دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-47C1SW - ارتفاع رقم 0.4 اینچ - رنگ سفید - ولتاژ مستقیم 3.2 ولت - اتلاف توان 35 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-47C1SW یک ماژول نمایشگر الفبایی-عددی چهاررقمی و هفت‌قطعه‌ای است. ارتفاع رقم آن 0.4 اینچ (10.16 میلی‌متر) می‌باشد که آن را برای کاربردهایی که نیاز به خوانش عددی واضح با اندازه متوسط دارند، مناسب می‌سازد. این نمایشگر از دیودهای نورافشان (LED) سفید بر پایه فناوری نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) نصب‌شده بر روی زیرلایه یاقوت کبود استفاده می‌کند. این دستگاه ظاهری با کنتراست بالا با قطعات نورانی سفید در برابر زمینه سیاه ارائه می‌دهد. این بسته‌بندی مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) و بدون سرب ساخته شده است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این نمایشگر چندین مزیت کلیدی برای مهندسان طراحی الکترونیک ارائه می‌دهد. نیاز به توان پایین آن باعث صرفه‌جویی در انرژی می‌شود، در حالی که روشنایی بالا و ظاهر عالی کاراکترها، خوانایی را در شرایط نوری مختلف تضمین می‌کند. زاویه دید گسترده برای کاربردهایی که نمایشگر ممکن است از موقعیت‌های خارج از محور مشاهده شود، حیاتی است. قابلیت اطمینان حالت جامد ذاتی فناوری LED، عمر عملیاتی طولانی و مقاومت در برابر ضربه و لرزش را فراهم می‌کند. این ویژگی‌ها LTC-47C1SW را برای الکترونیک مصرفی، ابزار دقیق صنعتی، تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری، پایانه‌های فروش و نمایشگرهای داشبورد خودرو که نیاز به اطلاعات عددی قابل اطمینان و واضح دارند، ایده‌آل می‌سازد.

2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و الکتریکی

عملکرد LTC-47C1SW تحت شرایط آزمایش استاندارد در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد تعریف شده است. پارامترهای کلیدی درک جامعی از محدوده عملیاتی آن ارائه می‌دهند.

• شدت نورانی (Iv):شدت نورانی معمولی هر قطعه 18 میلی‌کاندلا (mcd) است هنگامی که با جریان مستقیم (IF) 10 میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌شود. حداقل مقدار مشخص‌شده 12.8 mcd است. این پارامتر روشنایی درک‌شده قطعه روشن را کمّی می‌کند.
• ولتاژ مستقیم (VF):افت ولتاژ در طول یک قطعه LED هنگام عبور جریان. برای این دستگاه، ولتاژ مستقیم معمولی بین 2.70 ولت و 3.2 ولت در جریان آزمایش 5 میلی‌آمپر است. این مقدار برای طراحی مدار محدودکننده جریان در درایور حیاتی است.
• مختصات رنگی (x, y):این مختصات نقطه رنگ نور سفید را در نمودار رنگی CIE 1931 تعریف می‌کنند. مقادیر معمولی ارائه‌شده (x=0.294, y=0.286) نشان‌دهنده سایه خاصی از سفید است. یک تلرانس ±0.01 به این مختصات اعمال می‌شود.
• جریان معکوس (IR):حداکثر جریان نشتی هنگامی که بایاس معکوس 5 ولت اعمال می‌شود، 100 میکروآمپر است. توجه به این نکته مهم است که این پارامتر فقط برای اهداف آزمایش است؛ دستگاه برای کار مداوم تحت ولتاژ معکوس در نظر گرفته نشده است.
• تداخل (Crosstalk):مشخصه ≤ 2.5% نشان‌دهنده حداکثر نشتی نور یا تداخل الکتریکی مجاز بین قطعات یا ارقام مجاور است که وضوح کاراکتر را تضمین می‌کند.

2.2 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. کارکرد خارج از این محدودیت‌ها توصیه نمی‌شود.

