دیتاشیت نمایشگر رقم LED مدل LTD-5307AG - ارتفاع رقم 0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر) - قطعه سبز - ولتاژ پیشروی 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTD-5307AG یک ماژول نمایشگر رقم LED 7 قطعه‌ای با عملکرد بالا است. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی عددی یا کاراکترهای الفبایی-عددی محدود، واضح و روشن در دستگاه‌های الکترونیکی است. حوزه‌های کاربردی اصلی شامل پنل‌های ابزار دقیق، نمایشگرهای الکترونیک مصرفی، نمایشگرهای کنترل صنعتی و تجهیزات آزمایشی است که در آنها به یک نشانگر عددی فشرده، قابل اعتماد و به راحتی قابل خواندن نیاز است.

موقعیت کلیدی این دستگاه در تعادل بین اندازه، خوانایی و بازدهی توان آن نهفته است. این محصول برای مهندسان و توسعه‌دهندگان محصولاتی طراحی شده است که به یک قطعه نمایشگر قابل اعتماد نیاز دارند و به لطف پیکربندی ساده کاتد مشترک، به راحتی در مدارهای دیجیتال ادغام می‌شود بدون اینکه نیاز به الکترونیک درایور پیچیده‌ای داشته باشد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 مشخصات نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. این دستگاه از تراشه‌های LED فسفید گالیم (GaP) بر روی یک زیرلایه شفاف GaP استفاده می‌کند که فناوری اثبات شده‌ای برای تولید نور سبز کارآمد است.

• شدت روشنایی متوسط (I_V):در محدوده 800 μcd (حداقل) تا 2400 μcd (مقدار معمول) هنگامی که با جریان پیشروی (I_F) 10mA راه‌اندازی می‌شود. این پارامتر روشنایی درک شده را تعریف می‌کند. مقدار معمول 2400 μcd نشان‌دهنده یک نمایشگر روشن مناسب برای محیط‌های با نور مناسب است.
• طول موج اوج تابش (λ_p):565 نانومتر. این طول موجی است که LED بیشترین توان نوری را در آن ساطع می‌کند و آن را به طور قطع در ناحیه سبز طیف مرئی قرار می‌دهد.
• طول موج غالب (λ_d):569 نانومتر. این طول موج با رنگ درک شده نور توسط چشم انسان مطابقت دارد که سبز متمایل به زرد است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):30 نانومتر. این مقدار نشان‌دهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطع شده است. مقدار 30 نانومتر برای LEDهای سبز استاندارد GaP معمول است و منجر به رنگ سبز اشباع شده می‌شود.
• نسبت تطابق شدت روشنایی (I_V-m):حداکثر 2:1. این مشخصه حیاتی، یکنواختی بصری در سراسر نمایشگر را تضمین می‌کند. به این معنی که روشنایی کم‌نورترین قطعه تحت شرایط درایو یکسان، کمتر از نصف روشنایی درخشان‌ترین قطعه نخواهد بود و از ظاهر ناهموار جلوگیری می‌کند.

2.2 مشخصات الکتریکی

پارامترهای الکتریکی رابط بین نمایشگر و مدار درایور را تعریف می‌کنند.

• ولتاژ پیشروی هر قطعه (V_F):معمولاً 2.6 ولت، با حداکثر 2.6 ولت در I_F=20mA. این یک پارامتر حیاتی برای طراحی مقدار مقاومت محدودکننده جریان سری با هر قطعه است. با استفاده از منبع تغذیه منطقی استاندارد 5 ولت، مقدار معمول مقاومت محدودکننده جریان (5V - 2.6V) / 0.02A = 120Ω خواهد بود.
• جریان پیشروی پیوسته هر قطعه (I_F):حداکثر 25 میلی‌آمپر. تجاوز از این جریان، طول عمر و خروجی نوری LED را کاهش می‌دهد. دیتاشیت یک ضریب کاهش خطی 0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد را برای دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد ارائه می‌دهد، به این معنی که حداکثر جریان مجاز با افزایش دما کاهش می‌یابد.
• جریان پیشروی پیک هر قطعه:حداکثر 100 میلی‌آمپر، اما تنها تحت شرایط پالسی (عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه، چرخه وظیفه 1/10). این امکان رانش بیش از حد کوتاه مدت را برای دستیابی به روشنایی لحظه‌ای بالاتر در کاربردهای مالتی‌پلکس فراهم می‌کند.
• ولتاژ معکوس هر قطعه (V_R):حداکثر 5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس بالاتر می‌تواند باعث خرابی فوری و فاجعه‌بار پیوند LED شود.
• جریان معکوس هر قطعه (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در V_R=5V. این جریان نشتی زمانی است که LED در بایاس معکوس قرار دارد.

