دیتاشیت فنی LTS-6960HR - نمایشگر LED هفت‌قطعه‌ای 0.56 اینچی با رنگ نارنجی-قرمز - ارتفاع رقم 14.22 میلی‌متر - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - توان 75 میلی‌وات

1. مرور کلی محصول

LTS-6960HR یک ماژول نمایشگر LED آلفانومریک تک‌رقمی و هفت‌قطعه‌ای است. این دستگاه برای ارائه نمایش واضح و با کنتراست بالا از اعداد و کاراکترهای آلفانومریک محدود در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی طراحی شده است. این دستگاه دارای ارتفاع رقمی 0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر) است که آن را برای کاربردهایی که به کاراکترهای با اندازه متوسط و به راحتی قابل خواندن نیاز دارند، مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این نمایشگر چندین مزیت کلیدی ارائه می‌دهد که آن را برای الکترونیک مصرفی و صنعتی مناسب می‌سازد. ویژگی‌های اصلی آن شامل نیاز به توان کم، ظاهر عالی کاراکتر با قطعات یکنواخت و پیوسته، روشنایی بالا، کنتراست بالا و زاویه دید گسترده است. ساختار حالت جامد، قابلیت اطمینان بالا را تضمین می‌کند. این نمایشگر بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است که امکان تطبیق روشنایی در کاربردهای چندرقمی را فراهم می‌کند و در بسته‌بندی بدون سرب مطابق با دستورالعمل‌های RoHS ارائه می‌شود. بازار هدف شامل تجهیزات اداری، دستگاه‌های ارتباطی، لوازم خانگی، پنل‌های ابزار دقیق و سایر کاربردهایی است که به نمایشگر عددی قابل اطمینان با اندازه متوسط نیاز دارند.

1.2 توضیح دستگاه و ویژگی‌ها

LTS-6960HR از چیپ‌های LED نارنجی-قرمز استفاده می‌کند. این چیپ‌ها با استفاده از فناوری GaAsP بر روی بستر شفاف GaP یا AlInGaP بر روی بستر غیرشفاف GaAs ساخته شده‌اند. نمایشگر دارای صفحه‌ای قرمز و قطعات قرمز است که ظاهری کلاسیک نشانگر را ارائه می‌دهد. این نمایشگر به صورت دستگاه آند مشترک پیکربندی شده است که یک پیکربندی معمول برای ساده‌سازی مدار درایو در کاربردهای مالتی‌پلکس است. یک نقطه اعشار در سمت راست گنجانده شده است. ویژگی‌های کلیدی آن عبارتند از: ارتفاع رقمی 0.56 اینچ، روشنایی یکنواخت قطعات، مصرف توان کم، ویژگی‌های بصری عالی، روشنایی و کنتراست بالا، زاویه دید گسترده، قابلیت اطمینان بالا، دسته‌بندی شدت نور و مطابقت با RoHS.

2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

دستگاه نباید فراتر از این محدودیت‌ها کار کند تا از آسیب دائمی جلوگیری شود. حداکثر اتلاف توان هر قطعه 75 میلی‌وات است. حداکثر جریان پیشروی پیک هر قطعه 60 میلی‌آمپر است، اما این فقط تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است. جریان پیشروی پیوسته هر قطعه در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 25 میلی‌آمپر درجه‌بندی شده است، با ضریب کاهش 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالاتر از این دما. دستگاه می‌تواند در محدوده دمایی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد کار کرده و ذخیره شود. دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.59 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن مشخص شده است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

