مشخصات فنی نمایشگر LED مدل LTC-4727JR - ارتفاع رقم 0.4 اینچ - رنگ قرمز سوپر - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-4727JR یک ماژول نمایشگر LED چهار رقمی و هفت قسمتی است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند نمایش اعداد واضح و با قابلیت دید بالا هستند. با ارتفاع رقم 0.4 اینچ (10.0 میلی‌متر)، خوانایی عالی از فاصله را ارائه می‌دهد. این دستگاه از فناوری پیشرفته نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید خروجی رنگ قرمز سوپر استفاده می‌کند. این سیستم ماده، که بر روی بستر غیرشفاف GaAs رشد یافته، به دلیل بازدهی و پایداری بالا شناخته شده است. نمایشگر دارای صفحه‌ای خاکستری و بخش‌های سفید است که در کنار هم قرار گرفته‌اند تا کنتراست بالا و خوانایی بهتر کاراکترها را تحت شرایط نوری مختلف فراهم کنند. بازارهای هدف اصلی آن شامل پنل‌های کنترل صنعتی، تجهیزات تست و اندازه‌گیری، سیستم‌های فروشگاهی (پوز) و سایر دستگاه‌های الکترونیکی است که نمایش عددی قابل اعتماد و پرنور در آنها حیاتی است.

1.1 ویژگی‌های کلیدی

• ارتفاع رقم 0.4 اینچ (10.0 میلی‌متر):کاراکترهای بزرگ و به راحتی قابل خواندن ارائه می‌دهد.
• بخش‌های یکنواخت و پیوسته:ظاهری بصری یکنواخت و حرفه‌ای را بدون فاصله یا بی‌قاعدگی در بخش‌های روشن شده تضمین می‌کند.
• نیازمندی توان پایین:طراحی کارآمد مناسب برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به مصرف انرژی.
• ظاهر عالی کاراکترها:کنتراست بالا بین صفحه خاکستری و بخش‌های سفید، اعداد واضح و مشخصی را ارائه می‌دهد.
• روشنایی و کنتراست بالا:تراشه‌های AlInGaP نور قرمز سوپر شدیدی تولید می‌کنند که حتی در محیط‌های پرنور نیز قابل مشاهده است.
• زاویه دید گسترده:امکان خواندن واضح نمایشگر از محدوده وسیعی از موقعیت‌ها را فراهم می‌کند.
• قابلیت اطمینان حالت جامد:LEDها در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایش، طول عمر عملیاتی طولانی، مقاومت در برابر ضربه و تحمل ارتعاش را ارائه می‌دهند.
• دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور:دستگاه‌ها بر اساس سطوح روشنایی یکنواخت دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند که در کاربردهای چند نمایشگری مفید است.
• بسته‌بندی بدون سرب (مطابق با RoHS):مطابق با مقررات زیست‌محیطی محدودکننده مواد خطرناک تولید شده است.

1.2 شناسایی دستگاه

شماره قطعه LTC-4727JR به طور خاص نشان‌دهنده یک نمایشگر مالتی‌پلکس با کاتد مشترک، مجهز به LEDهای قرمز سوپر AlInGaP و پیکربندی نقطه اعشار سمت راست است. این قرارداد نام‌گذاری به طراحان کمک می‌کند تا به سرعت پیکربندی الکتریکی و ویژگی‌های نوری قطعه را شناسایی کنند.

2. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

ابعاد فیزیکی LTC-4727JR برای یکپارچه‌سازی مناسب در طراحی محصول نهایی حیاتی است. بسته‌بندی از نوع استاندارد Through-Hole با پایه‌هایی برای نصب روی برد مدار چاپی (PCB) است. تمام ابعاد اصلی بر حسب میلی‌متر ارائه شده‌اند، با تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نکات مکانیکی کلیدی شامل مجاز بودن جابجایی نوک پایه، محدودیت‌های مربوط به مواد خارجی یا آلودگی جوهر روی سطح بخش‌ها، و حداکثر اندازه مجاز حباب در ناحیه بخش است. خمش جزئی رفلکتور تا 1 درصد طول آن مجاز است. برای تناسب مکانیکی بهینه و اتصالات لحیم‌کاری قابل اعتماد، قطر سوراخ PCB برابر با 0.9 میلی‌متر برای پایه‌های نمایشگر توصیه می‌شود.

