دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-10304JD - ارتفاع رقم 1.0 اینچ - قرمز فوق‌اشباع 650 نانومتر - جریان مستقیم 24 میلی‌آمپر - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-10304JD یک نمایشگر LED هفت‌قطعه‌ای تک‌رقمی است که برای کاربردهای نیازمند نمایش واضح اعداد با مصرف توان پایین طراحی شده است. عملکرد اصلی آن ارائه یک نشانگر عددی بسیار قابل مشاهده و قابل اعتماد است. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از چیپ‌های LED قرمز فوق‌اشباع AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) نهفته است که روشنایی و بازدهی بالایی ارائه می‌دهند. این فناوری که بر روی بستر GaAs رشد یافته، به دلیل عملکرد برتر در طیف قرمز شناخته شده است. نمایشگر دارای صفحه‌ای سیاه با قطعات سفید است که ظاهری با کنتراست بالا ایجاد کرده و خوانایی را بهبود می‌بخشد. این نمایشگر بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده و در بسته‌بندی بدون سرب مطابق با دستورالعمل‌های RoHS ارائه می‌شود که آن را برای طراحی‌های الکترونیکی مدرن با ملاحظات زیست‌محیطی مناسب می‌سازد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های فوتومتریک و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد این نمایشگر قرار دارد. در جریان آزمایش استاندارد 1 میلی‌آمپر برای هر قطعه، شدت نور متوسط (Iv) از حداقل 410 میکروکاندلا تا مقدار معمول 2200 میکروکاندلا متغیر است. این روشنایی بالا در جریان‌های راه‌اندازی بسیار پایین قابل دستیابی است که یک ویژگی کلیدی محسوب می‌شود. طول موج غالب (λd) معمولاً 639 نانومتر و طول موج اوج تابش (λp) 650 نانومتر است که آن را به طور قطع در ناحیه قرمز فوق‌اشباع طیف مرئی قرار می‌دهد. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 20 نانومتر است که نشان‌دهنده تابش رنگی نسبتاً خالص است. تطابق شدت نور بین قطعات حداکثر با نسبت 2:1 مشخص شده است که ظاهر یکنواخت در سراسر رقم را هنگام راه‌اندازی در شرایط یکسان تضمین می‌کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و حرارتی

پارامترهای الکتریکی محدودیت‌ها و شرایط عملیاتی را تعریف می‌کنند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته مطلق برای هر قطعه در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 24 میلی‌آمپر است که با ضریب کاهش 0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد با افزایش دما همراه است. یک جریان مستقیم اوج 90 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است. ولتاژ مستقیم (Vf) هر قطعه معمولاً در جریان راه‌اندازی 20 میلی‌آمپر از 4.2 ولت تا حداکثر 5.2 ولت متغیر است. حداکثر ولتاژ معکوس مجاز 10 ولت است. اتلاف توان هر قطعه 134 میلی‌وات درجه‌بندی شده است. دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده که نشان‌دهنده استحکام برای محیط‌های مختلف است. لحیم‌کاری باید در حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد و به مدت حداکثر 3 ثانیه در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن انجام شود.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

3.1 ابعاد فیزیکی و نقشه

ارتفاع رقم دستگاه 1.0 اینچ (25.4 میلی‌متر) است. ابعاد بسته در دیتاشیت با تمام اندازه‌ها بر حسب میلی‌متر ارائه شده است. تلرانس‌های استاندارد ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. یک یادداشت خاص تلرانس جابجایی نوک پایه را +0.4 میلی‌متر نشان می‌دهد که برای چیدمان PCB و برنامه‌ریزی مونتاژ مهم است. نقشه معمولاً طول، عرض و ارتفاع کلی بسته، ابعاد قطعات رقم و فاصله و قطر دقیق 14 پایه را نشان می‌دهد.

