دیتاشیت نمایشگر هفت‌قطعه‌ای 7.62 میلی‌متری با نور نارنجی-قرمز - ابعاد 19.0x13.2x8.0mm - ولتاژ مستقیم 2.0V - توان 60mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند جزئیات مشخصات فنی یک نمایشگر آلفانومریک هفت‌قطعه‌ای با ارتفاع رقم 7.62 میلی‌متر (0.3 اینچ) را تشریح می‌کند. این دستگاه برای نصب از طریق سوراخ (THT) طراحی شده و از فناوری چیپ AlGaInP برای انتشار نور نارنجی-قرمز استفاده می‌کند. این محصول دارای قطعات نورانی سفید در برابر سطح پس‌زمینه خاکستری است که کنتراست و خوانایی را به‌ویژه در شرایط نور محیطی روشن افزایش می‌دهد. محصول بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده و مطابق با استانداردهای زیست‌محیطی بدون سرب و RoHS است که آن را برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای الکترونیکی نیازمند نمایشگرهای عددی یا آلفانومریک محدود قابل اعتماد مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این نمایشگر شامل پایبندی به ابعاد استاندارد صنعتی است که تضمین‌کننده سازگاری با طرح‌های PCB و سوکت‌های موجود طراحی‌شده برای این سایز رایج است. مصرف توان پایین آن یک مزیت کلیدی برای دستگاه‌های باتری‌خور یا کم‌مصرف است. رزین سطح خاکستری با کاهش نور محیطی منعکس‌شده، کنتراست را به‌طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد و باعث می‌شود قطعات روشن شده واضح‌تر به نظر برسند. این دستگاه عمدتاً برای کاربردهایی هدف‌گیری شده که نیازمند نمایشگرهای عددی بادوام، خوانا و مقرون‌به‌صرفه هستند، مانند لوازم خانگی مصرفی، پنل‌های ابزار صنعتی و سیستم‌های مختلف نمایش دیجیتال.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

بخش‌های زیر یک تحلیل دقیق و عینی از مشخصات الکتریکی، نوری و حرارتی دستگاه را همان‌طور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهند.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا زیر آن تضمین نشده و در طراحی قابل اعتماد باید از آن اجتناب کرد.

• ولتاژ معکوس (V_R):5V. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوندگاه شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F):25mA. این حداکثر جریان DC توصیه‌شده برای عملکرد پیوسته است.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60mA. این فقط تحت شرایط پالسی (چرخه کاری ≤ 10%، فرکانس ≤ 1kHz) مجاز است و نباید برای بایاس DC استفاده شود.
• توان تلف شده (P_d):60mW. این حداکثر توانی است که بسته‌بندی می‌تواند در دمای محیط (T_a) 25 درجه سانتی‌گراد تلف کند. برای دماهای بالاتر باید به منحنی کاهش توان مراجعه کرد.
• دمای عملیاتی (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. عملکرد دستگاه در این محدوده دمای محیط تضمین شده است.
• دمای ذخیره‌سازی (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری (T_sol):260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر مدت 5 ثانیه، که برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا دستی معمول است.

2.2 مشخصات الکترو-اپتیکی

این پارامترها در دمای استاندارد محیط 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده و عملکرد دستگاه را تحت شرایط عملیاتی عادی تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_v):مقدار معمول 17.6 میلی‌کاندلا به ازای هر قطعه است وقتی با جریان مستقیم (I_F) 10mA راه‌اندازی شود. حداقل مقدار مشخص‌شده 7.8 میلی‌کاندلا است. تلرانس ±10% برای شدت نور اعمال می‌شود. طراحان باید از مقدار حداقل برای محاسبات روشنایی در بدترین حالت استفاده کنند.
• طول موج پیک (λ_p):621 نانومتر (معمول). این طول موجی است که در آن انتشار طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λ_d):615 نانومتر (معمول). این طول موج رنگ درک‌شده نور را توصیف می‌کند و برای بینایی انسان مرتبط‌تر از طول موج پیک است.
• پهنای باند تابش طیف (Δλ):18 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ پهنای باند کوچکتر به معنای رنگ تک‌فام‌تر است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.0V معمول، 2.4V حداکثر در I_F=20mA. تلرانس ±0.1V است. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در V_R=5V. این جریان نشتی زمانی است که دستگاه در بایاس معکوس قرار دارد.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه‌ها \"بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده‌اند.\" این به معنای یک فرآیند دسته‌بندی یا مرتب‌سازی پس از تولید است.

