دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTF-3605KR-01 - ارتفاع رقم 0.3 اینچ - قرمز فوق‌العاده AlInGaP - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTF-3605KR-01 یک ماژول نمایشگر LED شش رقمی و هفت قسمتی است که برای کاربردهای نمایش عددی طراحی شده است. این نمایشگر دارای ارتفاع رقم 0.3 اینچ (7.68 میلی‌متر) است که نمایشی واضح و خوانا را برای رابط‌های مختلف تجهیزات الکترونیکی فراهم می‌کند. دستگاه از فناوری نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) بر روی بستر GaAs برای تولید نور قرمز فوق‌العاده استفاده می‌کند. نمایشگر دارای صفحه‌ای سیاه برای کنتراست بالا و بخش‌های سفید برای پخش نور و ظاهر مطلوب است. مزایای اصلی آن شامل مصرف توان پایین، یکنواختی عالی کاراکتر، روشنایی بالا و زاویه دید گسترده است که آن را برای الکترونیک مصرفی، ابزار دقیق و پنل‌های کنترل صنعتی که نیازمند نمایش عددی قابل اعتماد هستند، ایده‌آل می‌سازد.

1.1 ویژگی‌های کلیدی

• ارتفاع رقم 0.3 اینچ (7.68 میلی‌متر)
• بخش‌های پیوسته و یکنواخت برای ظاهر ثابت
• نیازمندی توان پایین
• ظاهر عالی کاراکتر
• روشنایی بالا و کنتراست بالا
• زاویه دید گسترده
• قابلیت اطمینان حالت جامد
• دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور (بینینگ)
• بسته‌بندی بدون سرب (مطابق با RoHS)

1.2 توصیف دستگاه

این یک نمایشگر مالتی‌پلکس با کاتد مشترک است. هر یک از شش رقم، اتصال کاتد خود را به اشتراک می‌گذارند، در حالی که آندهای هر بخش (A-G و DP) در بین ارقام متصل شده‌اند و نیازمند یک طرح درایو مالتی‌پلکس هستند. این نمایشگر شامل یک نقطه اعشار (DP) سمت راست برای هر رقم است.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

2.1 رتبه‌بندی حداکثر مطلق

این رتبه‌بندی‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان در هر بخش:70 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که می‌تواند به طور ایمن توسط یک بخش LED تلف شود.
• جریان مستقیم پیک در هر بخش:90 میلی‌آمپر. این تنها تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
• جریان مستقیم پیوسته در هر بخش:25 میلی‌آمپر در 25 درجه سانتی‌گراد. این جریان به صورت خطی با نرخ 0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. مدار درایور باید اطمینان حاصل کند که جریان در حداکثر دمای عملیاتی از این مقدار کاهش یافته تجاوز نمی‌کند.
• محدوده دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه برای محدوده دمای صنعتی رتبه‌بندی شده است.
• شرایط لحیم‌کاری:لحیم‌کاری ریفلو باید به گونه‌ای انجام شود که دمای نقطه 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمنگاه بیش از 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه نباشد.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در Ta=25 درجه سانتی‌گراد تحت شرایط آزمایش مشخص اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور متوسط (Iv):در IF=1mA از 320 میکروکاندلا (حداقل) تا 900 میکروکاندلا (معمول) متغیر است. در IF=10mA، شدت معمول 11,700 میکروکاندلا است. این بازدهی بالا مشخصه فناوری AlInGaP است.
• طول موج اوج تابش (λp):639 نانومتر (معمول). این نقطه رنگ اصلی تابش قرمز فوق‌العاده را تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع شده است.
• طول موج غالب (λd):631 نانومتر. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان از رنگ درک می‌شود.
• ولتاژ مستقیم در هر چیپ (VF):2.6 ولت (حداکثر) در IF=20mA. مدار درایور باید برای تطبیق با این حداکثر افت ولتاژ طراحی شود.
• جریان معکوس (IR):100 میکروآمپر (حداکثر) در VR=5V. این پارامتر تنها برای اهداف آزمایش است؛ کارکرد با بایاس معکوس پیوسته ممنوع است.
• نسبت تطابق شدت نور:2:1 (حداکثر). این حداکثر تغییر مجاز در روشنایی بین بخش‌ها تحت شرایط درایو یکسان را مشخص می‌کند و یکنواختی بصری را تضمین می‌کند.
• نشت نوری (Cross Talk):≤ 2.5%. این حداکثر میزان نور ناخواسته ساطع شده از یک بخش غیرفعال را هنگامی که بخش مجاور روشن است، تعریف می‌کند.

