دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTD-2601JG-J - ارتفاع رقم 0.28 اینچ - سبز AlInGaP - ولتاژ مستقیم 2.6V - اتلاف توان 70mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTD-2601JG-J یک ماژول نمایشگر الفبایی-عددی دو رقمی هفت قسمتی است که برای نمایش واضح اعداد در کاربردهای الکترونیکی مختلف طراحی شده است. این دستگاه دارای ارتفاع رقم 0.28 اینچ (7.0 میلی‌متر) است که تعادلی بین اندازه فشرده و دید خوب فراهم می‌کند. دستگاه از فناوری نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای بخش‌های نورده سبز خود استفاده می‌کند که روشنایی و بازدهی بالایی ارائه می‌دهد. نمایشگر دارای صفحه خاکستری با بخش‌های سفید است که کنتراست و خوانایی را افزایش می‌دهد. مزایای اصلی آن شامل مصرف توان پایین، ظاهر عالی کاراکتر با بخش‌های یکنواخت پیوسته، روشنایی بالا، زوایای دید گسترده و قابلیت اطمینال حالت جامد است. این محصول بر اساس شدت نوردهی دسته‌بندی شده و در یک پکیج بدون سرب مطابق با دستورالعمل‌های RoHS ارائه می‌شود.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات الکتریکی و نوری

عملکرد دستگاه در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس مشخص شده است. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر است:

• شدت نوردهی متوسط هر بخش:از حداقل 200 میکروکندلا تا حداکثر 3400 میکروکندلا متغیر است، با مقدار معمول 540 میکروکندلا، که در جریان مستقیم (IF) 1 میلی‌آمپر اندازه‌گیری شده است.
• شدت نوردهی متوسط نقطه اعشار (DP):حداقل 50 میکروکندلا در IF=1mA.
• طول موج اوج تابش (λp):571 نانومتر در IF=20mA.
• طول موج غالب (λd):572 نانومتر در IF=20mA.
• نیمه‌عرض خط طیفی (Δλ):15 نانومتر در IF=20mA.
• ولتاژ مستقیم هر بخش (VF):معمولاً 2.6 ولت، با حداکثر 2.6 ولت در IF=20mA.
• جریان معکوس هر بخش (IR):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت. توجه: این یک شرایط تست است و دستگاه برای کار مداوم در بایاس معکوس طراحی نشده است.
• نسبت تطابق شدت نوردهی:حداکثر 2:1 برای نواحی نوری مشابه در IF=1mA.
• دلتای تطابق طول موج غالب (Δλd):حداکثر 4 نانومتر برای نواحی نوری مشابه در IF=20mA.
• نشت (Crosstalk):مشخص شده که ≤ 2.5% است.

2.2 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

تنش‌های فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شوند.

• اتلاف توان هر بخش:70 میلی‌وات
• جریان مستقیم اوج هر بخش:60 میلی‌آمپر (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)
• جریان مستقیم پیوسته هر بخش:25 میلی‌آمپر (کاهش خطی از 25 درجه سلسیوس با نرخ 0.28 میلی‌آمپر/درجه سلسیوس)
• محدوده دمای کاری:35- درجه سلسیوس تا 105+ درجه سلسیوس
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:35- درجه سلسیوس تا 105+ درجه سلسیوس
• دمای لحیم‌کاری:260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1/16 اینچ (≈1.6mm) زیر صفحه نشیمن.

3. توضیح سیستم باینینگ

دستگاه از یک سیستم باینینگ برای دسته‌بندی واحدها بر اساس شدت نوردهی اندازه‌گیری شده در 1 میلی‌آمپر استفاده می‌کند. این امر ثبات در روشنایی را برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر یکنواخت دارند تضمین می‌کند. باین‌ها به شرح زیر تعریف شده‌اند، با تلرانس شدت نوردهی ±15% در داخل هر باین:

• باین E:201 - 320 میکروکندلا
• باین F:321 - 500 میکروکندلا
• باین G:501 - 800 میکروکندلا
• باین H:801 - 1300 میکروکندلا
• باین J:1301 - 2100 میکروکندلا
• باین K:2101 - 3400 میکروکندلا

کد باین خاص برای یک واحد بر روی بسته‌بندی دستگاه علامت‌گذاری شده است. تطابق همچنین برای طول موج غالب در محدوده دلتای 4 نانومتر برای بخش‌ها در نواحی نوری مشابه انجام می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکتریکی و نوری معمول ارجاع می‌دهد. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات ندارند، چنین منحنی‌هایی معمولاً رابطه بین جریان مستقیم (IF) و ولتاژ مستقیم (VF)، وابستگی شدت نوردهی به جریان مستقیم، و تغییر این پارامترها با دمای محیط را نشان می‌دهند. تحلیل این منحنی‌ها برای طراحی مدار به منظور اطمینان از محدودیت جریان مناسب، پیش‌بینی روشنایی تحت شرایط درایو مختلف و درک اثرات حرارتی بر عملکرد، حیاتی است. طراحان باید انتظار داشته باشند که ولتاژ مستقیم دارای ضریب دمایی منفی باشد و شدت نوردهی با افزایش دما کاهش یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

نمایشگر دارای فوت‌پرینت استاندارد دو رقمی هفت قسمتی است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر است.
• تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر است.
• محدودیت‌های عیب برای مواد خارجی روی بخش‌ها (≤10 میل)، آلودگی جوهر (≤20 میل)، خمش رفلکتور (≤1/100 طول آن) و حباب در بخش‌ها (≤10 میل) مشخص شده است.
• قطر سوراخ PCB به اندازه Ø1.4mm برای نصب توصیه می‌شود.

