دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-4627JD-01 - ارتفاع رقم 0.4 اینچ - رنگ قرمز فوق اشباع - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-4627JD-01 یک نمایشگر چهار رقمی هفت قسمتی LED است که برای کاربردهای نمایش عددی طراحی شده است. ارتفاع هر رقم 0.4 اینچ (10.0 میلی‌متر) می‌باشد که کاراکترهایی واضح و خوانا را برای انواع رابط‌های تجهیزات الکترونیکی فراهم می‌کند. این دستگاه از فناوری نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور قرمز فوق اشباع استفاده می‌کند. این نمایشگر دارای صفحه‌ای خاکستری با بخش‌های سفید است که کنتراست و خوانایی را افزایش می‌دهد. ساختار نمایشگر از نوع مالتی‌پلکس با آند مشترک است که پیکربندی استانداردی برای نمایشگرهای چند رقمی جهت به حداقل رساندن تعداد پایه‌های درایور مورد نیاز می‌باشد.

1.1 ویژگی‌های کلیدی

• ارتفاع رقم:0.4 اینچ (10.0 میلی‌متر).
• طراحی بخش‌ها:بخش‌های یکنواخت و پیوسته برای ظاهر ثابت کاراکترها.
• بازده توان:نیازمندی توان پایین.
• عملکرد نوری:ظاهر عالی کاراکتر، روشنایی بالا و کنتراست بالا.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده.
• قابلیت اطمینان:قابلیت اطمینان حالت جامد.
• کنترل کیفیت:دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور (بینینگ).
• انطباق محیطی:بسته‌بندی بدون سرب منطبق با دستورالعمل‌های RoHS.

1.2 شناسایی دستگاه

شماره قطعه LTC-4627JD-01 به طور خاص نشان‌دهنده یک نمایشگر مالتی‌پلکس با آند مشترک با LEDهای قرمز فوق اشباع AlInGaP و شامل یک نقطه اعشار سمت راست می‌باشد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 حداکثر رتبه‌بندی مطلق

این رتبه‌بندی‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• اتلاف توان در هر بخش:70 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیک در هر بخش:90 میلی‌آمپر (در چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)
• جریان مستقیم پیوسته در هر بخش:25 میلی‌آمپر (در دمای 25 درجه سانتی‌گراد)، با کاهش خطی 0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد.
• محدوده دمای کاری:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد
• شرایط لحیم‌کاری:لحیم‌کاری موجی در دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه، با نقطه لحیم حداقل 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) پایین‌تر از صفحه نشیمنگاه بدنه نمایشگر.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای عملکرد معمول در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شوند.

• شدت نور متوسط (I_V):200 - 650 میکروکاندلا (در I_F= 1 میلی‌آمپر). این معیار اصلی روشنایی است.
• طول موج تابش پیک (λ_p):650 نانومتر (در I_F= 20 میلی‌آمپر). این طول موجی است که در آن شدت نور تابیده شده در بالاترین حد است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (در I_F= 20 میلی‌آمپر). این نشان‌دهنده خلوص رنگ است؛ مقدار کوچکتر به معنای نور تک‌رنگ‌تر است.
• طول موج غالب (λ_d):639 نانومتر (در I_F= 20 میلی‌آمپر). این طول موجی است که توسط چشم انسان درک می‌شود.
• ولتاژ مستقیم در هر چیپ (V_F):2.1 ولت (حداقل)، 2.6 ولت (معمول) (در I_F= 20 میلی‌آمپر). تلرانس ±0.1 ولت است.
• جریان معکوس در هر بخش (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر (در V_R= 5 ولت). توجه: این یک شرایط آزمایش است؛ عملکرد با بایاس معکوس پیوسته مجاز نیست.
• نسبت تطابق شدت نور:حداکثر 2:1 (برای بخش‌های داخل یک ناحیه نوری، در I_F= 1 میلی‌آمپر). این یکنواختی در روشنایی بین بخش‌ها را تضمین می‌کند.
• نشت نوری (کراس‌تاک):≤ 2.5%. این حداکثر نشتی نور مجاز بین بخش‌های مجاور را مشخص می‌کند وقتی یکی روشن و دیگری خاموش است.