• اتلاف توان هر قطعه:حداکثر 35 میلی‌وات.
• جریان مستقیم پیک هر قطعه:حداکثر 50 میلی‌آمپر، تحت شرایط پالسی (فرکانس 1 کیلوهرتز، چرخه کاری 10%).
• جریان مستقیم پیوسته هر قطعه:حداکثر جریان پیوسته به صورت خطی از مقدار آن در 25 درجه سانتی‌گراد با نرخ 0.125 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد.
• محدوده دمای عملیاتی:35- درجه سانتی‌گراد تا +80 درجه سانتی‌گراد.
• محدوده دمای نگهداری:35- درجه سانتی‌گراد تا +105 درجه سانتی‌گراد.
• شرایط لحیم‌کاری:دستگاه می‌تواند لحیم‌کاری موجی یا ری‌فلو را تحمل کند به شرطی که دما در نقطه‌ای 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمنگاه به مدت 3 ثانیه از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز نکند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی رنگ

LTC-47C1SW از یک سیستم دسته‌بندی رنگ (هیو بینینگ) برای طبقه‌بندی دستگاه‌ها بر اساس نقطه رنگ سفید دقیق آن‌ها استفاده می‌کند. این برای کاربردهایی که نیاز به ثبات رنگ در چندین نمایشگر یا درون یک واحد چندرقمی دارند، ضروری است. دسته‌ها توسط چهارضلعی‌هایی روی نمودار رنگی CIE 1931، مشخص‌شده با مختصات گوشه‌های آن‌ها (x, y)، تعریف می‌شوند. دیتاشیت چندین دسته را فهرست می‌کند (مانند S1-2, S2-2, S3-1, S3-2, S4-1, S4-2, S5-1, S6-1). هر دسته یک تلرانس تعریف‌شده ±0.01 روی هر دو مختصات x و y دارد. این سیستم به سازندگان اجازه می‌دهد تا LEDها را از دسته‌های خاصی انتخاب کنند تا ظاهر سفید یکنواختی در تمام قطعات و ارقام به دست آورند و تغییرات رنگی بصری را به حداقل برسانند.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد و تلرانس‌ها

نقشه کلی بسته‌بندی ابعاد مکانیکی حیاتی برای چیدمان و مونتاژ PCB (برد مدار چاپی) را ارائه می‌دهد. تمام ابعاد اصلی بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

• تلرانس جابجایی نوک پایه:انحراف مجاز در موقعیت نوک پایه‌ها ±0.25 میلی‌متر است.
• جزئیات فاصله‌انداز:یک ویژگی فاصله‌انداز طراحی شده است تا یک تلرانس لغزش ±0.5 میلی‌متر را مجاز کند، که احتمالاً در تراز کردن در حین مونتاژ کمک می‌کند.
• قطر سوراخ PCB پیشنهادی:برای پایه‌ها 0.9 میلی‌متر پیشنهاد می‌شود.

4.2 مشخصات ظاهری و زیبایی

دیتاشیت شامل چندین پارامتر کنترل کیفیت مرتبط با ظاهر نمایشگر است:

• مواد خارجی روی یک قطعه باید ≤ 10 میل (0.254 میلی‌متر) باشد.
• آلودگی جوهر روی سطح باید ≤ 20 میل (0.508 میلی‌متر) باشد.
• خمش بازتابنده باید ≤ 1% طول آن باشد.
• حباب‌های درون یک قطعه باید ≤ 10 میل (0.254 میلی‌متر) باشد.
• یک یادداشت خاص استفاده از \"فقط پایه سخت\" را الزامی می‌کند که نشان‌دهنده نیاز به پایه‌هایی با استحکام مکانیکی کافی است.

5. مدار داخلی و پیکربندی پایه‌ها

LTC-47C1SW یک نمایشگر با کاتد مشترک است. نمودار مدار داخلی نشان می‌دهد که هر یک از چهار رقم، اتصال کاتد خود را به اشتراک می‌گذارند. هفت قطعه (A, B, C, D, E, F, G) و دو نقطه اعشار (DP1, DP2) آندهای خود را در یک آرایش مالتی‌پلکس شده متصل کرده‌اند. به طور خاص، آندهای قطعات بین جفت ارقام (ارقام 1 و 2 و ارقام 3 و 4) گروه‌بندی شده‌اند تا مالتی‌پلکسینگ تقسیم زمانی را تسهیل کنند، که یک تکنیک رایج برای کنترل نمایشگرهای چندرقمی با پایه‌های درایور کمتر است.

