مشخصات فنی نمایشگر ال‌ای‌دی هفت‌قطعه‌ای LTC-2630AJD - ارتفاع رقم 0.28 اینچ - قرمز AlInGaP - ولتاژ آستانه 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

نمایشگر LTC-2630AJD یک نمایشگر سه‌رقمی هفت‌قطعه‌ای فشرده و با عملکرد بالا است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند نمایش عددی واضح با مصرف توان پایین هستند. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی عددی بصری در دستگاه‌های الکترونیکی، ابزارهای اندازه‌گیری، لوازم الکترونیکی مصرفی و پنل‌های کنترل صنعتی است. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از فناوری پیشرفته ال‌ای‌دی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) نهفته است که در مقایسه با مواد سنتی، بازدهی و روشنایی برتری ارائه می‌دهد. بازار هدف شامل طراحان دستگاه‌های قابل حمل باتری‌خور، پنل‌مترها، تجهیزات آزمایشگاهی و هر کاربرد دیگری است که محدودیت‌های فضا، بازدهی توان و خوانایی در آن حیاتی هستند.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

• ارتفاع رقم:دارای ارتفاع کاراکتر 0.28 اینچ (7.0 میلی‌متر) است که تعادل مناسبی بین اندازه و وضوح دید ارائه می‌دهد.
• یکنواختی قطعات:قطعات پیوسته و یکنواختی را برای ظاهر عالی کاراکتر و خوانایی بالا فراهم می‌کند.
• کارکرد با توان پایین:به طور خاص برای نیازمندی توان پایین مهندسی شده است و امکان کار در طراحی‌های حساس به مصرف توان را فراهم می‌کند.
• عملکرد نوری:روشنایی بالا و کنتراست عالی ارائه می‌دهد که وضوح دید را حتی در محیط‌های پرنور تضمین می‌کند.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده‌ای ارائه می‌دهد که نمایشگر را از موقعیت‌های مختلف قابل خواندن می‌سازد.
• قابلیت اطمینان:از قابلیت اطمینان ذاتی فناوری حالت جامد ال‌ای‌دی بهره می‌برد، بدون قطعات متحرک و با طول عمر عملیاتی طولانی.
• تضمین کیفیت:دستگاه‌ها بر اساس شدت نور دسته‌بندی می‌شوند که سطح روشنایی یکنواختی را در بین دسته‌های تولید تضمین می‌کند.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی دستگاه را همانطور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 مشخصات فوتومتریک و نوری

عملکرد نوری در دمای محیط (Ta) 25 درجه سلسیوس و تحت شرایط آزمایش خاص اندازه‌گیری شده است.

• شدت نور متوسط (Iv):در جریان مستقیم (IF) 1 میلی‌آمپر برای هر قطعه، از حداقل 200 میکروکاندلا تا حداکثر معمول 600 میکروکاندلا متغیر است. این پارامتر برای تعیین روشنایی نمایشگر تحت شرایط کار عادی حیاتی است.
• طول موج اوج تابش (λp):مشخصه ماده AlInGaP است، اگرچه مقدار خاصی در محتوای استخراج شده ارائه نشده است. به طور معمول، ال‌ای‌دی‌های قرمز AlInGaP در محدوده 620-630 نانومتر تابش می‌کنند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):در IF=20mA حداکثر مقدار 22 نانومتر را دارد که نشان‌دهنده خلوص طیفی نور قرمز ساطع شده است.
• طول موج غالب (λd):در IF=20mA برابر 640 نانومتر است. این طول موجی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را به عنوان سایه خاصی از قرمز تعریف می‌کند.
• نسبت تطابق شدت نور (Iv-m):در IF=10mA حداکثر نسبت 2:1 بین قطعات را دارد. این امر یکنواختی روشنایی در تمام قطعات یک رقم را تضمین می‌کند.

