دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTP-1057AHR - ارتفاع ماتریس 1.24 اینچ (31.5 میلی‌متر) - ماتریس نقطه‌ای 5x7 - رنگ نارنجی قرمز - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTP-1057AHR یک ماژول نمایشگر تک رقمی آلفانومریک است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند خروجی کاراکترهای واضح و خوانا هستند. عملکرد اصلی آن نمایش بصری داده‌ها، معمولاً کاراکترهای کدگذاری شده ASCII یا EBCDIC، از طریق آرایه‌ای از دیودهای نورافشان (LED) قابل آدرس‌دهی مجزا است.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

این دستگاه چندین مزیت کلیدی برای ادغام در سیستم‌های الکترونیکی ارائه می‌دهد:

• اندازه بزرگ کاراکتر:دارای ارتفاع ماتریس 1.24 اینچ (31.5 میلی‌متر) است که دید عالی از فاصله و در شرایط نوری مختلف را تضمین می‌کند.
• مصرف توان پایین:برای عملکرد کارآمد طراحی شده است و آن را برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به انرژی مناسب می‌سازد.
• خوانایی عالی:یک نمایشگر تک صفحه‌ای با زاویه دید گسترده، با صفحه قرمز و نقاط قرمز برای تضاد بالا ارائه می‌دهد.
• قابلیت اطمینان بالا:به عنوان یک دستگاه حالت جامد، در مقایسه با نمایشگرهای مکانیکی، طول عمر عملیاتی طولانی و استحکام در برابر ضربه و لرزش ارائه می‌دهد.
• رابط استاندارد:آرایه 5x7 با معماری انتخاب X-Y (ردیف-ستون) با رابط‌های رایج میکروکنترلر و درایور IC سازگار است.
• انعطاف‌پذیری طراحی:ماژول‌ها به صورت افقی قابل چیدمان هستند که امکان ایجاد نمایشگرهای چند رقمی را فراهم می‌کند.
• تضمین کیفیت:دستگاه‌ها بر اساس شدت نور (باینینگ) دسته‌بندی می‌شوند که ثبات درخشندگی در بین چندین واحد در یک مجموعه را تضمین می‌کند.
• انطباق محیطی:بسته‌بندی بدون سرب است و از دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) پیروی می‌کند.

1.2 کاربردهای هدف و بازار

این نمایشگر برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی معمولی در بخش‌های مختلف در نظر گرفته شده است. حوزه‌های کاربردی معمول شامل، اما محدود به موارد زیر نیست:

• تجهیزات اداری:پنل‌های ابزار دقیق، نشانگرهای وضعیت روی پرینترها، کپی‌کننده‌ها یا دستگاه‌های فکس.
• تجهیزات ارتباطی:نمایشگرهای کانال، نشانگرهای قدرت سیگنال یا نمایش وضعیت.
• کنترل‌های صنعتی:نمایش پارامترهای فرآیند، وضعیت ماشین یا نمایش زمان.
• تجهیزات تست و اندازه‌گیری:نمایشگرهای دیجیتال برای مولتی‌مترها، فرکانس‌کانترها یا منبع تغذیه‌ها.
• الکترونیک مصرفی:نمایشگرها برای تجهیزات صوتی، لوازم خانگی یا پروژه‌های آماتوری.

توجه به این نکته حیاتی است که این نمایشگر برای کاربردهایی طراحی نشده است که خرابی در آن‌ها می‌تواند مستقیماً جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، تجهیزات پشتیبانی حیات پزشکی، کنترل‌های حیاتی حمل و نقل) بدون مشورت قبلی و صلاحیت‌یابی خاص.

2. مشخصات فنی و تفسیر عینی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای عملکرد الکتریکی و نوری دستگاه ارائه می‌دهد.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این‌ها محدودیت‌های تنش هستند که تحت هیچ شرایطی، حتی لحظه‌ای، نباید از آن‌ها فراتر رفت. عملکرد فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود.

• توان تلف شده در هر سگمنت:75 میلی‌وات. این مقدار اثر ترکیبی جریان مستقیم (I_F) و ولتاژ مستقیم (V_F) را محدود می‌کند.
• جریان مستقیم پیک در هر سگمنت:60 میلی‌آمپر، اما تنها تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این برای طرح‌های مالتی‌پلکسینگ است.
• جریان مستقیم پیوسته در هر سگمنت:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این ریتینگ به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط (T_a) بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در دمای 65 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته تقریباً خواهد بود: 25 میلی‌آمپر - [ (65°C - 25°C) * 0.33 mA/°C ] = 25 میلی‌آمپر - 13.2 میلی‌آمپر = 11.8 میلی‌آمپر.
• محدوده‌های دمایی:دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی از 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد مشخص شده است.
• دمای لحیم‌کاری:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن دستگاه. این برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو حیاتی است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این‌ها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط تست مشخص شده در دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شوند.

