دیتاشیت نمایشگر LED مدل ELD-512SURWB/S530-A3 - ارتفاع رقم 14.22 میلی‌متر - ولتاژ مستقیم 2.4 ولت - جریان مستقیم 25 میلی‌آمپر - رنگ قرمز درخشان

1. مرور کلی محصول

ELD-512SURWB/S530-A3 یک نمایشگر الفبایی-عددی هفت‌قطعه‌ای با قابلیت اطمینان بالا و طراحی شده برای نصب به روش سوراخ‌دار است. این نمایشگر دارای ابعاد استاندارد صنعتی با ارتفاع رقم 14.22 میلی‌متر (0.56 اینچ) می‌باشد که آن را برای کاربردهایی که نیاز به خوانش واضح اعداد دارند، مناسب می‌سازد. نمایشگر از قطعات سفید رنگ روی سطح زمینه سیاه استفاده می‌کند که تضاد عالی و خوانایی مطلوبی را حتی در شرایط نور محیطی روشن فراهم می‌آورد. ساختار و مواد به کار رفته در آن مطابق با استانداردهای زیست‌محیطی بدون سرب و RoHS است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این نمایشگر شامل مصرف انرژی پایین، ابعاد استاندارد برای ادغام آسان در طراحی‌های موجود و دسته‌بندی شدت نور برای عملکرد یکنواخت در بین دسته‌های تولیدی مختلف است. این نمایشگر برای قابلیت اطمینان در محیط‌های سخت و پرتقاضا ساخته شده است. کاربردهای هدف آن عمدتاً در الکترونیک مصرفی و صنعتی، شامل لوازم خانگی (مانند فر، مایکروویو)، پنل‌های ابزار مختلف برای سیستم‌های اندازه‌گیری و کنترل و نمایشگرهای دیجیتال همه‌کاره‌ای است که نیاز به اعداد واضح و خوانا دارند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از مشخصات الکتریکی، نوری و حرارتی دستگاه را همان‌طور که در جداول حداکثر مقادیر مجاز و مشخصات الکترو-اپتیکال تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

حداکثر جریان مستقیم پیوسته (I_F) برای این دستگاه 25 میلی‌آمپر در نظر گرفته شده است. برای کارکرد پالسی با چرخه کاری 1/10 در فرکانس 1 کیلوهرتز، جریان مستقیم پیک (I_FP) می‌تواند به 60 میلی‌آمپر برسد. حداکثر ولتاژ معکوس (V_R) به 5 ولت محدود شده است؛ تجاوز از این مقدار می‌تواند به پیوندهای LED آسیب برساند. تلفات توان کل (P_d) نباید از 60 میلی‌وات تجاوز کند. محدوده دمای عملیاتی از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس مشخص شده است، در حالی که محدوده دمای ذخیره‌سازی وسیع‌تر و از 40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس است. دستگاه می‌تواند دمای لحیم‌کاری 260 درجه سلسیوس را برای حداکثر مدت 5 ثانیه تحمل کند که با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری بی‌سرب رفلو و دستی سازگار است.

2.2 مشخصات الکترو-اپتیکال

در شرایط آزمایش استاندارد (دمای محیط=25°C، I_F=10mA)، شدت نور معمول (I_v) برای یک قطعه منفرد 17.6 میلی‌کاندلا است، با حداقل مقدار مشخص شده 7.8 میلی‌کاندلا. ولتاژ مستقیم (V_F) در جریان 20mA به طور معمول 2.0 ولت و حداکثر 2.4 ولت است. رنگ منتشر شده قرمز درخشان است که با استفاده از ماده تراشه AlGaInP (آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید) به دست می‌آید. طول موج پیک (λ_p) به طور معمول 632 نانومتر و طول موج غالب (λ_d) به طور معمول 624 نانومتر است، با پهنای باند طیفی (Δλ) تقریباً 20 نانومتر که خلوص و سایه رنگ قرمز را تعریف می‌کند. جریان معکوس (I_R) بسیار پایین است، با حداکثر 100 میکروآمپر در بایاس معکوس 5 ولت.

