دیتاشیت نمایشگر LED تک رقمی 0.3 اینچی LSHD-7801 - ارتفاع رقم 7.62 میلی‌متر - رنگ سبز - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LSHD-7801 یک ماژول نمایشگر LED الفبایی-عددی تک رقمی 7 سگمنت است. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی عددی و الفبایی محدود واضح و قابل مشاهده در دستگاه‌های الکترونیکی است. کاربرد اصلی در تجهیزاتی است که نیاز به نمایشگر عددی فشرده، قابل اعتماد و کم‌مصرف دارند، مانند پنل‌های ابزار دقیق، الکترونیک مصرفی، کنترل‌های صنعتی و تجهیزات آزمایشگاهی.

مزایای کلیدی دستگاه ناشی از طراحی حالت جامد آن است. یکنواختی عالی سگمنت را ارائه می‌دهد که تضمین‌کننده روشنایی یکنواخت در تمام سگمنت‌های روشن برای ظاهری تمیز است. با نیاز توان پایین کار می‌کند که به بهره‌وری انرژی در سیستم کلی کمک می‌کند. علاوه بر این، روشنایی بالا و کنتراست بالا را فراهم می‌کند که خوانایی نمایشگر را حتی در شرایط مختلف نور محیطی آسان می‌سازد. زاویه دید گسترده، قابلیت مشاهده از دیدگاه‌های مختلف را تضمین می‌کند که برای دستگاه‌های نصب شده روی پنل حیاتی است.

2. مشخصات فنی و تفسیر عینی

2.1 ویژگی‌های فوتومتریک و نوری

نمایشگر از چیپ‌های LED سبز رنگ استفاده می‌کند، به طور خاص اپی GaP روی زیرلایه GaP و/یا AlInGaP روی زیرلایه غیرشفاف GaAs. این ترکیب هدف‌گیری انتشار نور سبز را دارد. شدت نور متوسط معمولی (Iv) در جریان مستقیم (IF) 10 میلی‌آمپر برای هر سگمنت، 1600 میکروکاندلا است، با حداقل مقدار مشخص شده 500 میکروکاندلا. این پارامتر روشنایی درک شده را تعریف می‌کند. طول موج غالب (λd) معمولاً 569 نانومتر و طول موج اوج انتشار (λp) معمولاً 565 نانومتر است که خروجی را به طور قطع در ناحیه سبز طیف مرئی قرار می‌دهد. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 30 نانومتر است که نشان‌دهنده خلوص طیفی نور سبز منتشر شده است.

2.2 پارامترها و ریتینگ‌های الکتریکی

ریتینگ‌های حداکثر مطلق، محدودیت‌های عملیاتی را تعریف می‌کنند. اتلاف توان متوسط برای هر نقطه (سگمنت یا نقطه اعشار) نباید از 75 میلی‌وات تجاوز کند. جریان مستقیم اوج برای هر سگمنت 60 میلی‌آمپر است، اما این تنها تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است. جریان مستقیم متوسط پیوسته برای هر نقطه از 25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد با نرخ 0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. ولتاژ مستقیم معمولی (VF) برای هر سگمنت در IF=20mA برابر با 2.6 ولت است، با حداکثر 2.6 ولت. جریان معکوس (IR) در حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت مشخص شده است. توجه به این نکته حیاتی است که این شرایط ولتاژ معکوس تنها برای اهداف آزمایشی است و دستگاه نباید به طور پیوسته تحت بایاس معکوس کار کند.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 35- تا 105+ درجه سانتی‌گراد و محدوده دمای ذخیره‌سازی 35- تا 105+ درجه سانتی‌گراد ریت شده است. منحنی کاهش جریان مستقیم (0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد از 25 درجه سانتی‌گراد) یک پارامتر کلیدی مدیریت حرارتی است. با افزایش دمای محیط، حداکثر جریان پیوسته مجاز باید کاهش یابد تا از گرمای بیش از حد و خرابی زودرس جلوگیری شود. این امر مستلزم طراحی حرارتی دقیق در کاربرد، به ویژه در فضاهای بسته یا محیط‌های با دمای بالا است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که محصول "برای شدت نور دسته‌بندی شده است." این بدان معناست که واحدها بر اساس خروجی نوری اندازه‌گیری شده در جریان آزمایش استاندارد، مرتب و گروه‌بندی (دسته‌بندی) می‌شوند. این فرآیند تضمین‌کننده یکنواختی در روشنایی هنگام استفاده از چندین نمایشگر در کنار هم در یک کاربرد است و از تغییرات محسوس در شدت نور بین ارقام جلوگیری می‌کند. نسبت تطابق شدت نور برای نواحی روشن مشابه حداکثر 2:1 مشخص شده است، به این معنی که درخشان‌ترین سگمنت نباید بیش از دو برابر کم‌نورترین سگمنت درون دسته‌بندی قابل قبول باشد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که بخش ارائه شده محتوا به "منحنی‌های ویژگی‌های الکتریکی/نوری معمولی" اشاره می‌کند، نمودارهای خاص در متن به تفصیل شرح داده نشده‌اند. به طور معمول، چنین منحنی‌هایی برای یک نمایشگر LED شامل موارد زیر خواهد بود:

