دیتاشیت نمایشگر LED قرمز 0.28 اینچی LTS-2801AJD - ابعاد 14.0x19.0x8.5 میلی‌متر - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-2801AJD یک نمایشگر تک رقمی هفت قسمتی الفبایی-عددی LED است که برای کاربردهای نیازمند نشانگر عددی واضح و کم‌مصرف طراحی شده است. با ارتفاع رقم 0.28 اینچ (7.0 میلی‌متر)، خوانایی عالی را در قالب فشرده ارائه می‌دهد. این دستگاه از تراشه‌های LED قرمز با کارایی بالا از جنس آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) استفاده می‌کند که بر روی بستر غیرشفاف گالیم آرسنید (GaAs) ساخته شده‌اند. این ساختار به روشنایی و کنتراست بالای آن کمک می‌کند. نمایشگر دارای صفحه‌ای خاکستری با نشانه‌گذاری سفید قسمت‌ها است که کنتراست و خوانایی را در شرایط نوری مختلف افزایش می‌دهد.

مزیت اصلی آن در طراحی بهینه‌شده برای کارکرد با جریان پایین نهفته است. قسمت‌ها به طور خاص برای عملکرد عالی در جریان‌های پایین تا 1 میلی‌آمپر برای هر قسمت آزمایش و همسان‌سازی شده‌اند که آن را برای دستگاه‌های باتری‌خور یا کم‌مصرف ایده‌آل می‌سازد. این دستگاه از زاویه دید گسترده و قابلیت اطمینان حالت جامد برخوردار است که عملکرد یکنواخت را در طول عمر عملیاتی آن تضمین می‌کند. این محصول بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده و در بسته‌بندی بدون سرب مطابق با دستورالعمل‌های RoHS ارائه می‌شود.

1.1 ویژگی‌های کلیدی

• ارتفاع رقم 0.28 اینچ (7.0 میلی‌متر) برای دید واضح.
• ظاهر پیوسته و یکنواخت قسمت‌ها برای نمای حرفه‌ای.
• نیاز توان بسیار پایین، قابل کارکرد از 1 میلی‌آمپر برای هر قسمت.
• ظاهر عالی کاراکتر با روشنایی بالا و کنتراست بالا.
• زاویه دید گسترده برای انعطاف در نصب و مشاهده.
• قابلیت اطمینان حالت جامد بدون قطعات متحرک.
• شدت نور دسته‌بندی (بینینگ) شده برای عملکرد یکنواخت.
• بسته‌بندی بدون سرب مطابق با استانداردهای محیط زیستی RoHS.

1.2 شناسایی دستگاه

شماره قطعه LTS-2801AJD مشخص‌کننده دستگاهی با LEDهای قرمز با کارایی بالا از جنس AlInGaP، پیکربندی شده در مدار آند مشترک، و شامل نقطه اعشاری سمت راست است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد همیشه باید در این حدود حفظ شود.

• توان تلف شده در هر قسمت:حداکثر 70 میلی‌وات.
• جریان مستقیم پیک در هر قسمت:حداکثر 100 میلی‌آمپر، تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم پیوسته در هر قسمت:حداکثر 25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این مقدار به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط (Ta) بالای 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.
• محدوده دمای عملیاتی:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:واحد می‌تواند دمای 260 درجه سانتی‌گراد را تا 5 ثانیه هنگامی که در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن لحیم می‌شود تحمل کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکرد معمول اندازه‌گیری شده در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد هستند.

