دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-2623JD-01 - ارتفاع رقم 0.28 اینچ - قرمز فوق اشباع - ولتاژ پیشروی 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-2623JD-01 یک ماژول نمایشگر LED چهاررقمی و هفت قسمتی است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند نمایش واضح اعداد با حداقل مصرف توان هستند. عملکرد اصلی این دستگاه، ارائه یک نمایش چندرقمی با خوانایی بالا با استفاده از فناوری LED حالت جامد است. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از چیپ‌های LED قرمز فوق اشباع AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) نهفته است که در مقایسه با مواد سنتی، بازده نوری و خلوص رنگ برتری ارائه می‌دهند. این امر منجر به ظاهر عالی کاراکترها، روشنایی بالا و کنتراست بالا حتی در جریان‌های راه‌اندازی پایین می‌شود. این دستگاه از نظر شدت روشنایی دسته‌بندی (بینینگ) شده است تا سطوح روشنایی یکنواختی در بین واحدها تضمین شود و در بسته‌بندی بدون سرب مطابق با مقررات زیست‌محیطی ارائه می‌گردد.

1.1 ویژگی‌های کلیدی

• ارتفاع رقم: 0.28 اینچ (7.0 میلی‌متر).
• بخش‌های یکنواخت و پیوسته برای ظاهر صاف کاراکترها.
• نیازمندی توان پایین، قابلیت کار در جریان‌های راه‌اندازی به پایینی 1 میلی‌آمپر برای هر بخش.
• ظاهر عالی کاراکترها به دلیل فناوری AlInGaP و صفحه خاکستری با بخش‌های سفید.
• روشنایی بالا و کنتراست بالا.
• زاویه دید گسترده.
• قابلیت اطمینان حالت جامد.
• دسته‌بندی شده برای شدت روشنایی (بینینگ).
• بسته‌بندی بدون سرب (مطابق با RoHS).

1.2 شناسایی دستگاه

شماره قطعه LTC-2623JD-01 مشخص‌کننده یک نمایشگر مالتی‌پلکس با آند مشترک، مجهز به LEDهای قرمز فوق اشباع AlInGaP و نقطه اعشاری سمت راست است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد باید همواره در محدوده این مقادیر حفظ شود.

• توان تلف شده در هر بخش: 70 میلی‌وات.
• جریان پیشروی پیک در هر بخش: 90 میلی‌آمپر (در چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان پیشروی پیوسته در هر بخش: 25 میلی‌آمپر (در دمای 25 درجه سانتی‌گراد). این مقدار مجاز به صورت خطی بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد با نرخ 0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.
• ولتاژ معکوس در هر بخش: 5 ولت.
• محدوده دمای کاری: 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد.
• محدوده دمای نگهداری: 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد.
• شرایط لحیم‌کاری: 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه، در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

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

• شدت روشنایی متوسط (Iv): 320 (حداقل)، 850 (معمول) میکروکاندلا در جریان پیشروی (IF) برابر 1 میلی‌آمپر. این جریان تست بسیار پایین، بازدهی دستگاه را برجسته می‌کند.
• طول موج تابش پیک (λp): 650 نانومتر (معمول) در IF=20mA، که آن را در طیف قرمز فوق اشباع قرار می‌دهد.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ): 20 نانومتر (معمول) در IF=20mA.
• طول موج غالب (λd): 636 نانومتر (معمول) در IF=20mA.
• ولتاژ پیشروی در هر بخش (VF): 2.1 (حداقل)، 2.6 (معمول) ولت در IF=20mA.
• جریان معکوس در هر بخش (IR): 100 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ معکوس (VR) برابر 5 ولت.
• نسبت تطابق شدت روشنایی: 2:1 (حداکثر) بین بخش‌ها در شرایط مشابه (IF=1mA).

