دیتاشیت نمایشگر هفت‌قطعه‌ای ELS-315SURWA/S530-A3 - ارتفاع رقم 9.14 میلی‌متر - قرمز درخشان (632 نانومتر) - ولتاژ مستقیم 2.0 ولت - جریان مستقیم 25 میلی‌آمپر - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

ELS-315SURWA/S530-A3 یک نمایشگر الفبایی-عددی هفت‌قطعه‌ای تک‌رقمی است که برای نصب از طریق سوراخ طراحی شده است. این نمایشگر دارای اندازه استاندارد صنعتی با ارتفاع رقم 9.14 میلی‌متر (0.36 اینچ) می‌باشد. نمایشگر با چیپ‌های LED قرمز درخشان AlGaInP ساخته شده است که درون یک پکیج رزین پخش‌کننده سفید قرار گرفته‌اند و ظاهری خاکستری رنگ ایجاد می‌کنند. این ترکیب برای ارائه قابلیت اطمینان بالا و خوانایی عالی حتی در شرایط نور محیطی روشن طراحی شده است و آن را برای کاربردهای متنوع نشانگر و قرائت مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این نمایشگر شامل مطابقت با استانداردهای صنعتی از نظر اندازه و آرایش پایه‌ها است که جایگزینی آسان و یکپارچه‌سازی طراحی را تضمین می‌کند. این نمایشگر مصرف توان پایینی ارائه می‌دهد که به طراحی سیستم‌های بهینه از نظر انرژی کمک می‌کند. دستگاه بر اساس شدت نور دسته‌بندی (بین) شده است که امکان تطابق یکنواخت روشنایی در کاربردهای چندرقمی را فراهم می‌سازد. علاوه بر این، این محصول عاری از سرب و مطابق با دستورالعمل RoHS تولید شده است که با مقررات زیست‌محیطی مدرن سازگار است. بازارهای هدف آن عمدتاً کاربردهای الکترونیک صنعتی و مصرفی هستند که به قرائت‌های عددی یا الفبایی-عددی محدود، واضح و قابل اطمینان نیاز دارند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از مشخصات الکتریکی، نوری و حرارتی دستگاه را همان‌طور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

حداکثر مقادیر مجاز مطلق، محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این‌ها شرایط کارکرد عادی نیستند.

• ولتاژ معکوس (V_R):5V. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• جریان مستقیم (I_F):25mA DC. این حداکثر جریان پیوسته مجاز از طریق یک قطعه است.
• جریان مستقیم پیک (I_FP):60mA. این تنها تحت شرایط پالسی (چرخه کاری ≤ 10%، فرکانس ≤ 1kHz) مجاز است.
• توان تلف شده (P_d):60mW. حداکثر توانی که دستگاه می‌تواند تلف کند، که به صورت V_F* I_F.
• دمای کارکرد (T_opr):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیط برای کارکرد قابل اطمینان.
• دمای نگهداری (T_stg):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری (T_sol):260 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 5 ثانیه، که معمولاً برای لحیم‌کاری موجی یا دستی است.

2.2 مشخصات الکترونوری

این پارامترها در دمای پیوند استاندارد (T_a=25°C) اندازه‌گیری شده و عملکرد دستگاه را تحت شرایط کارکرد عادی تعریف می‌کنند.

• شدت نور (I_v):4.0mcd (حداقل)، 8.0mcd (معمول) در I_F=10mA. این میانگین خروجی نور هر قطعه است. تلرانس ±10% مشخص شده است.
• طول موج پیک (λ_p):632nm (معمول) در I_F=20mA. این طول موجی است که در آن انتشار طیفی قوی‌ترین است.
• طول موج غالب (λ_d):624nm (معمول) در I_F=20mA. این طول موجی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ (قرمز درخشان) را تعریف می‌کند.
• پهنای باند طیفی (Δλ):20nm (معمول) در I_F=20mA. این نشان‌دهنده باریکی طیف نور قرمز منتشر شده است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):2.0V (معمول)، 2.4V (حداکثر) در I_F=20mA. افت ولتاژ در دو سر LED هنگام هدایت، با تلرانس ±0.1V.
• جریان معکوس (I_R):100µA (حداکثر) در V_R=5V. جریان نشتی کوچک هنگامی که دستگاه در بایاس معکوس قرار دارد.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه "بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است." این بدان معناست که واحدها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در یک جریان تست مشخص، آزمایش و مرتب (بین) می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا نمایشگرها را از یک دسته شدت نور یکسان انتخاب کنند تا روشنایی یکنواختی در تمام ارقام یک نمایشگر چندرقمی تضمین شود و از تغییرات محسوس در درخشندگی قطعات جلوگیری شود. کدها یا محدوده‌های خاص دسته‌بندی در متن ارائه شده جزئیات داده نشده است، اما معمولاً بخشی از اطلاعات سفارش خواهد بود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل منحنی‌های مشخصه معمول است که برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط غیراستاندارد حیاتی هستند.