• شدت نور متوسط در هر قسمت (I_V):200 میکروکاندلا (حداقل)، 600 میکروکاندلا (معمول) در جریان مستقیم (I_F) 1 میلی‌آمپر. این موضوع مناسب بودن آن برای کاربردهای با جریان بسیار پایین را تأیید می‌کند.
• طول موج تابش پیک (λ_p):650 نانومتر (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر، که نشان‌دهنده رنگ قرمز روشن است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):22 نانومتر (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر.
• طول موج غالب (λ_d):640 نانومتر (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر.
• ولتاژ مستقیم در هر تراشه (V_F):2.10 ولت (حداقل)، 2.60 ولت (حداکثر) در I_F=20 میلی‌آمپر. طراحان باید این افت ولتاژ را هنگام محاسبه مقاومت‌های سری یا طراحی مدارهای درایور در نظر بگیرند.
• جریان معکوس در هر قسمت (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت.توجه مهم:این پارامتر فقط برای اهداف آزمایشی است؛ دستگاه برای کارکرد پیوسته تحت بایاس معکوس در نظر گرفته نشده است.
• نسبت تطابق شدت نور:2:1 (حداکثر) برای قسمت‌های درون یک ناحیه روشن مشابه در I_F=1 میلی‌آمپر، که یکنواختی روشنایی در سراسر نمایشگر را تضمین می‌کند.
• تداخل (Cross Talk):مشخصه کمتر از 2.5٪ است که روشنایی ناخواسته قسمت‌های مجاور را به حداقل می‌رساند.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

3.1 ابعاد بسته‌بندی

ابعاد کلی بسته‌بندی 14.0 میلی‌متر عرض، 19.0 میلی‌متر ارتفاع و 8.5 میلی‌متر عمق (به جز پایه‌ها) است. تلرانس‌های ابعادی کلیدی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نکات مهم مونتاژ شامل موارد زیر است:

• تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.40 میلی‌متر است.
• قطر سوراخ PCB توصیه شده برای پایه‌ها 1.0 میلی‌متر است.
• معیارهای کیفی مواد خارجی یا حباب درون یک قسمت را به 10 میل (0.254 میلی‌متر) و آلودگی جوهر سطح را به 20 میل (0.508 میلی‌متر) محدود می‌کنند. خمش بازتابنده باید کمتر از 1٪ طول آن باشد.

3.2 پیکربندی پایه‌ها و دیاگرام مدار

نمایشگر دارای پیکربندی 10 پایه در یک ردیف است. این دستگاه به صورت داخلی به عنوان یک دستگاه آند مشترک سیم‌کشی شده است، به این معنی که آندهای تمام قسمت‌های LED به صورت داخلی به هم متصل شده و به دو پایه (3 و 8) برای افزونگی و چگالی جریان پایین‌تر آورده شده‌اند. دیاگرام مدار داخلی به وضوح این اتصال آند مشترک به هر یک از هفت قسمت (A تا G) و نقطه اعشاری (DP) را نشان می‌دهد. کاتد هر قسمت پایه مخصوص به خود را دارد.

جدول اتصال پایه‌ها:

1. پایه 1: کاتد برای قسمت E
2. پایه 2: کاتد برای قسمت D
3. پایه 3: آند مشترک
4. پایه 4: کاتد برای قسمت C
5. پایه 5: کاتد برای نقطه اعشاری (D.P.)
6. پایه 6: کاتد برای قسمت B
7. پایه 7: کاتد برای قسمت A
8. پایه 8: آند مشترک
9. پایه 9: کاتد برای قسمت G
10. پایه 10: کاتد برای قسمت F

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل منحنی‌های عملکرد معمول است که برای تحلیل طراحی دقیق ضروری هستند. اگرچه نقاط داده نمودار خاصی در متن ارائه نشده است، این منحنی‌ها معمولاً رابطه بین پارامترهای کلیدی را نشان می‌دهند. طراحان باید برای مقادیر دقیق به نمودارهای دیتاشیت اصلی مراجعه کنند.

