دیتاشیت نمایشگر LED هفت‌بخشی چهاررقمی ۰.۲۸ اینچی - ارتفاع رقم ۷ میلی‌متر - رنگ قرمز سوپر - سند فنی فارسی

۱. مرور کلی محصول

این سند به تفصیل مشخصات یک نمایشگر LED هفت‌بخشی چهاررقمی با ارتفاع رقم ۰.۲۸ اینچ (۷ میلی‌متر) را شرح می‌دهد. این دستگاه برای کاربردهایی طراحی شده است که نیازمند نمایش عددی واضح، روشن و با قابلیت دید عالی هستند. این نمایشگر از فناوری نیمه‌هادی پیشرفته AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای المان‌های نورانی خود استفاده می‌کند که به‌طور خاص برای تولید خروجی رنگ قرمز سوپر مهندسی شده است. نمایشگر دارای صفحه خاکستری و بخش‌های سفید است که به کنتراست بالا و ظاهر برتر کاراکتر تحت شرایط نوری مختلف کمک می‌کند.

فلسفه طراحی هسته بر ارائه یک راه‌حل حالت جامد قابل اعتماد با نیاز توان پایین متمرکز است که آن را برای طیف گسترده‌ای از محصولات مصرفی، صنعتی و ابزار دقیق که نمایش داده عددی در آن‌ها حیاتی است، مناسب می‌سازد.

۲. ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

این نمایشگر چندین ویژگی طراحی را در خود جای داده است که عملکرد و قابلیت استفاده آن را افزایش می‌دهد:

• ارتفاع رقم:۰.۲۸ اینچ (۷.۰ میلی‌متر)، اندازه‌ای متعادل برای خوانایی خوب بدون مصرف فضای پنل بیش از حد ارائه می‌دهد.
• طراحی بخش:بخش‌های یکنواخت و پیوسته، روشنایی یکنواخت و ظاهر حرفه‌ای و تمیز کاراکتر را تضمین می‌کنند.
• عملکرد نوری:روشنایی بالا و کنتراست بالا را ارائه می‌دهد که توسط چیپ‌های AlInGaP و طراحی صفحه خاکستری/بخش سفید تسهیل شده است.
• زاویه دید:یک زاویه دید گسترده اطمینان می‌دهد که نمایشگر از موقعیت‌های مختلف نسبت به کاربر قابل خواندن باقی بماند.
• عملکرد با توان پایین:برای خروجی نور کارآمد نسبت به توان ورودی مهندسی شده است و برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به انرژی مناسب است.
• قابلیت اطمینان:به عنوان یک دستگاه حالت جامد، در مقایسه با نمایشگرهای مکانیکی، قابلیت اطمینان بالا و عمر عملیاتی طولانی ارائه می‌دهد.
• باینینگ:شدت نورانی دسته‌بندی (باین) شده است که امکان یکنواختی در روشنایی در بین چندین واحد در یک خط تولید را فراهم می‌کند.

۳. بررسی عمیق مشخصات فنی

۳.۱ مشخصات الکتریکی و نوری

عملکرد نمایشگر تحت شرایط آزمایش استاندارد در دمای محیط (T_A) ۲۵ درجه سلسیوس تعریف شده است. پارامترهای کلیدی شامل موارد زیر هستند:

• شدت نورانی متوسط (I_V):از حداقل ۲۰۰ میکروکاندلا تا مقدار معمول ۶۰۰ میکروکاندلا در زمانی که با جریان مستقیم (I_F) ۱ میلی‌آمپر برای هر بخش راه‌اندازی می‌شود، متغیر است. این پارامتر با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای تقریب منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE اندازه‌گیری می‌شود.
• طول موج اوج انتشار (λ_p):معمولاً ۶۳۹ نانومتر، که نقطه رنگ اصلی انتشار قرمز سوپر را تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):تقریباً ۲۰ نانومتر، که خلوص طیفی نور منتشر شده را نشان می‌دهد.
• طول موج غالب (λ_d):معمولاً ۶۳۱ نانومتر، که یک متریک کلیدی دیگر برای تعیین رنگ درک شده است.
• ولتاژ مستقیم هر بخش (V_F):معمولاً ۲.۶ ولت با حداکثر ۲.۶ ولت در I_F= ۲۰ میلی‌آمپر. این برای طراحی مدار راه‌انداز حیاتی است.
• جریان معکوس هر بخش (I_R):حداکثر ۱۰۰ میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) ۵ ولت اعمال می‌شود.
• نسبت تطابق شدت نورانی (I_V-m):حداکثر نسبت ۲:۱، که یکنواختی منطقی در روشنایی بین بخش‌های مختلف یک رقم یا بین ارقام را تضمین می‌کند.

۳.۲ ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد خارج از این محدودیت‌ها توصیه نمی‌شود.

• توان تلف شده هر بخش:حداکثر ۷۰ میلی‌وات.
• جریان مستقیم پیک هر بخش:حداکثر ۹۰ میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه ۱/۱۰، عرض پالس ۰.۱ میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم پیوسته هر بخش:حداکثر ۲۵ میلی‌آمپر در ۲۵ درجه سلسیوس. این ریتینگ به صورت خطی با نرخ ۰.۳۳ میلی‌آمپر/درجه سلسیوس با افزایش دما کاهش می‌یابد.
• ولتاژ معکوس هر بخش:حداکثر ۵ ولت.
• محدوده دمای عملیاتی:۳۵- درجه سلسیوس تا ۸۵+ درجه سلسیوس.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:۳۵- درجه سلسیوس تا ۸۵+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری:دستگاه می‌تواند دمای لحیم‌کاری ۲۶۰ درجه سلسیوس را به مدت ۳ ثانیه در فاصله ۱/۱۶ اینچ (تقریباً ۱.۶ میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن تحمل کند.

۴. اطلاعات مکانیکی و پکیج

دستگاه در یک پکیج استاندارد نمایشگر LED عرضه می‌شود. نقشه ابعادی ارائه شده، فوت‌پرینت فیزیکی دقیق را مشخص می‌کند، از جمله فاصله بین ارقام، ارتفاع کلی، عرض، عمق و موقعیت و قطر پین‌ها. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±۰.۲۵ میلی‌متر ارائه شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این اطلاعات برای چیدمان PCB (برد مدار چاپی) و یکپارچه‌سازی مکانیکی در محفظه محصول نهایی حیاتی است.

۵. پیکربندی پین‌ها و مدار داخلی

نمایشگر دارای پیکربندی ۱۶ پین است. به صورت یک نوعکاتد مشترک مالتی‌پلکسپیکربندی شده است. این بدان معناست که کاتد هر رقم به طور جداگانه متصل شده است، در حالی که آندهای مربوط به بخش‌های متناظر (مثلاً تمام بخش‌های 'A') در بین ارقام به هم متصل شده‌اند. این معماری امکان مالتی‌پلکسینگ را فراهم می‌کند، جایی که ارقام یکی پس از دیگری به سرعت روشن می‌شوند و تعداد کل پین‌های درایور مورد نیاز و مصرف توان کلی را کاهش می‌دهد.

پین‌اوت به شرح زیر است:

• پین ۱: کاتد مشترک (رقم ۱)
• پین ۲: آند برای بخش C و L3
• پین ۳: آند برای نقطه اعشار (D.P.)
• پین ۵: آند برای بخش E
• پین ۶: آند برای بخش D
• پین ۷: آند برای بخش G
• پین ۸: کاتد مشترک (رقم ۴)
• پین ۱۱: کاتد مشترک (رقم ۳)
• پین ۱۲: کاتد مشترک برای نشانگرهای L1، L2، L3
• پین ۱۳: آند برای بخش A و L1
• پین ۱۴: کاتد مشترک (رقم ۲)
• پین ۱۵: آند برای بخش B و L2
• پین ۱۶: آند برای بخش F
• پین‌های ۴، ۹، ۱۰ به عنوان "بدون اتصال" یا "بدون پین" ذکر شده‌اند.