2.3 سیستم بینینگ برای شدت نور

LEDها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در جریان مستقیم 10 میلی‌آمپر دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت برای کاربرد خود انتخاب کنند. جدول بینینگ به شرح زیر است:

• بین E:200 - 320 میکروکاندلا
• بین F:321 - 500 میکروکاندلا
• بین G:501 - 800 میکروکاندلا
• بین H:801 - 1300 میکروکاندلا
• بین J:1301 - 2100 میکروکاندلا

تلرانس شدت نور در داخل یک بین انتخاب شده ±15% است. برای کاربردهایی که از چندین نمایشگر در یک مجموعه استفاده می‌کنند، اکیداً توصیه می‌شود از نمایشگرهای یک بین استفاده شود تا از تفاوت‌های محسوس در روشنایی (ناهمواری رنگ) جلوگیری شود.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

3.1 ابعاد بسته‌بندی

نمایشگر مطابق با فوت‌پرینت استاندارد بسته دو خطی (DIP) است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر می‌باشد مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. نکات مکانیکی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تلرانس جابجایی نوک پایه: ±0.4 میلی‌متر.
• مواد خارجی روی یک بخش: ≤ 10 میل (تقریباً 0.254 میلی‌متر).
• خمش رفلکتور: ≤ 1% طول آن.
• حباب در داخل یک بخش: ≤ 10 میل.
• آلودگی جوهر روی سطح: ≤ 20 میل (تقریباً 0.508 میلی‌متر).
• قطر سوراخ PCB توصیه شده برای پایه‌ها: 1.0 میلی‌متر.

3.2 پیکربندی پایه‌ها و دیاگرام مدار

نمایشگر دارای پیکربندی 16 پایه است، اگرچه همه پایه‌ها به صورت فیزیکی وجود ندارند یا از نظر الکتریکی متصل نیستند. این نمایشگر از نوع مالتی‌پلکس با آند مشترک است. دیاگرام مدار داخلی چهار پایه آند مشترک (یکی برای هر رقم) و پایه‌های کاتد مشترک برای هر بخش (A-G و DP) را نشان می‌دهد. جدول اتصال پایه‌ها به شرح زیر است:

• پایه 1: آند مشترک برای رقم 1
• پایه 2: آند مشترک برای رقم 2
• پایه 3: کاتد برای بخش D
• پایه 4: آند مشترک برای بخش‌های L1، L2، L3 (احتمالاً برای آیکون‌های سفارشی)
• پایه 5: کاتد برای بخش E
• پایه 6: آند مشترک برای رقم 3
• پایه 7: کاتد برای نقطه اعشار (DP)
• پایه 8: آند مشترک برای رقم 4
• پایه 9: بدون اتصال
• پایه 10: بدون پایه
• پایه 11: کاتد برای بخش F
• پایه 12: بدون پایه
• پایه 13: کاتد برای بخش C و L3
• پایه 14: کاتد برای بخش A و L1
• پایه 15: کاتد برای بخش G
• پایه 16: کاتد برای بخش B و L2

4. منحنی‌های عملکرد و تحلیل

دیتاشیت شامل منحنی‌های مشخصه معمول است که برای طراحی دقیق مدار ضروری می‌باشند. این منحنی‌ها به صورت گرافیکی رابطه بین پارامترهای کلیدی تحت شرایط مختلف را نشان می‌دهند. طراحان باید برای موارد زیر به این منحنی‌ها مراجعه کنند:

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I_F-V_F):رابطه غیرخطی را نشان می‌دهد که برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی I_V-I_F):نشان می‌دهد که روشنایی چگونه با جریان درایو مقیاس می‌شود و به بهینه‌سازی برای روشنایی و مصرف توان مورد نظر کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط (منحنی I_V-T_a):کاهش خروجی نور با افزایش دما را نشان می‌دهد که برای کاربردها در محیط‌های با دمای بالا حیاتی است.
• توزیع طیفی نسبی:شدت نور تابیده شده در سراسر طیف طول موج، متمرکز حول طول موج پیک 650 نانومتر را نشان می‌دهد.

5. دستورالعمل‌ها و احتیاط‌های کاربردی

5.1 ملاحظات طراحی و کاربردی

• کاربرد مورد نظر:برای تجهیزات الکترونیکی معمولی (اداری، ارتباطی، خانگی). بدون مشاوره و ارزیابی قبلی، برای سیستم‌های حیاتی ایمنی (هوانوردی، پزشکی و غیره) توصیه نمی‌شود.
• طراحی مدار درایو:
  • درایو جریان ثابت:به شدت توصیه می‌شود تا شدت نور پایدار و طول عمر تضمین شود.
  • محدوده ولتاژ:مدار باید محدوده کامل ولتاژ مستقیم (V_F) (2.0 ولت تا 2.7 ولت با در نظر گرفتن تلرانس) را برای تحویل جریان مورد نظر در خود جای دهد.
  • محافظت:محافظت در برابر ولتاژهای معکوس و اسپایک‌های گذرا در طول چرخه‌های روشن/خاموش شدن را در نظر بگیرید.
  • کاهش جریان (دری‌تینگ):جریان کاری را پس از در نظر گرفتن حداکثر دمای محیط انتخاب کنید، زیرا حداکثر جریان پیوسته بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.
• حرارتی و محیطی:
  • از کار کردن بالاتر از جریان/دمای توصیه شده برای جلوگیری از تخریب سریع نور خودداری کنید.
  • از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب برای جلوگیری از تشکیل میعان روی نمایشگر خودداری کنید.
• جابجایی مکانیکی:در حین مونتاژ نیروی غیرعادی به بدنه نمایشگر وارد نکنید. اگر یک فیلم تزئینی اعمال می‌شود، از تماس مستقیم آن با پنل/پوشش جلو جلوگیری کنید زیرا نیروی خارجی ممکن است آن را جابجا کند.
• مجموعه‌های چند نمایشگری:از نمایشگرهای یک بین شدت نور برای اطمینان از ظاهر یکنواخت استفاده کنید.
• آزمایش قابلیت اطمینان:اگر محصول نهایی نیاز به آزمایش افت یا ارتعاش دارد، شرایط باید قبل از نهایی شدن طراحی برای ارزیابی به اشتراک گذاشته شود.