• دسته‌بندی شدت نور:معیار اصلی دسته‌بندی، شدت نور (I_v) است. دستگاه‌ها آزمایش شده و در محدوده‌های شدت خاص یا کدهای \"CAT\" (همان‌طور که در برچسب بسته‌بندی اشاره شده) گروه‌بندی می‌شوند. این امر ثبات در روشنایی را در یک دسته تولیدی یا سفارش واحد تضمین می‌کند. طراحانی که این قطعه را مشخص می‌کنند باید آگاه باشند که روشنایی ممکن است بین کدهای CAT مختلف متفاوت باشد.
• رنگ/طول موج:اگرچه به صراحت به عنوان یک پارامتر دسته‌بندی‌شده ذکر نشده است، مقادیر معمول برای طول موج پیک (621nm) و غالب (615nm) ارائه شده است. برای اکثر کاربردهایی که از AlGaInP برای رنگ نارنجی-قرمز استفاده می‌کنند، تغییر رنگ معمولاً محدود است، اما کاربردهای بحرانی تطبیق رنگ باید با تامین‌کننده تأیید شوند.
• ولتاژ مستقیم:تلرانس مشخص‌شده ±0.1V است که نسبتاً محدود است. اگرچه لزوماً یک دسته رسمی نیست، این تلرانس محدود طراحی درایور را با کاهش تغییرات افت ولتاژ در سراسر نمایشگر ساده می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت منحنی‌های مشخصه معمول را ارائه می‌دهد که برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط غیراستاندارد ضروری هستند.

4.1 توزیع طیف

منحنی خروجی طیفی یک پیک انتشار مشخصه در حدود 621 نانومتر را نشان می‌دهد که رنگ نارنجی-قرمز را تأیید می‌کند. پهنای باند 18nm نشان‌دهنده یک رنگ نسبتاً اشباع‌شده است. شکل منحنی برای مواد AlGaInP معمول است.

4.2 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

این منحنی رابطه غیرخطی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. نشان می‌دهد که برای یک جریان مستقیم معین (مثلاً 20mA)، ولتاژ مستقیم معمولاً حدود 2.0V خواهد بود. شیب منحنی نشان‌دهنده مقاومت دینامیکی پیوندگاه LED است. طراحان از این برای محاسبه ولتاژ تغذیه لازم و مقدار مقاومت سری برای تنظیم جریان مناسب استفاده می‌کنند.

4.3 منحنی کاهش جریان مستقیم

این یکی از مهم‌ترین نمودارها برای طراحی قابل اعتماد است. نشان می‌دهد که چگونه حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز باید با افزایش دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد. در حداکثر دمای عملیاتی 85 درجه سانتی‌گراد، جریان پیوسته مجاز به طور قابل توجهی کمتر از رتبه حداکثر مطلق 25mA در 25 درجه سانتی‌گراد است. نادیده گرفتن این کاهش توان می‌تواند منجر به کاهش شتابان لومن، تغییر رنگ و خرابی فاجعه‌بار ناشی از گرمای بیش از حد شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

نمایشگر دارای ابعاد استاندارد DIP (بسته دو ردیفه) است. ابعاد کلیدی از نقشه شامل موارد زیر است:

• ارتفاع کلی: 8.0 میلی‌متر (حداکثر)
• عرض بدنه: 13.2 میلی‌متر (اسمی)
• طول بدنه: 19.0 میلی‌متر (اسمی)
• ارتفاع رقم: 7.62 میلی‌متر (0.3 اینچ)
• فاصله پایه‌ها (پین): 2.54 میلی‌متر (0.1 اینچ) شبکه استاندارد.
• قطر پایه: 0.5 میلی‌متر (معمول)

تلرانس‌ها ±0.25mm است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. این ابعاد برای طرح PCB حیاتی هستند و اطمینان از قرارگیری مناسب در سوراخ نصب و فاصله صحیح برای لحیم‌کاری موجی را تضمین می‌کنند.

