دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTD-6410JG - 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-6410JG یک ماژول نمایشگر LED دو رقمی و هفت قسمتی است که برای کاربردهای نمایش عددی طراحی شده است. این نمایشگر دارای ارتفاع رقم 0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر) بوده و کاراکترهای واضح و خوانایی را برای انواع تجهیزات الکترونیکی فراهم می‌کند. نمایشگر از چیپ‌های LED از جنس AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) که بر روی بستر GaAs رشد یافته‌اند استفاده می‌کند که به دلیل بازدهی و روشنایی بالا در طیف سبز شناخته شده هستند. دستگاه دارای صفحه‌ای به رنگ خاکستری با سگمنت‌های سفید است که کنتراست بالایی برای بهبود خوانایی ارائه می‌دهد. این محصول بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده و در پکیج بدون سرب مطابق با دستورالعمل‌های RoHS عرضه می‌شود.

1.1 ویژگی‌های کلیدی

• ارتفاع رقم 0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر).
• سگمنت‌های یکنواخت و پیوسته برای ظاهری یکدست.
• نیازمندی توان پایین.
• ظاهر عالی کاراکترها.
• روشنایی بالا و کنتراست بالا.
• زاویه دید گسترده.
• قابلیت اطمینان حالت جامد.
• دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور.
• پکیج بدون سرب (مطابق با RoHS).

1.2 شناسایی دستگاه

شماره قطعه LTD-6410JG مشخص‌کننده یک نمایشگر دو رقمی، با آند مشترک، هفت قسمتی با LEDهای سبز AlInGaP و نقطه اعشاری در سمت راست است.

2. اطلاعات مکانیکی و پکیج

نمایشگر در یک پکیج استاندارد LED دو رقمی قرار دارد. ابعاد حیاتی و تلرانس‌ها در نقشه پکیج ارائه شده است. نکات مکانیکی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند. تلرانس عمومی ±0.20 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• تلرانس جابجایی نوک پین ±0.4 میلی‌متر است.
• محدودیت‌هایی برای مواد خارجی روی سگمنت‌ها (≤10 میل)، آلودگی جوهر روی سطح (≤20 میل)، خمش رفلکتور (≤1% طول) و حباب درون سگمنت‌ها (≤10 میل) تعریف شده است.
• قطر سوراخ برد مدار چاپی 1.30 میلی‌متر برای بهترین فیت توصیه می‌شود.

ماژول با شماره قطعه (LTD-6410JG)، کد تاریخ به فرمت YYWW، کشور سازنده و یک کد بین برای دسته‌بندی شدت نور علامت‌گذاری شده است.

3. پیکربندی الکتریکی و پین‌اوت

3.1 دیاگرام مدار داخلی

نمایشگر دارای پیکربندی آند مشترک است. هر یک از دو رقم یک پین آند مشترک دارند، در حالی که هر سگمنت (A-G و DP) برای هر رقم پین کاتد جداگانه‌ای دارد. این پیکربندی امکان درایو مالتی‌پلکس برای کنترل مستقل هر دو رقم را فراهم می‌کند.

3.2 جدول اتصال پین‌ها

دستگاه 18 پینی دارای تخصیص پین‌های زیر است:

• پین 1: کاتد E (رقم 1)
• پین 2: کاتد D (رقم 1)
• پین 3: کاتد C (رقم 1)
• پین 4: کاتد D.P. (رقم 1)
• پین 5: کاتد E (رقم 2)
• پین 6: کاتد D (رقم 2)
• پین 7: کاتد G (رقم 2)
• پین 8: کاتد C (رقم 2)
• پین 9: کاتد D.P. (رقم 2)
• پین 10: کاتد B (رقم 2)
• پین 11: کاتد A (رقم 2)
• پین 12: کاتد F (رقم 2)
• پین 13: آند مشترک (رقم 2)
• پین 14: آند مشترک (رقم 1)
• پین 15: کاتد B (رقم 1)
• پین 16: کاتد A (رقم 1)
• پین 17: کاتد G (رقم 1)
• پین 18: کاتد F (رقم 1)

4. ریتینگ‌ها و مشخصات

4.1 حداکثر ریتینگ‌های مطلق (Ta=25°C)

• اتلاف توان هر چیپ: 70 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیک هر چیپ (1 کیلوهرتز، چرخه کاری 25%): 60 میلی‌آمپر
• جریان مستقیم پیوسته هر چیپ: 25 میلی‌آمپر (دری‌ریتینگ: 0.33 میلی‌آمپر/°C بالاتر از 25°C)
• محدوده دمای کاری: 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد
• محدوده دمای ذخیره‌سازی: 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد
• شرایط لحیم‌کاری: 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن به مدت 5 ثانیه در دمای 260 درجه سانتی‌گراد.