• منحنی جریان مستقیم (IF) در مقابل ولتاژ مستقیم (VF):رابطه غیرخطی را نشان می‌دهد که برای طراحی درایورهای جریان ثابت حیاتی است.
• منحنی شدت نور (Iv) در مقابل جریان مستقیم (IF):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، تا حداکثر ریتینگ‌ها.
• منحنی شدت نور (Iv) در مقابل دمای محیط (Ta):کاهش خروجی نور با افزایش دما را نشان می‌دهد و طراحی حرارتی را آگاه می‌سازد.
• منحنی توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که طول موج‌های اوج و غالب و پهنای طیفی را نشان می‌دهد.

طراحان باید این منحنی‌ها را برای بهینه‌سازی جریان درایو برای روشنایی مورد نظر مشورت کنند، در حالی که قابلیت اطمینان در محدوده دمای عملیاتی حفظ می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

LSHD-7801 یک پکیج ترو-هول با ارتفاع رقم 0.3 اینچ (7.62 میلی‌متر) است. پکیج دارای رویه خاکستری و سگمنت‌های سبز رنگ است. نقشه ابعادی (که در متن به طور کامل شرح داده نشده) اندازه‌گیری‌های حیاتی برای طراحی فوت‌پرینت PCB را فراهم می‌کند، شامل ابعاد کلی، فاصله پین‌ها و ارتفاع صفحه نشیمن. تلرانس‌ها معمولاً ±0.25 میلی‌متر است. اتصال پین برای پیکربندی 10 پین تعریف شده است. این یک نمایشگر نوع آند مشترک است. پین‌اوت به این صورت است: 1 و 6 (آند مشترک)، 2 (کاتد F)، 3 (کاتد G)، 4 (کاتد E)، 5 (کاتد D)، 7 (کاتد DP - نقطه اعشار)، 8 (کاتد C)، 9 (کاتد B)، 10 (کاتد A). نمودار مدار داخلی، اتصال آند مشترک به همه LEDهای سگمنت را نشان می‌دهد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

دیتاشیت شرایط لحیم‌کاری را مشخص می‌کند: 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن به مدت 3 ثانیه در دمای 260 درجه سانتی‌گراد. این یک پارامتر حیاتی برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی است تا از آسیب حرارتی به چیپ‌های LED یا پکیج پلاستیکی جلوگیری شود. برای ذخیره‌سازی، شرایط استاندارد توصیه می‌شود: دمای بین 5 تا 30 درجه سانتی‌گراد با رطوبت زیر 60% RH. برای انواع SMD (که در احتیاط‌ها ذکر شده)، اگر کیسه مهر و موم شده کارخانه باز شود، دستگاه باید در عرض 168 ساعت (سطح MSL 3) تحت شرایط دمایی/رطوبتی یکسان استفاده شود تا از اکسیداسیون پین جلوگیری شود. اگر بیش از 168 ساعت از بسته بندی خارج شده باشد، پخت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد به مدت 24 ساعت قبل از لحیم‌کاری توصیه می‌شود. توصیه کلی مصرف نمایشگرها در عرض 12 ماه از تاریخ حمل است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

شماره قطعه LSHD-7801 است. توضیحات یک نمایشگر سبز رنگ، آند مشترک با نقطه اعشار سمت راست را مشخص می‌کند. دیتاشیت با شماره مشخصات DS30-2002-152، نسخه A، مؤثر از 13 ژانویه 2023 شناسایی می‌شود. مقادیر بسته‌بندی خاص (مانند نوار و قرقره، تیوب) در بخش ارائه شده به تفصیل شرح داده نشده‌اند اما بخشی از مشخصات خرید کامل خواهند بود.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای تجهیزات الکترونیکی معمولی از جمله تجهیزات اداری، دستگاه‌های ارتباطی و کاربردهای خانگی در نظر گرفته شده است. مثال‌ها شامل مولتی‌مترهای دیجیتال، رادیو ساعت، تایمرهای لوازم خانگی، نمایشگرهای سنسور صنعتی و مترهای پنلی است.