• شدت نور میانگین (I_V):از 1780 میکروکاندلا (حداقل) تا 4000 میکروکاندلا (معمول) متغیر است زمانی که با جریان پالسی (I_p) 80 میلی‌آمپر و چرخه وظیفه 1/16 درایو می‌شود. این جریان پالسی بالا امکان درک روشنایی در کاربردهای مالتی‌پلکس شده را فراهم می‌کند.
• ویژگی‌های طول موج:
  • طول موج تابش پیک (λ_p):630 نانومتر (طیف نارنجی قرمز). اندازه‌گیری شده در I_F=20mA.
  • نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):40 نانومتر. این نشان‌دهنده گستردگی طول موج نور تابش شده است.
  • طول موج غالب (λ_d):621 نانومتر. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان برای مطابقت با رنگ نور تابش شده درک می‌شود.
• ولتاژ مستقیم در هر سگمنت (V_F):از 2.0 ولت (حداقل) تا 2.6 ولت (معمول) در I_F=20mA متغیر است. طراحی مدار باید این محدوده را در نظر بگیرد تا درایو جریان ثابت را تضمین کند.
• جریان معکوس در هر سگمنت (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت اعمال می‌شود. دیتاشیت به صراحت هشدار می‌دهد که این شرایط ولتاژ معکوس تنها برای اهداف تست است و دستگاه نباید به طور پیوسته تحت بایاس معکوس کار کند.
• نسبت تطابق شدت نور (I_V-m):حداکثر 2:1 بین سگمنت‌ها زمانی که در I_F=10mA درایو می‌شوند. این حداکثر تغییرات مجاز روشنایی بین سگمنت‌های مختلف (نقاط) درون یک واحد نمایشگر را مشخص می‌کند.

نکته مهم در مورد اندازه‌گیری شدت نور:شدت نور با استفاده از ترکیب سنسور و فیلتری اندازه‌گیری می‌شود که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند و اطمینان حاصل می‌کند که مقدار با درک روشنایی انسان همبستگی دارد.

3. توضیح سیستم باینینگ

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه‌ها \"بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده‌اند.\" این به فرآیند باینینگ یا مرتب‌سازی اشاره دارد.

• باینینگ شدت نور:پس از ساخت، LEDها تست شده و بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در یک جریان تست استاندارد، در گروه‌های مختلف (بین) دسته‌بندی می‌شوند. این اطمینان می‌دهد که وقتی یک طراح قطعات را از همان کد بین انتخاب می‌کند، نمایشگرها سطوح روشنایی بسیار مشابهی خواهند داشت. این زمانی حیاتی است که چندین نمایشگر در کنار هم مونتاژ می‌شوند تا از تفاوت‌های محسوس روشنایی (\"نقاط داغ\" یا \"نقاط کم نور\") جلوگیری شود. دیتاشیت استفاده از نمایشگرها از یک بین را برای کاربردهای چند واحدی توصیه می‌کند.
• باینینگ طول موج/رنگ:اگرچه در متن ارائه شده به صراحت جزئیات آن ذکر نشده است، اما معمولاً سازندگان LED دستگاه‌ها را بر اساس طول موج غالب (λ_d) یا مختصات رنگی نیز دسته‌بندی می‌کنند تا ثبات رنگ را تضمین کنند. مقدار مشخص شده λ_d برابر 621 نانومتر به احتمال زیاد یک مقدار هدف مرکزی برای این محصول است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به \"منحنی‌های ویژگی‌های الکتریکی/نوری معمول\" اشاره می‌کند. این نمایش‌های گرافیکی برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط غیراستاندارد ضروری هستند. اگرچه منحنی‌های خاص در متن ارائه نشده‌اند، اما معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):رابطه غیرخطی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. منحنی ولتاژ روشن شدن و چگونگی افزایش V_F با I_F را نشان خواهد داد. این برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-L):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان درایو افزایش می‌یابد. این رابطه معمولاً در یک محدوده خطی است اما در جریان‌های بسیار بالا اشباع می‌شود. این به بهینه‌سازی جریان درایو برای روشنایی مورد نظر در مقابل کارایی و طول عمر کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای اتصال LED کاهش می‌یابد. این منحنی کاهش ریتینگ برای کاربردهایی که در دمای محیط بالا کار می‌کنند حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک در حدود 630 نانومتر و نیم‌عرض 40 نانومتر را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

دستگاه دارای یک طرح فیزیکی تعریف شده است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند، با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر (0.01 اینچ) مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. نقشه ابعادی دقیق در دیتاشیت ارجاع داده شده است.