جدول اتصال 20 پایه برای سیم‌کشی صحیح ضروری است:

• پایه‌های 5، 10، 15، 20 به ترتیب کاتدهای مشترک برای ارقام 2، 4، 3 و 1 هستند.
• پایه‌های 2 و 7 آندهای نقاط اعشار DP1 و DP2 هستند.
• پایه‌های باقی‌مانده آندهای قطعات مختلف (A-G) هستند که بین جفت ارقام خاصی همانطور که در جدول نشان داده شده است، به اشتراک گذاشته شده‌اند. برای مثال، پایه 1 آند قطعه D برای ارقام 1 و 2 است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت و مونتاژ صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است. دستگاه به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است. اکیداً توصیه می‌شود در حین جابجایی از مچ‌بند یا دستکش ضداستاتیک استفاده شود و اطمینان حاصل شود که تمام تجهیزات و ایستگاه‌های کاری به درستی زمین شده‌اند.

برای لحیم‌کاری، پارامتر کلیدی محدود کردن دما در بدنه دستگاه است. مشخصات اجازه می‌دهد حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده در 1.6 میلی‌متر زیر صفحه نشیمنگاه به مدت 3 ثانیه در فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ری‌فلو رعایت شود. پایبندی به این محدودیت‌ها از آسیب حرارتی به تراشه‌های LED و بسته‌بندی پلاستیکی جلوگیری می‌کند.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

ساختار کاتد مشترک، آند مالتی‌پلکس شده برای استفاده با یک میکروکنترلر یا IC درایور LED اختصاصی طراحی شده است. یک مدار معمول شامل استفاده از سوئیچ‌های ترانزیستوری (مانند BJTهای NPN یا MOSFETهای کانال N) برای کشیدن جریان از طریق کاتد هر رقم به صورت متوالی (اسکن رقم) است. خطوط آند قطعات با الگوی مناسب از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان راه‌اندازی می‌شوند. فرکانس مالتی‌پلکسینگ باید به اندازه کافی بالا باشد (معمولاً >60 هرتز) تا از سوسو زدن قابل مشاهده به دلیل ماندگاری دید جلوگیری شود.

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:مقاومت‌های خارجی برای هر خط آند برای تنظیم جریان مستقیم (مثلاً 5-10 میلی‌آمپر برای هر قطعه مطابق دیتاشیت) اجباری هستند. مقدار مقاومت را می‌توان با استفاده از R = (Vcc - VF) / IF محاسبه کرد، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه، VF ولتاژ مستقیم LED (برای ایمنی از حداکثر مقدار استفاده کنید) و IF جریان مستقیم مورد نظر است.
• قابلیت درایور:IC درایور یا پورت میکروکنترلر باید بتواند جریان تجمعی برای تمام قطعات روشن در یک رقم در زمان فعال آن را تأمین کند.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده انعطاف‌پذیری در موقعیت نصب نسبت به کاربر را فراهم می‌کند.
• مدیریت حرارتی:در حالی که اتلاف توان پایین است، اطمینان از تهویه مناسب در محفظه به حفظ طول عمر LED کمک می‌کند، به ویژه در دمای محیط بالاتر.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با سایر نمایشگرهای هفت‌قطعه‌ای، استفاده LTC-47C1SW از تراشه‌های SMD سفید InGaN مزایایی نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز GaAsP یا LEDهای سفید فیلترشده ارائه می‌دهد. LEDهای InGaN به طور کلی بازده بالاتر، پایداری رنگ بهتر در طول زمان و نقطه رنگ سفید یکنواخت‌تری ارائه می‌دهند. ارتفاع رقم 0.4 اینچی آن را بین نمایشگرهای کوچک‌تر مورد استفاده در دستگاه‌های قابل حمل و نمایشگرهای بزرگ‌تر برای تابلوها قرار می‌دهد. پیکربندی پایه مالتی‌پلکس شده آن یک طراحی استاندارد است که تعداد پایه‌های I/O کنترلر مورد نیاز برای یک نمایشگر 4 رقمی را به حداقل می‌رساند و در مقایسه با نمایشگرهایی که پایه‌های به طور جداگانه برای هر قطعه از هر رقم راه‌اندازی شده‌اند، راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه و فضا-کارآمد ارائه می‌دهد.