2.3 حداکثر مقادیر مجاز و ملاحظات حرارتی

این مقادیر، محدودیت‌های عملیاتی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. آنها برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند.

• اتلاف توان هر قطعه:75 میلی‌وات. این مقدار به صورت V_F* I_Fمحاسبه می‌شود. در مقدار معمول V_Fبرابر 2.6 ولت، حداکثر جریان پیوسته تقریباً 75mW / 2.6V ≈ 28.8 میلی‌آمپر است که با رتبه جریان پیوسته 25 میلی‌آمپر همسو است.
• محدوده دمای کاری:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد. این محدوده گسترده، دستگاه را برای کاربردهای در محیط‌های سخت، از فریزرهای صنعتی تا محفظه‌های موتور خودرو مناسب می‌سازد.
• محدوده دمای نگهداری:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:دستگاه می‌تواند دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد را به مدت 3 ثانیه در نقطه‌ای به فاصله 1/16 اینچ (≈1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن تحمل کند. این یک مشخصه استاندارد برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ری‌فلو است.

3. سیستم دسته‌بندی و باینینگ

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که دستگاه‌ها "بر اساس شدت روشنایی دسته‌بندی شده‌اند." این نشان‌دهنده فرآیند باینینگ در تولید است. اگرچه کدهای باین خاصی در این بخش ارائه نشده است، اما دسته‌بندی متداول برای چنین نمایشگرهایی شامل گروه‌بندی واحدها بر اساس شدت روشنایی اندازه‌گیری شده در جریان آزمایش استاندارد (مثلاً 10mA) است. این امر تضمین می‌کند که طراحان می‌توانند نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت برای محصولات خود انتخاب کنند، یا از نمایشگرهای متعلق به یک باین شدت روشنایی یکسان در داخل یک محصول استفاده کنند تا ظاهر یکنواختی در بین ارقام متعدد حفظ شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به "منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول" اشاره می‌کند. اگرچه نمودارهای خاصی در متن ارائه نشده است، اما می‌توانیم محتوای استاندارد و اهمیت آنها را بر اساس پارامترهای فهرست شده استنباط کنیم:

• جریان پیشروی در مقابل ولتاژ پیشروی (منحنی I-V):این نمودار رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد. برای درک افت ولتاژ در سراسر LED در جریان‌های کاری مختلف ضروری است و برای طراحی دقیق درایور حیاتی است.
• شدت روشنایی در مقابل جریان پیشروی:این منحنی نشان می‌دهد که روشنایی چگونه با جریان افزایش می‌یابد. معمولاً در یک محدوده خطی است قبل از اینکه بازدهی در جریان‌های بسیار بالا به دلیل اثرات حرارتی کاهش یابد.
• شدت روشنایی در مقابل دمای محیط:این نمودار کاهش خروجی نور را با افزایش دمای پیوند نشان می‌دهد. بازدهی LED با افزایش دما کاهش می‌یابد.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که اوج را در 565 نانومتر و نیم‌عرض 30 نانومتری نشان می‌دهد و مشخصه‌های رنگ سبز را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد فیزیکی

این دستگاه دارای ارتفاع رقم 0.56 اینچ است که معادل 14.22 میلی‌متر می‌باشد. این یک اندازه استاندارد است که تعادل خوبی بین خوانایی و مصرف فضای برد ارائه می‌دهد. نقشه ابعاد پکیج (که در متن به آن اشاره شده اما جزئیات آن ارائه نشده است) معمولاً طول، عرض و ارتفاع کلی ماژول، ابعاد رقم و قطعات، و فاصله پایه‌ها را نشان می‌دهد. تمام ابعاد دارای تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