2.2 مشخصات الکتریکی

• ولتاژ مستقیم هر قطعه (VF):در جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر، از 2.1 ولت (حداقل) تا 2.6 ولت (حداکثر) متغیر است. این یک پارامتر کلیدی برای طراحی مدار درایو و محاسبه اتلاف توان است.
• جریان معکوس هر قطعه (IR):هنگام اعمال ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت، حداکثر مقدار 10 میکروآمپر را دارد که نشان‌دهنده مشخصه دیودی خوب است.
• قابلیت کار با جریان پایین:یک ویژگی مهم طراحی آن برای کار با جریان پایین است. قطعات برای عملکرد عالی در جریان‌های به پایینی 1 میلی‌آمپر برای هر قطعه، تطبیق و آزمایش شده‌اند که مستقیماً برای دستگاه‌های باتری‌خور قابل استفاده است.

2.3 حداکثر مقادیر مجاز مطلق و مدیریت حرارتی

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. کارکرد همیشه باید در این محدودیت‌ها باشد.

• اتلاف توان هر قطعه:حداکثر 70 میلی‌وات.
• جریان مستقیم پیک هر قطعه:100 میلی‌آمپر، اما تنها تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم پیوسته هر قطعه:25 میلی‌آمپر در 25 درجه سلسیوس. این مقدار با نرخ 0.33 میلی‌آمپر/درجه سلسیوس به صورت خطی با افزایش دمای محیط بالای 25 درجه سلسیوس کاهش می‌یابد. این کاهش برای طراحی حرارتی حیاتی است.
• ولتاژ معکوس هر قطعه:حداکثر 5 ولت.
• محدوده دمای کارکرد:35- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس.
• محدوده دمای نگهداری:35- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس.

3. سیستم دسته‌بندی و طبقه‌بندی

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه‌ها"بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده‌اند."این نشان‌دهنده یک فرآیند دسته‌بندی (بینینگ) است.

• دسته‌بندی شدت نور:دستگاه‌ها بر اساس شدت نور اندازه‌گیری شده در جریان آزمایش استاندارد (احتمالاً 1mA یا 10mA) آزمایش و در گروه‌هایی (بین) دسته‌بندی می‌شوند. این امر تضمین می‌کند که طراحان نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت دریافت می‌کنند که برای نمایشگرهای چندرقمی که یکنواختی در آن کلیدی است، حیاتی می‌باشد.
• دسته‌بندی ولتاژ مستقیم:اگرچه به صراحت ذکر نشده است، اما محدوده داده شده VF (2.1V تا 2.6V) نشان می‌دهد که ممکن است تغییراتی در ولتاژ مستقیم وجود داشته باشد. برای کاربردهای حساس، مشاوره با سازنده برای جزئیات خاص دسته‌بندی توصیه می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به"منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول"اشاره می‌کند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند، اما منحنی‌های استاندارد برای چنین ال‌ای‌دی‌هایی معمولاً شامل موارد زیر است:

• منحنی جریان-ولتاژ (IV):رابطه بین جریان مستقیم (IF) و ولتاژ مستقیم (VF) را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است و ولتاژ روشن شدن برای ال‌ای‌دی‌های قرمز AlInGaP حدود 1.8-2.0 ولت است.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم (Iv-IF):این منحنی نشان می‌دهد که روشنایی چگونه با جریان افزایش می‌یابد. در جریان‌های پایین عموماً خطی است اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی به اشباع برسد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط (Iv-Ta):نشان می‌دهد که روشنایی چگونه با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این برای طراحی سیستم‌هایی که در کل محدوده دمایی کار می‌کنند، حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج که اوج را در طول موج غالب (640 نانومتر) و عرض طیفی را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد فیزیکی

به نقشه پکیج ارجاع داده شده است. نکات کلیدی شامل این است که تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند و تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر (0.01 اینچ) است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. نمایشگر دارای صفحه‌ای خاکستری با قطعات سفید برای کنتراست بالا است.