4.2 مشخصات الکتریکی و نوری (Ta=25°C)

• شدت نور متوسط (I_V): 320 (حداقل)، 750 (معمول) μcd در I_F=1 میلی‌آمپر
• طول موج پیک تابش (λ_p): 571 نانومتر (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ): 15 نانومتر (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر
• طول موج غالب (λ_d): 572 نانومتر (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر
• ولتاژ مستقیم هر چیپ (V_F): 2.05 (حداقل)، 2.6 (حداکثر) ولت در I_F=20 میلی‌آمپر
• جریان معکوس هر چیپ (I_R): 100 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5 ولت
• نسبت تطابق شدت نور (ناحیه نور مشابه): 2:1 (حداکثر) در I_F=1 میلی‌آمپر
• کراس‌تاک: ≤2.5%

توضیحات: شدت نور با فیلتر پاسخ چشم CIE اندازه‌گیری می‌شود. ولتاژ معکوس فقط برای اهداف آزمایش است و برای کارکرد پیوسته نیست.

5. منحنی‌های عملکرد معمول

دیتاشیت شامل منحنی‌های معمولی است که رابطه بین جریان مستقیم و شدت نور و همچنین تغییرات ولتاژ مستقیم با دما را نشان می‌دهد. این منحنی‌ها برای طراحان جهت بهینه‌سازی جریان درایو برای روشنایی مورد نظر در حین مدیریت اتلاف توان و اثرات حرارتی ضروری هستند. فناوری کارآمد AlInGaP معمولاً یک رابطه نسبتاً خطی بین جریان و خروجی نور در محدوده کاری مشخص شده نشان می‌دهد.

6. تست قابلیت اطمینان و محیطی

LTD-6410JG مجموعه جامعی از تست‌های قابلیت اطمینان را بر اساس استانداردهای نظامی (MIL-STD) و صنعتی ژاپن (JIS) طی می‌کند تا عملکرد و دوام بلندمدت آن تضمین شود.

• تست عمر کاری (RTOL):1000 ساعت در حداکثر جریان ریت شده تحت دمای اتاق.
• ذخیره‌سازی دمای بالا / رطوبت بالا (THS):500 ساعت در دمای 65°C ±5°C و رطوبت نسبی 90-95%.
• ذخیره‌سازی دمای بالا (HTS):1000 ساعت در دمای 105°C ±5°C.
• ذخیره‌سازی دمای پایین (LTS):1000 ساعت در دمای 35-°C ±5°C.
• چرخه دمایی (TC):30 سیکل بین 35- درجه سانتی‌گراد و 105 درجه سانتی‌گراد.
• شوک حرارتی (TS):30 سیکل انتقال مایع به مایع بین 35- درجه سانتی‌گراد و 105 درجه سانتی‌گراد.
• مقاومت لحیم‌کاری (SR):غوطه‌وری 10 ثانیه‌ای در دمای 260 درجه سانتی‌گراد.
• قابلیت لحیم‌کاری (SA):غوطه‌وری 5 ثانیه‌ای در دمای 245 درجه سانتی‌گراد.

7. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

7.1 لحیم‌کاری خودکار

برای لحیم‌کاری موجی یا ری‌فلو، شرایط توصیه شده حفظ دمای اتصال لحیم در 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 5 ثانیه است که در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن نمایشگر روی PCB اندازه‌گیری می‌شود.

7.2 لحیم‌کاری دستی

هنگام استفاده از هویه، دمای نوک هویه باید 350°C ±30°C باشد. زمان لحیم‌کاری برای هر پین نباید از 5 ثانیه تجاوز کند، که مجدداً از فاصله 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود.

8. نکات کاربردی و احتیاط‌ها

8.1 کاربرد مورد نظر و محدودیت‌ها

این نمایشگر برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در کاربردهای اداری، ارتباطی و خانگی طراحی شده است. بدون مشاوره قبلی و تأیید صلاحیت، برای سیستم‌های حیاتی ایمنی (هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی و غیره) توصیه نمی‌شود.

