دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-5837JD - ارتفاع رقم 0.52 اینچ - قرمز فوق‌العاده 650 نانومتر - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-5837JD یک ماژول نمایشگر LED چهاررقمی و هفت‌قطعه‌ای با عملکرد بالا است. عملکرد اصلی آن ارائه اطلاعات عددی و محدود حروف-عددی واضح و روشن در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی است. این دستگاه با استفاده از فناوری پیشرفته نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تراشه‌های LED ساخته شده است که بر روی یک بستر غیرشفاف GaAs نصب شده‌اند. این ساختار نمایشگری با صفحه خاکستری و قطعات سفید ارائه می‌دهد که تضاد عالی برای خوانایی فراهم می‌کند. این نمایشگر از پیکربندی آند مشترک بهره می‌برد که یک انتخاب طراحی استاندارد برای ساده‌سازی مدارهای درایو مالتی‌پلکس در کاربردهای چندرقمی است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این نمایشگر برای کاربردهایی طراحی شده است که نیازمند نمایش عددی قابل اعتماد و با وضوح بالا هستند. مزایای اصلی آن، همانطور که در دیتاشیت ذکر شده است، شامل طراحی یکنواخت و پیوسته قطعات برای ظاهری منسجم، نیاز به توان کم برای بهره‌وری انرژی، روشنایی و کنتراست بالا برای دید در شرایط نوری مختلف و زاویه دید گسترده است. قابلیت اطمینان حالت جامد فناوری LED عمر عملیاتی طولانی را تضمین می‌کند. این ویژگی‌ها آن را برای بازارهای هدف از جمله ابزار دقیق صنعتی (مانند پنل مترها، کنترلرهای فرآیند)، تجهیزات تست و اندازه‌گیری، دستگاه‌های پزشکی، داشبورد خودرو (نمایشگرهای ثانویه) و لوازم خانگی مصرفی که نمایش عددی واضح در آنها حیاتی است، مناسب می‌سازد.

2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های فتومتریک و نوری

پارامتر فتومتریک کلیدی، شدت نور متوسط (Iv) است که تحت شرایط تست جریان مستقیم (IF) برابر با 1mA، حداقل 320 میکروکاندلا، معمولاً 700 میکروکاندلا و بدون حداکثر مشخص شده تعیین می‌شود. این نشان‌دهنده خروجی روشنی است که برای استفاده در محیط داخلی مناسب است. نور با عنوان قرمز فوق‌العاده مشخص شده است، با طول موج اوج انتشار (λp) برابر با 650 نانومتر و طول موج غالب (λd) برابر با 639 نانومتر که آن را به طور قطع در بخش قرمز عمیق طیف مرئی قرار می‌دهد. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 20 نانومتر است که خلوص طیفی نور ساطع شده را توصیف می‌کند. نسبت تطابق شدت نور (IV-m) 2:1 مشخص شده است، به این معنی که شدت نور کم‌نورترین قطعه نباید کمتر از نصف روشن‌ترین قطعه درون یک دستگاه باشد که یکنواختی بصری را تضمین می‌کند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

پارامتر الکتریکی اصلی، ولتاژ مستقیم هر قطعه (VF) است که مقدار معمول آن 2.6 ولت و حداکثر آن در IF=1mA برابر با 2.6 ولت است. این یک مقدار حیاتی برای طراحی مدار محدودکننده جریان است. ریتینگ‌های حداکثر مطلق محدودیت‌های عملیاتی را تعریف می‌کنند: جریان مستقیم پیوسته هر قطعه 25 میلی‌آمپر (با کاهش ریتینگ بالای 25 درجه سانتی‌گراد)، جریان مستقیم پیک 90 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10) و حداکثر ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت برای جلوگیری از آسیب. جریان معکوس (IR) بسیار کم است، با حداکثر 100 میکروآمپر در VR=5V. اتلاف توان کل هر قطعه به 70 میلی‌وات محدود شده است.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

این دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد و یک محدوده دمای ذخیره‌سازی یکسان ریتینگ شده است. این محدوده گسترده عملکرد در محیط‌های سخت را تضمین می‌کند. یک پارامتر مونتاژ حیاتی، حداکثر دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه است که در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود و فرآیند لحیم‌کاری رفلو را هدایت می‌کند.

3. توضیح سیستم باینینگ

دیتاشیت بیان می‌کند که دستگاه "دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور" است. این به این معنی است که واحدها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در یک جریان تست استاندارد مرتب (باین) می‌شوند. اگرچه کدهای باین خاص در این بخش ارائه نشده است، اما چنین سیستمی به طراحان اجازه می‌دهد تا نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت برای کاربرد خود انتخاب کنند و از تغییرات محسوس بین واحدهای مختلف در یک محصول جلوگیری کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به "منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول" اشاره می‌کند که معمولاً نمایش‌های گرافیکی از چگونگی تغییر پارامترها تحت شرایط مختلف هستند. منحنی‌های رایج برای چنین دستگاهی شامل موارد زیر می‌شود:جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V): نشان‌دهنده رابطه غیرخطی که برای طراحی درایور حیاتی است.شدت نور در مقابل جریان مستقیم: نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان، تا حداکثر ریتینگ، افزایش می‌یابد.شدت نور در مقابل دمای محیط: نشان‌دهنده کاهش خروجی با افزایش دما که برای مدیریت حرارتی مهم است.توزیع طیفی: نموداری که شدت نسبی را در برابر طول موج رسم می‌کند و حول 650 نانومتر متمرکز است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد و طرح کلی