5.2 اتصال پایه‌ها و پلاریته

دستگاه از پیکربندی آند مشترک استفاده می‌کند. نمودار مدار داخلی دو آند مشترک (یکی برای هر رقم) و کاتدهای مجزا برای هر بخش (A-G و DP) را نشان می‌دهد. ترتیب پایه‌ها به شرح زیر است:

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

شناسایی صحیح پایه‌های آند مشترک برای مالتی‌پلکس کردن دو رقم ضروری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری

لحیم‌کاری خودکار:شرایط توصیه شده 260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه است، که در فاصله 1/16 اینچ (≈1.6mm) زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود. دمای واحد در حین مونتاژ نباید از ریتینگ حداکثر دما تجاوز کند.
لحیم‌کاری دستی:شرایط توصیه شده 350 درجه سلسیوس ±30 درجه سلسیوس برای حداکثر 5 ثانیه است، که در فاصله 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود.

6.2 احتیاط‌ها و نکات کاربردی

این نمایشگر برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در کاربردهای اداری، ارتباطی و خانگی در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند که در آن خرابی می‌تواند زندگی یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند سیستم‌های هوانوردی، پزشکی)، مشاوره قبل از استفاده اجباری است. طراحان باید به شدت به ریتینگ‌های حداکثر مطلق پایبند باشند. در حین جابجایی باید مراقب تخلیه الکترواستاتیک (ESD) بود، اگرچه ریتینگ‌های خاص ESD در این بخش ارائه نشده است. ذخیره‌سازی باید در محدوده دمای مشخص شده 35- درجه سلسیوس تا 105+ درجه سلسیوس در یک محیط خشک انجام شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

مشخصات بسته‌بندی استاندارد به شرح زیر است:

• تعداد واحد در هر تیوب: 33
• تعداد تیوب در هر کارتن داخلی: 90
• تعداد واحد در هر کارتن داخلی: 2,970
• تعداد تیوب در هر کارتن خارجی: 360
• تعداد واحد در هر کارتن خارجی: 11,880

علامت‌گذاری ماژول روی دستگاه شامل شماره قطعه (LTD-2601JG-J)، کد تاریخ (فرمت YYWW)، کشور سازنده و کد باین (Z) است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این نمایشگر برای هر دستگاهی که نیاز به نمایش عددی دو رقمی فشرده و روشن دارد مناسب است. کاربردهای متداول شامل پنل‌های ابزار دقیق، الکترونیک مصرفی (ساعت‌ها، تایمرها، ترازوها)، کنترل‌های صنعتی، تجهیزات تست و اندازه‌گیری و نمایشگرهای لوازم خانگی است.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدودیت جریان:مقاومت‌های محدودکننده جریان خارجی برای هر بخش یا آند مشترک برای جلوگیری از تجاوز از جریان مستقیم پیوسته حداکثر (25 میلی‌آمپر برای هر بخش) اجباری هستند. مقدار باید بر اساس ولتاژ تغذیه و افت ولتاژ مستقیم LED محاسبه شود.
• مالتی‌پلکسینگ:برای کنترل مستقل دو رقم با تنها 10 پایه، از تکنیک مالتی‌پلکسینگ استفاده می‌شود. آندهای مشترک (پایه‌های 6 و 9) به صورت متوالی در فرکانس بالا درایو می‌شوند، در حالی که کاتدهای بخش مناسب به طور همزمان فعال می‌شوند. این امر تعداد پایه‌های I/O میکروکنترلر مورد نیاز را کاهش می‌دهد.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده برای کاربردهایی که نمایشگر ممکن است از موقعیت‌های خارج از محور مشاهده شود مفید است.
• کنترل روشنایی:روشنایی را می‌توان با تغییر جریان مستقیم (در محدوده ریتینگ‌ها) یا با استفاده از مدولاسیون عرض پالس (PWM) روی سیگنال‌های درایو تنظیم کرد.

9. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده‌های کلیدی LTD-2601JG-J استفاده از فناوری AlInGaP برای تابش سبز و سیستم باینینگ خاص آن برای شدت نوردهی است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaP، AlInGaP روشنایی و بازدهی بالاتری ارائه می‌دهد. سیستم باینینگ صریح به طراحان سطوح روشنایی قابل پیش‌بینی می‌دهد که برای کاربردهایی که نیاز به ثبات بصری در چندین واحد یا محصول دارند حیاتی است. ارتفاع رقم 0.28 اینچی آن را در یک دسته اندازه متداول قرار می‌دهد و تعادلی خوب بین خوانایی و فضای برد ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف کد باین چیست؟
ج: کد باین (که روی دستگاه به عنوان 'Z' علامت‌گذاری شده است) محدوده شدت نوردهی آن واحد خاص را نشان می‌دهد. این به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی با روشنایی ثابت برای کاربرد خود انتخاب کنند یا در صورت نیاز یک سطح روشنایی خاص را تهیه کنند.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را بدون مقاومت‌های محدودکننده جریان درایو کنم؟
ج: خیر. درایو مستقیم یک LED از یک منبع ولتاژ باعث جریان بیش از حد می‌شود که ممکن است از ریتینگ حداکثر مطلق تجاوز کرده و بخش را از بین ببرد. همیشه از مقاومت‌های سری استفاده کنید.

س: چگونه دو رقم را به طور مستقل کنترل کنم؟
ج: شما باید از مالتی‌پلکسینگ استفاده کنید. به طور خلاصه آند مشترک برای رقم 1 را روشن کنید در حالی که کاتدهای بخش‌های مورد نظر رقم 1 را تنظیم می‌کنید. سپس آند رقم 1 را خاموش کنید، آند رقم 2 را روشن کنید و کاتدهای بخش‌های رقم 2 را تنظیم کنید. این چرخه را به سرعت تکرار کنید (مثلاً >60 هرتز) تا توهم روشن بودن مداوم هر دو رقم ایجاد شود.

س: "آند مشترک" به چه معناست؟
ج: به این معنی است که آندهای (طرف مثبت) تمام LEDها در یک رقم به یک پایه متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک بخش، شما یک ولتاژ مثبت به پایه آند مشترک آن اعمال می‌کنید و کاتد (طرف منفی) آن بخش خاص را به زمین (یا سطح منطقی پایین) متصل می‌کنید.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک شمارنده ساده دو رقمی.
یک میکروکنترلر می‌تواند برای پیاده‌سازی یک شمارنده از 00 تا 99 استفاده شود. ده پایه I/O مورد نیاز است: دو تا برای درایو آندهای مشترک (ترجیحاً از طریق ترانزیستور برای جریان بالاتر) و هشت تا برای درایو کاتدهای بخش (A-G و DP). فریم‌ور مقدار شمارش را حفظ می‌کند، هر رقم را به یک الگوی 7 قسمتی تبدیل می‌کند و روال مالتی‌پلکسینگ را اجرا می‌کند. مقدار مقاومت محدودکننده جریان (R) برای هر بخش را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vcc - Vf) / If، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه (مثلاً 5 ولت)، Vf ولتاژ مستقیم LED (~2.6 ولت) و If جریان مستقیم مورد نظر (مثلاً 10 میلی‌آمپر) است. این مقدار R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 اهم می‌دهد. یک مقاومت 220 اهم یا 270 اهم مقادیر استاندارد مناسبی خواهند بود.

12. معرفی اصول کار

دستگاه بر اساس فناوری دیود نور‌افشان (LED) است. یک LED یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است که هنگام بایاس شدن الکتریکی در جهت مستقیم نور ساطع می‌کند. الکترون‌ها با حفره‌ها در داخل دستگاه بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. رنگ نور (طول موج) توسط شکاف باند انرژی ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. LTD-2601JG-J از AlInGaP استفاده می‌کند، یک سیستم ماده که برای تولید نور قرمز، نارنجی، کهربایی و سبز با بازدهی بالا بسیار مناسب است. طراحی هفت قسمتی از چندین تراشه LED مجزا استفاده می‌کند که در یک الگوی استاندارد (بخش‌های A تا G و یک نقطه اعشار DP) چیده شده‌اند تا کاراکترهای عددی را تشکیل دهند. پیکربندی آند مشترک یک طراحی مدار رایج است که مالتی‌پلکسینگ را برای نمایشگرهای چند رقمی ساده می‌کند.

13. روندهای توسعه

در حالی که نمایشگرهای LED هفت قسمتی گسسته برای کاربردهای خاص همچنان مرتبط هستند، روندهای گسترده‌تر در فناوری نمایشگر شامل تغییر به سمت نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای یکپارچه (که قابلیت الفبایی-عددی و گرافیکی ارائه می‌دهند)، نمایشگرهای LED آلی (OLED) به دلیل نازکی و کنتراست بالا، و یکپارچه‌سازی مدار درایو و گاهی میکروکنترلرها مستقیماً در ماژول نمایشگر (نمایشگرهای "هوشمند") است. با این حال، برای نمایش عددی ساده، کم‌هزینه، با روشنایی بالا و بسیار قابل اطمینان، نمایشگرهای LED هفت قسمتی مانند LTD-2601JG-J همچنان یک راه‌حل قوی و مؤثر هستند، به ویژه در زمینه‌های صنعتی، خودرو و لوازم خانگی که طول عمر و دیدپذیری تحت شرایط نوری مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است.