یک نمودار مدار داخلی معمولاً اتصال متقابل چیپ‌های LED برای هر بخش و رقم را نشان می‌دهد و ساختار کاتد مشترک مالتی‌پلکس را روشن می‌سازد.

۶. توضیح سیستم باینینگ

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه‌ها "برای شدت نورانی دسته‌بندی شده‌اند." این به یک فرآیند باینینگ یا مرتب‌سازی بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده اشاره دارد. در طول تولید، تغییرات جزئی رخ می‌دهد. با آزمایش و گروه‌بندی واحدها در باین‌های شدت خاص (مثلاً یک محدوده از مقادیر میکروکاندلا)، تولیدکنندگان و طراحان می‌توانند اطمینان حاصل کنند که تمام نمایشگرهای استفاده شده در یک محصول یا دسته تولیدی دارای سطوح روشنایی بسیار مشابهی هستند. این از تغییرات محسوس در شدت نمایشگر بین واحدها جلوگیری می‌کند که برای کیفیت محصول و تجربه کاربر ضروری است. طراحان باید هنگام سفارش، باین مورد نیاز را مشخص کنند تا یکنواختی تضمین شود.

۷. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به "منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول" اشاره می‌کند. در حالی که نمودارهای خاص در متن به تفصیل شرح داده نشده‌اند، چنین منحنی‌هایی که معمولاً در دیتاشیت کامل گنجانده می‌شوند برای طراحی حیاتی هستند:

• جریان مستقیم (I_F) در مقابل ولتاژ مستقیم (V_F):این منحنی IV رابطه غیرخطی را نشان می‌دهد و به تعیین مقاومت محدودکننده جریان مناسب یا تنظیم درایور جریان ثابت برای یک ولتاژ تغذیه معین کمک می‌کند.
• شدت نورانی (I_V) در مقابل جریان مستقیم (I_F):این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، اغلب به صورت زیرخطی در جریان‌های بالاتر، که تصمیم‌گیری در مورد جریان راه‌اندازی برای روشنایی مورد نظر در مقابل بازدهی را آگاه می‌سازد.
• شدت نورانی در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای اتصال LED کاهش می‌یابد. این برای کاربردهایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند حیاتی است.
• توزیع طیفی:نمودار شدت نسبی در مقابل طول موج، که به صورت بصری مشخصات اوج (۶۳۹ نانومتر) و نیم‌عرض (۲۰ نانومتر) را تأیید می‌کند.

۸. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

بر اساس ریتینگ‌های حداکثر مطلق، دستگاه می‌تواند فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو را تحمل کند. پارامتر کلیدی مشخص شده، پروفیل دمای لحیم‌کاری است: ۲۶۰ درجه سلسیوس به مدت ۳ ثانیه در نقطه‌ای ۱/۱۶ اینچ (۱.۶ میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن. این با پروفیل‌های رایج لحیم‌کاری بدون سرب همسو است. طراحان و مونتاژکاران باید اطمینان حاصل کنند که فرآیندهای لحیم‌کاری آن‌ها از این تنش حرارتی تجاوز نمی‌کند تا از آسیب به باندهای سیم داخلی یا خود چیپ‌های LED جلوگیری شود. احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در طول جابجایی رعایت شود.

