دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTD-5250JD - ارتفاع رقم 0.52 اینچ - رنگ قرمز فوق اشباع - ولتاژ پیشروی 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTD-5250JD یک ماژول نمایشگر نورگسیل دیودی (LED) دو رقمی و هفت قسمتی است. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی عددی واضح و خوانا برای دستگاه‌ها و ابزارهای الکترونیکی متنوع است. فناوری هسته‌ای از ماده نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) برای تولید نور قرمز فوق اشباع استفاده می‌کند. این دستگاه دارای صفحه‌ای خاکستری با نشانه‌گذاری سفید بخش‌ها است که کنتراست و خوانایی را در شرایط نوری مختلف افزایش می‌دهد. این محصول بر اساس شدت نوردهی دسته‌بندی شده است که یکنواختی سطح روشنایی را برای کاربردهای دسته‌ای تضمین می‌کند.

1.1 مزایای کلیدی و بازار هدف

این نمایشگر چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد که آن را برای کاربردهای صنعتی، مصرفی و ابزار دقیق مناسب می‌سازد. نیاز به توان پایین آن باعث صرفه‌جویی در انرژی می‌شود، در حالی که روشنایی بالا و نسبت کنتراست عالی، دید را از زوایای دید گسترده تضمین می‌کند. ساختار حالت جامد، قابلیت اطمینان ذاتی و عمر عملیاتی طولانی‌تری را در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایش ارائه می‌دهد. بخش‌های یکنواخت و پیوسته، ظاهری خوشایند و حرفه‌ای به کاراکترها می‌بخشند. این ترکیب از ویژگی‌ها، کاربردهایی مانند تجهیزات آزمایشی، پایانه‌های فروش، پنل‌های کنترل صنعتی، نمایشگرهای ساعت و هر دستگاهی که نیاز به خروجی عددی قابل اطمینان و روشن دارد را هدف قرار می‌دهد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی دستگاه، همان‌طور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 ویژگی‌های نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. گسیل اصلی در طیف قرمز فوق اشباع است.

• شدت نوردهی (I_V):شدت نوردهی متوسط هر بخش با حداقل 320 میکروکاندلا، مقدار معمول 700 میکروکاندلا و بدون حداکثر مشخص شده، تحت شرایط آزمایشی I_F= 1mA تعریف شده است. این پارامتر برای تعیین روشنایی نمایشگر در کاربرد نهایی حیاتی است. نسبت تطابق بین بخش‌ها حداکثر 2:1 مشخص شده است که تغییرات مجاز در روشنایی بین بخش‌های مختلف یک رقم را تعریف می‌کند.
• ویژگی‌های طول موج:این دستگاه دارای طول موج گسیل اوج (λ_p) برابر 650 نانومتر و طول موج غالب (λ_d) برابر 639 نانومتر است که هر دو در I_F= 20mA اندازه‌گیری شده‌اند. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 20 نانومتر است. این مقادیر به‌طور دقیق نقطه رنگ خروجی \"قرمز فوق اشباع\" را تعریف می‌کنند که یک رنگ قرمز عمیق و اشباع‌شده است.

2.2 پارامترهای الکتریکی

درک محدودیت‌ها و نقاط کار الکتریکی برای طراحی مدار ایمن و قابل اطمینان ضروری است.

• حداکثر مقادیر مجاز مطلق:این‌ها محدودیت‌های تنشی هستند که تحت هیچ شرایطی نباید از آن‌ها تجاوز کرد. محدودیت‌های کلیدی شامل: اتلاف توان هر بخش (70 میلی‌وات)، جریان پیشروی پیک هر بخش (90 میلی‌آمپر در چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) و جریان پیشروی پیوسته هر بخش (25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد، با کاهش خطی 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد). حداکثر ولتاژ معکوس هر بخش 5 ولت است.
• ولتاژ پیشروی (V_F):افت ولتاژ در یک بخش روشن شده معمولاً 2.6 ولت است، با محدوده‌ای از 2.1 ولت تا حداکثر، هنگامی که با جریان 20 میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌شود. این مقدار برای محاسبه مقادیر مقاومت‌های محدودکننده جریان و نیازمندی‌های منبع تغذیه ضروری است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر جریان نشتی هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال می‌شود، 100 میکروآمپر است.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

عملکرد دستگاه در محدوده‌های محیطی تعریف شده مشخص شده است.