3. پیکربندی الکتریکی و پین‌اوت

3.1 دیاگرام مدار داخلی

LTC-4727JR از معماری مالتی‌پلکس با کاتد مشترک استفاده می‌کند. این بدان معناست که کاتدهای LEDهای مربوط به هر رقم به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند، در حالی که آندهای هر بخش (از A تا G و DP) بین هر چهار رقم مشترک هستند. این طراحی به طور قابل توجهی تعداد پایه‌های مورد نیاز درایور را از 32 (4 رقم * 8 بخش) به تنها 12 پایه کاهش می‌دهد و آن را برای ارتباط با میکروکنترلر بسیار کارآمد می‌سازد.

3.2 جزئیات اتصال پایه‌ها

بسته‌بندی دو ردیفه 16 پایه دارای تخصیص پایه‌های زیر است:
پایه 1: کاتد مشترک برای رقم 1
پایه 2: کاتد مشترک برای رقم 2
پایه 3: آند برای بخش D
پایه 4: کاتد مشترک برای بخش‌های L1, L2, L3 (احتمالاً برای دونقطه یا سایر نشانگرها)
پایه 5: آند برای بخش E
پایه 6: کاتد مشترک برای رقم 3
پایه 7: آند برای نقطه اعشار (DP)
پایه 8: کاتد مشترک برای رقم 4
پایه 9: بدون اتصال
پایه 10: بدون پایه
پایه 11: آند برای بخش F
پایه 12: بدون پایه
پایه 13: آند برای بخش C و L3
پایه 14: آند برای بخش A و L1
پایه 15: آند برای بخش G
پایه 16: آند برای بخش B و L2
پایه‌های 9، 10 و 12 متصل نیستند یا وجود ندارند، که یک روش رایج در پین‌اوت نمایشگرها برای استانداردسازی اندازه بسته است.

4. رتبه‌بندی‌ها و مشخصات

4.1 حداکثر رتبه‌بندی‌های مطلق

نمایشگر می‌تواند لحیم‌کاری موجی یا دستی را تحمل کند که در آن لحیم در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمنگاه اعمال می‌شود، حداکثر به مدت 3 ثانیه در دمای 260 درجه سلسیوس. دمای بدنه واحد در حین مونتاژ نباید از حداکثر رتبه‌بندی تجاوز کند.
اتلاف توان در هر بخش:حداکثر 70 میلی‌وات.
جریان پیشروی پیک در هر بخش:90 میلی‌آمپر، اما تنها تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این رتبه‌بندی برای مالتی‌پلکسینگ با جریان بالا و کوتاه مدت است.
جریان پیشروی پیوسته در هر بخش:25 میلی‌آمپر در 25 درجه سلسیوس. این جریان باید به صورت خطی به میزان 0.33 میلی‌آمپر برای هر درجه سلسیوس بالاتر از 25 درجه سلسیوس کاهش یابد تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
محدوده دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:35- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس.
شرایط لحیم‌کاری:The display can withstand wave or hand soldering where the solder is applied 1/16 inch (approx. 1.6 mm) below the seating plane for a maximum of 3 seconds at 260°C. The unit's body temperature must not exceed the maximum rating during assembly.