9. پرسش‌های متداول بر اساس پارامترهای فنی

س: هدف سیستم دسته‌بندی رنگ چیست؟

پ: دسته‌بندی رنگ ثبات رنگ را تضمین می‌کند. برای یک نمایشگر چندرقمی، استفاده از LEDها از دسته‌های یکسان یا مجاور تضمین می‌کند که تمام ارقام سایه یکسانی از سفید ساطع کنند و از این که یک رقم به طور محسوسی متفاوت از همسایگان خود به نظر برسد (مثلاً آبی‌تر یا زردتر) جلوگیری می‌کند.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با یک میکروکنترلر 5 ولتی راه‌اندازی کنم؟

پ: بله، اما باید از مقاومت‌های محدودکننده جریان استفاده کنید. از آنجایی که ولتاژ مستقیم معمولی حدود 3 ولت است، یک منبع تغذیه 5 ولتی بدون مقاومت جریان بیش از حدی را از طریق LED عبور می‌دهد و ممکن است آن را از بین ببرد. همیشه یک مقاومت سری لازم است.

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

پ: کاتد مشترک به این معنی است که تمام LEDهای یک رقم یک اتصال منفی (زمین) مشترک دارند. برای روشن کردن یک رقم، پایه کاتد آن را به زمین (از طریق یک سوئیچ ترانزیستوری) متصل می‌کنید و یک ولتاژ مثبت (از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان) به آندهای قطعاتی که می‌خواهید روشن کنید، اعمال می‌کنید.

س: چگونه رتبه جریان مستقیم پیک را تفسیر کنم؟

پ: رتبه پیک 50 میلی‌آمپر در چرخه کاری 10% اجازه می‌دهد پالس‌های کوتاهی از جریان بالاتر برای دستیابی به روشنایی لحظه‌ای بیشتر در یک سیستم مالتی‌پلکس شده اعمال شود. جریان متوسط در طول زمان نباید از رتبه جریان پیوسته تجاوز کند، که پایین‌تر است و با دما کاهش می‌یابد.

10. معرفی اصل عملکرد

یک نمایشگر هفت‌قطعه‌ای مجموعه‌ای از دیودهای نورافشان است که در یک الگوی شکل هشت چیده شده‌اند. با روشن کردن انتخابی قطعات خاص (برچسب‌خورده A تا G)، می‌تواند تمام ده رقم (0-9) و برخی حروف را تشکیل دهد. LTC-47C1SW چهار آرایه رقم از این قبیل را در یک بسته واحد ادغام می‌کند. ماده نیمه‌هادی InGaN مورد استفاده در LEDها هنگامی که الکترون‌ها با حفره‌ها در سراسر شکاف نواری ماده بازترکیب می‌شوند، نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی توسط یک پوشش فسفر داخل بسته LED تا حدی به طول‌موج‌های بلندتر (زرد) تبدیل می‌شود که در نتیجه نور سفید توسط چشم انسان درک می‌شود. تکنیک مالتی‌پلکسینگ مورد استفاده برای کنترل چهار رقم با یک مجموعه درایور قطعات، با چرخش سریع برق به هر رقم به ترتیب کار می‌کند. در هر لحظه فقط یک رقم روشن است، اما به دلیل ماندگاری دید انسان، اگر فرکانس چرخه به اندازه کافی بالا باشد، هر چهار رقم به طور پیوسته روشن به نظر می‌رسند.

11. روندهای توسعه

روند در فناوری نمایشگر هفت‌قطعه‌ای همچنان بر چندین حوزه کلیدی متمرکز است. بهبودهای بازده در تراشه‌های LED InGaN منجر به روشنایی بالاتر در جریان درایو پایین‌تر می‌شود که مصرف توان و تولید گرما را کاهش می‌دهد. همچنین حرکتی به سوی ثبات رنگ حتی بالاتر و طیف وسیع‌تری از دمای رنگ سفید موجود (مانند سفید سرد، سفید خنثی، سفید گرم) برای تطبیق بهتر با زیبایی‌شناسی کاربرد وجود دارد. یکپارچه‌سازی روند دیگری است، که در آن برخی نمایشگرها IC درایور و مقاومت‌های محدودکننده جریان را در همان ماژول ادغام می‌کنند و طراحی را برای مهندس نهایی ساده می‌کنند. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در بسته‌بندی ممکن است پروفیل‌های نازک‌تر و استحکام افزایش‌یافته‌ای برای کاربردهای محیط‌های خشن فراهم کند.