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):این منحنی رابطه غیرخطی بین جریان عبوری از یک قسمت LED و ولتاژ دو سر آن را نشان می‌دهد. این برای انتخاب مقدار صحیح مقاومت محدودکننده جریان برای دستیابی به روشنایی مطلوب بدون تجاوز از حداکثر رتبه جریان بسیار مهم است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور (در میکروکاندلا یا میلی‌کاندلا) با جریان مستقیم افزایش می‌یابد. این نمودار معمولاً یک رابطه تقریباً خطی در محدوده عملیاتی نرمال را نشان می‌دهد که به طراحان اجازه می‌دهد روشنایی را با تنظیم جریان تنظیم کنند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:خروجی نور LED عموماً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. این منحنی به طراحان کمک می‌کند تا کاهش روشنایی در دمای عملیاتی بالاتر را درک کنند، که برای کاربردها در محیط‌های بدون کنترل آب و هوا حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری که شدت نور نسبی را در طول‌موج‌های مختلف نشان می‌دهد، حول طول موج پیک 650 نانومتر متمرکز شده است و خروجی رنگ قرمز را تأیید می‌کند.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

5.1 پروفیل لحیم‌کاری

لحیم‌کاری صحیح برای جلوگیری از آسیب حرارتی به تراشه‌های LED و بسته پلاستیکی بسیار مهم است.

• لحیم‌کاری خودکار (موج/بازجریان):دستگاه می‌تواند دمای 260 درجه سانتی‌گراد را به مدت 5 ثانیه در نقطه‌ای به فاصله 1/16 اینچ (1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن (یعنی روی پایه‌ها) تحمل کند. دمای بدنه نمایشگر خود در طول مونتاژ نباید از حداکثر رتبه دمایی تجاوز کند.
• لحیم‌کاری دستی:دمای نوک هویه 350 درجه سانتی‌گراد ±30 درجه سانتی‌گراد مشخص شده است. زمان لحیم‌کاری روی هر پایه نباید از 5 ثانیه تجاوز کند، که مجدداً در فاصله 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود.

رعایت این محدودیت‌های زمان و دما برای جلوگیری از ذوب شدن محفظه پلاستیکی، آسیب به اتصالات سیم داخلی یا تخریب ماده نیمه‌هادی LED ضروری است.

6. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

6.1 سناریوهای کاربردی معمول

LTS-2801AJD برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی که نیاز به نمایش عددی واضح و کم‌مصرف دارند مناسب است. کاربردهای رایج شامل موارد زیر است:

• تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری (مولتی‌مترها، فرکانس‌شمارها).
• لوازم خانگی مصرفی (مایکروویوها، فرها، قهوه‌سازها).
• پنل‌های کنترل صنعتی و ابزار دقیق.
• دستگاه‌های باتری‌خور مانند مانیتورهای قابل حمل یا ابزارهای دستی.
• نمونه‌های اولیه سیستم‌های نهفته و کیت‌های آموزشی.

6.2 ملاحظات طراحی حیاتی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان برای هر قسمت استفاده کنید یا از یک مدار درایور جریان ثابت بهره ببرید. مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (V_منبع- V_F) / I_F، که در آن V_Fولتاژ مستقیم LED است (برای ایمنی از مقدار حداکثر استفاده کنید) و I_Fجریان مستقیم مطلوب است (مثلاً 1-20 میلی‌آمپر).
• مالتی‌پلکسینگ:برای نمایشگرهای چند رقمی، معمولاً از تکنیک مالتی‌پلکسینگ برای کنترل چندین رقم با پین‌های I/O کمتر استفاده می‌شود. از آنجایی که این یک نمایشگر آند مشترک است، ارقام با اعمال ولتاژ مثبت به پایه آند مشترک خود انتخاب می‌شوند، در حالی که الگوهای قسمت‌ها به پایه‌های کاتد اعمال می‌شوند. اطمینان حاصل کنید که جریان پیک در طول پالس مالتی‌پلکسینگ از حداکثر رتبه مطلق تجاوز نکند.
• مدیریت حرارت:اگرچه اتلاف توان پایین است، در صورت استفاده از چندین نمایشگر یا کارکرد در جریان‌های بالاتر نزدیک به رتبه حداکثر، از تهویه مناسب اطمینان حاصل کنید. کاهش خطی جریان پیوسته بالای 25 درجه سانتی‌گراد باید رعایت شود.
• محافظت در برابر ولتاژ معکوس:مدار درایور باید طوری طراحی شود که از اعمال ولتاژ معکوس یا اسپایک‌های ولتاژ بیش از 5 ولت به کاتدهای LED در هنگام روشن شدن، خاموش شدن یا در محیط‌های الکتریکی پرنویز جلوگیری کند. یک دیود ساده موازی با LED (کاتد به آند) می‌تواند محافظت را فراهم کند، اگرچه بر ولتاژ مستقیم تأثیر خواهد گذاشت.
• زاویه دید:نمایشگر را با در نظر گرفتن زاویه دید گسترده آن نصب کنید تا خوانایی بهینه برای کاربر نهایی تضمین شود.