3.2 پیکربندی پایه‌ها و شناسایی قطبیت

LTS-10304JD یک نمایشگر با کاتد مشترک است. این نمایشگر دارای 14 پایه است که همه فعال نیستند. اتصال پایه‌ها به شرح زیر است: پایه 1 (آند E)، پایه 2 (آند D)، پایه 3 (بدون پایه)، پایه 4 (کاتد مشترک)، پایه 5 (آند C)، پایه 6 (آند D.P. - نقطه اعشار)، پایه 7 (بدون پایه)، پایه 8 (آند B)، پایه 9 (آند A)، پایه 10 (بدون پایه)، پایه 11 (کاتد مشترک)، پایه 12 (آند F)، پایه 13 (بدون پایه)، پایه 14 (آند G). وجود دو پایه کاتد مشترک (4 و 11) امکان طراحی مدار انعطاف‌پذیر را فراهم می‌کند. نقطه اعشار در سمت راست رقم قرار دارد.

3.3 نمودار مدار داخلی

نمودار مدار داخلی اتصال الکتریکی هفت قطعه (A تا G) و نقطه اعشار (DP) را نشان می‌دهد. تمام آندهای قطعات از یکدیگر جدا شده‌اند، در حالی که کاتدهای آنها به هم متصل شده و به پایه‌های کاتد مشترک وصل می‌شوند. این پیکربندی برای یک نمایشگر با کاتد مشترک و قابل مالتی‌پلکس استاندارد است، جایی که قطعات فردی با اعمال ولتاژ مثبت به پایه‌های آند مربوطه خود و عبور جریان از طریق کاتد مشترک روشن می‌شوند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکتریکی و نوری معمول اشاره می‌کند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات ندارند، منحنی‌های استاندارد برای چنین دستگاهی معمولاً شامل موارد زیر می‌شود:شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V): این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان راه‌اندازی افزایش می‌یابد و بازدهی بالا در جریان‌های پایین (مثلاً 1 میلی‌آمپر) را نشان می‌دهد.ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم: مشخصه IV دیود را نشان می‌دهد که برای طراحی مدار محدودکننده جریان مهم است.شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط: نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد که برای درک نیازهای مدیریت حرارتی حیاتی است.توزیع طیفی: نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، حول 650 نانومتر با پهنای نیمه مشخص شده 20 نانومتر متمرکز شده است.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مونتاژ باید به محدودیت‌های حرارتی مشخص شده پایبند باشد تا از آسیب جلوگیری شود. حداکثر دمای مجاز لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد است و قطعه باید حداکثر به مدت 3 ثانیه در معرض این دما قرار گیرد. این اندازه‌گیری در فاصله 1.6 میلی‌متری (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن بسته انجام می‌شود. این پارامترها با پروفایل‌های استاندارد لحیم‌کاری بازجوشی بدون سرب سازگار هستند. بسیار مهم است که اطمینان حاصل شود طراحی پد PCB با ردپای توصیه شده مطابقت دارد تا اتصالات لحیم‌کاری قابل اعتمادی حاصل شود بدون اینکه تنش مکانیکی بر پایه‌های بسته LED وارد شود.

6. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

6.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای دستگاه‌های الکترونیکی با باتری یا کم‌مصرف که نیازمند نشانگر عددی واضح هستند ایده‌آل است. کاربردهای رایج شامل ابزار دقیق قابل حمل، الکترونیک مصرفی (ساعت، تایمر، ترازو)، پنل‌های کنترل صنعتی، دستگاه‌های پزشکی و نمایشگرهای داشبورد خودرو (برای عملکردهای ثانویه) می‌شود. عملکرد کم‌جریان آن عمر باتری را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.

6.2 طراحی مدار و روش‌های راه‌اندازی

برای استفاده از قابلیت کم‌جریان، طراحان می‌توانند از مقاومت‌های محدودکننده جریان ساده یا درایورهای جریان ثابت استفاده کنند. برای مالتی‌پلکس کردن چندین رقم (اگرچه این یک واحد تک‌رقمی است، اصل برای سیستم‌های چندرقمی با استفاده از نمایشگرهای مشابه اعمال می‌شود)، پیکربندی کاتد مشترک به راحتی با عبور جریان از طریق یک ترانزیستور یا IC درایور اختصاصی در سمت کاتد و در عین حال فعال کردن متوالی آندهای قطعات راه‌اندازی می‌شود. ولتاژ مستقیم معمول 4.2-5.2 ولت در 20 میلی‌آمپر به این معنی است که نمایشگر اغلب برای راه‌اندازی مستقیم با مقاومت‌ها به ولتاژ تغذیه بالاتر از 5 ولت نیاز دارد؛ یک مبدل افزاینده یا درایور LED اختصاصی ممکن است در سیستم‌های 3.3 ولت یا 5 ولت برای دستیابی به روشنایی کامل لازم باشد. در جریان کم توصیه شده 1 میلی‌آمپر برای هر قطعه، افت ولتاژ کمتر خواهد بود و به طور بالقوه امکان کار از ریل 5 ولت را فراهم می‌کند.

