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

1. مرور کلی محصول

LTC-4627JD یک نمایشگر چهار رقمی هفت قسمتی LED است که برای کاربردهای نیازمند نمایش عددی واضح طراحی شده است. هر رقم دارای ارتفاع 0.4 اینچ (10.0 میلی‌متر) است که دید خوبی فراهم می‌کند. این دستگاه از فناوری نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تولید نور قرمز فوق درخشان استفاده می‌کند. نمایشگر دارای صفحه‌ای خاکستری با نشانه‌های سفید برای بخش‌ها است که کنتراست و خوانایی را افزایش می‌دهد. این نمایشگر به صورت نوع مالتی‌پلکس با آند مشترک ساخته شده است که پیکربندی استانداردی برای نمایشگرهای چندرقمی به منظور حداقل کردن تعداد پایه‌های درایور مورد نیاز است.

1.1 ویژگی‌های کلیدی

• ارتفاع رقم 0.4 اینچ (10.0 میلی‌متر).
• بخش‌های یکنواخت و پیوسته برای ظاهر ثابت کاراکترها.
• نیاز توان پایین، مناسب برای دستگاه‌های با باتری.
• ظاهر عالی کاراکتر با روشنایی بالا و کنتراست بالا.
• زاویه دید گسترده برای مشاهده از موقعیت‌های مختلف.
• قابلیت اطمینان حالت جامد بدون قطعات متحرک.
• شدت نور دسته‌بندی (بینینگ) شده است تا عملکرد یکنواختی در بین واحدها وجود داشته باشد.
• بسته‌بندی بدون سرب مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).

1.2 شناسایی دستگاه

شماره قطعه LTC-4627JD به طور خاص نشان‌دهنده یک نمایشگر قرمز فوق درخشان، مالتی‌پلکس با آند مشترک و پیکربندی نقطه اعشار سمت راست است.

2. بررسی عمیق پارامترهای 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 در این محدودیت‌ها حفظ شود.

• اتلاف توان در هر بخش:حداکثر 70 میلی‌وات.
• جریان مستقیم پیک در هر بخش:حداکثر 90 میلی‌آمپر، تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم پیوسته در هر بخش:حداکثر 25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این ریتینگ به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.
• محدوده دمای کاری:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• محدوده دمای انبارش:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن قطعه.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور متوسط (I_V):200 میکروکندلا (حداقل)، 650 میکروکندلا (معمول) در جریان مستقیم (I_F) 1 میلی‌آمپر. شدت نور با استفاده از فیلتری اندازه‌گیری می‌شود که پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) را تقریب می‌زند.
• طول موج تابش پیک (λ_p):650 نانومتر (معمول) در I_F=20mA.
• نیمه‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول) در I_F=20mA، که نشان‌دهنده خلوص طیفی نور قرمز است.
• طول موج غالب (λ_d):639 نانومتر (معمول) در I_F=20mA، که رنگ درک شده را تعریف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم در هر بخش (V_F):2.1 ولت (حداقل)، 2.6 ولت (معمول) در I_F=20mA. طراحان باید این محدوده را در نظر بگیرند تا درایو جریان مناسب تضمین شود.
• جریان معکوس در هر بخش (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت. توجه: دستگاه برای کار پیوسته تحت بایاس معکوس طراحی نشده است.
• نسبت تطابق شدت نور (I_V-m):2:1 (حداکثر) در I_F=1mA. این حداکثر تغییرات مجاز در روشنایی بین بخش‌های داخل یک نمایشگر را مشخص می‌کند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که شدت نور دسته‌بندی شده است. این به معنای آن است که نمایشگرها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در جریان تست استاندارد مرتب (بینینگ) می‌شوند. اکیداً توصیه می‌شود در یک کاربرد واحد از نمایشگرهای متعلق به یک دسته شدت نور یکسان استفاده شود تا از تفاوت‌های محسوس روشنایی (ناهمواری رنگ) بین ارقام یا واحدهای مجاور جلوگیری شود. اگرچه در این سند به صراحت برای طول موج یا ولتاژ مستقیم توضیح داده نشده است، اما چنین دسته‌بندی‌هایی در تولید LED برای اطمینان از ثبات رنگ و الکتریکی مرسوم است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول اشاره می‌کند. این نمایش‌های گرافیکی برای طراحی حیاتی هستند:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه بین ولتاژ مستقیم و جریان مستقیم را نشان می‌دهد که برای طراحی مدار محدودکننده جریان ضروری است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان درایو افزایش می‌یابد و به انتخاب نقطه کاری برای روشنایی و بازدهی مورد نظر کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دما کاهش می‌یابد، که برای مدیریت حرارتی در محیط‌های با دمای بالا حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که طول موج‌های غالب و پیک و عرض طیفی را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