• محدوده دمای عملیاتی:این نمایشگر برای کار پیوسته در دمای محیطی (T_a) از 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:می‌توان آن را در شرایط غیرعملیاتی از 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد ذخیره کرد.
• دمای لحیم‌کاری:برای مونتاژ، حداکثر دمای مجاز لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر مدت 3 ثانیه است که در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن قطعه اندازه‌گیری می‌شود. این برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو حیاتی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه \"بر اساس شدت نوردهی دسته‌بندی شده است.\" این به فرآیند دسته‌بندی یا مرتب‌سازی پس از تولید اشاره دارد.

• دسته‌بندی شدت نوردهی:LEDها بر اساس خروجی نوردهی اندازه‌گیری شده در جریان آزمایش استاندارد (احتمالاً 1mA یا 20mA) آزمایش و گروه‌بندی (دسته‌بندی) می‌شوند. دستگاه‌های داخل یک دسته، روشنایی بسیار مشابهی خواهند داشت که یکنواختی بصری را هنگام استفاده از چندین نمایشگر در یک محصول تضمین می‌کند. نسبت تطابق شدت نوردهی 2:1، ضمانت عملکرد در داخل یک دستگاه واحد است.
• دسته‌بندی طول موج:اگرچه در محتوای ارائه شده به‌طور صریح جزئیات آن ذکر نشده است، LEDهای AlInGaP اغلب بر اساس طول موج غالب یا اوج نیز دسته‌بندی می‌شوند تا خروجی رنگ یکنواخت تضمین شود. طول موج غالب مشخص شده 639 نانومتر احتمالاً نمایانگر یک مقدار هدف یا اسمی برای این محصول است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به \"منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول\" اشاره می‌کند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند، منحنی‌های استاندارد برای چنین دستگاه‌هایی معمولاً شامل موارد زیر است:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):این نمودار رابطه بین جریان پیشروی (I_F) و ولتاژ پیشروی (V_F) را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است، با یک ولتاژ \"زانو\" مشخص (حدود 2.6 ولت معمول) که بالاتر از آن جریان با افزایش اندک ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد. این منحنی برای طراحی مدار درایو حیاتی است.
• شدت نوردهی در مقابل جریان پیشروی:این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان درایو افزایش می‌یابد. این رابطه به‌طور کلی در محدوده وسیعی خطی است اما ممکن است در جریان‌های بسیار بالا اشباع شود. این به طراحان کمک می‌کند تا یک جریان عملیاتی برای دستیابی به روشنایی مطلوب انتخاب کنند و در عین حال بازدهی و حرارت را در نظر بگیرند.
• شدت نوردهی در مقابل دمای محیط:این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. LEDهای AlInGaP کاهش حرارتی کمتری نسبت به برخی مواد دیگر نشان می‌دهند، اما خروجی همچنان معمولاً کاهش می‌یابد. این برای کاربردهایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری که شدت نسبی نور گسیل شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد، حول طول موج اوج 650 نانومتر با پهنای نیمه تعریف شده 20 نانومتر متمرکز شده است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

ساختار فیزیکی نحوه ادغام دستگاه در یک محصول را تعریف می‌کند.

5.1 ابعاد و نقشه کلی

به نقشه بسته‌بندی ارجاع داده شده است. مشخصه کلیدی ارتفاع رقم 0.52 اینچ (13.2 میلی‌متر) است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. ردپای دقیق و ابعاد کلی از نقشه ارجاع داده شده برای چیدمان PCB گرفته می‌شود.

