دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-360KR - ارتفاع رقم 0.36 اینچ - رنگ قرمز سوپر - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-360KR یک نمایشگر تک رقمی و هفت قسمتی آلفانومریک است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیاز به نمایش اعداد واضح و پرنور دارند. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی بصری با خوانایی بالا برای ابزارهای دیجیتال، الکترونیک مصرفی، پنل‌های کنترل صنعتی و تجهیزات آزمایشگاهی است. این دستگاه از فناوری پیشرفته LED مبتنی بر AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) که بر روی بستر GaAs رشد یافته، استفاده می‌کند. این سیستم مواد خاص به نمایشگر اجازه می‌دهد تا در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر LED، روشنایی و خلوص رنگ برتری را به دست آورد.

مزایای اصلی این ماژول نمایشگر شامل ظاهر عالی کاراکترها است که از طریق قطعات یکنواخت و پیوسته برای تشکیل اعداد صاف و مشخص حاصل می‌شود. این نمایشگر روشنایی بالا و کنتراست عالی در برابر زمینه خاکستری خود ارائه می‌دهد که خوانایی را حتی در محیط‌های پرنور تضمین می‌کند. زاویه دید گسترده مزیت مهم دیگری است که امکان خواندن واضح نمایشگر از موقعیت‌های مختلف را فراهم می‌کند. علاوه بر این، دستگاه بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است، به این معنی که واحدها برای دستیابی به معیارهای روشنایی خاص، باین شده و آزمایش می‌شوند که ثبات را در دسته‌های تولیدی فراهم می‌کند. پکیج همچنین عاری از سرب بوده و با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد که آن را برای تولید الکترونیک مدرن مناسب می‌سازد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های فتومتریک و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. پارامترهای کلیدی تحت شرایط آزمایش استاندارد در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شوند.

• شدت نور متوسط (Iv):این پارامتر روشنایی درک شده قطعات روشن را تعریف می‌کند. مقدار معمول آن 975 میکروکاندلا (µcd) است هنگامی که با جریان مستقیم (IF) 1mA راه‌اندازی می‌شود. حداقل مقدار مشخص شده 320 µcd است. این شدت بالا اطمینان می‌دهد که نمایشگر به راحتی قابل مشاهده است.
• طول موج اوج تابش (λp):طول موجی که در آن LED حداکثر توان نوری را ساطع می‌کند. برای LTS-360KR، این مقدار معمولاً 639 نانومتر (nm) در IF=20mA است که آن را به طور قطع در ناحیه قرمز طیف مرئی قرار می‌دهد.
• طول موج غالب (λd):این مقدار در IF=20mA برابر با 631 نانومتر است. این طول موج واحدی را نشان می‌دهد که بهترین تطابق را با رنگ درک شده LED توسط چشم انسان دارد، که یک قرمز سوپر زنده است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):این مقدار تقریباً 20 نانومتر است که نشان‌دهنده خلوص طیفی یا باریکی باند نور ساطع شده است. مقدار کوچکتر نشان‌دهنده منبع نور تک‌رنگ‌تر است.
• نسبت تطابق شدت نور (Iv-m):این نسبت که حداکثر 2:1 مشخص شده است، یکنواختی در بین قطعات مختلف رقم را تضمین می‌کند. این بدان معناست که درخشان‌ترین قطعه در شرایط راه‌اندازی یکسان، بیش از دو برابر کم‌نورترین قطعه روشنایی نخواهد داشت و ظاهری یکنواخت ارائه می‌دهد.

تمام اندازه‌گیری‌های شدت نور با استفاده از ترکیب سنسور و فیلتری انجام می‌شود که منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE را تقریب می‌زند و اطمینان می‌دهد که داده‌ها با ادراک بصری انسان همبستگی دارند.

2.2 مشخصات الکتریکی و حداکثر مقادیر مطلق

پایبندی به این مقادیر برای عملکرد قابل اعتماد و جلوگیری از آسیب دائمی به دستگاه حیاتی است.