5.2 پیکربندی پایه‌ها و مدار داخلی

این دستگاه از نوعآند مشترک مالتی‌پلکسبا نقطه اعشار سمت راست است. پیکربندی پایه‌ها برای پکیج 16 پایه به شرح زیر است:

• پایه 1: کاتد D
• پایه 2: آند مشترک (رقم 1)
• پایه 3: کاتد D.P. (نقطه اعشار)
• پایه 4: کاتد E
• پایه 5: آند مشترک (رقم 2)
• پایه 6: کاتد C
• پایه 7: کاتد G
• پایه 8: آند مشترک (رقم 3)
• پایه‌های 9، 10، 11، 13، 14: بدون اتصال (N/C)
• پایه 12: کاتد B
• پایه 15: کاتد A
• پایه 16: کاتد F

نمودار مدار داخلی نشان می‌دهد که قطعات هر رقم (A-G, DP) یک اتصال آند مشترک برای آن رقم خاص را به اشتراک می‌گذارند. این معماری مالتی‌پلکس شده تعداد پایه‌های درایور مورد نیاز را از 24 (3 رقم * 8 قطعه) به 11 (3 آند + 8 کاتد) کاهش می‌دهد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

• لحیم‌کاری ریفلو:حداکثر دمای مجاز لحیم‌کاری 260 درجه سلسیوس است. این دما باید حداکثر به مدت 3 ثانیه اعمال شود که در نقطه‌ای به فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشستن قطعه اندازه‌گیری می‌شود. تجاوز از این محدودیت‌ها می‌تواند به چیپ‌های ال‌ای‌دی یا پکیج آسیب برساند.
• لحیم‌کاری دستی:در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، باید از هویه کنترل دمایی با زمان عملیات سریع (معمولاً < 3 ثانیه برای هر پایه) استفاده شود تا از آسیب حرارتی جلوگیری شود.
• شرایط نگهداری:دستگاه‌ها باید در محدوده دمای نگهداری مشخص شده 35- تا 85+ درجه سلسیوس در یک محیط خشک نگهداری شوند تا از جذب رطوبت که می‌تواند باعث "پاپ کورن شدن" در حین ریفلو شود، جلوگیری گردد.

7. توصیه‌های کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

• ابزارهای اندازه‌گیری قابل حمل:مولتی‌مترها، دماسنج‌ها، دورسنج‌ها که در آن مصرف توان پایین از اهمیت بالایی برخوردار است.
• الکترونیک مصرفی:نمایشگرهای تجهیزات صوتی، ساعت رادیو، پنل‌های کنترل لوازم خانگی.
• کنترل‌های صنعتی:پنل‌مترها برای نمایش ولتاژ، جریان یا متغیرهای فرآیندی.
• بازار لوازم جانبی خودرو:نمایشگرها برای گیج‌های کمکی (بوست، ولتاژ، دما).

7.2 ملاحظات طراحی و مدار درایو

• درایور مالتی‌پلکس:باید از یک میکروکنترلر یا آی‌سی درایور نمایشگر اختصاصی استفاده شود تا سه آند مشترک (رقم‌های 1، 2، 3) را به صورت متوالی فعال کند در حالی که سیگنال‌های کاتد مناسب برای قطعات مورد نظر را فراهم می‌کند. نرخ تازه‌سازی باید به اندازه کافی بالا (>60 هرتز) باشد تا از لرزش قابل مشاهده جلوگیری شود.
• محدود کردن جریان:مقاومت‌های محدودکننده جریان خارجی برای هر خط کاتد (یا یکپارچه شده در آی‌سی درایور) اجباری هستند تا جریان مستقیم (مثلاً 1mA، 10mA، 20mA) را بر اساس روشنایی مورد نظر و بودجه توان تنظیم کنند. مقدار مقاومت با استفاده از فرمول R = (Vcc - VF) / IF محاسبه می‌شود.
• اتلاف توان:اطمینان حاصل کنید که جریان مستقیم پیوسته هر قطعه از حداکثر کاهش یافته برای بالاترین دمای محیط کاربرد تجاوز نکند.
• محیط مشاهده:کنتراست بالا و زاویه دید گسترده آن را برای کاربردهایی مناسب می‌سازد که نمایشگر ممکن است از یک زاویه یا در نور محیط مشاهده شود.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایشگر هفت‌قطعه‌ای:

• در مقابل ال‌ای‌دی‌های قرمز استاندارد GaAsP/GaP:ماده AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به خروجی روشن‌تر در جریان یکسان یا روشنایی معادل در جریان پایین‌تر می‌شود. همچنین معمولاً پایداری دمایی بهتری دارد.
• در مقابل نمایشگرهای LCD:ال‌ای‌دی‌ها نورانی هستند و نور خود را تولید می‌کنند که آن‌ها را در تاریکی بدون نیاز به نور پس‌زمینه قابل خواندن می‌سازد. همچنین زمان پاسخ بسیار سریع‌تر و محدوده دمای کارکرد گسترده‌تری دارند. با این حال، عموماً توان بیشتری نسبت به LCDهای بازتابی مصرف می‌کنند.
• در مقابل نمایشگرهای با رقم بزرگتر:اندازه 0.28 اینچی یک فوت‌پرینت فشرده ارائه می‌دهد که برای طراحی‌های با محدودیت فضا ایده‌آل است در حالی که خوانایی خوبی در فواصل دید کوتاه تا متوسط حفظ می‌کند.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با جریان مستقیم ثابت و بدون مالتی‌پلکس کردن راه‌اندازی کنم؟
ج: از نظر فنی بله، اما بسیار ناکارآمد است. راه‌اندازی استاتیک هر سه رقم به 24 کانال مستقل محدودکننده جریان (3 رقم * 8 قطعه) نیاز دارد. طراحی آند مشترک مالتی‌پلکس شده به منظور راه‌اندازی با یک طرح تقسیم زمانی مالتی‌پلکس برای به حداقل رساندن تعداد پایه و مصرف توان در نظر گرفته شده است.

س: هدف از پایه‌های "بدون اتصال" چیست؟
ج: پایه‌های N/C احتمالاً برای پایداری مکانیکی پکیج یا سازگاری با فوت‌پرینت استاندارد 16 پایه‌ای که برای سایر انواع نمایشگر (مانند انواع با مکان‌های مختلف نقطه اعشار یا نسخه‌های چهاررقمی) استفاده می‌شود، وجود دارند. آن‌ها نباید در مدار متصل شوند.

س: چگونه مقدار مناسب مقاومت محدودکننده جریان را محاسبه کنم؟
ج: از فرمول R = (ولتاژ تغذیه - ولتاژ مستقیم ال‌ای‌دی) / جریان مستقیم مورد نظر استفاده کنید. به عنوان مثال، با تغذیه 5 ولت (Vcc)، VF معمولی 2.4 ولت و IF مورد نظر 10 میلی‌آمپر: R = (5V - 2.4V) / 0.010A = 260 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد استفاده کنید (مثلاً 270 اهم). همیشه حداکثر VF (2.6V) را در نظر بگیرید تا اطمینان حاصل شود که حداقل جریان قابل قبول است.

س: آیا نقطه اعشار به طور جداگانه راه‌اندازی می‌شود؟
ج: بله. نقطه اعشار (D.P.) کاتد اختصاصی خود (پایه 3) را دارد. به کاتدهای قطعه برای هیچ رقم خاصی متصل نیست. در یک طرح مالتی‌پلکس، زمانی روشن می‌شود که کاتد آن در طول دوره فعال‌سازی هر رقمی که نقطه اعشار باید قابل مشاهده باشد، در سطح پایین (Low) قرار گیرد.

10. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک ولت‌متر دیجیتال کم‌مصرف
یک طراح در حال ساخت یک ولت‌متر قابل حمل سه‌رقمی است که با باتری 9 ولت تغذیه می‌شود. نیازمندی‌های کلیدی عمر طولانی باتری و خوانایی واضح هستند.

