دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-4627JR - ارتفاع رقم 0.4 اینچ - قرمز سوپر - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-4627JR یک ماژول نمایشگر LED هفت قسمتی و چهار رقمی است. عملکرد اصلی آن ارائه خوانش عددی و محدود کاراکتری واضح و روشن در دستگاه‌های الکترونیکی مختلف است. فناوری هسته از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور قرمز سوپر استفاده می‌کند. این سیستم ماده، که بر روی یک زیرلایه غیرشفاف GaAs رشد یافته است، به دلیل بازدهی بالا و خلوص رنگ عالی در طیف قرمز شناخته شده است. دستگاه دارای صفحه‌ای خاکستری با علامت‌گذاری سفید قسمت‌ها است که کنتراست و خوانایی را در شرایط نوری مختلف افزایش می‌دهد. این دستگاه به عنوان نوع مالتی‌پلکس آند مشترک طراحی شده است که پیکربندی استانداردی برای نمایشگرهای چند رقمی به منظور حداقل کردن پایه‌های درایور مورد نیاز است.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

• فشرده و قابل خواندن:دارای ارتفاع رقم 0.4 اینچ (10.0 میلی‌متر) است که تعادل خوبی بین اندازه و دید ارائه می‌دهد.
• عملکرد نوری برتر:روشنایی بالا و کنتراست بالا را ارائه می‌دهد و ظاهر واضح کاراکترها را تضمین می‌کند. قسمت‌های یکنواخت و پیوسته ظاهری منسجم ایجاد می‌کنند.
• بازده انرژی:نیاز به توان پایینی دارد و آن را برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به انرژی مناسب می‌سازد.
• زاویه دید عالی:زاویه دید گسترده‌ای ارائه می‌دهد و امکان خواندن نمایشگر از موقعیت‌های مختلف را فراهم می‌کند.
• قابلیت اطمینان بالا:از قابلیت اطمینان حالت جامد بهره می‌برد و هیچ قسمت متحرک یا فیلامنتی برای فرسودگی وجود ندارد.
• تضمین کیفیت:دستگاه‌ها بر اساس شدت روشنایی دسته‌بندی شده‌اند که سطح روشنایی یکنواخت درون دسته‌های مشخص شده را تضمین می‌کند.
• انطباق محیطی:پکیج بدون سرب است و مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) تولید شده است.

1.2 شناسایی دستگاه

شماره قطعه LTC-4627JR به طور خاص نشان‌دهنده یک نمایشگر قرمز سوپر، مالتی‌پلکس آند مشترک با نقطه اعشار سمت راست است. این قرارداد نام‌گذاری به شناسایی دقیق پیکربندی الکتریکی و ویژگی‌های نوری دستگاه کمک می‌کند.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد همیشه باید درون این مرزها حفظ شود.

• اتلاف توان هر قسمت:حداکثر 70 میلی‌وات. تجاوز از این مقدار می‌تواند منجر به گرمای بیش از حد و خرابی شود.
• جریان مستقیم پیک هر قسمت:حداکثر 90 میلی‌آمپر، اما فقط تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این برای مالتی‌پلکسینگ یا تست کوتاه است.
• جریان مستقیم پیوسته هر قسمت:حداکثر 25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این ریتینگ به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط (Ta) بالای 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در دمای 50 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته تقریباً 25 میلی‌آمپر - (0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد * 25 درجه سانتی‌گراد) = 16.75 میلی‌آمپر خواهد بود.
• محدوده دمای کار و نگهداری:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• شرایط لحیم‌کاری:دستگاه می‌تواند لحیم‌کاری موجی را با حمام لحیم در فاصله 1/16 اینچ (≈1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن به مدت 3 ثانیه در دمای 260 درجه سانتی‌گراد تحمل کند. دمای بدنه دستگاه در حین مونتاژ نباید از ریتینگ حداکثر آن تجاوز کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری (معمول در دمای 25 درجه سانتی‌گراد)

اینها پارامترهای عملکرد تضمین شده تحت شرایط تست مشخص شده هستند.