• جریان مستقیم پیوسته برای هر قطعه:حداکثر جریان DC پیوسته توصیه شده برای هر قطعه LED منفرد 25 میلی‌آمپر است. تجاوز از این مقدار می‌تواند منجر به تخریب سریع‌تر یا خرابی شود.
• جریان مستقیم پیک برای هر قطعه:برای عملکرد پالسی، جریان بالاتری مجاز است. دستگاه می‌تواند تحت شرایط خاص: فرکانس 1 کیلوهرتز و چرخه کاری 10٪، جریان پیک 90 میلی‌آمپر برای هر قطعه را تحمل کند.
• اتلاف توان برای هر قطعه:حداکثر توانی که می‌توان توسط یک قطعه منفرد تلف شود 70 میلی‌وات است. این مقدار به صورت ولتاژ مستقیم (VF) ضرب در جریان مستقیم (IF) محاسبه می‌شود.
• کاهش جریان مستقیم با دما:حداکثر جریان مستقیم پیوسته باید در دمای بالای 25 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد. ضریب کاهش 0.33 میلی‌آمپر به ازای هر درجه سانتی‌گراد است. به عنوان مثال، در دمای 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته مجاز تقریباً 25 میلی‌آمپر - ((85-25) * 0.33 میلی‌آمپر) ≈ 5.2 میلی‌آمپر خواهد بود.
• ولتاژ مستقیم برای هر قطعه (VF):معمولاً 2.6 ولت با حداکثر 2.6 ولت در IF=10mA. حداقل مقدار 2.1 ولت است. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان بسیار مهم است.
• ولتاژ معکوس (VR):حداکثر ولتاژ معکوسی که می‌توان در یک قطعه اعمال کرد 5 ولت است. تجاوز از این مقدار می‌تواند باعث شکست و آسیب به LED شود.
• جریان معکوس (IR):جریان نشتی هنگامی که حداکثر ولتاژ معکوس 5 ولت اعمال می‌شود، معمولاً 100 میکروآمپر یا کمتر است.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

• محدوده دمای کاری:نمایشگر برای عملکرد قابل اعتماد در دمای محیطی از 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد طراحی شده است.
• محدوده دمای نگهداری:دستگاه می‌تواند بدون عملکرد در دمای 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد نگهداری شود.
• دمای لحیم‌کاری:در طول مونتاژ، دستگاه می‌تواند دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد را به مدت 5 ثانیه تحمل کند، که در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن پکیج اندازه‌گیری می‌شود. این یک نیاز استاندارد برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو است.

3. سیستم دسته‌بندی و باینینگ

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که دستگاهبر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است. این یک جنبه حیاتی کنترل کیفیت و طراحی است. در تولید LED، حتی در یک دسته تولیدی یکسان نیز تغییرات طبیعی در خروجی وجود دارد. باینینگ فرآیند مرتب‌سازی LEDها بر اساس پارامترهای اندازه‌گیری شده خاص پس از تولید است. برای LTS-360KR، معیار اصلی باینینگ شدت نور آن (Iv) است. با خرید قطعات باین شده، طراحان اطمینان حاصل می‌کنند که تمام نمایشگرهای موجود در محصول آن‌ها سطح روشنایی یکسانی دارند و از تغییرات محسوس بین واحدها جلوگیری می‌کنند. در حالی که دیتاشیت محدوده حداقل/معمول/حداکثر (320-975 µcd) را ارائه می‌دهد، تولیدکنندگان معمولاً این قطعات را در دسته‌های شدت از پیش تعریف شده و محدودتر (مانند 800-900 µcd، 900-1000 µcd) ارائه می‌دهند. طراحان باید برای کدهای باین موجود با تامین‌کنندگان مشورت کنند تا ثبات روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود را مشخص کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات ندارند، منحنی‌های عملکرد معمول برای چنین دستگاهی شامل موارد زیر است که همگی برای طراحی مدار قوی حیاتی هستند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V):این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد. این رابطه معمولاً غیرخطی است و بازده اغلب در جریان‌های بسیار بالا به دلیل اثرات حرارتی کاهش می‌یابد.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (منحنی V-I):این نمودار رابطه نمایی معمول دیودها را نشان می‌دهد. این برای تعیین ولتاژ راه‌اندازی لازم و برای طراحی درایورهای جریان ثابت ضروری است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:این منحنی کاهش حرارتی خروجی نور را نشان می‌دهد. با افزایش دما، شدت نور به طور کلی کاهش می‌یابد. درک این موضوع به طراحی برای ثبات روشنایی در محدوده دمای کاری مورد نظر کمک می‌کند.
• توزیع طیفی:نموداری که توان نسبی ساطع شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد، حول طول موج اوج 639 نانومتر متمرکز شده و عرض مشخصه آن توسط نیم‌عرض 20 نانومتر تعریف می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

