ELT-512SURWA/S530-A3 0.56\

1. مرور کلی محصول

ELT-512SURWA/S530-A3 یک ماژول نمایش الفبایی-عددی هفت قسمتی است که به صورت نصب از طریق سوراخ (through-hole) مونتاژ می‌شود. این ماژول دارای ابعاد استاندارد صنعتی با ارتفاع رقم 14.22 میلی‌متر، معادل 0.56 اینچ می‌باشد. دستگاه با استفاده از تراشه‌های نیمه‌هادی قرمز درخشان AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) ساخته شده است که درون یک رزین پخش‌کننده سفید رنگ محصور شده‌اند تا انتشار نور و زاویه دید را بهبود بخشند. سطح خارجی نمایشگر به رنگ خاکستری پرداخت شده است که ظاهری خنثی و حرفه‌ای مناسب برای انواع طراحی پنل فراهم می‌کند.

این نمایشگر در دسته قطعات کم‌مصرف طبقه‌بندی می‌شود و آن را برای کاربردهایی که بهره‌وری انرژی در آنها مد نظر است، ایده‌آل می‌سازد. این محصول کاملاً با دستورالعمل‌های Pb-free (عاری از سرب) و RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد که مناسب بودن آن را برای استفاده در محصولاتی که تحت مقررات سختگیرانه زیست‌محیطی به صورت جهانی به بازار عرضه می‌شوند، تضمین می‌کند.

هدف طراحی اولیه این نمایشگر، ارائه قابلیت اطمینان و خوانایی عالی حتی در شرایط نور محیطی روشن است. اندازه استاندارد و بسته‌بندی Through-Hole آن، گزینه‌ای همه‌کاره برای نمونه‌سازی اولیه و تولید انبوه فراهم می‌کند و به‌راحتی با استفاده از تکنیک‌های لحیم‌کاری متعارف در بردهای مدار چاپی (PCB) ادغام می‌شود.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی ELT-512SURWA/S530-A3 از انتخاب مواد و طراحی آن نشأت می‌گیرد. استفاده از فناوری AlGaInP برای تراشه‌های LED، خروجی قرمز درخشان با بازدهی بالا و خلوص رنگ خوبی فراهم می‌کند. رزین سفید پخش‌کننده به پراکندگی یکنواخت نور در هر سگمنت کمک کرده، نقاط داغ را کاهش داده و روشنایی یکنواختی را تضمین می‌کند که برای خوانایی کاربر حیاتی است.

بازارهای هدف این دستگاه گسترده هستند و هر کاربرد نیازمند نمایش عددی یا الفبایی-عددی محدود واضح و قابل اعتماد را در بر می‌گیرند. استحکام و رابط استاندارد آن، این قطعه را به یک انتخاب اصلی برای مهندسانی تبدیل کرده که سیستم‌هایی را طراحی می‌کنند که نیاز به ارائه داده به شیوه‌ای ساده و مؤثر به کاربر نهایی دارند.

2. Technical Parameter Deep Dive

درک کامل مشخصات دستگاه برای طراحی صحیح مدار و تضمین قابلیت اطمینان بلندمدت حیاتی است. پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد تعریف شده‌اند.

2.1 Absolute Maximum Ratings

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

• ولتاژ معکوس (V_R): 5V. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست سریع پیوند شود.
• جریان مستقیم پیوسته (I_F): 25mA. این حداکثر جریان DC است که می‌توان به طور مداوم اعمال کرد.
• جریان اوج رو به جلو (I_FP): 60mA. این تنها تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 10% یا کمتر و فرکانس 1kHz مجاز است.
• اتلاف توان (P_d): 60mW. حداکثر توانی که دستگاه می‌تواند به صورت گرما تلف کند.
• Operating & Storage Temperature: -40°C تا +85°C (کارکرد)، -40°C تا +100°C (نگهداری).
• دمای لحیم‌کاری (T_sol): 260 درجه سانتی‌گراد برای مدت زمان حداکثر 5 ثانیه، که با فرآیندهای استاندارد لحیم کاری موجی یا ری‌فلو سازگار است.