5.2 پیکربندی پایه‌ها و مدار داخلی

LTD-5307AG یک نمایشگر دو رقمی با کاتد مشترک در یک پکیج واحد است. جدول اتصال پایه‌ها ارائه شده است:

• پیکربندی:کاتد مشترک. این بدان معناست که تمام کاتدهای (ترمینال‌های منفی) قطعات هر رقم به طور داخلی به هم متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک قطعه، پایه آند مربوطه باید در سطح بالا (از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان) راه‌اندازی شود در حالی که پایه کاتد مشترک رقم مربوطه در سطح پایین قرار می‌گیرد.
• پین‌اوت:دستگاه 18 پایه، انتساب خاصی برای آندهای قطعات A تا G و نقطه اعشار (D.P.) برای دو رقم (رقم 1 و رقم 2) به همراه پایه‌های کاتد مشترک مربوطه آنها (پایه‌های 13 و 14) دارد. پایه‌های 1، 2، 16، 17، 18 به عنوان "بدون اتصال" (N.C.) علامت‌گذاری شده‌اند.
• نمودار مدار داخلی:که در دیتاشیت به آن ارجاع داده شده است، اتصال داخلی 14 قطعه LED (7 قطعه برای هر رقم) و دو نود کاتد مشترک را به صورت بصری به تصویر می‌کشد و چیدمان الکتریکی را روشن می‌سازد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

بر اساس حداکثر مقادیر مجاز:

• لحیم‌کاری:دستگاه با فرآیندهای مونتاژ استاندارد PCB سازگار است. مشخصه حیاتی، تحمل 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر بدنه است. برای لحیم‌کاری ری‌فلو، پروفیل استاندارد بدون سرب با دمای اوج حدود 260 درجه سانتی‌گراد قابل قبول است، مشروط بر اینکه زمان بالاتر از نقطه ذوب کنترل شود.
• جابجایی:در حین جابجایی و مونتاژ باید احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) رعایت شود، زیرا تراشه‌های LED به الکتریسیته ساکن حساس هستند.
• تمیزکاری:در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، از روش‌ها و حلال‌های سازگار با پکیج پلاستیکی و پرکننده اپوکسی دستگاه استفاده کنید.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 مدارهای کاربردی متداول

پیکربندی کاتد مشترک به طور مستقیم با پایه‌های I/O استاندارد میکروکنترلر یا ICهای دیکودر/درایور (مانند شیفت رجیستر 74HC595 یا تراشه‌های درایور LED اختصاصی) سازگار است. یک مدار درایور معمول شامل موارد زیر است:

1. اتصال هر آند قطعه به یک ولتاژ تغذیه مثبت (مثلاً 3.3V یا 5V) از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه.
2. اتصال پایه‌های کاتد مشترک به زمین از طریق یک سویچ سمت پایین (مانند یک ترانزیستور NPN یا یک MOSFET). سویچ توسط یک میکروکنترلر کنترل می‌شود تا انتخاب کند کدام رقم فعال است.
3. برای مالتی‌پلکس کردن دو رقم، میکروکنترلر به سرعت بین فعال‌سازی رقم 1 و رقم 2 چرخه می‌زند در حالی که الگوهای قطعات را به طور متناسب به‌روز می‌کند. این امر تعداد پایه‌های I/O مورد نیاز را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از مقاومت‌های سری برای هر آند قطعه استفاده کنید. مقدار مقاومت به صورت R = (V_منبع- V_F) / I_Fمحاسبه می‌شود. برای منبع تغذیه 5 ولت، V_F=2.6V، و I_F=10mA: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240Ω. یک مقاومت استاندارد 220Ω یا 270Ω مناسب خواهد بود.
• فرکانس مالتی‌پلکس:هنگام مالتی‌پلکس کردن چندین رقم، از نرخ تازه‌سازی به اندازه کافی بالا برای جلوگیری از سوسو زدن قابل مشاهده استفاده کنید، معمولاً بالاتر از 60 هرتز برای هر رقم. برای دو رقم، فرکانس چرخه >120 هرتز توصیه می‌شود.
• مدیریت حرارت:اگرچه اتلاف توان کم است، اما در صورت استفاده از چندین نمایشگر در یک فضای محدود، به ویژه نزدیک به انتهای بالایی محدوده دمای کاری، از تهویه کافی اطمینان حاصل کنید.
• زاویه دید:دیتاشیت بر "زاویه دید گسترده" تأکید دارد. این مورد باید در طول طراحی مکانیکی در نظر گرفته شود تا نمایشگر به درستی برای کاربر نهایی جهت‌دهی شود.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از یک پایه میکروکنترلر 3.3 ولتی راه‌اندازی کنم؟