LTS-360KR یک پکیج ترو-هول (DIP) با ارتفاع رقم 0.36 اینچ (9.14 میلی‌متر) است. ابعاد پکیج در دیتاشیت با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر ارائه شده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. یک نکته مکانیکی کلیدی، تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر است که برای چیدمان PCB و فرآیندهای درج خودکار مهم است. نمایشگر دارای یک صفحه خاکستری با قطعات سفید است که کنتراست بالای ذکر شده در ویژگی‌ها را فراهم می‌کند. نمودار مدار داخلی تأیید می‌کند که این یک پیکربندیآند مشترکاست. این بدان معناست که آندهای تمام قطعات LED به طور داخلی به هم متصل شده و به دو پایه (پایه 1 و پایه 6 که به طور داخلی به هم متصل هستند) آورده شده‌اند. کاتد هر قطعه (A, B, C, D, E, F, G و نقطه اعشار) پایه مخصوص به خود را دارد. این پیکربندی رایج است و نیاز دارد که مدار درایور جریان را از طریق پایه‌های کاتد منفرد به زمین بکشد در حالی که ولتاژ مثبت را به آند مشترک ارائه می‌دهد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

حداکثر مقادیر مطلق دستورالعمل کلیدی را برای لحیم‌کاری ارائه می‌دهند: دستگاه می‌تواند دمای 260 درجه سانتی‌گراد را به مدت 5 ثانیه در نقطه‌ای 1.6 میلی‌متر زیر صفحه نشیمن تحمل کند. این با پروفایل‌های استاندارد لحیم‌کاری ریفلو یا موجی عاری از سرب همسو است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که فرآیند مونتاژ آن‌ها از این بودجه حرارتی تجاوز نمی‌کند. احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در طول جابجایی رعایت شود. برای نگهداری، محدوده مشخص شده 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد باید در یک محیط خشک حفظ شود تا از جذب رطوبت جلوگیری شود که می‌تواند باعث پاپ کورنینگ در طول ریفلو شود.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

LTS-360KR برای هر دستگاهی که نیاز به نمایشگر عددی تک رقمی واضح دارد ایده‌آل است. کاربردهای رایج شامل موارد زیر است:

• مولتی‌مترهای دیجیتال، اسیلوسکوپ‌ها و سایر تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری.
• پنل‌های کنترل صنعتی و نشانگرهای فرآیند.
• لوازم خانگی مصرفی مانند مایکروویو، ماشین لباسشویی و تجهیزات صوتی.
• گیج‌ها و نمایشگرهای پس از فروش خودرو (با در نظر گرفتن محدوده دمای گسترده).
• ماژول‌های ساعت و تایمر.