7. آزمایش قابلیت اطمینان

دستگاه تحت مجموعه جامعی از آزمایش‌های قابلیت اطمینان بر اساس استانداردهای نظامی (MIL-STD)، صنعتی ژاپن (JIS) و استانداردهای داخلی قرار می‌گیرد تا عملکرد و دوام بلندمدت آن تضمین شود. آزمایش‌های کلیدی شامل موارد زیر است:

• آزمایش عمر عملیاتی (RTOL):1000 ساعت کارکرد پیوسته در شرایط حداکثر رتبه‌بندی شده برای تأیید پایداری عملکرد در طول زمان.
• آزمایش‌های تنش محیطی:شامل ذخیره‌سازی دمای بالا/رطوبت بالا (500 ساعت در 65 درجه سانتی‌گراد/90-95٪ رطوبت نسبی)، ذخیره‌سازی دمای بالا (1000 ساعت در 105 درجه سانتی‌گراد) و ذخیره‌سازی دمای پایین (1000 ساعت در 35- درجه سانتی‌گراد).
• آزمایش‌های تنش حرارتی:چرخه دمایی (30 چرخه بین 35- درجه سانتی‌گراد و 105 درجه سانتی‌گراد) و آزمایش‌های شوک حرارتی برای اعتبارسنجی استحکام در برابر انبساط و انقباض حرارتی.
• آزمایش‌های قابلیت لحیم‌کاری:مقاومت لحیم‌کاری (10 ثانیه در 260 درجه سانتی‌گراد) و قابلیت لحیم‌کاری (5 ثانیه در 245 درجه سانتی‌گراد) اطمینان حاصل می‌کنند که پایه‌ها می‌توانند فرآیندهای مونتاژ استاندارد را تحمل کنند.

8. احتیاط‌ها و نکات مهم

• این محصول برای تجهیزات الکترونیکی عمومی در نظر گرفته شده است. کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند، به ویژه جایی که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (هوانوردی، پزشکی، سیستم‌های ایمنی)، نیاز به مشاوره و تأیید قبلی دارند.
• تولیدکننده مسئول خسارات ناشی از کارکرد خارج از حداکثر مقادیر مطلق یا استفاده نادرست از محصول نیست.
• تجاوز از جریان درایو توصیه شده یا دمای عملیاتی می‌تواند باعث تخریب شدید خروجی نور یا خرابی زودرس شود.
• درایو جریان ثابت به شدت نسبت به درایو ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا شدت نور یکنواخت تضمین شود و LEDها در برابر اسپایک‌های جریان محافظت شوند.
• طراحی مدار باید عملکرد کل سیستم، از جمله پایداری منبع تغذیه و نویز الکتریکی بالقوه را در نظر بگیرد.

9. مقایسه و تمایز فنی

LTS-2801AJD خود را در بازار نمایشگرهای تک رقمی از طریق چند ویژگی کلیدی متمایز می‌کند:

• کارکرد با جریان فوق‌العاده پایین:توصیف و همسان‌سازی آن در 1 میلی‌آمپر برای هر قسمت یک مزیت قابل توجه برای طراحی‌های حساس به توان است، جایی که بسیاری از نمایشگرهای قابل مقایسه فقط در 10-20 میلی‌آمپر مشخص شده‌اند.
• فناوری AlInGaP:در مقایسه با LEDهای قرمز قدیمی GaAsP یا GaP، AlInGaP کارایی بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای جریان یکسان یا روشنایی معادل در جریان پایین‌تر می‌شود و به عمر باتری طولانی‌تر کمک می‌کند.
• بینینگ شدت نور:دسته‌بندی بر اساس شدت نور به طراحان اجازه می‌دهد نمایشگرهایی با روشنایی کاملاً همسان انتخاب کنند، که برای کاربردهای چند رقمی که یکنواختی از نظر بصری مهم است حیاتی می‌باشد.
• مجموعه قابلیت اطمینان قوی:آزمایش گسترده بر اساس استانداردهای نظامی و صنعتی، اطمینان بالایی در مورد طول عمر و عملکرد محصول تحت تنش فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از پین یک میکروکنترلر 5 ولتی راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر قسمت استفاده کنید. برای منبع تغذیه 5 ولت و V_Fمعمول 2.4 ولت در 10 میلی‌آمپر، مقدار مقاومت خواهد بود: R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 اهم. یک مقاومت استاندارد 270 اهم مناسب خواهد بود. پین میکروکنترلر به عنوان یک چاه جریان (برای آند مشترک) یا منبع جریان (برای کاتد مشترک) عمل می‌کند.

س: هدف از داشتن دو پایه آند مشترک (3 و 8) چیست؟

ج: این دو پایه به صورت داخلی به هم متصل هستند. آنها دو هدف اصلی را دنبال می‌کنند: 1) کاهش چگالی جریان از طریق یک پایه و رد PCB واحد وقتی همه قسمت‌ها روشن هستند (مثلاً نمایش عدد '8')، و 2) فراهم کردن پایداری مکانیکی و افزونگی در طول نصب روی PCB.

س: چگونه کل مصرف توان نمایشگر را محاسبه کنم؟

ج: توان در هر قسمت = V_F* I_F. برای مثال، در I_F=10 میلی‌آمپر و V_F=2.4 ولت، توان در هر قسمت 24 میلی‌وات است. اگر هر 7 قسمت رقم روشن باشند (نمایش '8')، کل توان 7 * 24 میلی‌وات = 168 میلی‌وات است. این مقدار به خوبی در محدوده 70 میلی‌وات برای هر قسمت قرار دارد اما باید برای منبع تغذیه و درایور آند مشترک در نظر گرفته شود.

س: آیا این نمایشگر برای استفاده در فضای باز مناسب است؟

ج: محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد بسیاری از شرایط فضای باز را پوشش می‌دهد. با این حال، دیتاشیت رتبه حفاظت در برابر نفوذ (IP) در برابر گرد و غبار و آب را مشخص نکرده است. برای استفاده در فضای باز، نمایشگر احتمالاً باید پشت یک پنجره مهر و موم شده یا درون یک محفظه محافظ قرار گیرد تا از نفوذ رطوبت و آسیب فیزیکی جلوگیری شود.

11. اصل عملکرد

یک نمایشگر هفت قسمتی شکلی از دستگاه نمایش الکترونیکی است که از هفت قسمت LED تشکیل شده است که به صورت الگوی هشت مرتب شده‌اند. با روشن کردن انتخابی ترکیب‌های خاصی از این قسمت‌ها (A تا G)، می‌تواند اعداد 0-9 و برخی حروف (مانند A, C, E, F, H, L, P) را نمایش دهد. LTS-2801AJD از ماده نیمه‌هادی AlInGaP استفاده می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه دیود (تقریباً 2.0 ولت) در دو سر یک قسمت LED اعمال می‌شود (یعنی یک ولتاژ مثبت روی آند مشترک نسبت به کاتد آن قسمت)، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) در طول موج مشخصه ماده آزاد می‌کنند - در این مورد، نور قرمز در حدود 650 نانومتر. بستر غیرشفاف GaAs به انعکاس نور بیشتر از بالای تراشه کمک می‌کند و کارایی کلی را بهبود می‌بخشد. صفحه خاکستری و نشانه‌گذاری سفید نور محیط را جذب می‌کنند، بازتاب‌ها را کاهش داده و کنتراست را افزایش می‌دهند و باعث می‌شوند قسمت‌های قرمز روشن، روشن‌تر و واضح‌تر به نظر برسند.