دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-5001AJR - ارتفاع رقم 0.56 اینچ - رنگ قرمز سوپر - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-5001AJR یک نمایشگر عددی هفت قسمتی با عملکرد بالا و مصرف کم است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند نمایش عددی واضح، پرنور و قابل اعتماد هستند. عملکرد اصلی آن نمایش بصری ارقام (0-9) و برخی حروف با استفاده از قطعات LED کنترل شده به صورت مجزا است. این قطعه با استفاده از فناوری پیشرفته نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) ساخته شده است که به دلیل تولید نور قرمز با بازدهی بالا شناخته می‌شود. نمایشگر دارای صفحه‌ای به رنگ خاکستری روشن و قطعات سفید است که تضاد عالی برای خوانایی بهتر فراهم می‌کند. این قطعه بر اساس شدت نور خود دسته‌بندی می‌شود که تضمین کننده یکنواختی روشنایی در بین دسته‌های تولیدی است. این قطعه برای ادغام در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی که در آن‌ها فضا، بازدهی توان و قابلیت مشاهده عوامل حیاتی هستند، ایده‌آل است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. پارامترهای کلیدی که در دمای محیط استاندارد 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شوند، خروجی بصری آن را تعریف می‌کنند.

• شدت نور متوسط (I_V):این پارامتر روشنایی هر قطعه را مشخص می‌کند. با جریان مستقیم معمولی (I_F) 1 میلی‌آمپر، شدت نور از حداقل 320 میکروکاندلا تا حداکثر 700 میکروکاندلا متغیر است. این ویژگی روشنایی بالا در جریان کم، یک مزیت قابل توجه برای دستگاه‌های مبتنی بر باتری است.
• طول موج اوج تابش (λ_p):نور ساطع شده دارای طول موج اوج 639 نانومتر است که آن را به طور قطع در بخش "قرمز سوپر" طیف مرئی قرار می‌دهد. این سایه خاص قرمز اغلب به دلیل قابلیت مشاهده بالا و ویژگی‌های جلب توجه آن انتخاب می‌شود.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):در مقدار 20 نانومتر، این مقدار نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع شده است. نیم‌عرض باریک‌تر نشان‌دهنده نور تک‌رنگ‌تر است، اما این مقدار برای نمایشگرهای LED استاندارد معمول است و به رنگ قرمز مشخصه کمک می‌کند.
• طول موج غالب (λ_d):که در 631 نانومتر اندازه‌گیری شده است، این طول موجی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و توصیف‌کننده اصلی رنگ "قرمز سوپر" است.
• نسبت تطابق شدت نور (I_V-m):این نسبت که حداکثر 2:1 مشخص شده است، یکنواختی در سراسر نمایشگر را تضمین می‌کند. به این معنی که روشنایی کم‌نورترین قطعه در شرایط درایو یکسان، کمتر از نصف روشنایی پرنورترین قطعه نخواهد بود و از ظاهر ناهموار رقم جلوگیری می‌کند.

2.2 مشخصات الکتریکی

مشخصات الکتریکی نحوه تغذیه دستگاه و محدودیت‌های عملیاتی آن را کنترل می‌کنند.

• ولتاژ مستقیم هر قطعه (V_F):افت ولتاژ در یک قطعه روشن شده معمولاً با جریان 1 میلی‌آمپر از 2.0 ولت تا 2.6 ولت متغیر است. این مقدار برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس هر قطعه (I_R):هنگامی که ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال می‌شود، جریان نشتی حداکثر 100 میکروآمپر است. این یک پارامتر مهم برای محافظت مدار است.

2.3 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این‌ها محدودیت‌های تنش هستند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملیات باید همیشه در این مرزها حفظ شود.