5.2 شرایط نگهداری

برای حفظ عملکرد و جلوگیری از مشکلاتی مانند اکسیداسیون پایه‌ها، نمایشگر باید در بسته‌بندی اصلی خود تحت شرایط زیر نگهداری شود:

• دما:5 درجه سانتی‌گراد تا 30 درجه سانتی‌گراد
• رطوبت نسبی:زیر 60% RH

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

روش لحیم‌کاری توصیه شده، لحیم‌کاری موجی است. پارامتر حیاتی اطمینان از این است که نقطه لحیم روی PCB حداقل 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) پایین‌تر از صفحه نشیمنگاه نمایشگر باشد تا از رسیدن گرمای بیش از حد به بدنه پلاستیکی و چیپ‌های LED جلوگیری شود. دمای لحیم‌کاری باید 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه باشد. دمای خود واحد نمایشگر در طول این فرآیند نباید از حداکثر رتبه دمایی آن تجاوز کند.

7. مقایسه فنی و موقعیت‌یابی

LTC-4627JD-01 خود را به عنوان یک راه‌حل نمایش عددی با قابلیت اطمینان بالا و روشنایی متوسط معرفی می‌کند. تمایزهای کلیدی آن شامل موارد زیر است:

• فناوری AlInGaP:در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر GaAsP یا GaP برای LEDهای قرمز، بازده بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد که منجر به دسته‌بندی \"قرمز فوق اشباع\" با روشنایی خوب می‌شود.
• ارتفاع رقم 0.4 اینچ:اندازه رایجی که تعادلی بین خوانایی و مصرف فضای برد ارائه می‌دهد، مناسب برای پنل‌های ابزار دقیق، لوازم خانگی و کنترل‌های صنعتی.
• بینینگ برای یکنواختی:ارائه بین‌های شدت نور نشانه‌ای از کنترل کیفیت است که امکان عملکرد قابل پیش‌بینی در تولید انبوه را فراهم می‌کند.
• انطباق با RoHS:با مقررات زیست‌محیطی مدرن برای تولید بدون سرب مطابقت دارد.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: تفاوت بین طول موج پیک (650 نانومتر) و طول موج غالب (639 نانومتر) چیست؟

پ: طول موج پیک نقطه فیزیکی بالاترین تابش طیفی است. طول موج غالب طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و با رنگ منبع نور مطابقت دارد. برای این LED قرمز عمیق، چشم انسان طول موجی کمی کوتاه‌تر از پیک فیزیکی را درک می‌کند.

س: چرا درایو جریان ثابت به جای ولتاژ ثابت توصیه می‌شود؟

پ: روشنایی LED عمدتاً تابعی از جریان است. ولتاژ مستقیم (V_F) دارای تلرانس تولیدی است و با دما تغییر می‌کند. یک منبع جریان ثابت اطمینان می‌دهد که جریان یکسان (و در نتیجه روشنایی ثابت) بدون توجه به این تغییرات V_F variations.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً با یک میکروکنترلر درایو کنم؟

پ: خیر. جریان پیوسته در هر بخش 25 میلی‌آمپر است که از رتبه جریان معمول پایه GPIO یک میکروکنترلر (اغلب حداکثر مطلق 20-25 میلی‌آمپر) بیشتر است. شما باید از درایورهای خارجی، مانند آرایه‌های ترانزیستور یا ICهای درایور LED اختصاصی استفاده کنید که مالتی‌پلکسینگ مورد نیاز برای یک نمایشگر 4 رقمی را نیز تسهیل می‌کنند.