3. توضیح سیستم بینینگ

دیتاشیت بیان می‌کند که محصول "دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور" است. این به فرآیند بینینگ اشاره دارد که در آن نمایشگرها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در جریان آزمایش استاندارد (احتمالاً 1mA یا 10mA مطابق جدول مشخصات) مرتب می‌شوند. استفاده از نمایشگرهای یک دسته شدت نور یکسان در یک کاربرد واحد برای جلوگیری از تفاوت‌های محسوس روشنایی بین واحدها بسیار حیاتی است که در نکات کاربردی به صراحت توصیه شده است. در حالی که PDF محدوده کدهای بین خاصی را به تفصیل شرح نمی‌دهد، طراحان باید هنگامی که نیاز به یکنواختی در بین چندین نمایشگر است، برای اطلاعات بینینگ با سازنده مشورت کنند.

4. تحلیل منحنی عملکرد

PDF به "منحنی‌های مشخصات الکتریکی/نوری معمول" در صفحه 7/10 ارجاع می‌دهد. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند، منحنی‌های استاندارد برای چنین LEDهایی معمولاً شامل موارد زیر است:

• منحنی IV (جریان در مقابل ولتاژ):رابطه نمایی را نشان می‌دهد و به تعیین ولتاژ درایو لازم برای یک جریان هدف کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، که برای کالیبراسیون روشنایی و درک بازده ضروری است.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دما را نشان می‌دهد که برای مدیریت حرارتی در کاربرد بسیار مهم است.
• ولتاژ مستقیم در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که VF چگونه با دما تغییر می‌کند، که می‌تواند بر طراحی درایور جریان ثابت تأثیر بگذارد.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، حول اوج 639 نانومتر، که رنگ قرمز فوق‌العاده را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

طرح مکانیکی نمایشگر در دیتاشیت تعریف شده است. نکات کلیدی شامل موارد زیر است:

• همه ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند.
• تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر است.
• قطر سوراخ PCB توصیه شده برای پایه‌ها 0.9 میلی‌متر است.
• معیارهای کیفیت برای مواد خارجی (≤10mil)، آلودگی جوهر (≤20mils)، حباب در بخش‌ها (≤10mil) و خمش رفلکتور (≤1% طول) مشخص شده است.

5.2 اتصال پایه و شناسایی قطبیت

دستگاه دارای 14 پایه در یک ردیف است. پایه‌ها به شرح زیر است:

• پایه 1: کاتد مشترک برای رقم 2
• پایه 2: کاتد مشترک برای رقم 3
• پایه 3: آند برای بخش D
• پایه 4: آند برای نقطه اعشار (DP)
• پایه 5: کاتد مشترک برای رقم 4
• پایه 6: آند برای بخش C
• پایه 7: کاتد مشترک برای رقم 5
• پایه 8: کاتد مشترک برای رقم 6
• پایه 9: آند برای بخش E
• پایه 10: آند برای بخش F
• پایه 11: آند برای بخش G
• پایه 12: آند برای بخش A
• پایه 13: آند برای بخش B
• پایه 14: کاتد مشترک برای رقم 1

پایه 1 در جدول به عنوان "بدون اتصال" علامت‌گذاری شده است که به نظر می‌رسد ناسازگاری در مستندات باشد زیرا به عنوان کاتد برای رقم 2 نیز فهرست شده است. برای روشن‌سازی باید به نمودار مدار داخلی مراجعه کرد. دستگاه از یککاتد مشترک configuration.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

رتبه‌بندی حداکثر مطلق مشخصات لحیم‌کاری را تعیین می‌کند: دمای نقطه 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمنگاه نمایشگر در طول مونتاژ نباید بیش از 260 درجه سانتی‌گراد به مدت بیش از 3 ثانیه باشد. این یک شرایط استاندارد لحیم‌کاری ریفلو است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که چیدمان PCB و مشخصات کوره ریفلو با این مطابقت دارند تا از آسیب حرارتی به چیپ‌های LED یا بسته پلاستیکی جلوگیری شود.

7. توصیه‌های کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای تجهیزات الکترونیکی معمولی از جمله تجهیزات اداری، دستگاه‌های ارتباطی و کاربردهای خانگی در نظر گرفته شده است. ارقام قرمز واضح آن را برای موارد زیر مناسب می‌سازد:

• مولتی‌مترهای دیجیتال و تجهیزات تست
• نمایشگرهای تایمر و شمارنده صنعتی
• پنل‌های کنترل لوازم خانگی مصرفی (مانند فر، مایکروویو)
• نمایشگرهای فرکانس/سطح تجهیزات صوتی
• خوانش ترمینال‌های فروش

7.2 ملاحظات طراحی و احتیاط‌ها

دیتاشیت شامل احتیاط‌های کاربردی گسترده‌ای است که قوانین طراحی حیاتی را تشکیل می‌دهند:

• طراحی مدار درایو:درایو جریان ثابت به شدت توصیه می‌شود تا روشنایی ثابت و طول عمر تضمین شود. مدار باید به گونه‌ای طراحی شود که محدوده کامل ولتاژ مستقیم (VF، تا 2.6V) را در بر گیرد تا جریان درایو مورد نظر تحت همه شرایط تأمین شود.
• مدیریت جریان و حرارت:جریان عملیاتی باید با در نظر گرفتن حداکثر دمای محیط و اعمال ضریب کاهش مشخص شده (0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد) انتخاب شود. تجاوز از رتبه‌بندی‌ها باعث تخریب شدید نور یا خرابی می‌شود.
• مدارهای محافظ:مدار درایو باید LEDها را در برابر ولتاژهای معکوس و اسپایک‌های ولتاژ گذرا در هنگام روشن/خاموش شدن محافظت کند. بایاس معکوس پیوسته می‌تواند باعث مهاجرت فلز، افزایش نشتی یا ایجاد اتصال کوتاه شود.
• ملاحظات محیطی:از تغییرات سریع دمای محیط در رطوبت بالا برای جلوگیری از تعریق روی نمایشگر خودداری کنید. در طول مونتاژ نیروی مکانیکی غیرعادی اعمال نکنید.
• فیلم‌ها/روکش‌های نوری:اگر از فیلم یا روکش حساس به فشار استفاده می‌کنید، از فشار مستقیم آن بر روی سطح نمایشگر خودداری کنید، زیرا ممکن است جابجا شده و باعث مشکلات دید شود.
• یکنواختی چند نمایشگر:برای کاربردهایی که از دو یا چند نمایشگر استفاده می‌کنند، واحدهایی از یک دسته شدت نور یکسان انتخاب کنید تا از روشنایی ناهموار (رنگ) در مجموعه جلوگیری شود.

8. شرایط نگهداری

برای قابلیت اطمینان بلندمدت، شرایط نگهداری خاصی الزامی است:

• نگهداری استاندارد (در بسته‌بندی اصلی):دما: 5 درجه سانتی‌گراد تا 30 درجه سانتی‌گراد. رطوبت: زیر 60% RH.
• نگهداری خارج از این شرایط ممکن است منجر به اکسیداسیون پایه‌ها شود که نیاز به آبکاری مجدد قبل از استفاده دارد.
• توصیه می‌شود موجودی به سرعت مصرف شود و از انبار کردن بلندمدت حجم زیاد خودداری گردد.
• اگر یک بسته غیرمهر و موم شده بیش از 6 ماه نگهداری شده است، توصیه می‌شود نمایشگرها به مدت 48 ساعت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد پخت شده و مونتاژ در عرض یک هفته تکمیل شود تا رطوبت زدوده شده و از "پاپ کورن شدن" در طول لحیم‌کاری جلوگیری شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

LTF-3605KR-01 از طریق استفاده از فناوری AlInGaP برای رنگ قرمز فوق‌العاده خود را متمایز می‌کند. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز استاندارد GaAsP، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتر (روشنایی در واحد جریان)، پایداری دمایی بهتر و طول عمر بیشتری ارائه می‌دهد. ارتفاع رقم 0.3 اینچ تعادلی بین خوانایی و فشردگی ارائه می‌دهد. طراحی مالتی‌پلکس کاتد مشترک برای نمایشگرهای چند رقمی استاندارد است، که پایه‌های درایور مورد نیاز را از 48 (6 رقم * 8 بخش) به 14 کاهش می‌دهد و رابط میکروکنترلر یا درایور IC را ساده می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: تفاوت بین طول موج اوج (639nm) و طول موج غالب (631nm) چیست؟
پ: طول موج اوج نقطه حداکثر توان در خروجی طیفی است. طول موج غالب طول موج واحدی است که توسط چشم انسان هنگام مشاهده رنگ درک می‌شود، که ممکن است به دلیل شکل منحنی حساسیت چشم و طیف LED کمی متفاوت باشد.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با یک منبع ولتاژ ثابت و یک مقاومت راه‌اندازی کنم؟
پ: اگرچه ممکن است، اما توصیه نمی‌شود. یک مقاومت ساده جریان را محدود می‌کند اما تغییرات VF بین LEDها یا با دما را جبران نمی‌کند که منجر به روشنایی ناهماهنگ می‌شود. یک درایور جریان ثابت روش ترجیحی برای طراحی‌های حرفه‌ای است.