• اتلاف توان هر قطعه:حداکثر 70 میلی‌وات.
• جریان مستقیم پیک هر قطعه:90 میلی‌آمپر برای عملیات پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم پیوسته هر قطعه:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این رتبه به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالاتر از دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد، به این معنی که جریان پیوسته مجازی با گرم‌تر شدن محیط کاهش می‌یابد.
• ولتاژ معکوس هر قطعه:حداکثر 5 ولت.
• محدوده دمای کار و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:دستگاه می‌تواند دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد را به مدت 3 ثانیه در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن تحمل کند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه "بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است." این به فرآیند مرتب‌سازی پس از تولید اشاره دارد که معمولاً به عنوان بینینگ شناخته می‌شود. پس از تولید، نمایشگرهای منفرد بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده آن‌ها آزمایش و در گروه‌های مختلف (بین) دسته‌بندی می‌شوند. این امر تضمین می‌کند که مشتریان محصولاتی با سطوح روشنایی یکنواخت دریافت می‌کنند. محدوده شدت مشخص شده 700-320 میکروکاندلا احتمالاً نشان‌دهنده گسترش بین بین‌های مختلف موجود برای این شماره قطعه است. طراحان می‌توانند برای کاربردهایی که نیازمند ظاهر بسیار یکنواخت هستند، یک بین تنگ‌تر را مشخص کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که PDF به منحنی‌های مشخصه معمولی اشاره می‌کند، متن ارائه شده شامل نمودارهای خاص نیست. بر اساس رفتار استاندارد LED، این منحنی‌ها معمولاً روابط زیر را نشان می‌دهند که برای طراحی دقیق مدار حیاتی هستند:

• جریان مستقیم (I_F) در مقابل ولتاژ مستقیم (V_F):این منحنی نمایی نشان می‌دهد که ولتاژ چگونه با جریان افزایش می‌یابد. از آن برای تعیین ولتاژ درایو لازم برای سطح روشنایی مورد نظر استفاده می‌شود.
• شدت نور (I_V) در مقابل جریان مستقیم (I_F):این رابطه عموماً خطی (در محدوده عملیاتی) نشان می‌دهد که روشنایی چگونه با جریان مقیاس می‌یابد. بازدهی بالا در جریان‌های کم (1 میلی‌آمپر) همانطور که در ویژگی‌ها ذکر شد را تأیید می‌کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:این منحنی نشان می‌دهد که روشنایی چگونه با افزایش دمای اتصال LED کاهش می‌یابد. درک این کاهش رتبه برای طراحی‌هایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند ضروری است.
• توزیع طیفی:نموداری که خروجی نور نسبی را در طول موج‌ها نشان می‌دهد، با اوج در 639 نانومتر و نیم‌عرض مشخص شده 20 نانومتر.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد فیزیکی

دستگاه به عنوان یک نمایشگر با ارتفاع رقم 0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر) توصیف شده است. یک نقشه مکانیکی دقیق معمولاً شامل می‌شود که طول، عرض و ارتفاع کلی بسته، ابعاد قطعات و فاصله بین ارقام (اگر یک واحد چند رقمی باشد) را نشان می‌دهد. نقشه خاطرنشان می‌کند که تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. این اطلاعات برای طراحی ردپای PCB (برد مدار چاپی) و اطمینان از تناسب مناسب در محفظه محصول نهایی حیاتی است.

5.2 پیکربندی پین‌ها و قطبیت

LTS-5001AJR یک نمایشگر آند مشترک است. این بدان معناست که آندهای (ترمینال‌های مثبت) تمام قطعات LED به صورت داخلی به هم متصل شده و به پین‌های مشترک (پین 3 و پین 8) آورده شده‌اند. کاتدهای (ترمینال‌های منفی) هر قطعه (A, B, C, D, E, F, G و نقطه اعشار) به پین‌های جداگانه آورده شده‌اند. برای روشن کردن یک قطعه، پین کاتد مربوطه آن باید به یک ولتاژ پایین‌تر (معمولاً زمین) متصل شود در حالی که پین(های) آند مشترک از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان با ولتاژ مثبت تغذیه می‌شوند. پین‌اوت به شرح زیر است: پین 1 (کاتد E)، پین 2 (کاتد D)، پین 3 (آند مشترک)، پین 4 (کاتد C)، پین 5 (کاتد DP)، پین 6 (کاتد B)، پین 7 (کاتد A)، پین 8 (آند مشترک)، پین 9 (کاتد F)، پین 10 (کاتد G).

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

حداکثر مقادیر مجاز مطلق پارامتر کلیدی لحیم‌کاری را ارائه می‌دهند: دستگاه می‌تواند دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد را به مدت 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در 1.6 میلی‌متر زیر بدنه بسته، تحمل کند. این با پروفیل‌های استاندارد لحیم‌کاری رفلو بدون سرب سازگار است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که پروفیل حرارتی کوره رفلو آن‌ها از این حد فراتر نمی‌رود. احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در طول جابجایی رعایت شود. برای ذخیره‌سازی، محدوده مشخص شده 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد در یک محیط خشک باید حفظ شود.