2.3 مشخصات حرارتی

عملکرد دستگاه وابسته به دما است. جریان مستقیم باید با افزایش دمای محیط بالاتر از 25 درجه سلسیوس کاهش یابد تا از تجاوز از حداکثر دمای پیوند جلوگیری شده و قابلیت اطمینان بلندمدت تضمین شود. منحنی ارائه شده برای کاهش جریان مستقیم، به صورت بصری حداکثر جریان پیوسته مجاز را در هر دمای عملیاتی داده شده در محدوده مشخص شده تعریف می‌کند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه‌ها بر اساس شدت نور دسته‌بندی (بینینگ) شده‌اند. این بدان معناست که در طول فرآیند تولید، LEDها آزمایش شده و بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در یک جریان استاندارد (مثلاً 10mA) در گروه‌هایی دسته‌بندی می‌شوند. این امر ثبات در روشنایی را برای کاربر نهایی تضمین می‌کند، به ویژه زمانی که چندین نمایشگر در یک محصول استفاده می‌شود، اهمیت دارد. تلرانس برای شدت نور ±10% مشخص شده است. به طور مشابه، ولتاژ مستقیم دارای تلرانس ±0.1 ولت حول مقدار معمول است که به طراحی مدارهای درایور پایدار کمک می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 توزیع طیف

منحنی توزیع طیفی، شدت نسبی نور منتشر شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد. برای این LED قرمز مبتنی بر AlGaInP، منحنی حول محدوده 624-632 نانومتر با پهنای باند مشخص شده 20 نانومتر متمرکز خواهد بود. این منحنی برای کاربردهایی که خلوص رنگ یا تطابق طول موج خاص در آن‌ها حیاتی است، مهم می‌باشد.

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

این منحنی اساسی رابطه بین ولتاژ اعمال شده در دو سر LED و جریان حاصل از آن را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است. مقدار معمول V_F برابر 2.0 ولت در جریان 20mA یک نقطه کار کلیدی از این منحنی است. درک این رابطه برای طراحی مدار محدودکننده جریان مناسب ضروری است، زیرا LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند.

4.3 منحنی کاهش جریان مستقیم

این نمودار حیاتی، حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز را در مقابل دمای محیط ترسیم می‌کند. با افزایش دما، حداکثر جریان ایمن به صورت خطی کاهش می‌یابد. پایبندی به این منحنی کاهش برای جلوگیری از فرار حرارتی و اطمینان از عملکرد دستگاه در محدوده عملیاتی ایمن (SOA) آن حیاتی است و در نتیجه طول عمر عملیاتی آن را به حداکثر می‌رساند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

دستگاه یک قطعه سوراخ‌دار با بسته‌بندی استاندارد ارتفاع رقم 14.22 میلی‌متر است. نقشه ابعاد دقیق بسته‌بندی تمام اندازه‌گیری‌های مکانیکی حیاتی از جمله ارتفاع کلی، عرض، ابعاد قطعات رقم و فاصله و قطر پایه‌ها (پین) را ارائه می‌دهد. تلرانس برای ابعاد نامشخص ±0.25 میلی‌متر است. نمودار مدار داخلی پیکربندی آند مشترک هفت قطعه و نقطه اعشار را نشان می‌دهد که برای طراحی صحیح مدار مالتی‌پلکسینگ یا درایور مستقیم ضروری است. نقشه پایه‌ها مشخص می‌کند که کدام پایه مربوط به هر قطعه (a تا g) و آند مشترک است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

حداکثر مقدار مجاز مطلق برای دمای لحیم‌کاری 260 درجه سلسیوس برای مدت زمان حداکثر 5 ثانیه است. این پارامتر باید در طول فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا دستی به شدت رعایت شود تا از آسیب به تراشه‌های LED داخلی و بسته‌بندی اپوکسی جلوگیری گردد. اقدامات احتیاطی استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در طول جابجایی و مونتاژ رعایت شود، زیرا تراشه‌های LED به الکتریسیته ساکن حساس هستند. این شامل استفاده از مچ‌بندهای اتصال به زمین، ایستگاه‌های کاری ضد ESD و زیرپایی‌های رسانا می‌شود. LEDها باید همیشه تحت شرایط بایاس مستقیم کار کنند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