8.2 ملاحظات طراحی

• حداکثر ریتینگ‌های مطلق:مدار درایو باید طوری طراحی شود که اطمینان حاصل شود حداکثر ریتینگ‌های مطلق برای جریان، توان و دما هرگز تجاوز نمی‌کنند. کارکرد فراتر از این محدودیت‌ها می‌تواند باعث تخریب شدید نور یا خرابی فاجعه‌بار شود.
• درایو جریان:استفاده از درایو جریان ثابت به شدت نسبت به درایو ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا خروجی نوری پایدار و طول عمر تضمین شود. جریان باید بر اساس روشنایی مورد نظر تنظیم شود، معمولاً بین 1 میلی‌آمپر و 20 میلی‌آمپر برای هر سگمنت.
• محافظت در برابر ولتاژ معکوس:مدار درایو باید شامل محافظتی در برابر ولتاژهای معکوس و اسپایک‌های ولتاژ گذرا که ممکن است در حین روشن یا خاموش کردن سیستم رخ دهد، باشد. حتی قرارگیری کوتاه در بایاس معکوس می‌تواند به چیپ‌های LED آسیب برساند.
• مدیریت حرارتی:اگرچه دستگاه می‌تواند تا دمای 105 درجه سانتی‌گراد کار کند، دماهای اتصال پایین‌تر طول عمر را افزایش داده و روشنایی را حفظ می‌کند. برای کاربردهای با دمای محیطی بالا یا هنگام درایو در جریان‌های بالاتر، باید چیدمان مناسب PCB و در صورت لزوم، هیت‌سینک در نظر گرفته شود.
• مالتی‌پلکسینگ:به دلیل پیکربندی آند مشترک و پین به پین، این نمایشگر برای درایو مالتی‌پلکس ایده‌آل است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که فرکانس مالتی‌پلکسینگ به اندازه کافی بالا است تا از فلیکر قابل مشاهده جلوگیری شود (معمولاً >60 هرتز) و همچنین جریان پیک در هر سیکل مالتی‌پلکسینگ از حداکثر ریتینگ‌های مطلق تجاوز نکند.

9. مقایسه فنی و مزایا

استفاده از فناوری AlInGaP مزایای کلیدی متعددی نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای استاندارد GaP یا GaAsP ارائه می‌دهد:

• روشنایی و بازدهی بالاتر:LEDهای AlInGaP شدت نور به مراتب بالاتری برای همان جریان درایو ارائه می‌دهند که امکان مصرف توان کمتر یا نمایشگرهای روشن‌تر را فراهم می‌کند.
• خلوص رنگ برتر:مشخصات طیفی (پیک در 571 نانومتر، نیم‌عرض باریک) منجر به رنگ سبز اشباع و خالصی می‌شود که از نظر بصری متمایز بوده و کنتراست بالایی در برابر پس‌زمینه خاکستری ارائه می‌دهد.
• پایداری دمایی بهتر:LEDهای AlInGaP به طور کلی تغییرات کمتری در ولتاژ مستقیم و خروجی نوری با تغییرات دما نسبت به برخی انواع دیگر LED نشان می‌دهند که منجر به عملکرد یکنواخت‌تر می‌شود.
• دسته‌بندی بینینگ:ارائه کدهای بین شدت نور به طراحان این امکان را می‌دهد که نمایشگرهایی با سطوح روشنایی همسان را انتخاب کنند و ظاهر یکنواختی در کاربردهای چند رقمی یا چند واحدی تضمین کنند.

10. سناریوهای کاربردی معمول

LTD-6410JG برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای نمایش عددی مناسب است، از جمله:

• تجهیزات تست و اندازه‌گیری (مولتی‌متر، فرکانس‌کانتر).
• پنل‌های کنترل صنعتی و تایمرها.
• لوازم خانگی مصرفی (مایکروویو، فر، ماشین لباسشویی).
• تجهیزات صوتی/تصویری (تقویت‌کننده، تیونر).
• ترمینال‌های فروش و ماشین‌حساب.
• نمایشگرهای جانبی خودرو (در جایی که مشخصات محیطی برآورده می‌شود).

11. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: تفاوت بین آند مشترک و کاتد مشترک چیست؟

ج: در یک نمایشگر آند مشترک، تمام آندهای LEDهای یک رقم به یکدیگر و به منبع مثبت متصل شده‌اند. سگمنت‌ها با اعمال سیگنال زمین (پایین) به پین‌های کاتد مربوطه خود روشن می‌شوند. LTD-6410JG یک دستگاه با آند مشترک است.

س: چگونه مقاومت محدودکننده جریان مورد نیاز را محاسبه کنم؟

ج: از قانون اهم استفاده کنید: R = (V_منبع- V_F) / I_F. به عنوان مثال، با منبع 5 ولت، V_Fمعمول 2.3 ولت برای هر سگمنت، و I_Fمورد نظر 10 میلی‌آمپر: R = (5 - 2.3) / 0.01 = 270 Ω. برای طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر V_Fاز دیتاشیت استفاده کنید.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از یک میکروکنترلر درایو کنم؟

ج: بیشتر پین‌های GPIO میکروکنترلرها نمی‌توانند جریان کافی را تأمین یا جذب کنند (معمولاً حداکثر 20-25 میلی‌آمپر، اغلب کمتر). برای اتصال ایمن و مؤثر، به ترانزیستورهای درایور (برای آندهای مشترک) و احتمالاً آی‌سی‌های درایور سگمنت (مانند رجیستر شیفت 74HC595 با قابلیت جریان بالاتر یا یک درایور LED اختصاصی) نیاز خواهید داشت.