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

این دستگاه از یک سیستم دسته‌بندی برای شدت روشنایی استفاده می‌کند تا یکنواختی در کاربردهایی که از چندین نمایشگر استفاده می‌کنند تضمین شود. درجه بین در جریان پیشروی 10 میلی‌آمپر تعریف می‌شود.

• بین F: 321 - 500 میکروکاندلا
• بین G: 501 - 800 میکروکاندلا
• بین H: 801 - 1300 میکروکاندلا
• بین J: 1301 - 2100 میکروکاندلا
• بین K: 2101 - 3400 میکروکاندلا

تلرانس شدت روشنایی در یک بین خاص ±15% است. برای مونتاژهای چند واحدی، اکیداً توصیه می‌شود از نمایشگرهای با درجه بین یکسان استفاده شود تا از تفاوت‌های محسوس در روشنایی (ناهمواری رنگ) جلوگیری شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

اگرچه منحنی‌های گرافیکی خاصی در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، اما مفاهیم آن‌ها برای طراحی حیاتی است.

• منحنی جریان-ولتاژ (IV):درک این رابطه برای طراحی مدار محدودکننده جریان ضروری است. ولتاژ پیشروی مقدار معمولی 2.6 ولت در 20 میلی‌آمپر دارد اما با دما و بین LEDهای منفرد متفاوت خواهد بود.
• شدت روشنایی در مقابل جریان پیشروی:خروجی نور به صورت خطی با جریان متناسب نیست، به ویژه در جریان‌های بالاتر که بازده ممکن است به دلیل گرمایش کاهش یابد.
• ویژگی‌های دمایی:ولتاژ پیشروی (VF) معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد، در حالی که بازده نوری نیز در دماهای بالا تنزل می‌یابد. کاهش جریان پیشروی پیوسته (0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد) نتیجه مستقیم الزامات مدیریت حرارتی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

نمایشگر از فرم استاندارد بسته‌بندی دو ردیفه (DIP) پیروی می‌کند. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد اصلی بر حسب میلی‌متر هستند.
• تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• تلرانس جابجایی نوک پایه +0.4 میلی‌متر است که برای لحیم‌کاری موجی یا قرارگیری در سوکت مهم است.

5.2 اتصال پایه‌ها و مدار داخلی

دستگاه دارای پیکربندی 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 تا G، DP) در بین ارقام به اشتراک گذاشته شده‌اند. این امر تعداد خطوط کنترلی مورد نیاز را کاهش می‌دهد. ترتیب پایه‌ها به شرح زیر است: پایه 1 (آند مشترک رقم 1)، پایه 2 (کاتد C، L3)، پایه 3 (کاتد DP)، پایه 4 (بدون اتصال)، پایه 5 (کاتد E)، پایه 6 (کاتد D)، پایه 7 (کاتد G)، پایه 8 (آند مشترک رقم 4)، پایه 9 (بدون اتصال)، پایه 10 (بدون پایه)، پایه 11 (آند مشترک رقم 3)، پایه 12 (آند مشترک برای L1، L2، L3)، پایه 13 (کاتد A، L1)، پایه 14 (آند مشترک رقم 2)، پایه 15 (کاتد B، L2)، پایه 16 (کاتد F). یک نمودار مدار داخلی، گره‌های آند مشترک برای ارقام 1 تا 4 و خطوط کاتد مشترک برای هر بخش در بین این ارقام را نشان می‌دهد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری، مونتاژ و نگهداری

6.1 لحیم‌کاری

شرایط توصیه شده لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه است که در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود. این یک پروفیل معمول لحیم‌کاری بازجوشی یا موجی است. فراتر رفتن از این دما یا مدت زمان می‌تواند به اتصالات سیمی داخلی یا خود چیپ‌های LED آسیب برساند.

6.2 شرایط نگهداری

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

• دما: 5 درجه سانتی‌گراد تا 30 درجه سانتی‌گراد.
• رطوبت نسبی: کمتر از 60% RH.