فرآیند بسته‌بندی استاندارد به این صورت است: 20 عدد در هر تیوب، 63 تیوب در هر جعبه و 4 جعبه در هر کارتن اصلی. برچسب روی بسته‌بندی حاوی چندین فیلد کلیدی برای ردیابی و شناسایی است: CPN (شماره محصول مشتری)، P/N (شماره محصول)، QTY (تعداد بسته‌بندی)، CAT (رتبه/دسته شدت نور) و LOT No. (شماره دسته تولید). درک این برچسب‌گذاری برای کنترل موجودی و اطمینان از استفاده نسخه صحیح قطعه در تولید مهم است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

به عنوان یک نمایشگر با آند مشترک، کاتد هر قطعه به طور مستقل درایو می‌شود، معمولاً از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان و یک ترانزیستور یا یک آی‌سی درایور LED اختصاصی که قادر به کشیدن جریان مورد نیاز باشد. پایه آند مشترک به ولتاژ تغذیه مثبت متصل می‌شود. مالتی‌پلکس کردن چندین رقم یک تکنیک رایج برای کاهش تعداد پایه‌های درایور مورد نیاز روی یک میکروکنترلر است.

8.2 ملاحظات طراحی و هشدارها

محدود کردن جریان:یک مقاومت سری برای هر قطعه الزامی است تا جریان مستقیم را روی مقدار مورد نظر (مثلاً 20-10 میلی‌آمپر) تنظیم کند، که بر اساس ولتاژ تغذیه و ولتاژ مستقیم LED محاسبه می‌شود.محافظت در برابر ولتاژ معکوس:مدار باید طوری طراحی شود که از اعمال ولتاژ معکوس بیش از 5 ولت جلوگیری کند، زیرا این امر می‌تواند باعث آسیب غیرقابل برگشت شود. اگر مدار درایو ممکن است LED را در حالت خاموش در معرض ولتاژ معکوس قرار دهد، ممکن است استفاده از یک دیود محافظ موازی با LED (که در حین کار عادی در بایاس معکوس است) ضروری باشد.مدیریت حرارتی:اطمینان حاصل کنید که جریان عملیاتی با توجه به دمای محیط کاهش یابد. در محیط‌های با دمای بالا، کاهش جریان درایو یا بهبود تهویه را در نظر بگیرید.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر یا نمایشگرهای کوچکتر، ELD-512SURWB/S530-A3 تعادلی از اندازه (0.56 اینچ)، روشنایی و قابلیت اطمینان ارائه می‌دهد. تمایزهای کلیدی آن شامل استفاده از ماده نیمه‌هادی کارآمد AlGaInP برای نور قرمز درخشان، طراحی سفید روی سیاه برای تضاد بالا و مطابقت با استانداردهای زیست‌محیطی مدرن (بدون سرب، RoHS) است. طراحی سوراخ‌دار در مقایسه با گزینه‌های نصب سطحی، استحکام مکانیکی و سهولت نمونه‌سازی اولیه را ارائه می‌دهد، اگرچه به فضای بیشتری روی برد نیاز دارد.

10. پرسش‌های متداول (سوالات پرتکرار)

س: هدف از دسته‌بندی شدت نور (CAT) چیست؟

پ: LEDهایی با سطوح روشنایی مشابه را گروه‌بندی می‌کند. این امر ظاهر یکنواخت را زمانی که چندین نمایشگر در کنار هم در یک محصول استفاده می‌شوند تضمین می‌کند و از عدم تطابق روشنایی/کم‌نوری جلوگیری می‌کند.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از پایه یک میکروکنترلر 5 ولتی درایو کنم؟

پ: خیر. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. برای منبع تغذیه 5 ولت، مقدار معمول V_F برابر 2.0 ولت و جریان مورد نظر I_F برابر 20mA، مقدار مقاومت خواهد بود: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 اهم. همچنین، اطمینان حاصل کنید که پایه میکروکنترلر می‌تواند جریان قطعه مورد نیاز را بکشد.

س: معنای \"آند مشترک\" چیست؟

پ: به این معنی است که آندهای (طرف مثبت) تمام قطعات LED به یک پایه مشترک متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک قطعه، آند مشترک را به Vcc متصل کرده و پایه کاتد مربوطه را LOW (از طریق یک مقاومت به زمین) می‌کنید.