نمایشگر در یک بسته دو ردیفه استاندارد (DIP) ارائه می‌شود. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر ارائه شده است، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. نقشه مکانیکی دقیق، طول کلی، عرض، ارتفاع، فاصله پایه‌ها و فاصله ارقام را نشان می‌دهد.

5.2 اتصال پایه و پلاریته

دستگاه دارای پیکربندی 16 پایه است. نمودار مدار داخلی نشان می‌دهد که این یک نمایشگر مالتی‌پلکس با آند مشترک است. این بدان معناست که آندهای LEDهای هر رقم به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند، در حالی که کاتدهای هر نوع بخش (A-G, DP) در بین ارقام متصل شده‌اند. 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 دونقطه یا نشانگرهای دیگر)
• 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 بخش‌های C و L3
• پایه 14: کاتد برای بخش‌های A و L1
• پایه 15: کاتد برای بخش G
• پایه 16: کاتد برای بخش‌های B و L2

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری

حداکثر دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر مدت 3 ثانیه است. این معمولاً برای لحیم‌کاری موجی یا دستی است که در نقطه‌ای 1.6 میلی‌متر زیر بدنه نمایشگر اندازه‌گیری می‌شود. برای لحیم‌کاری رفلو، باید از پروفیل استاندارد بدون سرب با دمای پیک حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد استفاده شود.

6.2 شرایط انبارش

انبارش مناسب برای جلوگیری از اکسیداسیون پایه‌ها ضروری است.

• برای نمایشگرهای DIP (LTC-4627JD):در بسته‌بندی اصلی در دمای 5 تا 30 درجه سانتی‌گراد با رطوبت زیر 60% RH نگهداری شود. اگر کیسه رطوبت‌گیر بیش از 6 ماه باز باشد، توصیه می‌شود قطعات قبل از استفاده به مدت 48 ساعت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد پخت شوند و مونتاژ حداکثر تا یک هفته پس از پخت تکمیل شود.
• احتیاط کلی:از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب برای جلوگیری از تعریق روی نمایشگر خودداری کنید. در حین مونتاژ نیروی مکانیکی غیرعادی اعمال نکنید.

7. توصیه‌های کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای تجهیزات الکترونیکی معمولی نیازمند نمایش عددی مناسب است، مانند:

• ابزارهای تست و اندازه‌گیری (مولتی‌متر، شمارنده‌ها).
• پنل‌های کنترل صنعتی و تایمرها.
• لوازم خانگی (مایکروویو، ترازو، تجهیزات صوتی).
• ترمینال‌های فروش و نمایشگرهای اطلاعات پایه.

نکته مهم:دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که این نمایشگر برای تجهیزات معمولی است. کاربردهای نیازمند قابلیت اطمینان استثنایی (هوانوردی، پزشکی، ایمنی حمل و نقل) نیازمند مشاوره قبلی هستند.