4.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول در Ta=25°C هستند که عملکرد دستگاه را تحت شرایط استفاده عادی تعریف می‌کنند.
شدت نور متوسط (Iv):در جریان پیشروی (IF) برابر با 1 میلی‌آمپر، از حداقل 320 میکروکاندلا تا مقدار معمول 975 میکروکاندلا در هر بخش متغیر است. این روشنایی بالا یک ویژگی کلیدی است.
طول موج تابش پیک (λp):639 نانومتر، که خروجی را در ناحیه قرمز سوپر طیف قرار می‌دهد.
نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر، که نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع شده است.
طول موج غالب (λd):631 نانومتر، با تلرانس تنگ ±1 نانومتر، که خروجی رنگ یکنواخت در بین واحدها را تضمین می‌کند.
ولتاژ پیشروی در هر تراشه (VF):معمولاً 2.6 ولت در IF=20 میلی‌آمپر، با محدوده‌ای از 2.0 ولت تا 2.6 ولت و تلرانس ±0.1 ولت. این پارامتر برای طراحی مدار درایور حیاتی است.
جریان معکوس در هر بخش (IR):حداکثر 100 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) برابر با 5 ولت اعمال می‌شود. توجه داشته باشید که این یک شرایط آزمایشی است؛ کارکرد با بایاس معکوس پیوسته ممنوع است.
نسبت تطابق شدت نور:حداکثر 2:1 برای LEDهای درون نواحی نوری مشابه. این بدان معناست که روشن‌ترین بخش در یک نمایشگر حداکثر دو برابر کم‌نورترین بخش خواهد بود که یکنواختی را تضمین می‌کند.
مشخصات تداخل (Cross Talk):≤ 2.5%، که روشنایی ناخواسته بخش‌های انتخاب نشده در حین مالتی‌پلکسینگ را به حداقل می‌رساند.

4.3 تحلیل منحنی‌های عملکرد معمول

در حالی که نقاط داده منحنی خاصی در این بخش ارائه نشده است، منحنی‌های معمول برای چنین دستگاهی شامل موارد زیر خواهد بود:
جریان پیشروی در مقابل ولتاژ پیشروی (منحنی I-V):رابطه نمایی را نشان می‌دهد که برای تعیین ولتاژ درایور مورد نیاز برای یک جریان هدف حیاتی است. این منحنی با دما جابجا می‌شود.
شدت نور در مقابل جریان پیشروی (منحنی I-L):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد، که معمولاً در محدوده کاری یک رابطه تقریباً خطی است، قبل از اینکه بازده در جریان‌های بسیار بالا کاهش یابد.
شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور را با افزایش دمای اتصال نشان می‌دهد. LEDهای AlInGaP عموماً در مقایسه با سایر فناوری‌ها عملکرد دمای بالای خوبی از خود نشان می‌دهند.
توزیع طیفی:یک نمودار که شدت نسبی را در برابر طول موج ترسیم می‌کند، حول 639 نانومتر با نیم‌عرض 20 نانومتر متمرکز شده است که نقطه رنگ قرمز سوپر را تأیید می‌کند.

5. راهنمای کاربردی و ملاحظات طراحی

5.1 نکات کلی کاربردی

این نمایشگر برای تجهیزات الکترونیکی تجاری و صنعتی استاندارد در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی با الزامات قابلیت اطمینان استثنایی یا جایی که خرابی می‌تواند ایمنی را به خطر بیندازد، مشاوره قبل از طراحی الزامی است. رعایت حداکثر رتبه‌بندی‌های مطلق برای جلوگیری از آسیب ضروری است. تجاوز از جریان‌های درایو یا دمای کارکرد توصیه شده، تخریب خروجی نور را تسریع کرده و می‌تواند منجر به خرابی زودرس شود. مدار درایو باید شامل محافظت در برابر ولتاژهای معکوس و اسپایک‌های گذرا در حین چرخه روشن/خاموش شدن باشد. یک طرح درایو جریان ثابت به شدت نسبت به ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا شدت نور پایدار صرف نظر از تغییرات ولتاژ پیشروی تضمین شود. مدار باید طوری طراحی شود که محدوده کامل VF (2.0 ولت تا 2.6 ولت) را در خود جای دهد تا جریان مورد نظر به تمام بخش‌ها تحویل داده شود.