5.2 اتصال پین و مدار داخلی

نمایشگر دارای پیکربندی 14 پین است که پین‌های 11 و 12 \"بدون پین\" (NC) هستند. نمودار مدار داخلی یک معماری کاتد مشترک برای ردیف‌ها و آندهای مجزا برای ستون‌ها را نشان می‌دهد که ماتریس 5x7 را تشکیل می‌دهند. پین‌اوت به شرح زیر است:

• پین 1: کاتد ردیف 5
• پین 2: کاتد ردیف 7
• پین 3: آند ستون 2
• پین 4: آند ستون 3
• پین 5: کاتد ردیف 4
• پین 6: آند ستون 5
• پین 7: کاتد ردیف 6
• پین 8: کاتد ردیف 3
• پین 9: کاتد ردیف 1
• پین 10: آند ستون 4
• پین 11: بدون اتصال
• پین 12: بدون اتصال
• پین 13: آند ستون 1
• پین 14: کاتد ردیف 2

این آرایش پین باید برای عملکرد صحیح نمایشگر به دقت رعایت شود. طراحی کاتد مشترک به این معنی است که برای روشن کردن یک نقطه خاص، آند ستون مربوطه باید در حالت High (با محدودیت جریان) درایو شود، در حالی که کاتد ردیف آن باید در حالت Low قرار گیرد.

6. راهنمای لحیم‌کاری، مونتاژ و ذخیره‌سازی

6.1 فرآیند لحیم‌کاری

ریتینگ حداکثر مطلق یک پروفایل دمای لحیم‌کاری را مشخص می‌کند: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در نقطه‌ای 1.6 میلی‌متر زیر بدنه بسته. این یک ریتینگ استاندارد برای قطعات Through-Hole برای لحیم‌کاری موجی است. برای لحیم‌کاری ریفلو انواع SMD (ارجاع داده شده در ذخیره‌سازی)، یک پروفایل خاص مطابق با سطح حساسیت رطوبت (MSL) بسته مورد نیاز خواهد بود.

6.2 شرایط ذخیره‌سازی

ذخیره‌سازی مناسب برای جلوگیری از اکسیداسیون پین و اطمینان از قابلیت لحیم‌کاری ضروری است.

• برای نمایشگرهای Through-Hole (LTP-1057AHR):در بسته‌بندی اصلی در دمای 5 تا 30 درجه سانتی‌گراد و زیر 60% رطوبت نسبی (RH) ذخیره شود. ذخیره‌سازی بلندمدت توصیه نمی‌شود.
• برای نمایشگرهای LED نوع SMD (ارجاع داده شده):
  • در کیسه مهر و موم شده:5 تا 30 درجه سانتی‌گراد، زیر 60% رطوبت نسبی.
  • پس از باز کردن کیسه:5 تا 30 درجه سانتی‌گراد، زیر 60% رطوبت نسبی، برای حداکثر 168 ساعت (7 روز) اگر MSL سطح 3 باشد. پس از این مدت، یک عملیات پخت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت قبل از لحیم‌کاری برای حذف رطوبت جذب شده و جلوگیری از آسیب \"پاپ کورن\" در حین ریفلو توصیه می‌شود.
• توصیه کلی:موجودی را سریع مصرف کنید و از انبار کردن مقادیر زیاد و بلندمدت اجتناب کنید.

7. توصیه‌ها و احتیاط‌های طراحی کاربردی

دیتاشیت راهنمایی حیاتی برای طراحی و استفاده مطمئن از مدار ارائه می‌دهد.

• روش درایو:درایو جریان ثابت به شدت نسبت به درایو ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا شدت نور ثابت و طول عمر تضمین شود، زیرا ولتاژ مستقیم LED دارای تلرانس بوده و با دما تغییر می‌کند.
• محافظت مدار:مدار درایو باید در برابر ولتاژهای معکوس و اسپایک‌های ولتاژ گذرا در حین روشن/خاموش شدن منبع تغذیه محافظت کند، زیرا بایاس معکوس می‌تواند باعث مهاجرت فلز و خرابی شود.
• محدودیت جریان:جریان عملیاتی ایمن باید با در نظر گرفتن حداکثر دمای محیط و اعمال فاکتور کاهش ریتینگ از ریتینگ‌های حداکثر مطلق انتخاب شود.
• مدیریت حرارتی:از کار در دماهای بالاتر از حد توصیه شده اجتناب کنید، زیرا این امر تخریب خروجی نور (افت لومن) را تسریع کرده و می‌تواند منجر به خرابی زودرس شود.
• ملاحظات محیطی:از تغییرات سریع دما در محیط‌های با رطوبت بالا برای جلوگیری از تشکیل میعان روی نمایشگر اجتناب کنید.
• جابجایی مکانیکی:در حین مونتاژ نیروی غیرعادی به بدنه نمایشگر وارد نکنید. اگر از فیلم روکش جلویی استفاده می‌کنید، اطمینان حاصل کنید که به سطح نمایشگر فشار محکمی وارد نمی‌کند، زیرا چسب ممکن است باعث جابجایی فیلم شود.
• ثبات در نمایشگرهای چندگانه:برای کاربردهایی که از دو یا چند نمایشگر استفاده می‌کنند، واحدها را از یک بین شدت نور انتخاب کنید تا از روشنایی ناهموار (ناهمواری رنگ) جلوگیری شود.