4.1 توزیع طیف

منحنی طیف، شدت نسبی نور منتشر شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد. برای این LED قرمز مبتنی بر AlGaInP، منحنی حول طول موج پیک 632 نانومتر با پهنای باند 20 نانومتر ذکر شده متمرکز خواهد بود که رنگ قرمز خالص و اشباع شده بدون انتشار قابل توجه در باندهای رنگی دیگر را تأیید می‌کند.

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

این منحنی رابطه غیرخطی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. ولتاژ روشن شدن (جایی که جریان به طور قابل توجهی شروع به جریان می‌کند، حدود 1.8-2.0V برای AlGaInP قرمز) و چگونگی افزایش ولتاژ مستقیم با جریان را نشان می‌دهد. طراحان از این منحنی برای محاسبه مقادیر مقاومت سری (R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F) برای تنظیم جریان کارکرد مورد نظر استفاده می‌کنند، که معمولاً بین 10-20mA برای تعادل بین روشنایی و طول عمر است.

4.3 منحنی کاهش جریان مستقیم

این یک نمودار حیاتی مدیریت حرارتی است. حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط نشان می‌دهد. با افزایش دمای محیط، دمای پیوند LED افزایش می‌یابد و حداکثر جریان ایمن باید کاهش یابد تا از گرمای بیش از حد و تخریب تسریع‌شده جلوگیری شود. منحنی معمولاً جریان نامی (مثلاً 25mA) را نشان می‌دهد که تا دمای مشخصی (مثلاً 25°C یا 40°C) مجاز است و پس از آن تا صفر در حداکثر دمای پیوند شیب می‌یابد. برای طراحی‌هایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند، باید به این منحنی مراجعه کرد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد و نقشه پکیج

دستگاه در قالب استاندارد DIP (بسته دو ردیفه) برای نصب از طریق سوراخ است. نقشه ابعادی، اندازه‌گیری‌های حیاتی را ارائه می‌دهد: ارتفاع، عرض و طول کلی؛ اندازه و فاصله قطعات؛ قطر، طول و فاصله (پیچ) پایه‌ها (پین‌ها). یادداشت مشخص می‌کند که تلرانس کلی ±0.25mm است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. طراحان باید از این نقشه برای ایجاد ردپای PCB استفاده کنند تا اندازه، فاصله و جایگذاری صحیح پد برای قطعات رقم و پایه‌های مشترک تضمین شود.

5.2 نمودار مدار داخلی و شناسایی قطبیت

نمودار مدار داخلی، اتصال الکتریکی 10 پایه را نشان می‌دهد. یک نمایشگر هفت‌قطعه‌ای استاندارد دارای 7 پایه برای قطعات (a تا g)، 1 یا چند پایه مشترک (آند یا کاتد، بسته به پیکربندی آند مشترک یا کاتد مشترک) و گاهی یک نقطه اعشار (dp) است. نمودار مشخص می‌کند که کدام پایه کدام قطعه را کنترل می‌کند و اتصال مشترک را شناسایی می‌کند، که برای سیم‌کشی صحیح و طراحی مدار درایور (مثلاً استفاده از مالتی‌پلکسر یا IC درایور نمایشگر اختصاصی) ضروری است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

دیتاشیت حداکثر دمای لحیم‌کاری 260 درجه سلسیوس را برای ≤5 ثانیه مشخص می‌کند. این یک ریتینگ استاندارد برای لحیم‌کاری موجی یا دستی با هویه کنترل دمایی است. برای لحیم‌کاری رفلو، به یک پروفیل خاص نیاز است که ارائه نشده است. ملاحظات کلیدی شامل موارد زیر است:

• حساسیت ESD:تراشه‌های LED به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. رعایت احتیاط‌های دست‌زنی مانند ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، بند مچ و فوم رسانا در حین مونتاژ به شدت توصیه می‌شود.
• تنش حرارتی:از قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض دمای بالا در حین لحیم‌کاری برای جلوگیری از آسیب به پکیج پلاستیکی یا اتصالات سیم داخلی خودداری کنید.
• تمیزکاری:در صورت نیاز به تمیزکاری، از روش‌های سازگار با رزین پلاستیکی استفاده کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