ج: احتمالاً، اما باید ولتاژ پیشروی را بررسی کنید. مقدار معمول V_F2.6 ولت است. یک پایه 3.3 ولتی ممکن است فقط 3.3V - 2.6V = 0.7V در دو سر مقاومت محدودکننده جریان ایجاد کند که جریان حداکثر و در نتیجه روشنایی را محدود می‌کند. به طور کلی استفاده از یک مدار درایور یا یک ولتاژ تغذیه بالاتر برای سمت آند ایمن‌تر است.

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

ج: طول موج اوج (565 نانومتر) قله فیزیکی طیف نور ساطع شده است. طول موج غالب (569 نانومتر) طول موج تک نور تک‌رنگی است که به نظر چشم انسان همان رنگ خروجی LED را دارد. طول موج غالب برای درک رنگ مرتبط‌تر است.

س: چگونه می‌توانم روشنایی یکنواختی در تمام قطعات ایجاد کنم؟

ج: از مقادیر مقاومت محدودکننده جریان یکسان برای تمام قطعات استفاده کنید. نسبت تطابق شدت روشنایی داخلی (حداکثر 2:1) تضمین می‌کند که حتی با جریان‌های درایو یکسان، روشنایی قطعات بیش از ضریب دو متفاوت نخواهد بود. برای کاربردهای حیاتی، نمایشگرهایی را از یک باین شدت روشنایی یکسان انتخاب کنید.

9. اصل عملکرد

LTD-5307AG بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند P-N نیمه‌هادی عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ پیشروی بیش از آستانه دیود (تقریباً 2.1-2.6 ولت برای این دستگاه GaP) اعمال می‌شود، الکترون‌های ماده نوع N با حفره‌های ماده نوع P در ناحیه تخلیه بازترکیب می‌شوند. در LEDهای فسفید گالیم (GaP)، این رویداد بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) با طول موجی متناسب با انرژی گاف نواری ماده آزاد می‌کند که در ناحیه سبز طیف قرار دارد. زیرلایه شفاف GaP اجازه می‌دهد نور بیشتری از این نور تولید شده داخلی خارج شود که به بازدهی بالاتر کمک می‌کند. قطعات خاص با اعمال بایاس پیشروی انتخابی به آند قطعه مورد نظر در حالی که کاتد مشترک رقم مربوطه به زمین متصل است، روشن می‌شوند.

10. بستر فناوری و روندها

LTD-5307AG نماینده یک فناوری بالغ و قابل اعتماد مبتنی بر ماده GaP است. در حالی که فناوری‌های نمایشگر جدیدتر مانند OLEDها، میکرو LEDها و LEDهای مبتنی بر InGaN با بازدهی بالا، مزایایی از نظر گاموت رنگ، بازدهی و وضوح برای گرافیک‌های پیچیده ارائه می‌دهند، نمایشگرهای LED 7 قطعه‌ای سنتی مانند این همچنان بسیار مرتبط هستند. مزایای آنها شامل سادگی شدید کنترل، قابلیت اطمینان و طول عمر بسیار بالا، روشنایی و کنتراست عالی، محدوده دمای کاری گسترده و هزینه کم است. آنها انتخاب بهینه برای کاربردهایی هستند که در آنها فقط اطلاعات عددی یا الفبایی-عددی ساده نیاز به نمایش واضح و قابل اعتماد تحت شرایط محیطی مختلف دارد، مانند کنترل‌های صنعتی، دستگاه‌های پزشکی، داشبورد خودرو (برای عملکردهای ثانویه) و لوازم خانگی. روند در این بخش به سمت بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر میلی‌آمپر)، ولتاژهای پیشروی پایین‌تر برای سازگاری بیشتر با منطق ولتاژ پایین مدرن، و اندازه پکیج بالقوه کوچکتر در حالی که خوانایی حفظ یا بهبود می‌یابد، است.