• انتخاب قطعه:LTC-2630AJD به دلیل قابلیت جریان پایین (قابل کار در 1-2mA/قطعه) و بازدهی AlInGaP انتخاب شده است.
• مدار درایور:یک میکروکنترلر کم‌مصرف با درایورهای داخلی LCD/سگمنت انتخاب شده است. پیکربندی شده است تا سه رقم را با نرخ تازه‌سازی 100 هرتز مالتی‌پلکس کند.
• تنظیم جریان:جریان قطعه از طریق سینک‌های جریان ثابت میکروکنترلر یا مقاومت‌های خارجی روی 1.5 میلی‌آمپر تنظیم شده است. در این جریان، شدت نور به خوبی در محدوده مشخص شده قرار دارد و روشنایی کافی را فراهم می‌کند.
• محاسبه توان:با 8 قطعه (7 + DP) روشن برای هر رقم، و 3 رقم مالتی‌پلکس شده، جریان کل متوسط تقریباً (8 قطعه * 1.5mA) = 12 میلی‌آمپر است. در ترکیب با میکروکنترلر و مدار اندازه‌گیری، این امر امکان عمر طولانی باتری را فراهم می‌کند.
• نتیجه:محصول نهایی نمایش ولتاژ سه‌رقمی واضحی با عمر باتری عالی به دست می‌آورد که اهداف طراحی را که مستقیماً توسط ویژگی‌های جریان پایین این نمایشگر امکان‌پذیر شده است، برآورده می‌کند.

11. معرفی اصل فناوری

LTC-2630AJD بر اساس فناوری نیمه‌هادیAlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید)رشد یافته بر روی یک زیرلایه غیرشفاف آرسنید گالیم (GaAs) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از ولتاژ روشن شدن دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل 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 در 640 نانومتر. زیرلایه غیرشفاف با جذب نور پراکنده به بهبود کنتراست کمک می‌کند و در ظاهر "صفحه خاکستری و قطعات سفید" نمایشگر نقش دارد. فرمت هفت‌قطعه‌ای یک الگوی استاندارد است که در آن ال‌ای‌دی‌های فردی (قطعات) به گونه‌ای چیده شده‌اند که تمام ارقام اعشاری و برخی حروف را هنگام روشن شدن انتخابی تشکیل دهند.

12. روندها و چشم‌انداز فناوری

تکامل نمایشگرهای ال‌ای‌دی هفت‌قطعه‌ای همچنان بر چند حوزه کلیدی متمرکز است:

• افزایش بازدهی:تحقیقات مداوم علم مواد با هدف بهبود بازده کوانتومی داخلی AlInGaP و سایر نیمه‌هادی‌های مرکب (مانند InGaN برای رنگ‌های دیگر) است که روشنایی بالاتر در جریان‌های پایین‌تر و در نتیجه عمر باتری بیشتر را به ارمغان می‌آورد.
• مینیاتوری‌سازی:روندی به سمت ارتفاع رقم کوچکتر برای دستگاه‌های فوق فشرده وجود دارد، همراه با بهبود فوتولیتوگرافی برای حفظ وضوح و شفافیت قطعات.
• یکپارچه‌سازی:ماژول‌های نمایشگر به طور فزاینده‌ای آی‌سی درایور، مقاومت‌های محدودکننده جریان و گاهی یک میکروکنترلر را در یک پکیج یا مجموعه PCB واحد ادغام می‌کنند که فرآیند طراحی را برای مهندسان ساده می‌سازد.
• گزینه‌های رنگ:اگرچه این دیتاشیت برای یک نمایشگر قرمز است، اما اصول مالتی‌پلکس و پکیجینگ زیربنایی برای نمایشگرهایی که از سایر فناوری‌های ال‌ای‌دی برای رنگ‌های سبز، آبی، زرد یا حتی ترکیبات RGB تمام‌رنگ استفاده می‌کنند، اعمال می‌شود.
• فناوری‌های جایگزین:در حالی که ال‌ای‌دی‌ها در بسیاری از کاربردها غالب هستند، فناوری OLED (ال‌ای‌دی آلی) در حال نفوذ به نمایشگرهای سگمنت کوچک است و پروفایل‌های بالقوه نازک‌تر و زوایای دید گسترده‌تری ارائه می‌دهد، اگرچه با مشخصات طول عمر و درایو متفاوت.

LTC-2630AJD نمایانگر یک راه‌حل بالغ، قابل اطمینان و به شدت بهینه‌شده در این چشم‌انداز فناوری است، به ویژه برای کاربردهایی که بازدهی توان و استحکام در اولویت قرار دارند.