2.2 ویژگی‌های الکترواپتیکی

این ویژگی‌ها عملکرد دستگاه را تحت شرایط کاری عادی توصیف می‌کنند. مقادیر معمولی برای راهنمایی طراحی ارائه شده‌اند، اما طراحان باید محدودیت‌های حداقل و حداکثر را در نظر بگیرند.

• شدت نور (I_v): 7.8mcd (حداقل), 17.6mcd (معمولی) در I_F=10mA. این مقدار متوسط خروجی نور به ازای هر سگمنت است. یک تلرانس ±10% برای این پارامتر اعمال می‌شود.
• طول موج اوج (λ_p): 632 نانومتر (معمولی) در جریان I_F=20 میلی‌آمپر. این طول‌موجی است که در آن تابش طیفی در قوی‌ترین حالت خود قرار دارد.
• طول موج غالب (λ_d): 624 نانومتر (معمولی) در جریان I_F=20mA. این طول موجی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را به عنوان \"قرمز درخشان\" تعریف می‌کند.
• پهنای باند طیفی (Δλ): 20nm (Typ) در I_F=20mA، که نشان‌دهنده محدوده طول‌موج‌های منتشر شده است.
• ولتاژ مستقیم (V_F): 2.0V (مشخصه‌ای), 2.4V (حداکثر) در I_F=20mA. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که مدار درایو می‌تواند ولتاژ کافی را تأمین کند. تلرانس ±0.1V اعمال می‌شود.
• جریان معکوس (I_R): 100µA (حداکثر) در V_R=5V.

3. توضیح سیستم Binning

دیتاشیت نشان می‌دهد که شدت نور \"دسته‌بندی\" شده است. این به فرآیند Binning اشاره دارد که در آن نمایشگرهای تولید شده بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده مرتب می‌شوند. دستگاه‌های داخل یک دسته خاص (یا \"CAT\" همانطور که روی برچسب ذکر شده) دارای شدت‌های نوری خواهند بود که در محدوده‌ای تعریف شده حول مقدار معمول قرار می‌گیرند (مثلاً 17.6mcd ±10%). این به طراحان اجازه می‌دهد نمایشگرهایی با روشنایی یکنواخت برای کاربردهای خود انتخاب کنند و ظاهری یکدست در بین چندین واحد در یک محصول تضمین شود. ولتاژ Forward نیز با تلرانس دقیقی (±0.1V) کنترل می‌شود که محاسبه مقاومت محدودکننده جریان را ساده کرده و مصرف توان و رفتار حرارتی یکنواختی را در یک دسته از دستگاه‌ها تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی عملکرد

دیتاشیت منحنی‌های معمولی را ارائه می‌دهد که رابطه بین پارامترهای کلیدی را نشان می‌دهند. این‌ها برای درک رفتار تحت شرایط غیراستاندارد ضروری هستند.

4.1 توزیع طیف

منحنی توزیع طیفی، شدت نسبی نور منتشرشده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد. برای ELT-512SURWA/S530-A3، این منحنی حول 632 نانومتر (اوج) با پهنای باند معمول 20 نانومتر متمرکز است که مشخصه انتشار قرمز باریک و خالص فناوری AlGaInP را تأیید می‌کند. این امر منجر به اشباع رنگ بالا می‌شود.

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

این منحنی رابطه غیرخطی بین جریان عبوری از LED و افت ولتاژ دو سر آن را نشان می‌دهد. در ابتدا، تا زمانی که ولتاژ مستقیم به یک آستانه (حدود ۱.۸ تا ۲.۰ ولت برای این قطعه) نرسد، جریان بسیار کمی عبور می‌کند. پس از این نقطه، جریان با افزایش کمی در ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد. به همین دلیل است که LEDها همیشه با یک مکانیزم محدودکننده جریان (مقاومت یا درایور جریان ثابت) راه‌اندازی می‌شوند و مستقیماً با یک منبع ولتاژ نه.