• شدت روشنایی متوسط (I_V):200-650 میکروکاندلا در جریان مستقیم (I_F) 1 میلی‌آمپر. این محدوده وسیع نشان می‌دهد که دستگاه بر اساس شدت روشنایی دسته‌بندی شده است.
• طول موج تابش پیک (λ_p):639 نانومتر (معمول) در I_F=20mA، که آن را در ناحیه قرمز سوپر قرار می‌دهد.
• پهنای نیمه خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول)، که خلوص طیفی را تعریف می‌کند.
• طول موج غالب (λ_d):631 نانومتر (معمول) با تلرانس ±1 نانومتر.
• ولتاژ مستقیم هر قسمت (V_F):2.0 ولت تا 2.6 ولت در I_F=20mA، با تلرانس ±0.1 ولت. این یک پارامتر حیاتی برای طراحی درایور است.
• جریان معکوس هر قسمت (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت. توجه: این یک شرایط تست است؛ کارکرد با بایاس معکوس پیوسته ممنوع است.
• نسبت تطابق شدت روشنایی (I_V-m):حداکثر 2:1 در I_F=10mA. این حداکثر تغییرات مجاز روشنایی بین قسمت‌ها را مشخص می‌کند.
• تداخل (Cross Talk):≤ 2.5%، به معنای روشنایی ناخواسته حداقلی قسمت‌های مجاور است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که محصول "بر اساس شدت روشنایی دسته‌بندی شده است." این به فرآیندی اشاره دارد که در آن نمایشگرها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در یک جریان تست استاندارد (احتمالاً 1mA یا 10mA) مرتب می‌شوند. طراحان می‌توانند دستگاه‌هایی از یک دسته شدت روشنایی یکسان (مثلاً 400-500 میکروکاندلا) انتخاب کنند تا یکنواختی روشنایی در بین چندین نمایشگر در یک مجموعه تضمین شود و از "مشکلات ناهمواری رنگ" که در نکات احتیاطی ذکر شده، اجتناب گردد. اگرچه در این سند به صراحت برای طول موج/رنگ یا ولتاژ مستقیم توضیح داده نشده است، اما چنین دسته‌بندی‌هایی در تولید LED برای تضمین عملکرد یکنواخت رایج است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به "منحنی‌های مشخصات الکتریکی/نوری معمول" اشاره می‌کند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند، اما منحنی‌های استاندارد برای چنین دستگاهی معمولاً شامل موارد زیر می‌شود:

• منحنی I-V (جریان در مقابل ولتاژ):رابطه نمایی را نشان می‌دهد و ولتاژ مستقیم معمول (V_F) را در حدود 2.0-2.6 ولت برجسته می‌کند.
• شدت روشنایی در مقابل جریان مستقیم (I_Vدر مقابل I_F):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان، تا حد مجاز حداکثر، افزایش می‌یابد. این به طراحان کمک می‌کند نقطه کاری را برای روشنایی و بازدهی مورد نظر انتخاب کنند.
• شدت روشنایی در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دما را نشان می‌دهد و بر نیاز به مدیریت حرارتی در محیط‌های با دمای بالا تأکید می‌کند.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، با مرکزیت حدود 639 نانومتر (پیک) و 631 نانومتر (غالب) و پهنای نیمه مشخص شده 20 نانومتر.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

نمایشگر دارای فوت‌پرینت استاندارد دو ردیفه (DIP) است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر (mm) است.
• تلرانس‌های عمومی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر است.
• محدودیت‌های کنترل کیفیت برای عیوب: مواد خارجی روی قسمت ≤10 میل، آلودگی جوهر ≤20 میل، حباب در قسمت ≤10 میل.
• خمش رفلکتور محدود به ≤1% طول آن است.