6.3 یادداشت‌های طراحی حرارتی و نوری

در حالی که دستگاه دارای محدوده دمای عملیاتی وسیعی است، حفظ دمای اتصال پایین‌تر، خروجی نور و قابلیت اطمینان بلندمدت را حفظ خواهد کرد. فاصله کافی روی PCB و در صورت لزوم، وایاهای حرارتی می‌توانند کمک کنند. نسبت کنتراست بالا (صفحه سیاه، قطعات سفید) برای مشاهده مستقیم بهینه شده است. برای بهترین خوانایی در نور محیطی روشن، اطمینان حاصل کنید که نمایشگر توسط منابع نور خارجی تحت الشعاع قرار نگیرد؛ یک قاب فرورفته یا فیلتر می‌تواند مفید باشد.

7. مقایسه و تمایز فنی

تمایز اصلی LTS-10304JD درفناوری قرمز فوق‌اشباع AlInGaPترکیب شده باعملکرد کم‌جریانآن نهفته است. در مقایسه با LEDهای قدیمی GaAsP یا قرمز استاندارد GaP، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به خروجی روشن‌تر در جریان یکسان یا روشنایی معادل در جریان بسیار پایین‌تر می‌شود. در مقایسه با سایر نمایشگرهای کم‌جریان، مشخصه آن برای کارکرد تا 1 میلی‌آمپر برای هر قطعه با شدت تطبیق‌یافته یک مزیت کلیدی برای طراحی‌های فوق‌کم‌مصرف است. ساختار بدون سرب و مطابق با RoHS آن را با استانداردهای تولید مدرن همسو می‌کند، برخلاف برخی قطعات قدیمی.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

پ: برای روشنایی کامل، نه مستقیماً. در 20 میلی‌آمپر، ولتاژ مستقیم (4.2-5.2 ولت) بسیار نزدیک به یا بیشتر از 5 ولت است و افت ولتاژ کمی برای یک مقاومت محدودکننده جریان باقی می‌گذارد. شما به یک مدار درایور نیاز دارید. با این حال، در 1 میلی‌آمپر، ولتاژ مستقیم پایین‌تر است که آن را عملی‌تر می‌سازد، اگرچه هنوز یک IC درایور برای کنترل و مالتی‌پلکس کردن توصیه می‌شود.

س: هدف از دو پایه کاتد مشترک چیست؟

پ: آنها به صورت داخلی به هم متصل هستند. ارائه دو پایه به توزیع جریان کمک می‌کند، چگالی جریان در یک پایه/ردیف PCB را کاهش می‌دهد و انعطاف‌پذیری چیدمان را ارائه می‌دهد. شما می‌توانید از یک یا هر دو استفاده کنید، اما اتصال هر دو به طور کلی یک روش خوب است.

س: شدت نور چگونه "دسته‌بندی" می‌شود؟

پ: دیتاشیت نشان می‌دهد که قطعات بر اساس شدت نور دسته‌بندی (بن) شده‌اند. این بدان معناست که در طول تولید، واحدها آزمایش شده و در گروه‌های شدت نور مختلف دسته‌بندی می‌شوند. دیتاشیت محدوده حداقل/معمول (2200-410 میکروکاندلا در 1 میلی‌آمپر) را ارائه می‌دهد. برای تطابق دقیق در کاربردهای حیاتی، برای کدهای بن خاص با سازنده مشورت کنید.