7.2 ملاحظات طراحی

• مدار درایو:درایو جریان ثابت برای روشنایی و طول عمر یکنواخت توصیه می‌شود. مدار باید به گونه‌ای طراحی شود که کل محدوده ولتاژ مستقیم (2.1V تا 2.6V) را در بر گیرد.
• محدودیت جریان:جریان کاری باید بر اساس حداکثر دمای محیط و با در نظر گرفتن کاهش جریان 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد انتخاب شود.
• محافظت:مدار درایو باید شامل محافظت در برابر ولتاژهای معکوس و نوسانات ولتاژ در حین چرخه روشن/خاموش شدن برای جلوگیری از آسیب باشد.
• مالتی‌پلکسینگ:به عنوان یک نمایشگر مالتی‌پلکس با آند مشترک، یک میکروکنترلر یا IC درایور اختصاصی باید به طور متوالی آند مشترک هر رقم را فعال کند در حالی که الگوی کاتد بخش صحیح را برای آن رقم تأمین می‌کند. نرخ رفرش باید به اندازه کافی بالا باشد تا از سوسو زدن جلوگیری شود (معمولاً >60 هرتز).
• یکپارچه‌سازی مکانیکی:اگر از پنل جلویی یا فیلم استفاده می‌شود، اطمینان حاصل کنید که فشاری اعمال نمی‌کند که بتواند رویه‌های چاپی را جابجا کند یا به بدنه نمایشگر آسیب برساند.

8. مقایسه و تمایز فنی

مشخصه‌های کلیدی متمایزکننده LTC-4627JD استفاده از فناوری AlInGaP برای تابش قرمز فوق درخشان و فرمت مکانیکی/الکتریکی خاص آن است. در مقایسه با LEDهای قرمز قدیمی GaAsP یا GaP، AlInGaP بازدهی بالاتر، روشنایی بهتر و طول موج پایدارتری در برابر دما ارائه می‌دهد. ارتفاع رقم 0.4 اینچی جایگاهی بین نمایشگرهای کوچکتر (0.3 اینچ) و بزرگتر (0.5 اینچ یا 0.56 اینچ) را پر می‌کند. طراحی مالتی‌پلکس با آند مشترک استاندارد صنعتی برای نمایشگرهای چندرقمی است که تعداد پایه و پیچیدگی درایور را متعادل می‌کند.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

9.1 هدف "نسبت تطابق شدت نور" چیست؟

این نسبت (حداکثر 2:1) اطمینان می‌دهد که در داخل یک واحد نمایشگر، هیچ بخشی بیش از دو برابر بخش دیگر تحت شرایط درایو یکسان روشن نباشد. این ظاهر یکنواخت کاراکترهای تشکیل شده را تضمین می‌کند.

9.2 چرا درایو جریان ثابت نسبت به ولتاژ ثابت توصیه می‌شود؟

روشنایی LED عمدتاً تابعی از جریان است. ولتاژ مستقیم (V_F) دارای محدوده تلرانس (2.1V-2.6V) است. یک منبع ولتاژ ثابت با یک مقاومت ساده منجر به جریان‌های متفاوت (و در نتیجه سطوح روشنایی متفاوت) برای نمایشگرهای با V_Fمتفاوت می‌شود. یک منبع جریان ثابت جریان یکسان و در نتیجه روشنایی ثابت را بدون توجه به V_F variations.

9.3 آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً با یک میکروکنترلر 5 ولتی درایو کنم؟

خیر. حداکثر جریان مستقیم پیوسته در هر بخش 25 میلی‌آمپر است و یک پایه GPIO میکروکنترلر که مستقیماً متصل شود، در صورتی که V_Fبخش حدود 2.6 ولت باشد، سعی می‌کند جریان بسیار بالاتری را تأمین/جذب کند و ممکن است به میکروکنترلر آسیب برساند. شما باید از ترانزیستورهای خارجی (برای آندهای مشترک) و مقاومت‌های محدودکننده جریان یا یک IC درایور LED اختصاصی استفاده کنید.

9.4 "نقطه اعشار سمت راست" در توضیح قطعه به چه معناست؟

این نشان‌دهنده موقعیت LED نقطه اعشار است. در این مورد، نقطه اعشار در سمت راست رقم قرار دارد. برخی نمایشگرها ممکن است نقطه اعشار سمت چپ یا مرکزی ارائه دهند.

10. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک نمایشگر ولت‌متر 4 رقمی با استفاده از LTC-4627JD، که توسط یک سیستم 5 ولتی با میکروکنترلر تغذیه می‌شود.