5.2 اتصال پایه‌ها و پلاریته

دستگاه از نوعآند مشترکاست. این بدان معناست که آندهای LEDهای هر رقم به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند. پایه‌ها به شرح زیر است:

• پایه‌های 1، 2، 6، 8: به ترتیب آندهای مشترک برای رقم 1، رقم 2، رقم 3 و رقم 4.
• پایه 4: آند مشترک برای قسمت‌های کولون سمت چپ (L1، L2، L3).
• کاتدهای (ترمینال‌های منفی) قسمت‌های فردی (A، B، C، D، E، F، G، DP، L1، L2، L3) در پایه‌های 3، 5، 7، 11، 13، 14، 15، 16 پخش شده‌اند.
• پایه‌های 9، 10، 12 به عنوان "بدون اتصال" یا "بدون پایه" علامت‌گذاری شده‌اند.

نمودار مدار داخلی:شماتیک آرایش مالتی‌پلکس شده را نشان می‌دهد. آند هر رقم جداگانه است، در حالی که کاتدهای مربوط به موقعیت قسمت یکسان (مثلاً تمام قسمت‌های 'A') به هم متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک قسمت خاص در یک رقم خاص، پایه آند رقم مربوطه باید HIGH (ولتاژ مثبت) شود و پایه کاتد قسمت مربوطه باید LOW (زمین یا سینک جریان) شود. این مالتی‌پلکسینگ به سرعت انجام می‌شود تا توهم روشن بودن همزمان تمام ارقام ایجاد شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری، مونتاژ و نگهداری

6.1 لحیم‌کاری

ریتینگ‌های حداکثر مطلق یک پروفایل لحیم‌کاری موجی را مشخص می‌کنند: 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه با حمام لحیم در فاصله 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن. برای لحیم‌کاری ریفلو، باید از پروفایل استاندارد بدون سرب با دمای پیک که از ریتینگ حداکثر دمای دستگاه تجاوز نکند، استفاده شود. باید مراقب بود تا از اعمال تنش مکانیکی بر بدنه نمایشگر در حین مونتاژ اجتناب شود.

6.2 شرایط نگهداری

نگهداری مناسب برای جلوگیری از اکسیداسیون پایه‌ها و کاهش عملکرد حیاتی است.

• برای نمایشگرهای LED (مانند LTC-4627JR):در بسته‌بندی اصلی نگهداری شود. شرایط توصیه شده: دما 5 درجه سانتی‌گراد تا 30 درجه سانتی‌گراد، رطوبت زیر 60% RH. اگر خارج از این شرایط نگهداری شده یا اگر کیسه رطوبت‌گیر بیش از 6 ماه باز بوده است، توصیه می‌شود دستگاه‌ها به مدت 48 ساعت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد پخت (بیک) شده و در عرض یک هفته استفاده شوند.
• اصل کلی:از انبار کردن موجودی‌های بزرگ به صورت طولانی‌مدت خودداری کنید. موجودی را به سرعت مصرف کنید تا تازگی تضمین شده و از اکسیداسیون پایه‌های قلع‌اندود شده جلوگیری شود.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 نکات احتیاطی حیاتی در کاربرد

• کاربرد مورد نظر:برای تجهیزات الکترونیکی معمولی (اداری، ارتباطی، خانگی). بدون مشاوره و تأیید قبلی، برای کاربردهای حیاتی از نظر ایمنی (هوانوردی، پزشکی، کنترل حمل و نقل) توصیه نمی‌شود، زیرا خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد.
• طراحی درایور:
  • درایو جریان ثابت:به شدت نسبت به درایو ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا روشنایی یکنواخت تضمین شده و LEDها از فرار حرارتی محافظت شوند.
  • محدوده ولتاژ:مدار درایور باید کل محدوده V_F (2.0V-2.6V) را در خود جای دهد تا جریان مورد نظر را به تمام دستگاه‌ها برساند.
  • محافظت در برابر معکوس و گذرا:مدار باید در برابر ولتاژهای معکوس و اسپایک‌های ولتاژ در حین روشن/خاموش شدن محافظت کند تا از آسیب ناشی از مهاجرت فلز و افزایش جریان نشتی جلوگیری شود.
  • کاهش ریتینگ جریان:جریان کاری را پس از در نظر گرفتن حداکثر دمای محیط، با استفاده از فاکتور کاهش 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالای 25 درجه سانتی‌گراد انتخاب کنید.
• محیطی:از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب اجتناب کنید تا از تشکیل میعان روی نمایشگر جلوگیری شود.
• مکانیکی:اگر از فیلم/گرافیک روی پنل جلویی استفاده می‌کنید، از فشار مستقیم آن بر سطح نمایشگر خودداری کنید، زیرا ممکن است جابجا شود. اگر کاربرد شامل تست افت/ارتعاش است، شرایط تست را از قبل برای ارزیابی به اشتراک بگذارید.
• تطابق برای واحدهای چند نمایشگری:هنگام مونتاژ دو یا چند نمایشگر در یک واحد، از دستگاه‌های یک دسته شدت روشنایی یکسان استفاده کنید تا ظاهر یکنواخت تضمین شود.