7. توصیه‌های کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی متداول

این نمایشگر برای کاربردهای متعددی از جمله، اما نه محدود به موارد زیر مناسب است: تجهیزات تست و اندازه‌گیری (مولتی‌مترها، اسیلوسکوپ‌ها)، پنل‌های کنترل صنعتی، دستگاه‌های پزشکی، الکترونیک مصرفی (تقویت‌کننده‌های صوتی، رادیو ساعت‌ها)، نمایشگرهای پس از فروش خودرو و پنل‌های ابزار دقیق. نیاز کم آن به توان، آن را برای دستگاه‌های قابل حمل و مبتنی بر باتری ایده‌آل می‌کند.

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری برای هر اتصال آند مشترک برای محدود کردن جریان از طریق قطعات استفاده کنید. مقدار مقاومت با استفاده از فرمول محاسبه می‌شود: R = (V_منبع- V_F) / I_F. برای منبع تغذیه 5 ولت، V_F 2.2 ولت و I_F مورد نظر 5 میلی‌آمپر، مقاومت (5 - 2.2) / 0.005 = 560 اهم خواهد بود.
• مالتی‌پلکسینگ:برای درایو چندین رقم، معمولاً از تکنیک مالتی‌پلکسینگ استفاده می‌شود. این شامل چرخه سریع تغذیه به آند مشترک هر رقم در حالی است که داده‌های قطعه مربوطه برای آن رقم ارائه می‌شود. این امر تعداد پین‌های I/O میکروکنترلر مورد نیاز را به شدت کاهش می‌دهد.
• زاویه دید:ویژگی "زاویه دید گسترده" به این معنی است که نمایشگر هنگام مشاهده از زوایای تیز خارج از محور همچنان قابل خواندن باقی می‌ماند، که برای دستگاه‌های نصب شده روی پنل مهم است.
• مدیریت حرارت:در حالی که دستگاه کم مصرف است، رعایت مشخصات کاهش رتبه جریان بالای 25 درجه سانتی‌گراد برای قابلیت اطمینان بلندمدت، به ویژه در محیط‌های محصور یا با دمای بالا، حیاتی است.

8. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده‌های اصلی LTS-5001AJR استفاده از فناوری AlInGaP و عملکرد بهینه شده آن در جریان کم است. در مقایسه با نمایشگرهای LED قدیمی GaAsP یا GaP، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به خروجی پرنورتر در همان جریان یا روشنایی معادل در جریان بسیار کم‌تر می‌شود. طراحی خاص برای ویژگی‌های عالی جریان کم (تا 1 میلی‌آمپر برای هر قطعه) آن را از نمایشگرهایی که برای دستیابی به روشنایی قابل استفاده به جریان درایو بالاتری نیاز دارند متمایز می‌کند و آن را به انتخابی برتر برای طراحی‌های حساس به توان تبدیل می‌کند. قطعات پیوسته یکنواخت و نسبت تضاد بالا در مقایسه با نمایشگرهایی با اتصالات قطعه قابل مشاهده یا تضاد ضعیف، به ظاهری حرفه‌ای‌تر و خوانا کمک می‌کنند.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از یک پین میکروکنترلر درایو کنم؟

ج: خیر. یک پین میکروکنترلر معمولاً نمی‌تواند به اندازه کافی جریان (حداکثر 25 میلی‌آمپر پیوسته) را برای همه قطعات روشن شده به طور همزمان به طور ایمن تأمین یا جذب کند و تنظیم ولتاژ را ارائه نمی‌دهد. شما باید از میکروکنترلر برای کنترل ترانزیستورها (برای آندهای مشترک) و/یا ICهای درایور (مانند رجیستر شیفت 74HC595 یا یک درایور LED اختصاصی) که جریان بالاتر را مدیریت می‌کنند، استفاده کنید.

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

ج: طول موج اوج، طول موج واحدی است که LED بیشترین توان نوری را در آن ساطع می‌کند. طول موج غالب، طول موج واحد نور تک‌رنگی است که به نظر چشم انسان همان رنگ خروجی LED را دارد. برای LEDها، آن‌ها اغلب نزدیک اما یکسان نیستند.