5.2 پین‌اوت و شناسایی قطبیت

نمودار مدار داخلی یک پیکربندی کاتد مشترک برای هفت قطعه را نشان می‌دهد. این بدان معناست که همه LEDهای قطعه یک اتصال منفی مشترک (کاتد) دارند. آندهای جداگانه برای قطعات a تا g روی پین‌های جداگانه قرار دارند. پین کاتد مشترک باید در مدار به زمین (یا پتانسیل ولتاژ پایین‌تر) متصل شود. نمودار پین‌اوت باید در طول طراحی PCB برای مسیریابی صحیح سیگنال‌ها به هر قطعه مورد مشورت قرار گیرد. اتصال نادرست منجر به روشن نشدن قطعات یا نمایش اعداد/کاراکترهای نادرست می‌شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

• لحیم‌کاری:حداکثر دمای مطلق لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 5 ثانیه است. این برای لحیم‌کاری دستی با هویه یا فرآیندهای لحیم‌کاری موجی مناسب است. باید مراقبت شود تا از قرارگیری طولانی‌مدت در معرض گرما برای جلوگیری از آسیب به بسته پلاستیکی و اتصالات سیم داخلی اجتناب شود.
• احتیاط‌های ESD (تخلیه الکترواستاتیک):تراشه‌های LED به ESD حساس هستند. احتیاط‌های توصیه‌شده برای جابجایی شامل استفاده از بند مچ زمین‌شده، ایستگاه‌های کاری ضد ESD با زیراندازهای رسانا و زمین‌سازی مناسب تمام تجهیزات است. مواد عایق باید با یونیزه‌کننده‌ها تیمار شوند یا در رطوبت کنترل‌شده نگهداری شوند تا بار تخلیه شود.
• تمیزکاری:اگرچه مشخص نشده است، فرآیندهای استاندارد تمیزکاری PCB سازگار با بسته‌های رزین اپوکسی می‌توانند استفاده شوند. برای سازگاری شیمیایی خاص با سازنده مشورت کنید.
• ذخیره‌سازی:دستگاه‌ها باید در محدوده دمای ذخیره‌سازی مشخص‌شده (40- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد) در یک محیط کم‌رطوبت و ضد ESD نگهداری شوند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

• فرمت بسته‌بندی:دستگاه‌ها در لوله‌ها، سپس جعبه‌ها و در نهایت کارتن‌ها بسته‌بندی می‌شوند. بسته‌بندی خاص 26 قطعه در هر لوله، 88 لوله در هر جعبه و 4 جعبه در هر کارتن است که در مجموع 9,152 قطعه در هر کارتن می‌شود.
• اطلاعات برچسب:برچسب بسته‌بندی شامل اطلاعات حیاتی برای ردیابی و شناسایی است:
  • CPN: شماره قطعه مشتری
  • P/N: شماره قطعه سازنده (مثلاً ELS-321USOWA/S530-A4)
  • QTY: مقدار در بسته
  • CAT: رتبه شدت نور (کد دسته)
  • LOT No.: شماره دسته تولید برای ردیابی.

8. پیشنهادات کاربرد

8.1 مدارهای کاربرد معمول

به عنوان یک نمایشگر کاتد مشترک، معمولاً توسط یک میکروکنترلر یا درایور نمایشگر اختصاصی (مثلاً ثبات شیفت 74HC595، MAX7219) راه‌اندازی می‌شود. آند هر قطعه از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان به خروجی درایور متصل می‌شود. مقدار این مقاومت (R_سری) با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود: R_سری= (V_تغذیه- V_F) / I_F. با استفاده از حداکثر V_F(2.4V) برای یک طراحی قوی، و I_Fمورد نظر 10mA با تغذیه 5V: R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ω. یک مقاومت استاندارد 270 Ω مناسب خواهد بود. پین(های) کاتد مشترک توسط کنترلر به زمین سوئیچ می‌شوند تا رقم فعال شود.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت استفاده کنید. اتصال مستقیم به یک منبع ولتاژ به دلیل جریان بیش از حد LED را از بین می‌برد.
• مالتی‌پلکسینگ:برای نمایشگرهای چندرقمی، مالتی‌پلکسینگ برای صرفه‌جویی در پین‌های I/O رایج است. در طراحی‌های مالتی‌پلکس شده اطمینان حاصل کنید که جریان پیک از رتبه I_FP(60mA) تجاوز نکند و جریان متوسط در طول زمان کاهش I_Fرا برای چرخه کاری استفاده‌شده رعایت کند.
• زاویه دید:پس‌زمینه خاکستری کنتراست را بهبود می‌بخشد اما ممکن است در مقایسه با پس‌زمینه سیاه کمی بر زاویه دید تأثیر بگذارد. موقعیت دید مورد نظر محصول نهایی را در نظر بگیرید.
• مدیریت حرارت:در محیط‌های با دمای محیط بالا یا هنگام راه‌اندازی نزدیک به حداکثر جریان، اطمینان از تهویه کافی در اطراف نمایشگر برای جلوگیری از تجاوز دمای پیوندگاه از محدودیت‌های ایمن ضروری است.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر یا نمایشگرهای کوچکتر، این دستگاه مزایای خاصی ارائه می‌دهد:

• در مقابل نمایشگرهای رشته‌ای یا VFD:مصرف توان بسیار کمتر، عمر طولانی‌تر، مقاومت بیشتر در برابر ضربه/لرزش و عملکرد خنک‌تر.
• در مقابل نمایشگرهای LED کوچکتر (مثلاً رقم 5mm یا 3mm):ارتفاع رقم 7.62mm خوانایی برتر از فاصله را ارائه می‌دهد و آن را برای مترهای پنلی و لوازم خانگی که کاربر ممکن است نزدیک نباشد مناسب می‌سازد.
• در مقابل نمایشگرهای LCD:LEDها خودنور هستند و دید عالی در شرایط کم‌نور بدون نور پس‌زمینه ارائه می‌دهند. همچنین محدوده دمای عملیاتی بسیار وسیع‌تر و زمان پاسخ سریع‌تری دارند.
• متمایزکننده کلیدی:ترکیب سایز استاندارد صنعتی 7.62mm، سطح خاکستری افزایش‌دهنده کنتراست و فناوری قابل اعتماد AlGaInP برای انتشار نور نارنجی-قرمز، این نمایشگر را به عنوان انتخابی قوی، خوانا و کم‌مصرف برای نمایشگرهای عددی صنعتی و مصرفی قرار می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 آیا می‌توانم این نمایشگر را با 20mA به طور پیوسته راه‌اندازی کنم؟

بله، اما با احتیاط. حداکثر جریان پیوسته مطلق در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد 25mA است. راه‌اندازی با 20mA در محدوده مشخصات است، اما شمابایداگر انتظار می‌رود دمای محیط افزایش یابد، به منحنی کاهش جریان مستقیم مراجعه کنید. در 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته مجاز به طور قابل توجهی کمتر است. برای عملکرد قابل اعتماد بلندمدت، راه‌اندازی با 10-15mA اغلب یک روش ایمن‌تر است که عمر عملیاتی را نیز افزایش می‌دهد.

10.2 چرا ولتاژ مستقیم معمول (2.0V) پایین‌تر از برخی LEDهای سفید یا آبی است؟

ولتاژ مستقیم عمدتاً توسط انرژی گاف نواری ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. AlGaInP که برای رنگ‌های نارنجی-قرمز/قرمز/کهربایی استفاده می‌شود، انرژی گاف نواری کمتری نسبت به مواد InGaN مورد استفاده برای LEDهای آبی، سبز و سفید دارد. یک گاف نواری پایین‌تر نیاز به انرژی کمتری (ولتاژ پایین‌تر) برای عبور الکترون‌ها و انتشار فوتون‌ها دارد.

10.3 عبارت \"دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور\" برای طراحی من چه معنایی دارد؟

به این معنی است که نمایشگرهای حاصل از دسته‌های تولیدی مختلف یا برچسب‌خورده با کدهای \"CAT\" مختلف ممکن است سطوح روشنایی متفاوتی داشته باشند. اگر یکنواختی روشنایی در تمام واحدهای محصول شما حیاتی است، باید دستگاه‌ها را از یک دسته شدت واحد (کد CAT) مشخص و تهیه کنید. برای اکثر کاربردها، تغییرات درون تلرانس مشخص‌شده (±10%) قابل قبول است.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک ولت‌متر ساده 3 رقمی برای یک منبع تغذیه میزی، که در محیطی تا 50 درجه سانتی‌گراد کار می‌کند.