۹. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

۹.۱ سناریوهای کاربردی متداول

این نمایشگر برای هر دستگاهی که نیازمند نمایش عددی واضح و قابل اعتماد است، مناسب است:

• تجهیزات تست و اندازه‌گیری:مولتی‌مترها، اسیلوسکوپ‌ها، منابع تغذیه، فرکانس‌کانترها.
• کنترل‌های صنعتی:پنل مترها، نشانگرهای فرآیند، نمایشگرهای تایمر، نمایشگرهای شمارنده.
• الکترونیک مصرفی:تجهیزات صوتی (تقویت‌کننده‌ها، رسیورها)، لوازم آشپزخانه، ساعت‌ها.
• بازار جانبی خودرو:گیج‌ها و ابزارهای تشخیصی (در جایی که مشخصات محیطی مناسب است).
• دستگاه‌های پزشکی:مانیتورهای بیمار، تجهیزات تشخیصی (مشروط به الزامات نظارتی اضافی).

۹.۲ ملاحظات طراحی

• مدار راه‌انداز:باید مالتی‌پلکسینگ را برای ارقام کاتد مشترک پیاده‌سازی کند. این نیازمند یک میکروکنترلر یا IC درایور اختصاصی است که قادر باشد به طور متوالی جریان را برای کاتد هر رقم سینک کند در حالی که جریان را به آندهای بخش مناسب سورس می‌کند. محدود کردن جریان مناسب (از طریق مقاومت‌ها یا درایورهای جریان ثابت) بر اساس V_Fو I_F.
• مورد نظر ضروری است. کنترل روشنایی:روشنایی را می‌توان با تنظیم جریان مستقیم پیک (در محدوده ریتینگ‌ها) یا، به طور رایج‌تر در طراحی‌های مالتی‌پلکس، با تغییر چرخه وظیفه سیگنال مالتی‌پلکسینگ (PWM) کنترل کرد.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده یک مزیت است، اما طراحی مکانیکی همچنان باید خطوط دید اصلی کاربر را در نظر بگیرد.
• مدیریت حرارتی:اگرچه توان پایین است، اما عملکرد پیوسته در دمای محیطی بالا نزدیک به ریتینگ حداکثر ممکن است نیاز به کاهش ریتینگ جریان مستقیم همانطور که مشخص شده است (۰.۳۳ میلی‌آمپر/درجه سلسیوس بالای ۲۵ درجه سلسیوس) داشته باشد تا قابلیت اطمینان حفظ شود و از کاهش شتاب‌یافته لومن جلوگیری شود.

۱۰. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده اصلی این نمایشگر استفاده از فناوریAlInGaPبرای رنگ قرمز سوپر است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز استاندارد GaAsP (گالیم آرسنید فسفید)، AlInGaP بازده نورانی به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان ورودی، یا روشنایی معادل در توان پایین‌تر می‌شود. همچنین به طور کلی پایداری دمایی و خلوص رنگ بهتری ارائه می‌دهد. صفحه خاکستری با بخش‌های سفید یک انتخاب طراحی خاص برای حداکثر کردن کنتراست است که ممکن است در شرایط نور محیطی بالا نسبت به نمایشگرهای کاملاً قرمز یا کاملاً سبز مزیت ارائه دهد.

۱۱. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف پین‌های "بدون اتصال" چیست؟

ج: آن‌ها پین‌هایی هستند که از نظر فیزیکی وجود دارند اما از نظر الکتریکی به هیچ المان داخلی متصل نیستند. ممکن است برای پایداری مکانیکی در طول لحیم‌کاری یا برای تطابق با فوت‌پرینت پکیج استاندارد استفاده شوند. نباید برای اتصالات الکتریکی استفاده شوند.