این پارامترها در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند. شدت نور متوسط (Iv) هر قطعه در جریان پیشرو (IF) 10 میلی‌آمپر از حداقل 870 میکروکاندلا تا معمولاً 2400 میکروکاندلا متغیر است. طول موج اوج انتشار (λp) در IF=20mA معمولاً 630 نانومتر است. عرض نیمه خط طیفی (Δλ) 40 نانومتر است. طول موج غالب (λd) 621 نانومتر است. ولتاژ پیشروی هر قطعه (VF) در IF=20mA از 2.0 ولت (حداقل) تا 2.6 ولت (حداکثر) متغیر است. جریان معکوس هر قطعه (IR) در ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت حداکثر 100 میکروآمپر است. توجه به این نکته بسیار مهم است که این شرایط ولتاژ معکوس فقط برای اهداف آزمایش است؛ کارکرد پیوسته تحت بایاس معکوس مجاز نیست. نسبت تطبیق شدت نور بین قطعات حداکثر 2:1 است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه \"برای شدت نور دسته‌بندی شده است.\" این به معنای یک سیستم دسته‌بندی بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در جریان آزمایش استاندارد (معمولاً 10mA مطابق جدول ویژگی‌ها) است. دسته‌بندی، یکنواختی در روشنایی در بین چندین نمایشگر مورد استفاده در یک محصول را تضمین می‌کند و از روشنایی ناهموار جلوگیری می‌کند. در حالی که جزئیات کد دسته خاص در این بخش ارائه نشده است، به طراحان توصیه می‌شود هنگام مونتاژ چندین نمایشگر در یک کاربرد، دستگاه‌ها را از یک دسته شدت نور یکسان مشخص یا درخواست کنند تا از مشکلات ناهمواری رنگ و روشنایی جلوگیری شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به \"منحنی‌های ویژگی‌های الکتریکی/نوری معمول\" اشاره می‌کند که برای طراحی دقیق ضروری هستند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند، چنین منحنی‌هایی معمولاً شامل موارد زیر هستند: جریان پیشرو در مقابل ولتاژ پیشرو (منحنی IV)، که رابطه غیرخطی را نشان می‌دهد و در انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان کمک می‌کند؛ شدت نور در مقابل جریان پیشرو، که نشان می‌دهد خروجی نور چگونه با جریان افزایش می‌یابد؛ شدت نور در مقابل دمای محیط، که نشان‌دهنده کاهش خروجی نور با افزایش دما است؛ و احتمالاً منحنی توزیع طیفی، که تمرکز نور ساطع شده حول طول‌موج‌های اوج و غالب را نشان می‌دهد. این منحنی‌ها به مهندسان اجازه می‌دهد تا شرایط درایو را بهینه کرده و عملکرد در دماهای غیراستاندارد را درک کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

نمایشگر در یک بسته‌بندی استاندارد Through-Hole ارائه می‌شود. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر ارائه شده‌اند. تلرانس‌های ابعادی ±0.25 میلی‌متر (0.01 اینچ) است مگر اینکه در نقشه مکانیکی (که در متن به طور کامل جزئیات آن نیامده) به گونه دیگری مشخص شده باشد. بسته شامل ده پایه برای اتصال الکتریکی است.

5.2 اتصال پایه‌ها و شناسایی قطبیت

نمودار مدار داخلی یک پیکربندی آند مشترک برای تمام قطعات را نشان می‌دهد. پایه‌ها به شرح زیر هستند: پایه 1: کاتد E؛ پایه 2: کاتد D؛ پایه 3: آند مشترک؛ پایه 4: کاتد C؛ پایه 5: کاتد D.P. (نقطه اعشار)؛ پایه 6: کاتد B؛ پایه 7: کاتد A؛ پایه 8: آند مشترک؛ پایه 9: کاتد F؛ پایه 10: کاتد G. وجود دو پایه آند مشترک (3 و 8) معمول است تا جریان توزیع شده و قابلیت اطمینان بهبود یابد. نقطه اعشار در سمت راست رقم قرار دارد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

حداکثر مقدار مجاز مطلق، دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه را هنگامی که در فاصله 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود، مشخص می‌کند. این یک پارامتر حیاتی برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا دستی است تا از آسیب حرارتی به چیپ‌های LED یا بسته پلاستیکی جلوگیری شود. دیتاشیت به شدت هشدار می‌دهد که از ابزارها یا روش‌های مونتاژ نامناسبی که نیروی غیرعادی به بدنه نمایشگر وارد می‌کنند استفاده نکنید، زیرا این می‌تواند باعث آسیب مکانیکی شود.