مراحل طراحی:

1. انتخاب جریان راه‌اندازی:هدف 10mA برای هر قطعه برای روشنایی خوب و طول عمر.
2. مقاومت محدودکننده جریان:با استفاده از تغذیه میکروکنترلر 5V و حداکثر V_F2.4V: R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260Ω. از 270Ω (نزدیک‌ترین مقدار استاندارد) استفاده کنید.
3. مالتی‌پلکسینگ:برای کنترل 3 رقم (21 قطعه + 3 کاتد مشترک) با پین‌های کمتر، از مالتی‌پلکسینگ با چرخه کاری 1/3 استفاده کنید. جریان پیک هر قطعه در طول بازه زمانی فعال آن 30mA خواهد بود تا میانگین 10mA حفظ شود (زیرا فقط 1/3 زمان روشن است). این پیک 30mA به خوبی زیر رتبه I_FP rating.
4. بررسی حرارتی:در دمای محیط 50 درجه سانتی‌گراد، باید منحنی کاهش توان بررسی شود. جریان پیوسته مجاز کمتر از 25mA است. با این حال، از آنجایی کهمیانگینجریان هر قطعه ما فقط 10mA است و نمایشگر مالتی‌پلکس شده است (هر رقم 2/3 زمان خاموش است)، افزایش دمای پیوندگاه حداقل خواهد بود و این طراحی را از نظر حرارتی ایمن می‌سازد.
5. رابط میکروکنترلر:از یک ثبات شیفت مانند 74HC595 برای کنترل آندهای قطعه و سه پین GPIO برای سینک کردن کاتدهای مشترک از طریق ترانزیستورها (مثلاً ترانزیستورهای NPN 2N3904) استفاده کنید.

12. معرفی اصل عملکرد

یک نمایشگر LED هفت‌قطعه‌ای مجموعه‌ای از هفت دیود نورافشان (LED) جداگانه است که در یک الگوی شکل هشت چیده شده‌اند. هر LED یک قطعه را تشکیل می‌دهد (با برچسب a تا g). با روشن کردن انتخابی ترکیبات خاصی از این قطعات، تمام ارقام اعشاری (0-9) و برخی حروف می‌توانند تشکیل شوند. در این دستگاه کاتد مشترک، کاتدهای (ترمینال‌های منفی) هر هفت LED قطعه به صورت داخلی به یک یا چند پین مشترک متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک قطعه، باید یک ولتاژ مثبت به پین آند جداگانه آن (از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان) اعمال شود، در حالی که پین کاتد مشترک به زمین متصل است و مدار را کامل می‌کند. انتشار نور خود ناشی از الکترولومینسانس در تراشه نیمه‌هادی AlGaInP است: وقتی در بایاس مستقیم قرار می‌گیرد، الکترون‌ها و حفره‌ها در پیوندگاه p-n بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون‌هایی با طول موج متناظر با گاف نواری ماده (حدود 615-621 نانومتر برای نارنجی-قرمز) آزاد می‌کنند.

13. روندها و زمینه فناوری

نمایشگرهای هفت‌قطعه‌ای از طریق سوراخ مانند این یکی نمایانگر یک فناوری بالغ و بسیار قابل اعتماد هستند. در حالی که نمایشگرهای دستگاه نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار و مینیاتوری‌سازی به طور فزاینده‌ای رایج هستند، نمایشگرهای از طریق سوراخ برای نمونه‌سازی اولیه، استفاده آموزشی، بازارهای تعمیر و کاربردهایی که استحکام مکانیکی و سهولت لحیم‌کاری دستی در اولویت هستند، محبوب باقی می‌مانند. استفاده از AlGaInP برای LEDهای قرمز، نارنجی و کهربایی با بازده بالا استاندارد است. روندها در بازار گسترده‌تر نمایشگر شامل ادغام کنترلرها/درایورها در ماژول نمایشگر، توسعه نسخه‌های فوق‌العاده روشن برای خوانایی در نور خورشید و حرکت به سمت بسته‌های SMD است. با این حال، طراحی اساسی و رابط الکتریکی نمایشگر هفت‌قطعه‌ای استاندارد برای دهه‌ها ثابت مانده است که تضمین‌کننده دسترسی بلندمدت و آشنایی طراحی است.