دیتاشیت فنی LTS-2301AJD - نمایشگر LED هفت‌قطعه‌ای 0.28 اینچی هایپر رد - ارتفاع رقم 7mm - ولتاژ مستقیم 2.6V - توان 70mW

1. مرور محصول

LTS-2301AJD یک نمایشگر هفت‌قطعه‌ای تک‌رقمی فشرده و با عملکرد بالا است که برای کاربردهای نیازمند نمایش عددی واضح طراحی شده است. عملکرد اصلی آن ارائه یک نشانگر عددی بسیار قابل مشاهده و قابل اعتماد است. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از چیپ‌های LED هایپر رد AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) نهفته است که در مقایسه با مواد سنتی، روشنایی و بازدهی برتری ارائه می‌دهند. این دستگاه دارای صفحه‌ای خاکستری با قطعات سفید است که کنتراست و خوانایی را افزایش می‌دهد. این دستگاه بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است که تضمین کننده یکنواختی روشنایی در بین دسته‌های تولیدی است. بازار هدف شامل پنل‌های کنترل صنعتی، تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری، لوازم خانگی و هر دستگاه الکترونیکی است که به یک نمایشگر عددی کوچک، روشن و قابل اعتماد نیاز دارد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد این نمایشگر قرار دارد. پارامتر کلیدیشدت نور متوسط (Iv)است که در جریان مستقیم (IF) برابر با 1mA از حداقل 200 µcd تا مقدار معمول 600 µcd متغیر است. این روشنایی بالا، قابلیت مشاهده در شرایط مختلف نور محیطی را تضمین می‌کند. نور ساطع شده باطول موج اوج انتشار (λp)برابر با 650 نانومتر وطول موج غالب (λd)برابر با 639 نانومتر مشخص می‌شود که آن را به طور قطع در ناحیه هایپر رد طیف قرار می‌دهد.نیم‌عرض خط طیفی (Δλ)20 نانومتر است که نشان‌دهنده انتشار رنگی نسبتاً خالص است.نسبت تطابق شدت نور2:1 (حداکثر) تضمین می‌کند که تفاوت روشنایی بین قطعات حداقل باشد و ظاهری یکنواخت ارائه دهد.

2.2 پارامترهای الکتریکی

مشخصات الکتریکی، محدودیت‌ها و شرایط کاری نمایشگر را تعریف می‌کنند.حداکثر رتبه‌بندی مطلقبرای قابلیت اطمینان طراحی حیاتی هستند: حداکثر اتلاف توان پیوسته در هر قطعه 70 mW است.جریان مستقیم پیوسته در هر قطعهدر دمای 25 درجه سانتی‌گراد 25 mA رتبه‌بندی شده است، با ضریب کاهش 0.33 mA/°C بالاتر از این دما. یکجریان مستقیم اوجبالاتر معادل 90 mA در شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1ms) مجاز است.ولتاژ مستقیم (VF)در هر قطعه در IF=20mA معمولاً 2.6V و حداکثر 2.6V است. حداکثرولتاژ معکوس (VR)5V است وجریان معکوس (IR)در VR=5V حداکثر 100 µA است.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

مدیریت حرارتی از طریق مشخصات کاهش رتبه (دری‌رِیتینگ) القا می‌شود. دستگاه دارای یکمحدوده دمای کاریاز 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد و یکمحدوده دمای ذخیره‌سازییکسان است. کاهش جریان مستقیم از دمای 25 درجه سانتی‌گراد (0.33 mA/°C) نشانگر مستقیمی از عملکرد حرارتی آن است؛ با افزایش دمای محیط، حداکثر جریان پیوسته مجاز به صورت خطی کاهش می‌یابد تا از گرمای بیش از حد جلوگیری کرده و قابلیت اطمینان بلندمدت را تضمین کند. رتبه دمای لحیم‌کاری (حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه در فاصله 1.6mm زیر صفحه نشیمن) برای فرآیندهای مونتاژ حیاتی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاهبر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است. این بدان معناست که LEDها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در جریان آزمایش استاندارد (معمولاً 1mA یا 20mA) مرتب (بینینگ) می‌شوند. این فرآیند دسته‌بندی تضمین می‌کند که طراحان قطعاتی با سطوح روشنایی یکنواخت دریافت می‌کنند، که برای کاربردهایی که چندین نمایشگر در کنار هم استفاده می‌شوند تا از تفاوت محسوس در روشنایی قطعات جلوگیری شود، حیاتی است. اگرچه کدهای دسته‌بندی خاص در این سند جزئیات داده نشده است، اما این روش تضمین می‌کند که پارامتر Iv برای یک سفارش خاص در محدوده‌ای از پیش تعریف شده و باریک‌تر از محدوده کامل MIN تا MAX قرار خواهد گرفت.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت بهمنحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمولاشاره می‌کند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند، اما منحنی‌های استاندارد برای چنین دستگاه‌هایی معمولاً شامل موارد زیر است:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V):این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان، معمولاً به صورت زیرخطی، افزایش می‌یابد و بازده را در نقاط کاری مختلف برجسته می‌کند.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:ویژگی‌های روشن شدن دیود را نشان می‌دهد و به طراحی مدار محدودکننده جریان کمک می‌کند.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد که برای کاربردهای با دمای بالا یا جریان بالا حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که طول موج اوج و غالب و شکل طیف انتشار را تأیید می‌کند.