اگر این شرایط رعایت نشود، ممکن است اکسیداسیون پایه رخ دهد که نیاز به آبکاری مجدد قبل از استفاده دارد. توصیه می‌شود موجودی به سرعت مصرف شود و از نگهداری بلندمدت مقادیر زیاد خودداری گردد.

7. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 طراحی مدار راه‌انداز

• راه‌اندازی با جریان ثابت:به شدت نسبت به راه‌اندازی با ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا شدت روشنایی یکنواختی در بین بخش‌ها و در تغییرات دما تضمین شود.
• محدود کردن جریان:مدار باید به گونه‌ای طراحی شود که جریان هر بخش را با در نظر گرفتن حداکثر دمای محیط و استفاده از ضریب کاهش، به سطح ایمنی محدود کند.
• محدوده ولتاژ پیشروی:منبع تغذیه باید محدوده کامل VF (حداقل 2.1 ولت، معمول 2.6 ولت) را پوشش دهد تا اطمینان حاصل شود که جریان راه‌اندازی مورد نظر همواره تأمین می‌شود.
• محافظت در برابر ولتاژ معکوس:مدار راه‌انداز باید شامل محافظت (مانند دیودهای سری یا موازی) باشد تا از بایاس معکوس یا اسپایک‌های ولتاژ گذرا در حین چرخه‌های روشن/خاموش شدن جلوگیری کند، که می‌تواند باعث مهاجرت فلزی و خرابی شود.
• مالتی‌پلکسینگ:به عنوان یک نمایشگر مالتی‌پلکس با آند مشترک، به یک درایور IC یا میکروکنترلر نیاز دارد که قادر باشد آند مشترک هر رقم را به صورت متوالی فعال کند در حالی که الگوی کاتد صحیح برای بخش‌های آن رقم را ارائه می‌دهد. ماندگاری دید، توهم روشن بودن همزمان تمام ارقام را ایجاد می‌کند.

7.2 ملاحظات مکانیکی و محیطی

• تقطیر:از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب اجتناب کنید تا از تشکیل قطرات آب (تقطیر) روی سطح نمایشگر جلوگیری شود، که می‌تواند باعث مشکلات الکتریکی شود.
• تنش مکانیکی:در حین مونتاژ، نیروی غیرعادی به بدنه نمایشگر وارد نکنید. از ابزار مناسب استفاده نمایید.
• نصب فیلتر/اورلی:اگر از فیلم چسب حساس به فشار (فیلم الگو) استفاده می‌کنید، اطمینان حاصل کنید که با پنل جلویی تماس محکمی نداشته باشد، زیرا نیروی خارجی ممکن است آن را جابجا کند.
• آزمایش لرزش/سقوط:اگر محصول نهایی نیاز به چنین آزمایشی دارد، شرایط باید از قبل ارزیابی شود تا سازگاری نمایشگر تضمین گردد.

8. سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای تجهیزات الکترونیکی معمولی که نیازمند نمایش عددی واضح و کم‌مصرف هستند مناسب است. این شامل، اما نه محدود به موارد زیر می‌شود:

• تجهیزات تست و اندازه‌گیری (مولتی‌مترها، منابع تغذیه).
• پنل‌های کنترل صنعتی و تایمرها.
• لوازم خانگی مصرفی (مایکروویوها، فرها، ماشین‌های لباسشویی).
• ترمینال‌های فروش و ماشین‌حساب‌ها.
• دستگاه‌های نظارت پزشکی (جایی که قابلیت اطمینان استثنایی عامل ایمنی اولیه نیست؛ برای کاربردهای حیاتی پشتیبانی کننده زندگی، مشورت با سازنده اجباری است).