7.2 ملاحظات طراحی حیاتی

• محدود کردن جریان:LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. یک مقاومت محدودکننده جریان سری برای هر قطعه (یا یک درایور جریان ثابت مجتمع) اجباری است تا از تجاوز از حداکثر جریان مستقیم پیوسته (25 میلی‌آمپر) جلوگیری شود. مقدار مقاومت با استفاده از فرمول محاسبه می‌شود: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه، VF ولتاژ مستقیم LED (برای حاشیه طراحی از 2.6 ولت استفاده کنید) و IF جریان کاری مورد نظر (به عنوان مثال، 10-20 میلی‌آمپر برای روشنایی خوب) است.
• مدار درایور:برای یک نمایشگر آند مشترک، میکروکنترلر یا IC درایور باید برای کشیدن جریان به زمین پیکربندی شود. این معمولاً شامل تنظیم پایه آند مشترک به سطح منطقی بالا (Vcc) و کشیدن پایه‌های کاتد قطعه مورد نظر به سطح منطقی پایین (زمین) برای روشن کردن آن‌ها است.
• مالتی‌پلکسینگ:برای نمایشگرهای چند رقمی، مالتی‌پلکسینگ یک تکنیک رایج برای کنترل قطعات زیاد با پایه‌های I/O کمتر است. در حالی که LTS-360KR یک رقم است، درک این موضوع برای طراحی سیستم کلیدی است. مالتی‌پلکسینگ شامل تعویض سریع رقم فعال است. رتبه جریان پیک (90 میلی‌آمپر در چرخه کاری 10٪) در اینجا اگر از جریان‌های پالسی بالاتر از 25 میلی‌آمپر برای دستیابی به روشنایی درک شده بالاتر در طول زمان روشن بودن کوتاه استفاده شود، مرتبط می‌شود.
• مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان برای هر قطعه کم است، اما اطمینان از تهویه مناسب و اجتناب از قرارگیری نزدیک سایر اجزای تولیدکننده گرما به حفظ بازده و طول عمر LED کمک می‌کند، به ویژه هنگام کار در دمای محیطی بالا.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده مفید است، اما چیدمان PCB و محفظه محصول باید طوری طراحی شوند که از موانع مکانیکی که ممکن است این زاویه را برای کاربر نهایی محدود کنند، جلوگیری شود.

8. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده اصلی LTS-360KR استفاده آن از فناوری LEDAlInGaPاست. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز استاندارد GaAsP (گالیم آرسنید فسفید)، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد. این بدان معناست که می‌تواند در جریان کمتر همان روشنایی را تولید کند، که بازده توان را بهبود می‌بخشد، یا در همان جریان روشنایی بسیار بالاتری ایجاد کند. همچنین اشباع رنگ و پایداری بهتری در برابر دما و طول عمر ارائه می‌دهد. طراحی صفحه خاکستری/قطعات سفید در مقایسه با نمایشگرهای دارای صفحه پخش شده یا رنگی، کنتراست برتری ارائه می‌دهد. دسته‌بندی (باینینگ) برای شدت نور یک ویژگی کلیدی برای کاربردهای حرفه‌ای است که یکنواختی نمایشگر در آن حیاتی است و آن را از جایگزین‌های غیرباین شده و کم‌هزینه‌تر که در آن روشنایی ممکن است به طور محسوسی از واحدی به واحد دیگر متفاوت باشد، متمایز می‌کند.

9. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

سوال 1: هدف از داشتن دو پایه آند مشترک (پایه 1 و پایه 6) چیست؟

پاسخ 1: آن‌ها به طور داخلی به هم متصل هستند. این طراحی دو پایه‌ای پایداری مکانیکی در طول درج روی PCB را فراهم می‌کند و دو نقطه اتصال برای آند مشترک روی PCB ارائه می‌دهد که می‌تواند برای مسیریابی جریان بالاتر که ممکن است هنگام روشن بودن چندین قطعه همزمان مورد نیاز باشد، مفید باشد.

سوال 2: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از پایه میکروکنترلر 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 2: خیر. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر قطعه استفاده کنید. برای منبع تغذیه 5 ولت و جریان هدف 10 میلی‌آمپر، با استفاده از VF معمول 2.6 ولت، مقدار مقاومت (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 اهم خواهد بود. همیشه تأیید کنید که جریان واقعی از حداکثر رتبه تجاوز نمی‌کند.

سوال 3: عبارت "دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور" برای طراحی من چه معنایی دارد؟

پاسخ 3: این بدان معناست که شما می‌توانید این نمایشگرها را در یک محدوده خاص و محدود از روشنایی (به عنوان مثال، یک کد باین خاص) مشخص و خریداری کنید. این اطمینان می‌دهد که تمام نمایشگرهای موجود در خط تولید شما تقریباً روشنایی یکسانی خواهند داشت و از این که یک واحد کمنورتر یا پرنورتر از دیگری به نظر برسد جلوگیری می‌کند، که برای کیفیت محصول حیاتی است.