8. اصل عملکرد

LTP-1057AHR یک نمایشگر LED ماتریس نقطه‌ای است. این نمایشگر از 35 المان LED مجزا (5 ستون × 7 ردیف) تشکیل شده که در یک شبکه مستطیلی چیده شده‌اند. هر LED (نقطه) یک پیوند p-n نیمه‌هادی است که هنگام بایاس مستقیم نور نارنجی قرمز ساطع می‌کند - پدیده‌ای به نام الکترولومینسانس. رنگ خاص توسط انرژی گپ باند ماده نیمه‌هادی مورد استفاده (همانطور که ذکر شده GaAsP/GaP یا AlInGaP/GaAs) تعیین می‌شود. نمایشگر مالتی‌پلکس شده است: با فعال کردن متوالی (سیکن کردن جریان به زمین) یک کاتد ردیف در هر زمان، در حالی که جریان مستقیم به آندهای ستون مناسب برای آن ردیف اعمال می‌شود، یک کاراکتر کامل می‌تواند نمایش داده شود. این اسکن سریع‌تر از آن است که چشم انسان بتواند درک کند، یک تصویر پایدار ایجاد می‌کند در حالی که تعداد پین‌های درایور مورد نیاز را در مقایسه با درایو مجزای هر یک از 35 LED به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

9. سوالات و پاسخ‌های متداول طراحی

سوال: هدف از ریتینگ چرخه وظیفه 1/16 برای شدت نور چیست؟

پاسخ: نمایشگر برای عملکرد مالتی‌پلکس طراحی شده است. جریان پالسی 80 میلی‌آمپر در چرخه وظیفه پایین (مثلاً 1/16) روشنایی لحظه‌ای بالایی ارائه می‌دهد. هنگامی که در طول زمان میانگین گرفته شود و با پایداری دید ترکیب شود، این امر درک یک نمایشگر روشن و پایدار را ایجاد می‌کند در حالی که توان میانگین و اتلاف حرارت هر LED را در محدوده ایمن نگه می‌دارد.

سوال: چرا بایاس معکوس برای این نمایشگر LED بسیار خطرناک است؟

پاسخ: اعمال یک ولتاژ معکوس فراتر از حداکثر بسیار پایین (که توسط تست I_R در 5 ولت نشان داده شده است) می‌تواند باعث شکست پیوند نیمه‌هادی شود. به طور مخرب‌تر، حتی ولتاژهای معکوس پایین‌تر در طول زمان می‌تواند باعث الکترومهاجرت اتم‌های فلز درون چیپ شود که منجر به افزایش جریان نشتی یا اتصال کوتاه مستقیم و آسیب دائمی به سگمنت می‌شود.

سوال: چگونه مقاومت محدودکننده جریان مورد نیاز برای یک سگمنت را محاسبه کنم؟

پاسخ: از بدترین حالت ولتاژ مستقیم (V_F max = 2.6V) از دیتاشیت استفاده کنید. برای یک منبع تغذیه ولتاژ ثابت (V_supply)، مقدار مقاومت R = (V_supply - V_F) / I_F است. I_F را بر اساس روشنایی مورد نظر انتخاب کنید، مطمئن شوید که زیر حد جریان پیوسته کاهش یافته برای دمای عملیاتی شما باشد. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5 ولت، V_F=2.6V و I_F=15mA: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 اهم. یک مدار درایور جریان ثابت یک راه‌حل قوی‌تر است.

سوال: آیا می‌توانم از این نمایشگر در فضای باز استفاده کنم؟

پاسخ: محدوده دمای عملیاتی (35- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) امکان استفاده در بسیاری از شرایط فضای باز را فراهم می‌کند. با این حال، دستگاه ذاتاً ضد آب یا مهر و موم شده در برابر گرد و غبار و رطوبت نیست. برای استفاده در فضای باز، باید در یک محفظه با ریتینگ مناسب قرار گیرد که از آن در برابر عوامل جوی محافظت کند، میعان را مدیریت کند و ممکن است شامل یک محافظ آفتاب برای حفظ تضاد در نور مستقیم خورشید باشد.