س: چگونه مقاومت محدودکننده جریان را برای یک بخش محاسبه کنم؟

ج: از قانون اهم استفاده کنید: R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_F. برای منبع تغذیه ۵ ولت، V_Fمعمول ۲.۶ ولت و I_Fمورد نظر ۲۰ میلی‌آمپر: R = (۵ - ۲.۶) / ۰.۰۲ = ۱۲۰ اهم. همیشه از حداکثر V_Fاز دیتاشیت برای یک طراحی محافظه‌کارانه استفاده کنید تا از جریان بیش از حد جلوگیری شود.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را بدون مالتی‌پلکسینگ راه‌اندازی کنم؟

ج: راه‌اندازی مستقیم (استاتیک) از نظر تئوری با آدرس‌دهی جداگانه هر بخش از هر رقم امکان‌پذیر است، اما به تعداد بسیار بالایی از پین‌های I/O (۴ رقم * ۷ بخش + نقطه اعشار + نشانگرها = بیش از ۳۰ پین) نیاز دارد و بسیار ناکارآمد است. مالتی‌پلکسینگ روش مورد نظر و عملی است.

س: "نسبت تطابق شدت نورانی ۲:۱" به چه معناست؟

ج: به این معنی است که شدت نورانی اندازه‌گیری شده هر یک بخش یا رقم، تحت شرایط آزمایش یکسان، بیش از دو برابر شدت هر بخش یا رقم دیگر نخواهد بود. حداکثر تغییرات مجاز درون یک دستگاه را تعریف می‌کند.

۱۲. اصل عملکرد

یک نمایشگر هفت‌بخشی از هفت بخش LED مستطیلی (با برچسب A تا G) که به صورت الگوی شکل '8' چیده شده‌اند، به علاوه یک LED دایره‌ای اضافی برای یک نقطه اعشار (DP) تشکیل شده است. با روشن کردن انتخابی ترکیبات خاصی از این بخش‌ها، تمام ارقام اعشاری (۰-۹) و برخی حروف می‌توانند تشکیل شوند. در یک طراحی کاتد مشترک مالتی‌پلکس مانند این، تمام آندهای یک نوع بخش معین در بین تمام ارقام به هم متصل شده‌اند (مثلاً تمام آندهای بخش 'A'). هر رقم اتصال کاتد جداگانه خود را دارد. برای نمایش یک عدد، میکروکنترلر خطوط آند مربوط به بخش‌های مورد نیاز برای آن رقم را فعال می‌کند (بالا می‌برد) و همزمان خط کاتد برای آن رقم خاص را فعال می‌کند (پایین می‌آورد/جریان را سینک می‌کند). این را برای مدت کوتاهی (مثلاً ۱-۵ میلی‌ثانیه) نگه می‌دارد، سپس به رقم بعدی می‌رود و به سرعت از بین تمام ارقام چرخه می‌زند. پایداری دید چشم انسان این پالس‌های سریع را به یک عدد چندرقمی پایدار و به ظاهر پیوسته روشن ترکیب می‌کند.

۱۳. روندها و زمینه صنعت

در حالی که نمایشگرهای LED هفت‌بخشی همچنان یک راه‌حل قوی، مقرون به صرفه و بسیار قابل اعتماد برای نمایش عددی باقی می‌مانند، صنعت رشد موازی در فناوری‌های جایگزین را تجربه کرده است. نمایشگرهای OLED و LCD ماتریس نقطه‌ای انعطاف‌پذیری بسیار بیشتری برای نمایش کاراکترهای الفبایی-عددی، نمادها و حتی گرافیک ساده ارائه می‌دهند. با این حال، برای کاربردهایی که فقط نیاز به نمایش اعداد با حداکثر وضوح، روشنایی، زاویه دید گسترده و سادگی رابط دارند، نمایشگرهای LED هفت‌بخشی مانند این همچنان یک انتخاب ترجیحی هستند. روند در این بخش به سمت مواد با بازده بالاتر (مانند AlInGaP که جایگزین مواد قدیمی می‌شود)، ولتاژهای عملیاتی پایین‌تر، اندازه پکیج کوچک‌تر برای چگالی بالاتر و مدار درایور یکپارچه برای ساده‌سازی طراحی است. دستگاه توصیف شده در اینجا، یک پیاده‌سازی بالغ و بهینه‌شده از این فناوری ماندگار را نشان می‌دهد.