نقشه پکیج (که در متن به آن اشاره شده اما جزئیات آن ارائه نشده) طرح کلی فیزیکی ماژول نمایشگر 4 رقمی را نشان می‌دهد. ابعاد کلیدی شامل طول، عرض و ارتفاع کلی، ارتفاع رقم 0.52 اینچ (13.2 میلی‌متر)، فاصله بین ارقام و ابعاد قطعات است. تلرانس‌ها عموماً ±0.25 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

5.2 پایه‌ها و دیاگرام اتصال

این دستگاه دارای 40 پایه است. جدول اتصال پایه‌ها به دقت عملکرد هر پایه را شرح می‌دهد و کاتدهای قطعات A تا G و نقطه اعشار (D.P.) را برای هر یک از چهار رقم (رقم 1 تا 4) و همچنین آند مشترک هر رقم را نگاشت می‌کند. به عنوان مثال، پایه 1 کاتد قطعه E از رقم 1 است، در حالی که پایه 38 آند مشترک رقم 1 است. این نگاشت دقیق برای ایجاد لایه‌بندی PCB صحیح و نرم‌افزار درایور ضروری است. دیاگرام مدار داخلی نشان می‌دهد که تمام قطعات درون یک رقم یک اتصال آند مشترک دارند که برای هر رقم به یک پایه واحد خارج می‌شود.

5.3 شناسایی قطبیت

این دستگاه به وضوح به عنوان نوع آند مشترک مشخص شده است. قطبیت از طریق جدول پایه‌ها شناسایی می‌شود. اعمال ولتاژ مثبت به پایه آند مشترک یک رقم در حالی که جریان از طریق پایه‌های کاتد قطعه مربوطه سینک می‌شود، آن قطعات را روشن خواهد کرد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دستورالعمل کلیدی ارائه شده، محدودیت دمای لحیم‌کاری است: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن. این یک پروفایل استاندارد برای لحیم‌کاری رفلو بدون سرب است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که پروفایل کوره رفلو آنها از این حد فراتر نرود تا از آسیب به پکیج پلاستیکی یا باندهای سیم داخلی جلوگیری شود. احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در حین جابجایی رعایت شود. شرایط ذخیره‌سازی توسط محدوده دمای ذخیره‌سازی تعریف می‌شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

شماره قطعه LTC-5837JD است. پسوند "JD" ممکن است نشان‌دهنده باینینگ خاص یا سایر واریانت‌ها باشد. دیتاشیت جزئیاتی در مورد بسته‌بندی نوار و قرقره، تعداد سینی یا برچسب‌گذاری ارائه نمی‌دهد. برای تولید، این اطلاعات باید از سازنده یا توزیع‌کننده به دست آید.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

پیکربندی آند مشترک برای درایو مالتی‌پلکس ایده‌آل است. یک مدار معمول شامل استفاده از یک میکروکنترلر یا IC درایور نمایشگر اختصاصی است. میکروکنترلر به صورت متوالی آند مشترک یک رقم را در یک زمان فعال می‌کند (به سطح منطقی بالا می‌برد یا از طریق یک ترانزیستور به Vcc متصل می‌کند)، در حالی که الگوی قطعات (کاتدها) آن رقم را خروجی می‌دهد، اغلب از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان یا یک درایور سینک جریان ثابت. این مالتی‌پلکسینگ سریع‌تر از آنچه چشم انسان می‌تواند درک کند اتفاق می‌افتد، توهم روشن بودن همزمان تمام ارقام را ایجاد می‌کند، در حالی که تعداد پین‌های I/O مورد نیاز میکروکنترلر را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

8.2 ملاحظات طراحی

محدود کردن جریان: ضروری برای جلوگیری از تجاوز از حداکثر جریان مستقیم پیوسته (25mA برای هر قطعه). مقاومت‌ها یا درایورهای جریان ثابت باید بر اساس ولتاژ تغذیه و ولتاژ مستقیم LED (VF) محاسبه شوند.فرکانس مالتی‌پلکسینگ: باید به اندازه کافی بالا باشد تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود، معمولاً بالای 60-100 هرتز.جریان پیک: در یک طراحی مالتی‌پلکس، جریان لحظه‌ای در طول زمان کوتاه ON می‌تواند بالاتر از جریان DC متوسط باشد. اطمینان حاصل کنید که جریان پیک از ریتینگ 90mA تجاوز نکند.زاویه دید: زاویه دید گسترده انعطاف‌پذیری در موقعیت نصب نسبت به کاربر را فراهم می‌کند.کنتراست: طراحی صفحه خاکستری/قطعه سفید کنتراست خوبی ارائه می‌دهد؛ از نصب پشت پنجره‌های با رنگ تیره عمیق که نور قرمز را تضعیف می‌کند، خودداری کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده اصلی LTC-5837JD استفاده آن از فناوری LED قرمز فوق‌العاده AlInGaP است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز استاندارد GaAsP (گالیم آرسنید فسفید)، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان ورودی یا همان روشنایی با توان کمتر می‌شود. همچنین معمولاً پایداری طول موج بهتری در برابر دما و طول عمر ارائه می‌دهد. ارتفاع رقم 0.52 اینچ یک اندازه استاندارد است، اما ترکیب روشنایی بالا، کنتراست و زیبایی‌شناسی خاص خاکستری/سفید ممکن است آن را از سایر نمایشگرهای هم‌رده خود متمایز کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف از تعیین "قرمز فوق‌العاده" چیست؟