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

ج: به این معنی است که درون یک واحد نمایشگر، روشنایی هر سگمنت در شرایط اندازه‌گیری یکسان، کمتر از نصف روشنایی درخشان‌ترین سگمنت نخواهد بود. این امر یکنواختی بصری را تضمین می‌کند.

12. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک شمارنده ساده دو رقمی.

یک طراح برای یک شمارنده رویداد پایه که از 00 تا 99 افزایش می‌یابد، به یک نمایشگر نیاز دارد. او LTD-6410JG را به دلیل خوانایی واضح و رابط استاندارد آن انتخاب می‌کند.

1. طراحی مدار:او از یک میکروکنترلر کوچک برای مدیریت منطق شمارش استفاده می‌کند. پین‌های I/O میکروکنترلر از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان (که همانطور که در بالا محاسبه شد) به کاتدهای سگمنت متصل می‌شوند. دو پین آند مشترک از طریق ترانزیستورهای NPN به میکروکنترلر متصل می‌شوند تا جریان تجمعی بالاتر یک رقم کاملاً روشن (مثلاً رقم "8" به اضافه نقطه اعشاری) را مدیریت کنند.
2. نرم‌افزار:فریم‌ور مالتی‌پلکسینگ را پیاده‌سازی می‌کند. ترانزیستور مربوط به رقم 1 را روشن می‌کند، پین‌های کاتد را برای نمایش مقدار مرتبه دهگان تنظیم می‌کند، مدت کوتاهی منتظر می‌ماند (مثلاً 5 میلی‌ثانیه)، سپس رقم 1 را خاموش می‌کند. سپس ترانزیستور مربوط به رقم 2 را روشن می‌کند، پین‌های کاتد را برای مرتبه یکان تنظیم می‌کند، منتظر می‌ماند و آن را خاموش می‌کند. این چرخه به سرعت تکرار می‌شود.
3. نتیجه:نمایشگر یک عدد دو رقمی پایدار و بدون فلیکر نشان می‌دهد. کنتراست و روشنایی بالای LEDهای AlInGaP اعداد را حتی در محیط‌های با نور متوسط به راحتی قابل خواندن می‌کند. دسته‌بندی بینینگ تضمین می‌کند که هر دو رقم به یک اندازه روشن به نظر برسند.

13. اصل عملکرد

یک LED (دیود نورافشان) یک دستگاه نیمه‌هادی است که وقتی جریان در جهت مستقیم از آن عبور می‌کند، نور ساطع می‌کند. در LTD-6410JG، ماده نورافشان AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از آستانه دیود (تقریباً 2 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند که در این مورد در ناحیه سبز طیف (~571 نانومتر) است. هفت سگمنت، LEDهای جداگانه‌ای هستند که به صورت الگوی هشت‌تایی چیده شده‌اند. با روشن کردن انتخابی ترکیب‌های مختلفی از این سگمنت‌ها، اعداد 0-9 و برخی حروف قابل تشکیل هستند.

14. روندهای فناوری

در حالی که نمایشگرهای LED هفت قسمتی مجزا مانند LTD-6410JG به دلیل سادگی، قابلیت اطمینان و مقرون‌به‌صرفه بودن در کاربردهای عددی اختصاصی همچنان بسیار مرتبط هستند، روندهای گسترده‌تر فناوری نمایشگر مشهود است. یک تغییر کلی به سمت یکپارچگی بیشتر وجود دارد، مانند نمایشگرهای دارای کنترلر داخلی (رابط I2C یا SPI) که تعداد پین‌های میکروکنترلر و بار نرم‌افزاری را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، در کاربردهایی که نیاز به محتوای الفبایی-عددی یا گرافیکی دارند، نمایشگرهای LED ماتریس نقطه‌ای، OLED و LCD به دلیل انعطاف‌پذیری بیشتر، رایج‌تر شده‌اند. با این حال، برای خروجی عددی محض که در آن روشنایی بالا، زوایای دید گسترده و طول عمر طولانی از اهمیت بالایی برخوردار است، به ویژه در محیط‌های صنعتی یا فضای باز، نمایشگرهای LED هفت قسمتی سنتی که از مواد نیمه‌هادی کارآمدی مانند AlInGaP استفاده می‌کنند، همچنان یک انتخاب عالی و مستحکم هستند.