سوال 4: چگونه مشخصه کاهش جریان مستقیم با دما را تفسیر کنم؟

پاسخ 4: حداکثر جریان پیوسته 25 میلی‌آمپر فقط در دمای 25 درجه سانتی‌گراد تضمین شده است. برای هر درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد، باید حداکثر جریان را 0.33 میلی‌آمپر کاهش دهید. اگر دستگاه شما در دمای 60 درجه سانتی‌گراد کار می‌کند، کاهش (60-25)*0.33 = 11.55 میلی‌آمپر است. بنابراین، حداکثر جریان پیوسته ایمن در دمای 60 درجه سانتی‌گراد 25 میلی‌آمپر - 11.55 میلی‌آمپر = 13.45 میلی‌آمپر برای هر قطعه است.

10. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی نمایشگر تک رقمی ولت‌متر.یک طراح در حال ایجاد یک پنل متر ساده برای نمایش اعداد 0 تا 9 است. آن‌ها LTS-360KR را به دلیل وضوح و زاویه دید گسترده آن انتخاب می‌کنند. سیستم از یک میکروکنترلر با منطق 5 ولت استفاده می‌کند. طراح پایه‌های آند مشترک (1 و 6) را از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان واحد که برای کل جریان ممکن اندازه‌گیری شده است (به عنوان مثال، هنگامی که رقم "8" نمایش داده می‌شود، تمام 7 قطعه روشن هستند) به ریل 5 ولت متصل می‌کند. به طور متناوب، آن را مستقیماً به 5 ولت متصل کرده و مقاومت‌های محدودکننده جریان منفرد را روی هر یک از 8 پایه کاتد (قطعات A تا G و DP) قرار می‌دهد که هر کدام برای جریان قطعه 10-15 میلی‌آمپر محاسبه شده‌اند. پایه‌های I/O میکروکنترلر که به صورت درین باز پیکربندی شده یا به سادگی به سطح منطقی پایین تنظیم شده‌اند، جریان را به زمین می‌کشند تا قطعات را روشن کنند. طراح قطعات LTS-360KR را از یک باین با حداقل شدت 800 µcd مشخص می‌کند تا روشنایی کافی در محفظه محصول نهایی تضمین شود. آن‌ها اطمینان حاصل می‌کنند که چیدمان PCB نمایشگر را از یک رگولاتور ولتاژ مجاور دور نگه می‌دارد تا از گرمایش موضعی که می‌تواند روشنایی را کاهش دهد، جلوگیری شود.

11. معرفی اصل عملکرد

یک نمایشگر هفت قسمتی مجموعه‌ای از دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) است که به صورت الگوی هشت شکل چیده شده‌اند. با روشن کردن انتخابی قطعات خاص (با برچسب A تا G)، می‌تواند تمام ده رقم عربی (0-9) و برخی حروف را تشکیل دهد. LTS-360KR از ماده نیمه‌هادی AlInGaP استفاده می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه دیود (حدود 2.1 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب شده و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، قرمز سوپر در حدود 639 نانومتر. پیکربندی آند مشترک هنگام استفاده از پورت‌های میکروکنترلری که در کشیدن جریان به زمین بهتر از تأمین جریان هستند، مدار درایور را ساده می‌کند.

12. روندها و زمینه فناوری

در حالی که نمایشگرهای هفت قسمتی برای نمایش اعداد همچنان همه‌گیر هستند، فناوری LED زیربنایی همچنان در حال تکامل است. AlInGaP نمایانگر یک فناوری بالغ و با عملکرد بالا برای LEDهای قرمز، نارنجی و زرد است. روندهای فعلی در فناوری نمایشگر شامل حرکت به سمت پکیج‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار، ماژول‌های چند رقمی با چگالی بالاتر و ادغام درایورها و کنترلرها در داخل پکیج نمایشگر است. همچنین توسعه مداوم در موادی مانند GaN (گالیم نیترید) برای رنگ‌های آبی و سبز و استفاده از فسفر برای ایجاد نور سفید وجود دارد. با این حال، برای نشانگرهای تک رقمی اختصاصی، با قابلیت اطمینان بالا و دید بالا، نمایشگرهای ترو-هول AlInGaP مانند LTS-360KR به دلیل قابلیت اطمینان اثبات شده، ویژگی‌های نوری عالی و سهولت استفاده در نمونه‌سازی اولیه و برخی کاربردهای صنعتی، همچنان یک انتخاب قوی و بهینه باقی می‌مانند.