5.2 طراحی مدار و مدیریت حرارتی

جریان کارکرد ایمن باید بر اساس حداکثر دمای محیط مورد انتظار انتخاب شود و ضریب کاهش مشخص شده 0.33 میلی‌آمپر/°C بالاتر از 25°C اعمال گردد. در طراحی مدار باید به شدت از بایاس معکوس اجتناب شود، زیرا می‌تواند باعث مهاجرت فلز در داخل تراشه LED شده و جریان نشتی را افزایش داده یا باعث اتصال کوتاه شود. طراحان باید مقاومت‌های محدودکننده جریان یا آی‌سی‌های درایور LED اختصاصی پیکربندی شده برای مالتی‌پلکسینگ کاتد مشترک را پیاده‌سازی کنند. تغییرات سریع دمای محیط، به ویژه در محیط‌های مرطوب، باید اجتناب شود زیرا می‌تواند باعث تراکم رطوبت روی نمایشگر شده و به طور بالقوه منجر به مشکلات الکتریکی یا نوری شود.

5.3 ملاحظات مکانیکی و مونتاژ

در حین مونتاژ، از اعمال نیروی غیرعادی به بدنه نمایشگر خودداری کنید. اگر یک فیلم تزئینی یا فیلتر با استفاده از چسب حساس به فشار اعمال می‌شود، توصیه نمی‌شود که این فیلم تماس مستقیم و محکمی با پنل جلویی داشته باشد، زیرا نیروی خارجی ممکن است باعث جابجایی آن شود. برای کاربردهایی که از دو یا چند نمایشگر در یک مجموعه استفاده می‌کنند، به شدت توصیه می‌شود از نمایشگرهای متعلق به یک بین (Bin) شدت نور یکسان استفاده شود تا از تفاوت‌های محسوس روشنایی یا رنگ بین واحدها جلوگیری شود. اگر محصول نهایی نیاز دارد که نمایشگر تحت آزمایش افت یا ارتعاش قرار گیرد، شرایط آزمایش خاص باید از قبل ارزیابی شود تا از سازگاری اطمینان حاصل شود.

6. ذخیره‌سازی و حمل و نقل

برای حفظ قابلیت لحیم‌کاری و عملکرد، نمایشگرهای LED باید در بسته‌بندی اصلی ضد رطوبت خود تحت شرایط کنترل شده ذخیره شوند: دمای بین 5 درجه سلسیوس و 30 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی زیر 60 درصد. ذخیره‌سازی طولانی مدت خارج از این شرایط، یا باز بودن کیسه ضد رطوبت برای بیش از شش ماه، می‌تواند منجر به اکسیداسیون پایه‌ها شود. توصیه می‌شود موجودی به گونه‌ای مدیریت شود که از ذخیره‌سازی طولانی مدت اجتناب شده و محصولات به موقع مصرف شوند. در صورت مشکوک بودن به اکسیداسیون، ممکن است قبل از استفاده نیاز به قلع‌کاری مجدد پایه‌ها باشد.

7. مقایسه و تمایز فنی

LTC-4727JR از طریق استفاده از فناوری AlInGaP برای تابش قرمز سوپر خود را متمایز می‌کند. در مقایسه با LEDهای قرمز قدیمی مبتنی بر GaAsP یا GaP، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر در جریان درایو یکسان می‌شود. ترکیب صفحه خاکستری/بخش سفید در مقایسه با نمایشگرهای دارای صفحه پخش‌شونده یا رنگی، کنتراست برتری ارائه می‌دهد. طراحی مالتی‌پلکس کاتد مشترک یک معماری استاندارد اما کارآمد برای نمایشگرهای چند رقمی است که هزینه و پیچیدگی سیستم را کاهش می‌دهد. اندازه رقم 0.4 اینچی آن را بین نشانگرهای کوچکتر و نمایشگرهای پنلی بزرگتر قرار می‌دهد و آن را برای تجهیزاتی ایده‌آل می‌سازد که اطلاعات باید از فاصله متوسط خوانده شوند.

8. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟
ج: طول موج پیک (λp) طول موجی است که در آن طیف تابش حداکثر شدت را دارد (639 نانومتر). طول موج غالب (λd) طول موج تک‌رنگی نور است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد (631 نانومتر). λd برای مشخص‌سازی رنگ مرتبط‌تر است.

س: چرا درایو جریان ثابت توصیه می‌شود؟
ج: روشنایی LED عمدتاً تابعی از جریان است، نه ولتاژ. ولتاژ پیشروی (VF) می‌تواند از واحدی به واحد دیگر و با دما متفاوت باشد. یک منبع جریان ثابت تضمین می‌کند که شدت نور مطلوب به طور یکنواخت حاصل شود، صرف نظر از این تغییرات VF.

س: اگر از آی‌سی درایور اختصاصی استفاده نمی‌کنم، چگونه مقاومت سری را برای این نمایشگر محاسبه کنم؟
ج: برای یک درایو استاتیک ساده (غیر مالتی‌پلکس)، از قانون اهم استفاده کنید: R = (Vsupply - VF_total) / IF. VF_total مجموع ولتاژهای پیشروی بخش‌های متصل به سری (در صورت وجود) است. IF را در محدوده رتبه‌بندی پیوسته (مثلاً 20-10 میلی‌آمپر) انتخاب کنید و اطمینان حاصل کنید که اتلاف توان در مقاومت قابل قبول است. برای درایوهای مالتی‌پلکس، از رتبه‌بندی جریان پیک و چرخه وظیفه برای محاسبه جریان متوسط استفاده کنید.

س: "دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور" به چه معناست؟
ج: در حین تولید، نمایشگرها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در یک جریان آزمایش استاندارد آزمایش و دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد واحدهایی از یک بین روشنایی یکسان خریداری کنند و در هنگام استفاده از چندین نمایشگر در کنار هم، یکنواختی بصری را تضمین کنند.

9. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی نمایشگر یک مولتی‌متر دیجیتال رومیزی.
LTC-4727JR یک گزینه عالی است. ارقام 0.4 اینچی آن خوانایی واضحی روی میز کار فراهم می‌کنند. طراح از یک میکروکنترلر با پایه‌های I/O کافی برای درایو چهار کاتد مشترک و 8-7 آند بخش به روش مالتی‌پلکس تقسیم زمانی استفاده می‌کند. همچنین می‌توان از یک توسعه‌دهنده پورت درایور LED اختصاصی برای تخلیه این وظیفه از MCU استفاده کرد. مدار شامل مقاومت‌های محدودکننده جریان روی هر خط آند بخش خواهد بود. مقدار جریان (مثلاً 15 میلی‌آمپر) انتخاب می‌شود تا روشنایی کافی را فراهم کند و در عین حال در محدوده کاهش یافته برای حداکثر دمای مورد انتظار محفظه داخلی (مثلاً 50 درجه سلسیوس) باقی بماند. رنگ قرمز سوپر برای مشاهده طولانی مدت راحت است. در چیدمان PCB دقت می‌شود تا نمایشگر دور از منابع گرمایی اصلی مانند رگولاتورهای ولتاژ قرار گیرد. از یک منبع تغذیه فیلتر شده و پایدار برای جلوگیری از اسپایک‌های ولتاژ استفاده می‌شود. در نهایت، ممکن است یک فیلتر چگالی خنثی یا پنجره ضد تابش خیره‌کننده روی نمایشگر قرار داده شود تا کنتراست در نورپردازی روشن آزمایشگاه افزایش یابد، با دقت به گونه‌ای که فشار وارد نشود که در صورت استفاده، باعث جابجایی فیلم تزئینی شود.