س: ولتاژ مستقیم یک محدوده دارد (2.6-2.0 ولت). این چگونه بر طراحی من تأثیر می‌گذارد؟

ج: شما باید مدار محدودکننده جریان خود را برای حداکثر V_F(2.6 ولت) طراحی کنید تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ کافی برای درایو جریان حتی برای یک واحد با V_F بالا در دسترس است. اگر برای مقدار معمول 2.2 ولت طراحی کنید، یک واحد با V_F 2.6 ولت کمنورتر خواهد بود زیرا افت ولتاژ در مقاومت ثابت کوچکتر خواهد بود و منجر به جریان کم‌تر می‌شود.

10. مطالعه موردی طراحی و کاربرد

سناریو: طراحی یک دماسنج دیجیتال کم مصرف.LTS-5001AJR یک انتخاب عالی است. سیستم توسط یک میکروکنترلر 3.3 ولتی و یک باتری سکه‌ای 3 ولتی تغذیه می‌شود. یک سنسور دما داده را فراهم می‌کند. میکروکنترلر از 4 پین I/O در پیکربندی مالتی‌پلکس برای درایو دو رقم هفت قسمتی (برای ده‌ها و یکان درجه) استفاده می‌کند. مقاومت‌های محدودکننده جریان برای I_F 2 میلی‌آمپر برای هر قطعه محاسبه می‌شوند تا عمر باتری در حین حفظ دید خوب به حداکثر برسد (V_منبع=3.3 ولت، V_F=2.2 ولت، R = (3.3-2.2)/0.002 = 550 اهم). نیاز کم نمایشگر به جریان به دماسنج اجازه می‌دهد تا با یک باتری واحد برای چندین ماه کار کند. تضاد بالا و زاویه دید گسترده اطمینان می‌دهد که دما در شرایط نوری مختلف به راحتی قابل خواندن است.

11. معرفی اصل فنی

یک نمایشگر هفت قسمتی LED مجموعه‌ای از دیودهای نورافشان است که در یک الگوی شکل هشت چیده شده‌اند. هر یک از هفت قطعه (با برچسب A تا G) یک LED جداگانه است. با روشن کردن انتخابی ترکیب‌های خاصی از این قطعات، تمام ارقام اعشاری (0-9) و برخی حروف می‌توانند تشکیل شوند. فناوری زیربنایی، AlInGaP، یک ترکیب نیمه‌هادی III-V است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n LED اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. انرژی گاف نواری خاص ماده AlInGaP طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند، در این مورد، قرمز. تعیین "قرمز سوپر" نشان‌دهنده یک سایه خاص و عمیق‌تر از قرمز با کارایی نوری بالا است. پیکربندی آند مشترک، مدار درایو را هنگام استفاده از درایورهای جریان سینک (مانند بسیاری از میکروکنترلرها و ICهای منطقی) ساده می‌کند.

12. روندهای فناوری

تکامل نمایشگرهای هفت قسمتی در کنار فناوری عمومی LED ادامه دارد. در حالی که فرم فاکتور پایه باقی می‌ماند، روندها شامل موارد زیر هستند: 1)بازدهی بالاتر:بهبودهای مستمر علم مواد (مانند ساختارهای پیشرفته‌تر InGaN و AlInGaP) نمایشگرهای پرنورتر در جریان‌های کم‌تر تولید می‌کنند و مصرف توان را بیشتر کاهش می‌دهند. 2)میکروساخت:نمایشگرهایی با ارتفاع رقم کوچک‌تر و گام ریزتر برای دستگاه‌های فشرده در حال توسعه هستند. 3)ادغام:الکترونیک درایور به طور فزاینده‌ای در خود ماژول نمایشگر ادغام می‌شوند و رابط را برای سیستم میزبان به ارتباط دیجیتال ساده (I2C، SPI) ساده می‌کنند. 4)گزینه‌های رنگ:در حالی که قرمز به دلیل قابلیت مشاهده و بازدهی آن محبوب باقی می‌ماند، نمایشگرهای هفت قسمتی RGB تمام رنگی برای کاربردهای پویاتر در دسترس هستند. 5)فناوری‌های جایگزین:در برخی کاربردها، به ویژه جایی که توان فوق‌العاده کم یا قابلیت خواندن در نور خورشید از اهمیت بالایی برخوردار است، LCDهای قطعه‌ای یا OLEDها ممکن است در نظر گرفته شوند، اگرچه اغلب فاقد روشنایی ذاتی و استحکام LEDها هستند.