلکسینگ و دیکدینگ داخلی، رابط میکروکنترلر را ساده می‌کنند.مواد با بازده بالاتر:
• توسعه مداوم موادی مانند InGaN برای آبی/سبز و AlInGaP بهبود یافته و LEDهای سفید تبدیل شده با فسفر، بازده (لومن بر وات) را بالاتر می‌برند.فرم‌فاکتورهای انعطاف‌پذیر و نوآورانه:

توسعه در بسترهای انعطاف‌پذیر و میکرو LEDها، شکل‌های جدید نمایشگر و چگالی فوق‌العاده بالا را ممکن می‌سازند. برای دسته خود، LTD-2701JD نمایانگر یک راه‌حل بالغ و قابل اطمینان مبتنی بر فناوری AlInGaP به خوبی درک شده است که در جایی که فرم‌فاکتور و رابط الکتریکی خاص آن مورد نیاز است، مناسب است.