س: منظور از "قطعات تطبیق یافته" چیست؟

پ: به این معنی است که ویژگی‌های الکتریکی و نوری (مانند ولتاژ مستقیم و شدت نور) از یک قطعه به قطعه دیگر در همان دستگاه به طور نزدیک با هم تطابق دارند. این امر روشنایی یکنواخت را هنگامی که همه قطعات با جریان یکسان راه‌اندازی می‌شوند تضمین می‌کند، که در نمایشگرهای با درجه پایین‌تر همیشه تضمین شده نیست.

9. مورد عملی طراحی و استفاده

طراحی یک ثبت‌کننده داده محیطی کم‌مصرف را در نظر بگیرید که دما را روی یک نمایشگر 4 رقمی نشان می‌دهد. با استفاده از چهار نمایشگر LTS-10304JD، یک طراح یک مدار مالتی‌پلکس ایجاد می‌کند. یک میکروکنترلر کم‌مصرف به طور متوالی کاتد مشترک هر رقم را از طریق یک ترانزیستور NPN کوچک فعال می‌کند در حالی که الگوی قطعات آن رقم را روی مجموعه‌ای از پایه‌های I/O (احتمالاً از طریق یک رجیستر شیفت یا توسعه‌دهنده پورت برای صرفه‌جویی در پایه‌ها) خروجی می‌دهد. با تنظیم جریان راه‌اندازی قطعات بر روی 2-3 میلی‌آمپر (به خوبی زیر حداکثر)، خوانایی عالی حاصل می‌شود در حالی که مصرف توان کل سیستم به حداقل می‌رسد. نسبت کنتراست بالا اطمینان می‌دهد که نمایشگر در شرایط داخلی و فضای باز سایه‌دار قابل خواندن است. محدوده دمای وسیع نمایشگر با مشخصه عملیاتی ثبت‌کننده مطابقت دارد.

10. معرفی اصل عملکرد

یک نمایشگر LED هفت‌قطعه‌ای مجموعه‌ای از چندین دیود نورافشان است که به صورت الگوی عدد هشت چیده شده‌اند. هر یک از هفت میله (قطعات A-G) و نقطه اعشار (DP) یک LED مجزا است. در یک پیکربندی کاتد مشترک مانند LTS-10304JD، کاتدهای تمام این LEDهای داخلی به یک یا چند پایه مشترک متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک قطعه خاص، باید یک ولتاژ مثبت به پایه آند اختصاصی آن اعمال شود در حالی که کاتد مشترک به زمین (یا یک ولتاژ پایین‌تر) متصل است، مدار را کامل کرده و اجازه می‌دهد جریان عبور کند. با کنترل اینکه کدام ترکیب از قطعات روشن می‌شود، اعداد 0-9 و برخی حروف می‌توانند تشکیل شوند. سیستم ماده AlInGaP هنگامی که الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال تحت بایاس مستقیم بازترکیب می‌شوند نور ساطع می‌کند و ترکیب آلیاژ خاص طول موج رنگ قرمز را تعیین می‌کند.

11. روندها و زمینه فناوری

توسعه فناوری LED AlInGaP در دهه 1990 یک پیشرفت عمده برای LEDهای قرمز، نارنجی و زرد با روشنایی بالا بود. این فناوری تا حد زیادی جایگزین فناوری‌های کم‌بازده GaAsP و GaP در کاربردهای نیازمند دید بالا شد. روند در اجزای نمایشگر همچنان به سمت بازدهی بالاتر (نور بیشتر در هر وات)، ولتاژهای عملیاتی پایین‌تر و یکپارچه‌سازی ادامه دارد. در حالی که نمایشگرهای هفت‌قطعه‌ای گسسته برای بسیاری از کاربردها حیاتی باقی مانده‌اند، یک روند موازی به سمت نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای یکپارچه و OLED برای گرافیک پیچیده‌تر وجود دارد. با این حال، برای نمایش‌های عددی ساده، با قابلیت اطمینان بالا، کم‌مصرف و با روشنایی بالا، نمایشگرهای هفت‌قطعه‌ای مبتنی بر AlInGaP مانند LTS-10304JD همچنان یک راه‌حل ترجیحی و مقرون‌به‌صرفه هستند، به ویژه در زمینه‌های صنعتی و خودرو که استحکام و طول عمر طولانی از اهمیت بالایی برخوردار است.