7. شرایط نگهداری

برای نگهداری بلندمدت دستگاه‌های استفاده نشده، شرایط خاصی برای جلوگیری از اکسیداسیون پایه‌ها توصیه می‌شود. برای نمایشگرهای LED استاندارد در بسته‌بندی اصلی، محیط نگهداری توصیه شده دمایی بین 5 درجه سانتی‌گراد تا 30 درجه سانتی‌گراد با رطوبت نسبی زیر 60% RH است. برای نمایشگرهای نوع SMD (اگرچه LTS-6960HR از نوع Through-Hole است، اما راهنما شامل شده است)، پس از باز شدن کیسه اصلی مهر و موم شده رطوبت‌گیر، دستگاه‌ها باید در عرض 168 ساعت (سطح MSL 3) تحت همان شرایط دما و رطوبت استفاده شوند. اگر پس از باز شدن بیش از 168 ساعت نگهداری شوند، پخت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت قبل از لحیم‌کاری توصیه می‌شود. به طور کلی توصیه می‌شود نمایشگرها در اسرع وقت مصرف شده و از موجودی‌های بزرگ بلندمدت اجتناب شود.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای تجهیزات الکترونیکی معمولی از جمله دستگاه‌های اتوماسیون اداری، تجهیزات ارتباطی، لوازم خانگی و ابزار دقیق در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی مانند ساعت‌های دیجیتال، پنل مترها، تابلوهای امتیاز، پنل‌های کنترل لوازم خانگی و نمایشگرهای کنترل صنعتی که به یک رقم عددی نیاز دارند، مناسب است.

8.2 ملاحظات و احتیاط‌های طراحی

طراحی مدار درایو:درایو جریان ثابت نسبت به درایو ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا شدت نور یکنواخت و طول عمر تضمین شود. مدار باید به گونه‌ای طراحی شود که محدوده کامل ولتاژ پیشرو (VF: 2.0V تا 2.6V) را در بر گیرد تا تضمین کند که جریان درایو مورد نظر همیشه تحویل داده می‌شود. جریان عملیاتی ایمن باید با در نظر گرفتن حداکثر دمای محیط کاربرد، با لحاظ کردن کاهش جریان 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالای 25 درجه سانتی‌گراد، انتخاب شود.
محافظت:مدار درایو باید شامل محافظت در برابر ولتاژهای معکوس و اسپایک‌های ولتاژ گذرا در حین روشن یا خاموش شدن باشد، زیرا بایاس معکوس می‌تواند باعث مهاجرت فلز و خرابی شود. تغییرات سریع دمای محیط، به ویژه در محیط‌های مرطوب، باید اجتناب شود تا از تشکیل میعان روی نمایشگر جلوگیری شود.
رابط نوری:اگر از فیلتر یا رویه‌ای استفاده می‌شود، نباید به طور مستقیم و محکم با سطح نمایشگر در تماس باشد، زیرا چسب‌های حساس به فشار روی فیلم‌ها ممکن است جابجا شوند.
یادداشت قابلیت اطمینان:بدون مشورت قبلی، استفاده از این دستگاه برای کاربردهای حیاتی از نظر ایمنی (هوانوردی، پشتیبانی حیات پزشکی و غیره) توصیه نمی‌شود، زیرا خرابی آن می‌تواند جان یا سلامت را به خطر بیندازد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با نمایشگرهای رقمی کوچکتر (مثلاً 0.3 اینچی)، LTS-6960HR به دلیل ارتفاع 0.56 اینچی خود، دید بهتری در فاصله یا در شرایط روشن ارائه می‌دهد. در مقایسه با LEDهای گسسته ساده، این نمایشگر یک کاراکتر شکل‌یافته را در یک بسته واحد ارائه می‌دهد که چیدمان PCB و مونتاژ را ساده می‌کند. پیکربندی آند مشترک آن هنگام اتصال به پورت‌های میکروکنترلر که به عنوان سینک جریان پیکربندی شده‌اند، مزیت دارد. استفاده از فناوری AlInGaP/GaAsP یک رنگ نارنجی-قرمز کلاسیک با بازدهی خوب ارائه می‌دهد. دسته‌بندی صریح برای شدت نور، یک تمایز کلیدی برای کاربردهایی است که نیاز به ظاهر یکنواخت در بین چندین واحد دارند.