7.2 سناریوهای کاربردی معمول

LTC-4627JR برای کاربردهایی که نیاز به خوانش عددی واضح با اندازه متوسط دارند، بسیار مناسب است، مانند:

• تجهیزات تست و اندازه‌گیری (مولتی‌مترها، منبع تغذیه‌ها).
• پنل‌های کنترل صنعتی و تایمرها.
• لوازم خانگی مصرفی (مایکروویوها، فرها، تجهیزات صوتی).
• ترمینال‌های فروش و نمایشگرهای اطلاعات پایه.
• پروژه‌های علاقه‌مندان و نمونه‌سازی.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز استاندارد GaAsP یا GaP، چیپ‌های LED قرمز سوپر AlInGaP در LTC-4627JR روشنایی و بازدهی به مراتب بالاتری ارائه می‌دهند. در مقایسه با برخی نمایشگرهای مدرن با نور سفید یا نور جانبی، این نمایشگر اشباع رنگ و زاویه دید برتری برای نشانه‌های قرمز خالص ارائه می‌دهد. اندازه رقم 0.4 اینچی آن جایگاهی بین نمایشگرهای کوچکتر و سخت‌خوان و نمایشگرهای بزرگتر و پر مصرف‌تر را پر می‌کند. طراحی مالتی‌پلکس آند مشترک یک استاندارد مقرون به صرفه و بهینه از نظر پایه برای نمایشگرهای چند رقمی است، اگرچه نسبت به انواع درایو استاتیک به یک IC درایور پیچیده‌تری نیاز دارد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال 1: برای LTC-4627JR از چه IC درایوری باید استفاده کنم؟

پاسخ: شما به یک درایور مالتی‌پلکس نیاز دارید که قادر به سورس جریان به پایه‌های آند مشترک و سینک جریان از پایه‌های کاتد قسمت‌ها باشد. انتخاب‌های رایج ICهای درایور LED اختصاصی مانند سری MAX7219 یا TM16xx، یا یک میکروکنترلر با پایه‌های GPIO و قابلیت جریان کافی هستند که در صورت نیاز از ترانزیستورهای خارجی استفاده می‌کنند.

سوال 2: چگونه مقاومت محدودکننده جریان را محاسبه کنم؟

پاسخ: از قانون اهم استفاده کنید: R = (V_منبع- V_F) / I_F. در محاسبات خود از حداکثر V_Fدیتاشیت (2.6 ولت) استفاده کنید تا مطمئن شوید جریان حتی با تغییرات دستگاه از I_Fانتخابی شما تجاوز نمی‌کند. برای منبع 5 ولت و I_Fمورد نظر 10 میلی‌آمپر: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. همیشه مقاومت‌ها را در سمت کاتد (سینک) در یک مدار مالتی‌پلکس قرار دهید.

سوال 3: آیا می‌توانم از آن در فضای باز استفاده کنم؟

پاسخ: محدوده دمای کار (35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد) امکان استفاده در بسیاری از محیط‌های بیرونی را فراهم می‌کند. با این حال، قابلیت خواندن در نور خورشید (کنتراست بالا کمک می‌کند)، احتمال تشکیل میعان (از تغییرات سریع دما اجتناب کنید) و مهر و موم کردن نمایشگر پشت یک پنجره محافظ برای جلوگیری از نفوذ رطوبت و کثیفی را در نظر بگیرید، زیرا خود دستگاه ضد آب نیست.