4.3 Forward Current Derating Curve

این یک منحنی حیاتی برای قابلیت اطمینان است. نشان می‌دهد که چگونه حداکثر جریان مستقیم مجاز پیوسته (I_F) باید با افزایش دمای محیط کار کاهش یابد. با افزایش دما، بازده داخلی LED کاهش یافته و توانایی آن در دفع حرارت کم میشود. برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و تسریع در تخریب، جریان راه‌اندازی باید متناسباً کاهش یابد. به عنوان مثال، در حالی که در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد جریان ۲۵ میلی‌آمپر مجاز است، در دمای محیط ۸۵ درجه سانتی‌گراد، جریان به مراتب کمتری حداکثر مقدار ایمن خواهد بود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

دستگاه از قالب استاندارد DIP (Dual In-line Package) با پایه‌های عبوری استفاده می‌کند. نقشه ابعاد بسته‌بندی تمام اندازه‌های مکانیکی حیاتی برای چیدمان PCB را ارائه می‌دهد، از جمله:

• ارتفاع کلی، عرض و عمق.
• فاصله پین‌ها (پیچ) و قطر.
• ابعاد و موقعیت پنجره قطعه.
• اندازه و فاصله پیشنهادی پد PCB.

تلرانس‌های این ابعاد معمولاً ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. نمودار مدار داخلی، پیکربندی کاتد مشترک یا آند مشترک هفت سگمنت و نقطه اعشار (در صورت وجود) را نشان می‌دهد که برای طراحی مدار درایو صحیح ضروری است. پین‌اوت مشخص می‌کند که کدام پین هر سگمنت (A-G و DP) را کنترل می‌کند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

این قطعه برای فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری مناسب است. حداکثر دمای مطلق مجاز برای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 5 ثانیه است. این با پروفایل‌های معمول لحیم‌کاری موجی یا دستی مطابقت دارد. اجتناب از تنش حرارتی بیش از حد با عدم تجاوز از این ترکیب زمان/دما بسیار حیاتی است. پیش‌گرم کردن برد برای به حداقل رساندن شوک حرارتی توصیه می‌شود. پس از لحیم‌کاری، قطعه باید مطابق با روش‌های استاندارد تمیزکاری PCB تمیز شود تا اطمینان حاصل شود که هیچ باقیمانده فلاکسی که می‌تواند بر قابلیت اطمینان بلندمدت تأثیر بگذارد، باقی نمانده است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

دستگاه از یک جریان بسته‌بندی مشخص پیروی می‌کند تا در طول حمل‌ونقل و جابجایی محافظت شود.

• بسته‌بندی واحد13 قطعه در یک لوله ضد استاتیک بسته‌بندی می‌شوند.
• بسته‌بندی میانی63 لوله در یک جعبه بسته‌بندی می‌شوند.
• کارتن اصلی: 4 جعبه در یک کارتن حمل و نقل بسته‌بندی می‌شوند، در مجموع 3,276 قطعه در هر کارتن (13 × 63 × 4).

برچسب روی بسته‌بندی حاوی اطلاعات کلیدی برای ردیابی و شناسایی است:

• CPN: شماره قطعه مشتری (در صورت اختصاص).
• P/N: شماره قطعه سازنده (ELT-512SURWA/S530-A3).
• تعداد: مقدار موجود در بسته.
• CAT: رتبه شدت نور (دسته‌بندی Binning).
• LOT No: شماره LOT ساخت برای ردیابی.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

همانطور که در دیتاشیت ذکر شده است، کاربردهای اصلی شامل موارد زیر می‌شود:

• لوازم خانگی: نمایش تایمرها، تنظیمات دما یا کدهای وضعیت در فرها، مایکروویوها، ماشین‌های لباسشویی و کولرهای گازی.
• پنل‌های ابزارنمایش‌گرهای تجهیزات آزمایشگاهی، کنترل‌های صنعتی، گیج‌های بازار جانبی خودرو و دستگاه‌های پزشکی.
• نمایش‌گرهای دیجیتالهر دستگاهی که نیاز به خروجی عددی دارد، مانند ساعت‌ها، شمارنده‌ها، ترازوها یا ثبت‌کننده‌های داده ساده.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود‌سازی جریان: همیشه از یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت را با استفاده از R = (V_supply - V_F) / I_F. از حداکثر V_F از دیتاشیت استفاده کنید تا در بدترین شرایط جریان کافی تضمین شود.
• مالتی‌پلکسینگ: برای نمایشگرهای چندرقمی، معمولاً از تکنیک مالتی‌پلکسینگ برای کنترل بخش‌های زیاد با پین‌های I/O کمتر استفاده می‌شود. اطمینان حاصل کنید که جریان پیک در این طرح مالتی‌پلکس شده از I_FP rating تجاوز نکند.
• زاویه دید: رزین پراکنده سفید، زاویه دید گسترده‌ای فراهم می‌کند. موقعیت کاربر مورد نظر نسبت به نمایشگر را در طراحی مکانیکی در نظر بگیرید.
• محافظت در برابر ESD (Electrostatic Discharge): LEDها به ESD حساس هستند. در طول مونتاژ، روش‌های کنترل (ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، بند مچ) را اجرا کنید. در محصول نهایی، در صورتی که خطوط ورودی در معرض کاربر یا محیط خارجی قرار دارند، افزودن حفاظت ولتاژ گذرا را در نظر بگیرید.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی مانند LEDهای قرمز GaAsP (گالیوم آرسنید فسفید)، AlGaInP مورد استفاده در این نمایشگر بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به خروجی درخشان‌تر با همان جریان راه‌اندازی می‌شود. همچنین رنگ \"قرمز درخشان\" در مقایسه با قرمز استاندارد، اشباع‌تر و از نظر بصری متمایزتر است. بسته‌بندی تِرُه‌هول در مقایسه با قطعات نصب‌سطحی (SMDs) در کاربردهای با لرزش بالا یا قابلیت اطمینان بالا، استحکام مکانیکی و هدایت حرارتی برتر به PCB ارائه می‌دهد، اگرچه به لحیم‌کاری دستی یا موجی نیاز دارد و فضای بیشتری روی برد اشغال می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از پایه میکروکنترلر 5 ولت راه‌اندازی کنم؟
ج: خیر. ولتاژ مستقیم معمول آن 2.0 ولت است. اتصال مستقیم به 5 ولت باعث جریان بیش از حد شده و LED را از بین می‌برد. باید از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری استفاده کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5 ولت، یک جریان هدف I_F از 10 میلی‌آمپر، و استفاده از حداکثر V_F=2.4 ولت برای ایمنی: R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260Ω. یک مقاومت استاندارد 270Ω مناسب خواهد بود.

س: منظور از "کاتد مشترک" یا "آند مشترک" برای این نمایشگر چیست؟
ج: نمودار مدار داخلی پیکربندی را مشخص می‌کند. در یک نمایشگر با کاتد مشترک، تمام کاتدها (قطب‌های منفی) LEDهای قطعه به یکدیگر و به یک پایه مشترک متصل شده‌اند. شما با اعمال ولتاژ مثبت به پایه آند مجزای آن، یک قطعه را راه‌اندازی می‌کنید. در یک نمایشگر با آند مشترک، آندها مشترک هستند. شما باید نمودار داخلی دیتاشیت را برای طراحی مدار درایور صحیح (منبع جریان در مقابل سینک جریان) بررسی کنید.

س: چرا رتبه‌بندی جریان اوج رو به جلو (I_FP) بالاتر از رتبه‌بندی پیوسته (I_F) است؟
A> LEDs can handle short pulses of higher current without overheating, as there is time for the junction to cool between pulses. This allows for brighter display multiplexing or pulsed operation. The 1/10 duty cycle and 1kHz frequency are the defined safe conditions for this peak current.