س: \"آند مشترک مالتی‌پلکس\" برای طراحی مدار من چه معنایی دارد؟

پ: به این معنی است که آندهای LEDهای هر رقم به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند (آند رقم 1، آند رقم 2 و غیره). برای نمایش یک عدد، شما به طور متوالی آند مشترک یک رقم را در یک زمان روشن می‌کنید در حالی که الگوی کاتد صحیح را برای بخش‌های مورد نظر اعمال می‌کنید. این چرخه به سرعت (معمولاً >100 هرتز) تکرار می‌شود تا توهم روشن بودن همه ارقام به طور همزمان ایجاد شود و به طور چشمگیری تعداد پایه‌های I/O مورد نیاز را کاهش دهد.

9. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی نمایشگر یک مولتی‌متر دیجیتال

یک طراح در حال ساخت یک مولتی‌متر دیجیتال 4 رقمی است. او LTC-4627JD-01 را به دلیل خوانایی و رنگ قرمز آن که برای چنین ابزارهایی رایج است، انتخاب می‌کند.

1. انتخاب روشنایی:مولتی‌متر ممکن است در محیط‌های داخلی و خارجی استفاده شود. طراح نمایشگرهایی از بین G (501-800 میکروکاندلا) را انتخاب می‌کند تا روشنایی کافی در شرایط نوری مختلف تضمین شود.
2. مدار درایو:یک IC درایور LED مالتی‌پلکسینگ اختصاصی انتخاب می‌شود. طراح جریان ثابت را روی 15 میلی‌آمپر در هر بخش تنظیم می‌کند - که به خوبی زیر حداکثر 25 میلی‌آمپر است - تا قابلیت اطمینان بلندمدت تضمین شود و دمای محیط بالقوه بالاتر داخل محفظه متر نیز در نظر گرفته شود.
3. چیدمان PCB:قطر سوراخ توصیه شده 1.0 میلی‌متر برای پایه‌ها استفاده می‌شود. در چیدمان PCB دقت می‌شود تا پد حرارتی (در صورت وجود) و ترک‌ها بتوانند جریان تجمعی را هنگامی که چندین بخش روشن هستند، تحمل کنند.
4. نرم‌افزار:فرم‌ور میکروکنترلر روال مالتی‌پلکسینگ را پیاده‌سازی می‌کند و به سرعت بین چهار پایه آند رقم‌ها چرخه می‌زند. همچنین شامل منطقی برای کنترل نقطه اعشار سمت راست (کاتد پایه 7) است.
5. آزمایش:قبل از مونتاژ نهایی، یک نمونه در محدوده دمای کاری آزمایش می‌شود تا یکنواختی روشنایی تأیید شود و اطمینان حاصل شود که جریان درایو انتخاب شده حتی در انتهای بالایی محدوده دما نیز مناسب است.

10. اصل عملکرد و روندهای فناوری

10.1 اصل عملکرد

نمایشگر بر اساس چیپ‌های LED AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از ولتاژ گاف انرژی چیپ (حدود 2 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند - فرآیندی که الکترولومینسانس نامیده می‌شود. ترکیب خاص لایه‌های AlInGaP انرژی گاف و در نتیجه طول موج (رنگ) نور تابیده شده را تعیین می‌کند که در این مورد در طیف قرمز فوق اشباع است. هفت بخش، LEDهای مجزا یا گروه‌هایی از چیپ‌های LED هستند که به صورت الگوی هشت شکل چیده شده‌اند. مالتی‌پلکسینگ یک تکنیک الکترونیکی است که از پایداری دید انسان برای کنترل بسیاری از LEDها با سیم‌های کمتر با روشن کردن آن‌ها به ترتیب سریع استفاده می‌کند.

10.2 روندهای فناوری

در حالی که نمایشگرهای هفت قسمتی همچنان اساسی هستند، چشم‌انداز گسترده‌تر فناوری نمایشگر LED در حال تکامل است. روندها شامل موارد زیر است:

• بازده بالاتر:بهبودهای مستمر در علم مواد به دنبال لومن بیشتر در هر وات (کارایی) است که مصرف توان را برای همان روشنایی کاهش می‌دهد.
• مینیاتوری‌سازی:نمایشگرهایی با ارتفاع و فاصله رقم کوچکتر برای دستگاه‌های فشرده در حال توسعه هستند.
• یکپارچه‌سازی:الکترونیک درایور به طور فزاینده‌ای در ماژول‌های نمایشگر یکپارچه می‌شوند و طراحی سیستم را ساده می‌کنند.
• مواد پیشرفته:تحقیقات در مورد موادی مانند پروسکایت و نقاط کوانتومی، نمایشگرهای آینده با گاموت رنگ گسترده‌تر و خواص قابل تنظیم را نوید می‌دهد. با این حال، برای نشانگرهای عددی استاندارد، فناوری‌های بالغ مانند AlInGaP تعادل بهینه‌ای از عملکرد، قابلیت اطمینان و هزینه ارائه می‌دهند.