این منحنی‌ها برای بهینه‌سازی شرایط درایو به منظور دستیابی به روشنایی مطلوب در حالی که بازده و طول عمر حفظ می‌شود، ضروری هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

دستگاه دارای یک بسته‌بندی استاندارد نمایشگر LED است.ارتفاع رقم0.28 اینچ (7.0 میلی‌متر) است. نقشهابعاد بسته‌بندیطرح‌های مکانیکی دقیقی را ارائه می‌دهد، اگرچه مقادیر دقیق میلی‌متری در متن ذکر نشده است. تلرانس‌ها معمولاً ±0.25 میلی‌متر است. جدولاتصال پایه‌هابرای چیدمان صحیح PCB حیاتی است. این یک دستگاه 10 پایه با کاتد مشترک است. پایه‌بندی به این صورت است: 1(E), 2(D), 3(کاتد مشترک), 4(C), 5(DP), 6(B), 7(A), 8(کاتد مشترک), 9(G), 10(F). دو پایه کاتد مشترک (3 و 8) به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند و انعطاف‌پذیری طراحی را فراهم می‌کنند.نمودار مدار داخلیمعماری کاتد مشترک را تأیید می‌کند، جایی که تمام آندهای قطعات مستقل هستند و کاتدهای تمام LEDها به هم متصل شده‌اند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

مشخصه کلیدی مونتاژدمای لحیم‌کاریاست: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6mm زیر صفحه نشیمن. این پارامتر برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو برای جلوگیری از آسیب حرارتی به چیپ‌های LED یا بسته‌بندی پلاستیکی حیاتی است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که پروفایل مونتاژ آن‌ها در این محدوده‌ها باقی می‌ماند. برای ذخیره‌سازی، محدوده مشخص شده 35- تا 85+ درجه سانتی‌گراد است. توصیه می‌شود قطعات در یک محیط خشک و ضد استاتیک نگهداری شوند تا از جذب رطوبت و آسیب تخلیه الکترواستاتیک قبل از استفاده جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

کد سفارش اصلیLTS-2301AJDاست. پیشوند "LTS" احتمالاً نشان‌دهنده خانواده محصول (نمایشگر LED) است، "2301" ممکن است نشان‌دهنده اندازه 0.28 اینچی و نوع هایپر رد باشد، و "AJD" می‌تواند یک نسخه یا کد دسته‌بندی خاص باشد. دیتاشیت جزئیات بسته‌بندی عمده مانند اندازه قرقره، تعداد در تیوب یا پیکربندی سینی را مشخص نمی‌کند. برای تولید انبوه، تماس با تأمین‌کننده برای گزینه‌های بسته‌بندی خاص (نوار و قرقره، تیوب‌های ضد استاتیک) ضروری است. برچسب روی بسته‌بندی باید به وضوح شماره قطعه LTS-2301AJD را ذکر کند.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای موارد زیر ایده‌آل است:

• مولتی‌مترهای دیجیتال و تجهیزات آزمایش:جایی که یک رقم منفرد و روشن برای یک عملکرد خاص یا نشانگر محدوده مورد نیاز است.
• پنل‌های کنترل صنعتی:برای نمایش نقاط تنظیم، کدهای خطا یا اعداد وضعیت روی ماشین‌آلات.
• لوازم خانگی:مانند مایکروویو، قهوه‌ساز یا تجهیزات صوتی برای نشان دادن زمان، دما یا شماره قطعات.
• دستگاه‌های پزشکی:برای نمایش‌های عددی ساده روی مانیتورها یا ابزارهای دستی.
• کیت‌های آموزشی:برای نمایش الکترونیک دیجیتال و رمزگشایی هفت‌قطعه‌ای.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از مقاومت‌های محدودکننده جریان سری برای آند هر قطعه استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (Vcc)، ولتاژ مستقیم معمول (Vf ~2.6V) و جریان مستقیم مورد نظر (مثلاً 10-20 mA برای روشنایی خوب) محاسبه کنید. فرمول: R = (Vcc - Vf) / If.
• مالتی‌پلکسینگ:برای راه‌اندازی چندین رقم، این نمایشگر کاتد مشترک برای مالتی‌پلکسینگ بسیار مناسب است. یک میکروکنترلر می‌تواند به صورت متوالی کاتد یک رقم را در هر زمان فعال کند در حالی که آندهای قطعات آن رقم را راه‌اندازی می‌کند. این کار باعث صرفه‌جویی در پین‌های I/O و کاهش مصرف انرژی می‌شود.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده، خوانایی از موقعیت‌های مختلف را تضمین می‌کند، اما جهت نصب نسبت به کاربر را در نظر بگیرید.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه به صراحت ذکر نشده است، اما باید احتیاط‌های استاندارد ESD در طول جابجایی و مونتاژ رعایت شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

LTS-2301AJD عمدتاً از طریقماده نیمه‌هادی AlInGaPخود را متمایز می‌کند. در مقایسه با LEDهای قدیمی GaAsP یا GaP، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر در جریان درایو یکسان می‌شود. رنگ هایپر رد (639-650 نانومتر) اغلب توسط چشم انسان روشن‌تر از قرمز استاندارد درک می‌شود و برای نشانگرهای هشدار بسیار مؤثر است. ارتفاع رقم 0.28 اینچی یک اندازه رایج است که تعادل خوبی بین قابلیت مشاهده و فضای برد ارائه می‌دهد. پیکربندی کاتد مشترک آن استاندارد است و با اکثر مدارهای IC درایور و میکروکنترلر سازگار است. دسته‌بندی بر اساس شدت نور یک عامل تمایز کیفیتی کلیدی است که تضمین کننده یکنواختی بصری است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: تفاوت بین طول موج اوج و طول موج غالب چیست؟

ج: طول موج اوج (λp) طول موجی است که در آن طیف انتشار حداکثر شدت را دارد. طول موج غالب (λd) طول موج تک‌رنگ نور است که با رنگ درک شده نور ساطع شده مطابقت دارد. برای LEDها، آن‌ها اغلب نزدیک اما یکسان نیستند؛ λd برای مشخص‌سازی رنگ مرتبط‌تر است.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را بدون مقاومت‌های محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. اتصال مستقیم آن‌ها به یک منبع ولتاژ باعث جریان بیش از حد شده و ممکن است به سرعت قطعه را از بین ببرد. یک مقاومت سری برای عملکرد ایمن اجباری است.

س: دو پایه کاتد مشترک به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند. آیا نیاز است هر دو را به مدار متصل کنم؟

ج: خیر، شما فقط نیاز دارید یکی از آن‌ها را به زمین (یا سینک جریان خود) متصل کنید تا نمایشگر کار کند. با این حال، اتصال هر دو می‌تواند اتصال الکتریکی قوی‌تر و توزیع جریان بهتری فراهم کند که یک عمل خوب است.

س: چگونه به سطوح روشنایی مختلف دست یابم؟

ج: روشنایی عمدتاً توسط جریان مستقیم (If) کنترل می‌شود. می‌توانید مقدار مقاومت محدودکننده جریان را تنظیم کنید. به طور متناوب، برای کنترل پویا، می‌توانید از مدولاسیون عرض پالس (PWM) روی درایورهای کاتد یا آند استفاده کنید. تغییر چرخه وظیفه سیگنال PWM به طور مؤثر جریان متوسط و در نتیجه روشنایی درک شده را تغییر می‌دهد.