سوال 4: چرا درایو جریان ثابت توصیه می‌شود؟

پاسخ: ولتاژ مستقیم یک LED (V_F) با دما و از دستگاهی به دستگاه دیگر متفاوت است. یک منبع ولتاژ ثابت با یک مقاومت سری، یک جریان ثابت تقریبی ارائه می‌دهد، اما می‌تواند متغیر باشد. یک منبع جریان ثابت واقعی تضمین می‌کند که LED همیشه دقیقاً جریان طراحی شده را دریافت می‌کند که منجر به روشنایی یکنواخت و عمر طولانی‌تر می‌شود، به ویژه در محدوده دمایی 35- تا 85+ درجه سانتی‌گراد مهم است.

10. مطالعه موردی طراحی

سناریو: طراحی یک شمارنده/تایمر ساده 4 رقمی.

یک طراح LTC-4627JR را برای خوانایی و رابط استاندارد آن انتخاب می‌کند. او از یک میکروکنترلر با تایمر داخلی و I/O کافی استفاده می‌کند. چهار پایه GPIO به عنوان خروجی پیکربندی می‌شوند تا آندهای رقم (پایه‌های 1،2،6،8) را از طریق ترانزیستورهای NPN کوچک (مانند 2N3904) برای سورس جریان مورد نیاز درایو کنند. هفت پایه GPIO دیگر (به علاوه یکی برای نقطه اعشار) به عنوان خروجی‌های درین باز پیکربندی شده و مستقیماً به کاتدهای قسمت‌ها (A-G, DP) متصل می‌شوند، هر کدام با یک مقاومت سری 220Ω به زمین برای تنظیم جریان قسمت روی ~10-12mA از منبع 5 ولت. فریم‌ور یک روال مالتی‌پلکسینگ را پیاده‌سازی می‌کند، که در هر زمان یک آند رقم را روشن می‌کند در حالی که کاتدهای قسمت مناسب برای آن رقم را فعال می‌کند و به سرعت (>60Hz) بین چهار رقم چرخه می‌زند. صفحه خاکستری/قسمت سفید کنتراست عالی را پشت یک پنجره آکریلیک تیره رنگ روی پنل جلوی محصول ارائه می‌دهد.

11. اصل عملکرد

LTC-4627JR بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال P-N نیمه‌هادی عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ بایاس مستقیم بیش از ولتاژ روشن شدن دیود (≈2.0 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها از لایه AlInGaP نوع N با حفره‌های لایه نوع P بازترکیب می‌شوند. این رویداد بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، قرمز سوپر در حدود 631-639 نانومتر. زیرلایه غیرشفاف GaAs به انعکاس نور به سمت بالا کمک می‌کند و بازده کلی خروجی نور را بهبود می‌بخشد. الگوی هفت قسمتی با قرار دادن چیپ‌های LED فردی یا آرایه‌های چیپ زیر هر ناحیه قسمت و اتصال آنها از طریق ماتریس مالتی‌پلکس داخلی ایجاد می‌شود.

12. روندهای فناوری

در حالی که نمایشگرهای هفت قسمتی گسسته مانند LTC-4627JR به دلیل سادگی، روشنایی بالا و زاویه دید گسترده برای کاربردهای خاص حیاتی باقی مانده‌اند، روند کلی به سمت نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای یکپارچه (هم LED و هم OLED) و LCDهای TFT است. این نمایشگرها انعطاف‌پذیری بیشتری در نمایش کاراکترها، گرافیک‌ها و انیمیشن‌ها ارائه می‌دهند. با این حال، برای کاربردهایی که فقط اعداد، چند حرف و وضوح/قابلیت اطمینان فوق‌العاده مورد نیاز است، فناوری هفت قسمتی همچنان در حال تکامل است. روندها شامل مواد با بازدهی حتی بالاتر، ولتاژهای کاری پایین‌تر، پکیج‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار، و نمایشگرهایی با درایورهای یکپارچه و رابط‌های ارتباطی (مانند I2C یا SPI) برای ساده‌سازی بیشتر طراحی سیستم و کاهش تعداد پایه میکروکنترلر است.