س: آیا هیت‌سینک مورد نیاز است؟

پ: برای کارکرد پیوسته در حداکثر جریان نامی (25mA) نزدیک به حد بالای دمایی، چیدمان دقیق برد برای دفع حرارت توصیه می‌شود. برای اکثر کاربردها در جریان‌ها و دماهای متوسط، هیت‌سینک جداگانه‌ای مورد نیاز نیست.

11. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

مثال 1: نمایشگر ساده ولت‌متر 4 رقمی.چهار نمایشگر ELD-512SURWB را می‌توان مالتی‌پلکس کرد تا یک خوانش ولتاژ از 0.000 تا 19.99 ولت را نشان دهد. یک میکروکنترلر به صورت متوالی آند مشترک هر رقم را از طریق یک ترانزیستور PNP فعال کرده و الگوی هفت‌قطعه‌ای صحیح برای آن رقم را روی خطوط کاتد مشترک خروجی می‌دهد، با مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب روی هر خط کاتد. نرخ رفرش باید به اندازه کافی بالا (>60Hz) باشد تا از لرزش جلوگیری شود.

مثال 2: نمایشگر تایمر/شمارش معکوس صنعتی.در یک پنل کنترل استفاده می‌شود، تضاد بالای نمایشگر خوانایی را در محیط کارخانه روشن تضمین می‌کند. محدوده دمای عملیاتی وسیع آن (40- تا 85+ درجه سلسیوس) آن را برای فضاهای بدون کنترل آب و هوا مناسب می‌سازد. مدار درایو طوری طراحی می‌شود که در جریان محافظه‌کارانه 15mA برای هر قطعه کار کند تا قابلیت اطمینان بلندمدت افزایش یافته و تولید حرارت به حداقل برسد.

12. معرفی اصل عملکرد

یک نمایشگر هفت‌قطعه‌ای LED مجموعه‌ای از چندین دیود نورافشان (LED) است که به صورت الگوی عدد هشت چیده شده‌اند. هر قطعه (با برچسب a تا g) یک LED مجزا است. هنگامی که در بایاس مستقیم قرار می‌گیرد - به این معنی که ولتاژ مثبتی به آند نسبت به کاتد اعمال می‌شود - الکترون‌ها و حفره‌ها درون ناحیه فعال نیمه‌هادی (تراشه AlGaInP در این مورد) بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب ماده خاص (AlGaInP) طول موج (رنگ) نور منتشر شده را تعیین می‌کند که برای این دستگاه در طیف قرمز درخشان است. با روشن کردن انتخابی ترکیبات مختلف این هفت قطعه، تمام ارقام اعشاری (9-0) و برخی حروف می‌توانند تشکیل شوند.

13. روندها و زمینه فناوری

در حالی که نمایشگرهای سوراخ‌دار مانند این مدل به دلیل استحکام و سهولت استفاده در برخی کاربردها محبوب باقی مانده‌اند، روند کلی در الکترونیک به سمت مینیاتوری‌سازی و فناوری نصب سطحی (SMT) است. نمایشگرهای SMT ابعاد کوچکتر، پروفیل پایین‌تر داشته و برای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place مناسب‌تر هستند. با این حال، قطعات سوراخ‌دار هنوز در نمونه‌سازی اولیه، محیط‌های آموزشی، تجهیزات صنعتی که مقاومت در برابر لرزش کلیدی است و برای کاربردهایی که لحیم‌کاری یا تعمیر دستی پیش‌بینی می‌شود، ارزشمند هستند. فناوری زیربنایی LED، AlGaInP برای رنگ‌های قرمز/نارنجی/زرد و InGaN برای آبی/سبز/سفید، همچنان در بهبود بازده (نور بیشتر در هر وات) و قابلیت اطمینان پیشرفت می‌کند. نمایشگرهای آینده ممکن است هوشمندی بیشتری مانند درایورهای داخلی یا رابط‌های ارتباطی (مانند I2C) را ادغام کنند و طراحی را برای مهندس نهایی ساده‌تر سازند.