دستگاه از سلسله مراتب بسته‌بندی خاصی پیروی می‌کند: 35 قطعه در یک تیوب بسته‌بندی می‌شوند، 140 تیوب (در مجموع 4,900 قطعه) در یک جعبه بسته‌بندی می‌شوند و 4 جعبه (در مجموع 19,600 قطعه) در یک کارتن اصلی بسته‌بندی می‌شوند. برچسب روی بسته‌بندی شامل فیلدهایی برای شماره قطعه مشتری (CPN)، شماره قطعه سازنده (P/N)، تعداد بسته‌بندی (QTY)، دسته شدت نور (CAT) و شماره لات (LOT No.) است که ردیابی و شناسایی صحیح را تضمین می‌کند.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

• لوازم خانگی:تایمرها، قرائت دما روی فر/مایکروویو، نشانگرهای چرخه روی ماشین‌های لباس‌شویی.
• پنل‌های ابزار دقیق:تجهیزات تست و اندازه‌گیری، پنل‌های کنترل صنعتی، گیج‌های جانبی خودرو.
• نمایشگرهای قرائت دیجیتال:شمارنده‌های ساده، ساعت‌ها، تابلوهای امتیاز و هر دستگاهی که به یک نشانگر عددی واضح نیاز دارد.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدودیت جریان:همیشه از یک مقاومت سری برای هر قطعه یا خط مشترک برای تنظیم جریان مستقیم استفاده کنید. محاسبه بر اساس ولتاژ منبع تغذیه و V_Fمعمول در I_F.
• مالتی‌پلکسینگ:برای نمایشگرهای چندرقمی، مالتی‌پلکسینگ رایج است تا تعداد پایه‌های میکروکنترلر کاهش یابد. اطمینان حاصل کنید که مدار درایور می‌تواند جریان پیک را در طول چرخه مالتی‌پلکسینگ بدون تجاوز از ریتینگ جریان پیک دستگاه تحمل کند.
• زاویه دید:رزین پخش‌کننده سفید، زاویه دید وسیعی فراهم می‌کند. جهت نمایشگر را نسبت به کاربر در نظر بگیرید.
• کنترل روشنایی:روشنایی را می‌توان با تغییر جریان مستقیم (در محدوده مجاز) یا با استفاده از PWM (مدولاسیون عرض پالس) روی سیگنال درایو تنظیم کرد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر یا نمایشگرهای کوچکتر، ELS-315SURWA/S530-A3 تعادلی از اندازه، روشنایی و بازده ارائه می‌دهد. ارتفاع رقم 9.14 میلی‌متری آن یک استاندارد رایج است که تضمین کننده سازگاری گسترده است. استفاده از ماده AlGaInP در مقایسه با LEDهای قرمز قدیمی مبتنی بر GaAsP، بازده بالاتر و رنگ قرمز زنده‌تر و اشباع‌شده‌تری ارائه می‌دهد. طراحی از طریق سوراخ در مقایسه با دستگاه‌های نصب سطحی، استحکام مکانیکی و سهولت نمونه‌سازی اولیه را ارائه می‌دهد، اگرچه به فضای بیشتری روی برد نیاز دارد. تمایز کلیدی آن در کلاس خود، ترکیب آرایش پایه استاندارد صنعتی، دسته‌بندی شدت نور برای یکنواختی و مطابقت با RoHS است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از پایه میکروکنترلر 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

خیر، نه مستقیماً.یک پایه GPIO معمولی میکروکنترلر می‌تواند 20-25mA را تأمین/جذب کند که با ریتینگ I_Fنمایشگر مطابقت دارد. با این حال، ولتاژ مستقیم LED تنها حدود 2.0V است. اتصال مستقیم آن به یک پایه 5V بدون مقاومت محدودکننده جریان، سعی در راه‌اندازی جریان بسیار بالاتری خواهد داشت که ممکن است به LED و پایه میکروکنترلر آسیب برساند. شما باید از یک مقاومت سری استفاده کنید: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150Ω (از مقدار استاندارد 150Ω یا 180Ω استفاده کنید).

10.2 تفاوت طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

طول موج پیک (λ_p)طول موج فیزیکی است که در آن طیف انتشار حداکثر شدت را دارد.طول موج غالب (λ_d)طول موج نور تک‌رنگی است که به نظر چشم انسان همان رنگ را دارد. برای LEDها، λ_dاغلب کمی کوتاه‌تر از λ_pاست و پارامتر مرتبط‌تری برای مشخصات رنگ در کاربردهای بصری است.