س: چگونه مالتی‌پلکسینگ را برای شش رقم پیاده‌سازی کنم؟
پ: یک میکروکنترلر یا درایور نمایشگر اختصاصی IC به طور متوالی یک کاتد مشترک (رقم 1-6) را در یک زمان فعال می‌کند (گراند می‌کند) در حالی که الگوی آند صحیح (A-G, DP) را برای آن رقم اعمال می‌کند. این چرخه به سرعت تکرار می‌شود (معمولاً >100Hz) تا توهم روشن بودن همزمان همه ارقام ایجاد شود.

س: حداکثر جریان پیوسته 25mA در هر بخش است. برای کارکرد عادی باید از چه جریانی استفاده کنم؟
پ: برای کارکرد قابل اطمینان بلندمدت، معمولاً کاهش بیشتر رتبه اعمال می‌شود. کارکرد در 15-20mA در هر بخش روشنایی عالی را فراهم می‌کند در حالی که استرس حرارتی را به طور قابل توجهی کاهش داده و عمر عملیاتی را افزایش می‌دهد. همیشه تأیید کنید که جریان انتخاب شده نیاز روشنایی شما را در حداکثر دمای محیط کاربرد برآورده می‌کند.

11. مورد عملی طراحی

سناریو:طراحی یک پنل متر دیجیتال که در محیطی تا 50 درجه سانتی‌گراد کار می‌کند.
مراحل:
1. محاسبه جریان:تعیین حداکثر جریان پیوسته کاهش یافته. از 25 درجه سانتی‌گراد تا 50 درجه سانتی‌گراد افزایش 25 درجه‌ای است. کاهش = 25 درجه سانتی‌گراد * 0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد = 7 میلی‌آمپر. بنابراین، حداکثر جریان ایمن در 50 درجه سانتی‌گراد = 25 میلی‌آمپر - 7 میلی‌آمپر =18 میلی‌آمپر.
2. انتخاب درایور:انتخاب یک درایور LED جریان ثابت IC که قادر به مالتی‌پلکس 6 رقم با حداقل 8 خروجی بخش باشد. محدودیت جریان درایور را روی 18 میلی‌آمپر (یا مقدار پایین‌تری مانند 15 میلی‌آمپر برای حاشیه اطمینان) تنظیم کنید.
3. طراحی حرارتی:اطمینان حاصل کنید که چیدمان PCB مساحت مسی کافی در اطراف پایه‌های نمایشگر برای عمل به عنوان هیت سینک فراهم می‌کند تا گرما از اتصالات LED دفع شود.
4. نرم‌افزار:پیاده‌سازی فریم‌ور مالتی‌پلکسینگ با نرخ تازه‌سازی به اندازه کافی بالا برای جلوگیری از سوسو زدن (مثلاً 200 هرتز). روال‌های تست نمایشگر و تنظیم روشنایی را شامل شود.

12. اصل کارکرد

دستگاه بر اساس الکترولومینسانس نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ بایاس مستقیم بیش از ولتاژ روشن شدن دیود (تقریباً 2 ولت برای AlInGaP) در دو سر یک بخش LED اعمال می‌شود (آند مثبت، کاتد منفی)، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال چیپ نیمه‌هادی بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب مواد خاص (AlInGaP) انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند، در این مورد، در طیف قرمز (~639 نانومتر). هفت بخش، چیپ‌های LED مجزایی هستند که در الگوی شکل هشت چیده شده‌اند و به طور مستقل کنترل می‌شوند تا کاراکترهای عددی 0-9 را تشکیل دهند.

13. روندهای فناوری

در حالی که نمایشگرهای LED هفت قسمتی گسسته برای کاربردهای خاص همچنان مرتبط هستند، روند گسترده‌تر در فناوری نمایشگر به سمت راه‌حل‌های یکپارچه در حرکت است. این موارد شامل:
- نمایشگرهای با درایور یکپارچه:ماژول‌هایی با چیپ‌های کنترلر داخلی (مانند درایورهای TM1637 یا MAX7219) که رابط میکروکنترلر را ساده می‌کنند.
- بسته‌های نصب سطحی (SMD):جایگزین انواع ترو-هول برای مونتاژ خودکار و فاکتورهای فرم کوچک‌تر.
- فناوری‌های جایگزین:برای کاربردهایی که نیاز به گرافیک یا کاراکترهای الفبایی-عددی پیچیده‌تر دارند، نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای OLED یا LCD به دلیل انعطاف‌پذیری‌شان روز به روز رایج‌تر می‌شوند.
با این حال، برای خوانش‌های عددی ساده، با روشنایی بالا و کم‌هزینه در محیط‌های خشن (محدوده دمایی گسترده)، نمایشگرهای LED هفت قسمتی سنتی مانند LTF-3605KR-01 همچنان قابلیت اطمینان و سادگی بی‌نظیری ارائه می‌دهند.