10. پرسش‌های متداول بر اساس پارامترهای فنی

س: هدف از دو پایه آند مشترک (3 و 8) چیست؟
ج: آن‌ها به صورت داخلی به هم متصل هستند. استفاده از هر دو پایه به توزیع جریان کل آند کمک می‌کند، چگالی جریان در مسیرهای PCB و پایه‌های بسته را کاهش می‌دهد و می‌تواند قابلیت اطمینان را بهبود بخشد. در یک طراحی، آن‌ها باید روی PCB به هم متصل شوند.
س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با منبع تغذیه 5 ولت و یک مقاومت راه‌اندازی کنم؟
ج: بله، اما باید مقاومت محدودکننده جریان را بر اساس بدترین حالت ولتاژ پیشرو محاسبه کنید. با استفاده از حداکثر VF (2.6V) در IF مورد نظر (مثلاً 10mA)، مقدار مقاومت R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 اهم است. همیشه تأیید کنید که جریان واقعی از حداکثر ریتینگ پیوسته تجاوز نمی‌کند.
س: \"چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1ms\" برای جریان پیک به چه معناست؟
ج: می‌توانید به طور خلاصه قطعه را با حداکثر 60mA پالس بزنید، اما پالس نباید پهن‌تر از 0.1 میلی‌ثانیه باشد و جریان متوسط در طول زمان نباید از ریتینگ پیوسته تجاوز کند. به عنوان مثال، یک پالس 0.1ms هر 1ms (چرخه کاری 10%) اگر پیک 60mA باشد، متوسط 6mA را می‌دهد.
س: چرا آزمایش ولتاژ معکوس ذکر شده است اگر در کارکرد مجاز نیست؟
ج: آزمایش جریان معکوس (IR) در 5V یک آزمایش کیفیت و نشتی است که در حین تولید انجام می‌شود. این آزمایش یکپارچگی اتصال LED را تأیید می‌کند. اعمال بایاس معکوس به طور پیوسته در یک کاربرد می‌تواند دستگاه را تخریب کند.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی نمایشگر تک‌رقمی ولت‌متر.ADC یک میکروکنترلر یک ولتاژ را می‌خواند و نیاز به نمایش آن روی یک رقم (0-9) دارد. پین‌های پورت میکروکنترلر می‌توانند 20mA را سینک کنند. طراحی از یک نمایشگر آند مشترک استفاده می‌کند، بنابراین پین‌های میکروکنترلر به کاتدهای قطعات متصل می‌شوند (از طریق مقاومت‌های سری کوچک برای محافظت اضافی). پایه‌های آند مشترک به هم متصل شده و توسط یک ترانزیستور PNP (یا یک FET نوع PMOS) که توسط پین دیگر میکروکنترلر سوئیچ می‌شود، راه‌اندازی می‌شوند. فریم‌ور رقم را مالتی‌پلکس می‌کند با روشن کردن ترانزیستور و سینک جریان از طریق پایه‌های کاتد مناسب برای روشن کردن قطعات مورد نظر برای عدد. جریان هر قطعه توسط قابلیت سینک میکروکنترلر و مقاومت تنظیم می‌شود، که اطمینان حاصل می‌کند زیر 25mA باقی بماند. نقطه اعشار می‌تواند برای نشان دادن محدوده استفاده شود.

12. معرفی اصل عملکرد

یک نمایشگر هفت‌قطعه‌ای مجموعه‌ای از هفت میله LED (قطعات a تا g) است که به صورت الگوی هشت‌تایی چیده شده‌اند. با روشن کردن ترکیب‌های خاصی از این قطعات، تمام ارقام اعشاری (0-9) و برخی حروف می‌توانند تشکیل شوند. در یک پیکربندی آند مشترک، تمام آندهای LEDها به یک منبع ولتاژ مثبت مشترک متصل می‌شوند. هر قطعه با اعمال ولتاژ پایین (زمین یا منطق پایین) به پایه کاتد مربوطه خود روشن می‌شود و اجازه می‌دهد جریان از آن LED خاص عبور کند. این پیکربندی اغلب زمانی ترجیح داده می‌شود که منطق درایو (مانند یک میکروکنترلر) در سینک جریان (کشیدن به زمین) بهتر از سورس کردن آن باشد.

13. روندهای توسعه

در حالی که نمایشگرهای هفت‌قطعه‌ای سنتی Through-Hole مانند LTS-6960HR برای بسیاری از کاربردها حیاتی باقی مانده‌اند، روندها به سمت بسته‌بندی‌های Surface-Mount Device (SMD) برای مونتاژ خودکار، ماژول‌های چندرقمی با چگالی بالاتر با درایورهای مجتمع (رابط I2C یا SPI) و نمایشگرهایی با گاموت رنگی گسترده‌تر یا قابلیت RGB در حرکت هستند. همچنین روندی به سمت مواد با بازدهی بالاتر، مانند AlInGaP بهبود یافته، برای دستیابی به روشنایی بیشتر در جریان‌های کمتر وجود دارد. با این حال، سادگی اساسی، قابلیت اطمینان و مقرون به صرفه بودن نمایشگرهای هفت‌قطعه‌ای گسسته، استفاده مداوم از آن‌ها را در طیف وسیعی از محصولات مصرفی و صنعتی که به خروجی عددی پایه نیاز دارند، تضمین می‌کند.