9. مقایسه و تمایز فنی

LTC-2623JD-01 عمدتاً از طریقفناوری LED قرمز فوق اشباع AlInGaPخود را متمایز می‌کند. در مقایسه با LEDهای قدیمی GaAsP یا قرمز استاندارد GaP، AlInGaP موارد زیر را ارائه می‌دهد:

• بازده نوری بالاتر:خروجی نور بیشتر (لومن) به ازای هر واحد توان ورودی الکتریکی (وات)، که امکان نمایش‌های روشن در جریان‌های بسیار پایینی مانند 1 میلی‌آمپر را فراهم می‌کند.
• خلوص رنگ برتر:طول موج غالب 636 نانومتر، رنگ قرمز عمیق و اشباع شده‌ای ارائه می‌دهد.
• پایداری دمایی بهتر:به طور کلی کاهش بازده کمتری با افزایش دما نسبت به فناوری‌های قدیمی نشان می‌دهد.
• ترکیب قابلیت جریان پایین، روشنایی بالا و دسته‌بندی برای یکنواختی شدت، آن را به گزینه‌ای قوی برای طراحی‌های مبتنی بر باتری یا حساس به بازده که نیازمند نمایشگر قرمز چندرقمی هستند، تبدیل می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 حداقل جریان مورد نیاز برای روشن کردن یک بخش چقدر است؟

دیتاشیت یک شرایط تست 1 میلی‌آمپر را برای شدت روشنایی مشخص می‌کند، که نشان می‌دهد برای کار مؤثر در این جریان بسیار پایین طراحی شده است. حداقل جریان قابل مشاهده واقعی بسته به نور محیط، پایین‌تر خواهد بود.

10.2 چرا راه‌اندازی با جریان ثابت توصیه می‌شود؟

روشنایی LED عمدتاً تابعی از جریان است، نه ولتاژ. ولتاژ پیشروی (VF) با دما و بین LEDهای منفرد متفاوت است. یک منبع جریان ثابت اطمینان می‌دهد که خروجی نور علیرغم این تغییرات پایدار بماند و روشنایی یکنواختی در تمام بخش‌ها و در محدوده دمای کاری ارائه دهد.

10.3 آیا می‌توانم آن را مستقیماً از پایه یک میکروکنترلر راه‌اندازی کنم؟

خیر، نه به طور مستقیم برای همه بخش‌ها به طور همزمان. یک پایه معمولی MCU فقط می‌تواند 20 تا 40 میلی‌آمپر را تأمین یا دریافت کند. این نمایشگر تا 25 میلی‌آمپر برای هر بخش نیاز دارد و از مالتی‌پلکسینگ استفاده می‌کند. شما به درایورهای خارجی (مانند آرایه‌های ترانزیستور یا ICهای درایور LED اختصاصی) برای مدیریت جریان و منطق مالتی‌پلکسینگ نیاز دارید.

10.4 عبارت "دسته‌بندی شده برای شدت روشنایی" به چه معناست؟

به این معنی است که نمایشگرها آزمایش و در گروه‌های روشنایی (بین‌های F تا K) دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد نمایشگرهایی با روشنایی مشابه برای کاربردهای چند واحدی انتخاب کنند و از ظاهر شدن برخی ارقام روشن‌تر یا کمنورتر از دیگران جلوگیری نمایند.

11. مثال مطالعه موردی طراحی

سناریو:طراحی یک ثبت‌کننده داده محیطی قابل حمل و باتری‌خور که مقادیر دما و رطوبت را روی یک نمایشگر 4 رقمی نشان می‌دهد.

انتخاب‌های طراحی با استفاده از LTC-2623JD-01:

1. بازده توان:قابلیت راه‌اندازی بخش‌ها در 1 تا 5 میلی‌آمپر در مقایسه با نمایشگرهایی که به 10 تا 20 میلی‌آمپر نیاز دارند، عمر باتری را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.
2. انتخاب درایور:یک درایور IC LED کم‌مصرف با خروجی‌های جریان ثابت و قابلیت مالتی‌پلکسینگ انتخاب می‌شود. جریان درایور روی 3 میلی‌آمپر برای هر بخش تنظیم می‌شود که دید خوبی فراهم می‌کند و در عین حال به خوبی در محدوده 25 میلی‌آمپری باقی می‌ماند.
3. دسته‌بندی (بینینگ):برای تولید، نمایشگرهای از بین G (501-800 میکروکاندلا در 10mA) مشخص می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که همه واحدها روشنایی یکنواخت و متوسطی دارند.
4. محافظت مدار:دیودهای شاتکی به صورت سری با هر خط آند مشترک قرار داده می‌شوند تا در برابر اتصال معکوس تصادفی قطبیت باتری محافظت کنند.
5. مدیریت حرارتی:دستگاه در یک محفظه پلاستیکی قرار می‌گیرد. حداکثر دمای محیط حدود 50 درجه سانتی‌گراد تخمین زده می‌شود. با استفاده از ضریب کاهش (0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد)، حداکثر جریان پیوسته ایمن برای هر بخش در 50 درجه سانتی‌گراد برابر است با: 25 میلی‌آمپر - [0.28 میلی‌آمپر/°C * (50°C - 25°C)] = 25 میلی‌آمپر - 7 میلی‌آمپر = 18 میلی‌آمپر. جریان راه‌اندازی انتخاب شده 3 میلی‌آمپر، حاشیه ایمنی بزرگی فراهم می‌کند.

12. اصل عملکرد

نمایشگر بر اساس اصل الکترولومینسانس LEDهای نیمه‌هادی کار می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ بایاس پیشروی که از ولتاژ گاف انرژی دیود بیشتر است، در دو سر پیوند p-n آلین‌گپ اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب شده و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص نیمه‌هادی AlInGaP طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند که در این مورد، قرمز فوق اشباع (~636 نانومتر) است. هفت بخش، LEDهای منفردی هستند که در یک الگوی شکل هشت چیده شده‌اند. با روشن کردن انتخابی ترکیب‌های مختلفی از این بخش‌ها، اعداد 0 تا 9 و برخی حروف می‌توانند تشکیل شوند. معماری مالتی‌پلکس با آند مشترک، تعداد پایه‌های I/O مورد نیاز را از (7 بخش + 1 DP) * 4 رقم = 32 به 4 آند مشترک + 8 کاتد مشترک = 12 خط کنترلی، به علاوه تغذیه، کاهش می‌دهد.

13. روندهای فناوری

در حالی که نمایشگرهای هفت قسمتی همچنان اساسی هستند، فناوری LED زیربنایی به تکامل خود ادامه می‌دهد. AlInGaP نمایانگر یک سیستم ماده پیشرفته برای LEDهای قرمز و کهربایی است. روندهای فعلی مؤثر بر چنین نمایشگرهایی شامل موارد زیر است:

• افزایش بازده:تحقیقات جاری با هدف بهبود بازده کوانتومی داخلی و استخراج نور LEDهای AlInGaP در جریان است، که به طور بالقوه امکان جریان‌های کاری حتی پایین‌تر یا روشنایی بالاتر را فراهم می‌کند.
• کوچک‌سازی:گرایشی به سمت گام پیکسل کوچک‌تر و ماژول‌های چندرقمی با چگالی بالاتر وجود دارد، اگرچه اندازه 0.28 اینچ همچنان یک استاندارد برای خوانایی باقی مانده است.
• یکپارچه‌سازی:برخی نمایشگرهای مدرن، درایور IC را مستقیماً در بسته‌بندی یکپارچه می‌کنند که طراحی مدار خارجی را ساده می‌سازد.
• فناوری‌های جایگزین:برای نیازهای تمام رنگی یا گرافیکی، نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای OLED (LED آلی) رایج‌تر می‌شوند، اما برای نمایش‌های عددی ساده، پرنور و کم‌مصرف، نمایشگرهای هفت قسمتی LED مانند LTC-2623JD-01، به ویژه با مواد کارآمدی مانند AlInGaP، به دلیل قابلیت اطمینان، سادگی و مقرون‌به‌صرفه بودن، جایگاه قوی خود را حفظ می‌کنند.