1. انتخاب درایور:یک IC درایور LED مالتی‌پلکس اختصاصی (مانند MAX7219, TM1637) انتخاب کنید یا مالتی‌پلکسینگ را در نرم‌افزار با استفاده از GPIOهای میکروکنترلر پیاده‌سازی کنید.
2. تنظیم جریان:برای روشنایی و طول عمر خوب، جریان بخشی 10-15 میلی‌آمپر را انتخاب کنید. بررسی کنید که این مقدار در محدوده کاهش یافته برای حداکثر دمای محیط مورد انتظار شما باشد.
3. طراحی مدار:اگر از IC درایور استفاده می‌کنید، دیتاشیت آن را دنبال کنید. اگر از ترانزیستورهای گسسته استفاده می‌کنید، از ترانزیستورهای PNP یا MOSFET کانال P برای سوئیچ پایه‌های آند مشترک (متصل به 5V) و ترانزیستورهای NPN یا MOSFET/مقاومت‌های کانال N در سمت کاتد استفاده کنید که توسط میکروکنترلر کنترل می‌شوند. مقاومت‌های محدودکننده جریان را محاسبه کنید: R = (V_CC- V_F- V_CE(sat)) / I_F. از حداکثر V_F(2.6V) برای محاسبه بدترین حالت (روشن‌ترین) استفاده کنید.
4. نرم‌افزار:یک وقفه تایمر برای رفرش نمایشگر پیاده‌سازی کنید. روال باید تمام ارقام را خاموش کند، الگوی بخش را برای رقم بعدی تنظیم کند، آند مشترک آن رقم را روشن کند و سپس برای برش زمانی مالتی‌پلکسینگ منتظر بماند.
5. حرارتی و مکانیکی:اطمینان از تهویه مناسب. پنل جلویی را با دهانه شفافی کمی بزرگتر از ناحیه دید نمایشگر طراحی کنید تا از فشار بر روی صفحه جلوگیری شود.

11. اصل عملکرد

LTC-4627JD بر اساس فناوری نیمه‌هادی AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل اتصال دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص لایه‌های AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که با طول موج نور قرمز ساطع شده (~639-650 نانومتر) مطابقت دارد. هر یک از هفت بخش (A تا G) و نقطه اعشار (DP) یک LED جداگانه یا گروهی از تراشه‌های LED است. در پیکربندی مالتی‌پلکس با آند مشترک، یک سمت (آند) تمام LEDهای یک رقم واحد به هم متصل شده‌اند که اجازه می‌دهد کل آن رقم با اعمال ولتاژ مثبت به آن نود مشترک فعال شود. سمت‌های دیگر (کاتد) هر نوع بخش در بین تمام ارقام متصل شده‌اند که کنترل می‌کند کدام بخش‌ها در رقم فعال شده روشن شوند.

12. روندهای فناوری

در حالی که نمایشگرهای LED هفت قسمتی سنتی مانند LTC-4627JD به دلیل سادگی، روشنایی بالا و زاویه دید گسترده برای کاربردهای خاص حیاتی باقی مانده‌اند، بازار گسترده‌تر نمایشگر در حال تحول است. روندی به سمت یکپارچه‌سازی بالاتر وجود دارد، مانند نمایشگرهای با کنترلر داخلی (اینترفیس I2C یا SPI) که وظیفه میکروکنترلر میزبان را ساده می‌کنند. نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای و گرافیکی OLED/LCD برای کاربردهای نیازمند خروجی الفبایی-عددی یا گرافیکی رقابتی‌تر از نظر هزینه می‌شوند. با این حال، برای نمایشگرهای عددی محض در محیط‌های خشن (دمای گسترده، نیاز به روشنایی بالا)، فناوری LED هفت قسمتی، به ویژه با مواد کارآمدی مانند AlInGaP، همچنان یک راه‌حل قوی و قابل اطمینان ارائه می‌دهد. توسعه‌های آینده ممکن است بر روی بازدهی حتی بالاتر، مصرف توان کمتر و احتمالاً ویژگی‌های هوشمند یکپارچه تمرکز کنند در حالی که فرم فاکتور کلاسیک برای سازگاری معکوس حفظ می‌شود.