5.2 اتصال پایه‌ها و قطبیت

این دستگاه دارای پیکربندی 18 پایه است و از توپولوژی مدارآند مشترکاستفاده می‌کند. این بدان معناست که آندهای (ترمینال‌های مثبت) تمام بخش‌های یک رقم به‌طور داخلی به هم متصل شده‌اند. کاتد (ترمینال منفی) هر بخش به یک پایه جداگانه آورده شده است و یک پایه آند مشترک جداگانه برای هر یک از دو رقم (رقم 1 و رقم 2) وجود دارد. جدول پایه‌ها یک نقشه کامل ارائه می‌دهد و مشخص می‌کند که کدام پایه هر بخش (A-G و نقطه اعشار) را برای هر رقم کنترل می‌کند. شناسایی صحیح پایه 1 برای جهت‌دهی مناسب ضروری است.

5.3 نمودار مدار داخلی

نمودار ارجاع داده شده به‌طور بصری ساختار آند مشترک را نشان می‌دهد و دو گره آند مشترک مستقل (یکی برای هر رقم) و کاتدهای جداگانه برای هفت بخش و نقطه اعشار هر رقم را نمایش می‌دهد. این معماری الکتریکی را برای مالتی‌پلکس کردن یا درایو مستقیم روشن می‌سازد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح، قابلیت اطمینان را تضمین کرده و از آسیب در طول فرآیند تولید جلوگیری می‌کند.

• پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو:به شدت به حداکثر مقدار مجاز پایبند باشید: دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در نقطه مشخص شده زیر بسته. باید از پروفایل استاندارد لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب با نرخ‌های گرمایش و سرمایش مناسب برای به حداقل رساندن تنش حرارتی استفاده شود.
• ملاحظات احتیاطی:از اعمال تنش مکانیکی روی پایه‌ها خودداری کنید. اطمینان حاصل کنید که دستگاه قبل از استفاده در یک محیط خشک و ضد استاتیک ذخیره شده است. PCB را از هرگونه باقیمانده فلاکس که می‌تواند بر وضوح نوری تأثیر بگذارد یا باعث خوردگی شود، تمیز کنید.
• شرایط ذخیره‌سازی:در محدوده دمای مشخص شده (35- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) در یک محیط با رطوبت کم ذخیره کنید. برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت، استفاده از کیسه رطوبت‌گیر اصلی توصیه می‌شود.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای هر کاربرد نیازمند دو رقم روشن و آسان برای خواندن ایده‌آل است. کاربردهای رایج شامل: مولتی‌مترهای دیجیتال و تجهیزات آزمایشی، فرکانس‌شمارها، نمایشگرهای تایمر و ساعت، تابلوهای امتیاز، خروجی‌های ساده پنل کنترل (مانند دما، سرعت)، نمایشگرهای پایانه فروش و لوازم خانگی است.

7.2 ملاحظات طراحی

• مدار درایو:به عنوان یک دستگاه با آند مشترک، معمولاً با اتصال آند مشترک به یک ولتاژ تغذیه مثبت (از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان یا یک منبع جریان تنظیم‌شده) و کشیدن جریان از طریق پایه‌های کاتد جداگانه به زمین راه‌اندازی می‌شود، معمولاً از طریق یک ترانزیستور یا یک IC درایور. مالتی‌پلکس کردن دو رقم با تغییر وضعیت دو پایه آند مشترک به سادگی انجام می‌شود.
• محدود کردن جریان:مقاومت‌های محدودکننده جریان خارجی برای هر کاتد بخش (یا برای آند مشترک در یک پیکربندی مالتی‌پلکس) برای تنظیم جریان عملیاتی اجباری هستند. مقدار مقاومت با استفاده از R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_Fمحاسبه می‌شود. برای یک طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر V_Fاز دیتاشیت استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان از محدودیت‌ها تجاوز نمی‌کند.
• زاویه دید و کنتراست:زاویه دید گسترده و کنتراست بالا، آن را برای پنل‌هایی مناسب می‌سازد که کاربر ممکن است مستقیماً روبروی نمایشگر نباشد. صفحه خاکستری/بخش‌های سفید، خوانایی را در محیط‌های کم نور و پرنور افزایش می‌دهند.
• مدیریت حرارتی:اگرچه دستگاه دارای درجه‌بندی اتلاف توان است، اما اطمینان از تهویه مناسب در محفظه یک عمل خوب است، به ویژه اگر با جریان‌های بالا یا در دمای محیطی بالا راه‌اندازی شود، تا خروجی نوردهی و قابلیت اطمینان بلندمدت حفظ شود.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایشگر هفت قسمتی، استفاده LTD-5250JD از AlInGaP مزایای خاصی ارائه می‌دهد:

• در مقابل LEDهای قرمز استاندارد GaAsP یا GaP:فناوری AlInGaP به طور کلی بازده نوردهی بالاتر (خروجی نور بیشتر به ازای هر میلی‌آمپر جریان)، پایداری دمایی بهتر و یک رنگ قرمز اشباع‌شده‌تر و عمیق‌تر (قرمز فوق اشباع در مقابل قرمز استاندارد) ارائه می‌دهد.
• در مقابل نمایشگرهای LCD:LEDها گسیلنده هستند، به این معنی که نور خود را تولید می‌کنند و آن‌ها را در تاریکی بدون نور پس‌زمینه به وضوح قابل مشاهده می‌سازند. همچنین زمان پاسخ بسیار سریع‌تر و محدوده دمای عملیاتی گسترده‌تری دارند. با این حال، معمولاً توان بیشتری نسبت به LCDهای بازتابی مصرف می‌کنند.
• در مقابل VFD (نمایشگرهای فلورسنت خلاء):LEDها حالت جامد هستند، مستحکم‌تر، ولتاژ عملیاتی پایین‌تری دارند و به فیلامنت یا مدارهای درایو ولتاژ بالا نیاز ندارند. VFDها می‌توانند زیبایی‌شناسی متفاوت و زوایای دید بسیار گسترده‌ای ارائه دهند اما به طور کلی راه‌اندازی پیچیده‌تری دارند.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف از \"نسبت تطابق شدت نوردهی\" 2:1 چیست؟
پ: این مشخصه تضمین می‌کند که در داخل یک واحد نمایشگر، کم‌نورترین بخش کمتر از نصف روشن‌ترین بخش نخواهد بود. این امر یکنواختی بصری عدد نمایش داده شده را تضمین می‌کند و از این که برخی بخش‌ها به طور محسوسی کم‌نورتر از دیگران به نظر برسند جلوگیری می‌کند.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از یک پایه میکروکنترلر 5 ولت راه‌اندازی کنم؟
پ: خیر، نمی‌توانید آن را مستقیماً وصل کنید. پایه میکروکنترلر نمی‌تواند جریان کافی را تأمین یا جذب کند (معمولاً 20-25 میلی‌آمپر برای هر بخش مورد نیاز است) و آسیب خواهد دید. شما باید از ترانزیستورهای خارجی (مانند ترانزیستورهای NPN در سمت کاتد یا PNP در سمت آند) یا یک IC درایور LED اختصاصی استفاده کنید. علاوه بر این، همیشه یک مقاومت محدودکننده جریان مورد نیاز است.

س: چگونه دو رقم را به طور مستقل کنترل کنم؟
پ: دستگاه دارای پایه‌های آند مشترک جداگانه برای رقم 1 (پایه 14) و رقم 2 (پایه 13) است. برای نمایش اعداد مختلف روی هر رقم به طور همزمان، باید آن‌ها را مالتی‌پلکس کنید. این شامل تعویض سریع (مثلاً در 100 هرتز یا سریع‌تر) آند کدام رقم تحت تغذیه است، در حالی که داده بخش مربوطه روی خطوط کاتد مشترک ارائه می‌شود. ماندگاری دید باعث می‌شود هر دو رقم به طور پیوسته روشن به نظر برسند.

س: \"قرمز فوق اشباع\" در مقایسه با قرمز استاندارد به چه معناست؟
پ: قرمز فوق اشباع به LEDهایی اشاره دارد که طول موج غالب آن‌ها معمولاً بین 620 تا 645 نانومتر است و یک رنگ قرمز عمیق‌تر و با ته‌رنگ نارنجی بیشتر در مقایسه با LEDهای قرمز استاندارد روشن‌تر و صورتی‌تر که اغلب حدود 630 نانومتر یا پایین‌تر هستند، تولید می‌کند. این یک نقطه رنگ خاص در طیف قرمز است.

10. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک تایمر دیجیتال ساده با دو رقم.
هدف ساخت یک تایمر شمارش معکوس است که دقیقه‌ها را از 00 تا 99 نمایش می‌دهد. میکروکنترلر (مانند Arduino یا PIC) دارای پایه‌های I/O محدودی است. استفاده از LTD-5250JD در یک پیکربندی مالتی‌پلکس کارآمد است. دو ترانزیستور NPN (یا یک ترانزیستور دوگانه) برای سوئیچ کردن تغذیه +5 ولت به دو پایه آند مشترک (پایه‌های 13 و 14) تحت کنترل میکروکنترلر استفاده می‌شود. هشت کاتد بخش (7 بخش + نقطه اعشار، اگرچه ممکن است DP استفاده نشود) از طریق هشت مقاومت محدودکننده جریان (محاسبه شده برای جریان درایو حدود 15-20 میلی‌آمپر) و احتمالاً از طریق یک IC درایور سینک 8 کاناله (مانند یک شیفت رجیستر 74HC595 یا یک آرایه ULN2003) برای کاهش بیشتر تعداد پایه‌ها به میکروکنترلر متصل می‌شوند. فریم‌ور یک شمارنده را حفظ می‌کند، ارقام دهگان و یکان را به الگوهای 7 قسمتی تبدیل می‌کند و به طور متناوب رقم 1 و رقم 2 را فعال می‌کند در حالی که الگوی بخش مربوطه را خروجی می‌دهد و یک نمایشگر دو رقمی پایدار ایجاد می‌کند.

11. معرفی اصل فناوری

LTD-5250JD بر اساس فناوری نیمه‌هادی فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم (AlInGaP) است. این ماده یک نیمه‌هادی با گاف نواری مستقیم است که به صورت اپیتاکسیال بر روی یک زیرلایه آرسنید گالیم (GaAs) رشد داده شده است که در این مورد غیرشفاف است. هنگامی که یک ولتاژ پیشروی بیش از انرژی گاف نواری ماده در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری و در نتیجه طول موج (رنگ) نور گسیل شده را تعیین می‌کند که در ناحیه قرمز فوق اشباع (~639-650 نانومتر) است. صفحه خاکستری به عنوان یک فیلتر افزایش‌دهنده کنتراست عمل می‌کند و بخش‌ها توسط تراشه‌های LED الگودار پشت نشانه‌گذاری‌های سفید تشکیل شده‌اند. پیکربندی آند مشترک یک طراحی استاندارد است که الکترونیک درایو را برای نمایشگرهای چندرقمی ساده می‌سازد.

12. روندهای فناوری

در حالی که نمایشگرهای LED هفت قسمتی همچنان یک راه‌حل مستحکم و مقرون‌به‌صرفه برای خروجی‌های عددی باقی مانده‌اند، روندهای گسترده‌تر در فناوری نمایشگر به تکامل خود ادامه می‌دهند. به طور کلی حرکت به سمت یکپارچه‌سازی بالاتر وجود دارد، با الکترونیک درایو که به طور فزاینده‌ای در داخل ماژول‌های نمایشگر تعبیه می‌شود. بازده AlInGaP و مواد مرتبط (مانند InGaN برای آبی/سبز) همچنان در حال بهبود است و امکان نمایشگرهای روشن‌تر در جریان‌های پایین‌تر یا استفاده از تراشه‌های کوچک‌تر را فراهم می‌کند. بسته‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار رایج‌تر می‌شوند، اگرچه نمایشگرهای سوراخ‌دار مانند این مورد به دلیل استحکام و سهولت لحیم‌کاری دستی، برای نمونه‌سازی اولیه، تعمیر و برخی کاربردهای صنعتی خاص باقی می‌مانند. علاوه بر این، ظهور فناوری‌های نمایشگر LED آلی (OLED) و انعطاف‌پذیر، فرم‌فاکتورهای جایگزین ارائه می‌دهد، اگرچه برای نمایشگرهای عددی ساده، با روشنایی بالا و کم‌هزینه، فناوری LED سنتی مانند AlInGaP استفاده شده در اینجا همچنان بسیار رقابتی و قابل اطمینان است.