ج: نشان می‌دهد که LED در طول موج بلندتری (~650nm) نسبت به LEDهای قرمز استاندارد (~630nm) نور ساطع می‌کند. این قرمز عمیق‌تر می‌تواند زنده‌تر به نظر برسد و ممکن است عملکرد بهتری در برخی سیستم‌های فیلتر نوری داشته باشد.

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

ج: احتمالاً، اما با احتیاط. VF معمول آن 2.6 ولت است. با منبع تغذیه 5 ولتی، یک مقاومت محدودکننده جریان اجباری است. مقدار مقاومت R = (Vcc - VF) / IF. برای IF=10mA، R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 اهم. همچنین باید اطمینان حاصل کنید که پین‌های I/O میکروکنترلر می‌توانند جریان تجمعی قطعات را هنگامی که چندین قطعه در یک رقم در حین مالتی‌پلکسینگ روشن هستند، سینک کنند.

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

ج: به این معنی است که تمام آندهای (طرف‌های مثبت) LEDهای یک رقم به هم متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک قطعه، یک ولتاژ مثبت به پایه آند مشترک آن رقم اعمال می‌کنید و پایه کاتد قطعه مورد نظر را به زمین متصل می‌کنید (از طریق یک محدودکننده جریان). این برعکس یک نمایشگر کاتد مشترک است.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی نمایشگر 4 رقمی ولت‌متر.یک طراح در حال ساخت یک منبع تغذیه میز کار است و نیاز به نمایش ولتاژ واضح دارد. او LTC-5837JD را به دلیل روشنایی و اندازه آن انتخاب می‌کند. میکروکنترلر (مانند ARM Cortex-M یا PIC) دارای I/O محدودی است. با استفاده از طرح مالتی‌پلکس، او فقط به 4 پین برای آندهای ارقام (کنترل شده از طریق ترانزیستورهای NPN یا MOSFET) و 8 پین برای کاتدهای قطعات (7 قطعه + نقطه اعشار) نیاز دارد. فریم‌ور به سرعت ارقام 1 تا 4 را اسکن می‌کند. مبدل آنالوگ به دیجیتال ولتاژ را می‌خواند، آن را به فرمت BCD تبدیل می‌کند و فریم‌ور الگوهای قطعه مربوطه را از یک جدول جستجو کرده و آنها را همزمان با فعال‌سازی آند خروجی می‌دهد. مقاومت‌های محدودکننده جریان روی خطوط کاتد قرار می‌گیرند. صفحه خاکستری ظاهری حرفه‌ای در برابر پنل ابزار فراهم می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

یک نمایشگر هفت‌قطعه‌ای مجموعه‌ای از دیودهای ساطع نور (LED) است که به صورت الگوی هشت چیده شده‌اند. هر یک از هفت قطعه (با برچسب A تا G) یک LED مجزا است. با روشن کردن ترکیب‌های خاصی از این قطعات، تمام ارقام اعشاری (0-9) و برخی حروف می‌توانند تشکیل شوند. در یک نمایشگر چندرقمی مانند این، هر رقم یک مجموعه جداگانه از قطعات است، اما قطعات متناظر (مثلاً تمام قطعات 'A') اغلب از نظر الکتریکی مستقل هستند تا امکان کنترل مالتی‌پلکس فراهم شود که تعداد کل پین‌های اتصال مورد نیاز را کاهش می‌دهد.

13. روندهای توسعه

روند در نمایشگرهای LED هفت‌قطعه‌ای همچنان به سمت بازدهی بالاتر ادامه دارد که امکان نمایشگرهای روشن‌تر با مصرف توان کمتر را فراهم می‌کند که برای دستگاه‌های با باتری حیاتی است. یکپارچه‌سازی روند دیگری است، که در آن مدار درایور نمایشگر، گاهی حتی شامل یک میکروکنترلر، درون خود ماژول نمایشگر گنجانده می‌شود و طراحی سیستم را ساده می‌کند. همچنین حرکتی به سمت گاموت رنگی گسترده‌تر و استفاده از مواد پیشرفته مانند AlInGaP و InGaN (برای آبی/سبز) برای بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان وجود دارد. با این حال، برای بسیاری از کاربردهای صنعتی و ابزار دقیق، طراحی کلاسیک سوراخ‌دار با قرمز پرنور به دلیل قابلیت اطمینان اثبات شده، کنتراست عالی و سهولت طراحی همچنان محبوب است.