10.3 آیا این نمایشگر از نوع آند مشترک است یا کاتد مشترک؟

متن ارائه شده از دیتاشیت این موضوع را به صراحت بیان نکرده است. این اطلاعات حیاتی درنمودار مدار داخلیقرار دارد. طراحبایدقبل از طراحی مدار درایور، این نمودار را بررسی کند تا پیکربندی را تعیین کند. استفاده از پیکربندی اشتباه مانع از روشن شدن نمایشگر خواهد شد.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک شمارنده مالتی‌پلکس 4 رقمی.برای راه‌اندازی چهار نمایشگر ELS-315SURWA/S530-A3 با یک میکروکنترلر:

1. نوع پایه مشترک (آند/کاتد) را از نمودار داخلی تعیین کنید.
2. تمام پایه‌های قطعه متناظر (a-g, dp) را در چهار رقم به هم وصل کنید.
3. پایه مشترک هر رقم را از طریق یک ترانزیستور (برای تحمل جریان) اگر از نوع آند مشترک است، یا مستقیماً/وارونه اگر کاتد مشترک است و در توانایی جذب MCU قرار دارد، به یک پایه جداگانه میکروکنترلر وصل کنید.
4. یک مقاومت محدودکننده جریان واحد برای هر خط قطعه، بر اساس جریان پیک هر قطعه در حین مالتی‌پلکسینگ محاسبه کنید. اگر هر رقم 1/4 زمان فعال باشد، برای دستیابی به جریان متوسط 10mA، جریان پیک در بازه زمانی فعال آن باید 40mA باشد. اطمینان حاصل کنید که این پیک 40mA از ریتینگ I_FPدستگاه (60mA) تجاوز نمی‌کند و در توانایی درایور قرار دارد.
5. فرم‌ور بنویسید تا به سرعت بین ارقام چرخه کند (مثلاً 100Hz برای هر رقم، نرخ تازه‌سازی کل 400Hz) و قطعات صحیح را برای رقم فعال روشن کند.

12. معرفی اصل عملکرد

یک نمایشگر هفت‌قطعه‌ای، مجموعه‌ای از هفت میله LED (قطعه) است که به صورت الگوی هشت‌شکل چیده شده‌اند. با روشن کردن انتخابی ترکیب‌های خاصی از این قطعات، تمام ارقام اعشاری (0-9) و برخی حروف را می‌توان تشکیل داد. هر قطعه یک LED مجزا است. در یک نمایشگرآند مشترک، تمام آندهای LEDهای قطعه به یک پایه مشترک (V_CC) متصل شده‌اند و هر کاتد به طور جداگانه کنترل می‌شود. برای روشن کردن یک قطعه، پایه کاتد آن LOW می‌شود (از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان به زمین متصل می‌شود). در یک نمایشگرکاتد مشترک، کاتدها مشترک (زمین) هستند و آندها HIGH می‌شوند تا روشن شوند. ELS-315SURWA/S530-A3 از ماده نیمه‌هادی AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیوم فسفید) استفاده می‌کند که هنگامی که الکترون‌ها با حفره‌ها در سراسر شکاف باند ماده بازترکیب می‌شوند، نور را در طیف قرمز تا زرد-نارنجی منتشر می‌کند، فرآیندی که الکترولومینسانس نامیده می‌شود.

13. روندها و تحولات فناوری

در حالی که نمایشگرهای هفت‌قطعه‌ای از طریق سوراخ مانند ELS-315SURWA/S530-A3 به دلیل استحکام و سهولت استفاده محبوب باقی مانده‌اند، روند کلی در الکترونیک به سمت فناوری نصب سطحی (SMT) برای مونتاژ خودکار، اندازه کوچکتر و پروفیل پایین‌تر است. نسخه‌های با روشنایی بالا و قابل خواندن در نور خورشید نیز مورد تقاضا هستند. علاوه بر این، تغییر فزاینده‌ای به سمت ماژول‌های نمایشگر یکپارچه با کنترلرهای داخلی (I2C, SPI) وجود دارد که واسط میکروکنترلر را ساده می‌کنند. با این حال، LEDهای هفت‌قطعه‌ای مجزا همچنان در کاربردهای حساس به هزینه، پروژه‌های آماتوری و موقعیت‌هایی که دید بالا و راه‌اندازی مستقیم ساده یک قطعه استاندارد از اهمیت بالایی برخوردار است، جایگاه قوی‌ای دارند. استفاده از مواد کارآمدتر مانند AlGaInP، همان‌طور که در این دستگاه مشاهده می‌شود، بخشی از تکامل مداوم برای ارائه عملکرد بهتر در قالب کلاسیک است.