11. طراحی عملی و مورد استفاده

مورد: طراحی یک نمایشگر دیجیتال ساده برای ولت‌سنج
یک مهندس در حال ساخت یک ولت‌سنج DC با محدوده 0-30 ولت است. مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) یک سیگنال BCD (کد دهدهی باینری) تولید می‌کند. این داده BCD باید با استفاده از یک آی‌سی رمزگشا/درایور (مانند 7447 برای نمایشگرهای آند مشترک) به فرمت 7-سگمنت تبدیل شود. نمایشگر ELT-512SURWA/S530-A3 به خروجی‌های این آی‌سی درایور متصل خواهد شد. مهندس باید:
1. مطمئن شود که قابلیت جریان خروجی آی‌سی درایور با جریان I نمایشگر مطابقت دارد_F نیازمندی (مثلاً ۱۰-۲۰ میلی‌آمپر به ازای هر سگمنت).
محاسبه و قرار دادن مقاومت‌های محدودکننده جریان بین خروجی‌های درایور آی‌سی و پایه‌های نمایشگر، در صورتی که درایور دارای محدودکننده جریان داخلی نباشد.
طراحی چیدمان PCB مطابق با ابعاد پکیج، با اطمینان از تراز صحیح پایه‌ها.
در نظر گرفتن افزودن قابلیت تنظیم نور با استفاده از PWM (مدولاسیون عرض پالس) روی پایه بلنکینگ یا کنترل شدت درایور، که چرخه وظیفه سگمنت‌ها را برای کنترل روشنایی بدون تغییر جریان مدوله می‌کند.

12. معرفی اصل

نمایشگر هفت قسمتی، مجموعهای از هفت المان LED مستطیلی (بخشها) است که به شکل عدد هشت چیده شدهاند. با روشن کردن ترکیبهای خاصی از این بخشها، تمام ارقام دهدهی (0-9) و برخی حروف (مانند A, C, E, F) قابل تشکیل هستند. هر بخش یک LED مجزا است. در مدل ELT-512SURWA/S530-A3، این LEDها از ماده نیمهرسانای AlGaInP ساخته شدهاند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بالاتر از آستانه دیود اعمال میشود، الکترونها و حفرهها در ناحیه فعال نیمهرسانا بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد میکنند. گاف انرژی خاص ماده AlGaInP طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین میکند که در این مورد، قرمز درخشان است. سپس نور توسط پوشش رزین اپوکسی سفید رنگ، پخش و شکل داده میشود تا بخشهای قابل مشاهده را ایجاد کند.

13. روندهای توسعه

در حالی که نمایشگرهای نصب‌شده از طریق سوراخ (Through-Hole) مانند ELT-512SURWA/S530-A3 برای بازارهای تعمیر، علاقه‌مندان و برخی صنایع خاص حیاتی باقی می‌مانند، روند کلی در الکترونیک به شدت به سمت فناوری نصب سطحی (SMT) است. نمایشگرهای SMT اندازه کوچکتر، ارتفاع کمتر، مناسب‌بودن برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place و اغلب عملکرد حرارتی بهتر به دلیل اتصال مستقیم به PCB را ارائه می‌دهند. برای کاربردهای با روشنایی بالا، از مواد جدیدتری مانند InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای رنگ‌هایی مانند آبی، سبز و سفید استفاده می‌شود. با این حال، برای نمایشگرهای قرمز استاندارد، AlGaInP همچنان یک راه‌حل بسیار کارآمد و مقرون‌به‌صرفه باقی می‌ماند. تحولات آینده ممکن است شامل نمایشگرهایی با درایور و کنترلر یکپارچه برای کاهش تعداد قطعات خارجی، و استفاده از پلاستیک‌ها یا پوشش‌های پیشرفته برای زوایای دید گسترده‌تر و کنتراست بهبودیافته در نور خورشید باشد.