س: "دسته‌بندی بر اساس شدت نور" برای طراحی من چه معنایی دارد؟

ج: این بدان معناست که LEDها بر اساس خروجی نورشان آزمایش و مرتب شده‌اند. هنگامی که این شماره قطعه را سفارش می‌دهید، می‌توانید انتظار داشته باشید که تمام واحدها سطح روشنایی مشابهی داشته باشند، که نیاز به کالیبراسیون فردی یا خطر نمایشگرهای ناهموار در محصول شما را کاهش می‌دهد.

11. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

مثال 1: نمایشگر تک‌رقمی مبتنی بر میکروکنترلر.یک طراحی ساده از یک میکروکنترلر (مانند Arduino) با 8 پین I/O استفاده می‌کند. هفت پین به عنوان خروجی پیکربندی شده‌اند که از طریق مقاومت‌های 220Ω به آندهای قطعات (A-G) متصل می‌شوند (برای تغذیه 5V: (5V-2.6V)/0.011A ≈ 220Ω). یک پین به عنوان خروجی پیکربندی شده است که به کاتد مشترک متصل است و روی LOW تنظیم می‌شود تا رقم روشن شود. نقطه اعشار (DP) در صورت نیاز می‌تواند توسط یک پین هشتم کنترل شود. میکروکنترلر می‌تواند اعداد 0-9 را با تنظیم پین‌های قطعه مناسب روی HIGH نمایش دهد.

مثال 2: نمایشگر ساعت چهاررقمی مالتی‌پلکس شده.از چهار رقم LTS-2301AJD می‌توان برای نمایش ساعت و دقیقه (مثلاً 12:45) استفاده کرد. این کار به 7 خط قطعه (A-G) به علاوه خط نقطه اعشار و 4 خط کنترل رقم (هر کدام به کاتد مشترک یک نمایشگر متصل است) نیاز دارد. یک میکروکنترلر از یک وقفه تایمر برای تازه‌سازی نمایشگر در فرکانس بالا (مثلاً 100Hz) استفاده می‌کند. در هر چرخه وقفه، تمام کاتدهای رقم را خاموش می‌کند، الگوی قطعات برای رقم بعدی را تنظیم می‌کند و سپس کاتد آن رقم را روشن می‌کند. این اتفاق آنقدر سریع رخ می‌دهد که چشم انسان تمام ارقام را به طور پیوسته روشن درک می‌کند.

12. معرفی اصول فنی

LTS-2301AJD بر اساس فناوریدیود نورافشان (LED)است. یک LED یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه اتصال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ماده خاص مورد استفاده، AlInGaP، انرژی شکاف نوار نیمه‌هادی را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند - در این مورد، هایپر رد. آرایش هفت‌قطعه‌ای یک الگوی استاندارد شده از هفت LED مستطیلی (قطعه) است که می‌توانند به طور جداگانه روشن شوند تا اعداد 0-9 و برخی حروف را تشکیل دهند. پیکربندی کاتد مشترک به این معنی است که ترمینال‌های منفی (کاتد) تمام قطعات LED به صورت داخلی به یک یا چند پایه متصل شده‌اند که طراحی مدار را در جایی که میکروکنترلر جریان را به زمین می‌کشاند، ساده می‌کند.

13. روندها و تحولات فناوری

در حالی که نمایشگرهای هفت‌قطعه‌ای گسسته مانند LTS-2301AJD برای کاربردهای خاص مرتبط باقی می‌مانند، روندهای گسترده‌تر در فناوری نمایشگر قابل توجه است. یک تغییر کلی به سمتماژول‌های نمایشگر یکپارچه(LCD, OLED, TFT) وجود دارد که قابلیت‌های الفبایی-عددی و گرافیکی را در ابعاد مشابه یا کوچک‌تر ارائه می‌دهند. با این حال، نمایشگرهای قطعه LED مزایایی در محیط‌های شدید (محدوده دمایی گسترده، روشنایی بالا) و برای نمایش‌های عددی ساده و کم‌هزینه حفظ می‌کنند. فناوری LED زیربنایی همچنان در حال پیشرفت است، با موادی مانند InGaN (برای آبی/سبز/سفید) و AlInGaP بهبود یافته که بازدهی هر چه بالاتر و طول عمر طولانی‌تری ارائه می‌دهند. علاوه بر این، حرکت به سمت کوچک‌سازی و مصرف انرژی کمتر در تمام الکترونیک‌ها، استفاده مداوم از نشانگرها و نمایشگرهای LED دید مستقیم و کارآمد را در جایی که مزایای خاص آن‌ها مورد نیاز است، پشتیبانی می‌کند.