8.2 ملاحظات طراحی و احتیاط‌ها

طراحی مدار درایور:درایو جریان ثابت به شدت به جای ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا شدت نور یکنواخت و طول عمر تضمین شود، زیرا ولتاژ مستقیم LED تلرانس دارد و با دما تغییر می‌کند. مدار باید برای تطبیق با محدوده کامل VF (معمولاً 2.1 تا 2.6 ولت) طراحی شود. محافظت در برابر ولتاژهای معکوس و اسپایک‌های گذرا در طول چرخه‌های برق برای جلوگیری از آسیب ناشی از مهاجرت فلز و افزایش جریان نشتی ضروری است.

انتخاب جریان:جریان عملیاتی باید با در نظر گرفتن حداکثر دمای محیط و با استفاده از مشخصات کاهش جریان انتخاب شود. تجاوز از ریتینگ‌ها باعث تخریب شدید نور یا خرابی می‌شود.

مونتاژ نوری:اگر از پنل جلویی یا پوشش استفاده می‌شود، نباید مستقیماً روی فیلم الگوی نمایشگر فشار وارد کند، زیرا این ممکن است باعث جابجایی آن شود. برای مونتاژهای چند رقمی، استفاده از نمایشگرها از یک دسته شدت نور یکسان توصیه می‌شود تا از روشنایی ناهموار (ناهمواری رنگ) جلوگیری شود.

محیطی:از قرار دادن نمایشگر در معرض تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب خودداری کنید تا از میعان جلوگیری شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در حالی که مقایسه مستقیم با مدل‌های دیگر ارائه نشده است، تمایزهای کلیدی LSHD-7801 در دسته خود (تک رقمی 0.3 اینچی) شامل استفاده از فناوری‌های چیپ LED سبز خاص (GaP و AlInGaP) برای رنگ آن، دسته‌بندی صریح برای یکنواختی شدت نور، محدوده دمای عملیاتی گسترده (35- تا 105+ درجه سانتی‌گراد) و انطباق با الزامات بدون سرب/RoHS است. روشنایی معمولی بالا (1600 میکروکاندلا در 10mA) و نیاز توان پایین نیز مزیت‌های رقابتی هستند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: تفاوت بین طول موج اوج (λp) و طول موج غالب (λd) چیست؟

ج: طول موج اوج، طول موجی است که در آن طیف انتشار حداکثر شدت را دارد. طول موج غالب، طول موج تک نور تک‌رنگ است که با رنگ درک شده خروجی LED مطابقت دارد. برای LEDهای سبز، آنها اغلب نزدیک هستند، همانطور که اینجا مشاهده می‌شود (565 نانومتر در مقابل 569 نانومتر).

س: چرا درایو جریان ثابت توصیه می‌شود؟

ج: روشنایی LED عمدتاً تابعی از جریان است، نه ولتاژ. ولتاژ مستقیم (VF) از واحدی به واحد دیگر متفاوت است و با افزایش دما کاهش می‌یابد. یک منبع جریان ثابت تضمین می‌کند که خروجی نور مورد نظر بدون توجه به این تغییرات VF حفظ شود، عملکرد پایدار را فراهم می‌کند و LED را از جریان بیش از حد در صورت کاهش VF محافظت می‌کند.

س: آیا می‌توانم آن را با منبع تغذیه 5 ولت و یک مقاومت درایو کنم؟

ج: بله، این یک روش رایج است. مقدار مقاومت سری R به صورت R = (Vsupply - VF) / IF محاسبه می‌شود. با استفاده از VF معمولی=2.6 ولت و IF=10mA با منبع تغذیه 5 ولت: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 اهم. شما باید اطمینان حاصل کنید که ریتینگ توان مقاومت کافی است (P = IF^2 * R). این روش جریان ثابت تقریبی را فراهم می‌کند اگر Vsupply پایدار و بسیار بزرگتر از تغییرات VF باشد.

س: "آند مشترک" به چه معناست؟

ج: به این معنی است که آندهای (طرف‌های مثبت) همه LEDهای سگمنت مجزا به طور داخلی به یک یا چند پین (در این مورد پین‌های 1 و 6) متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک سگمنت، پین کاتد مربوطه آن باید به یک ولتاژ پایین‌تر (زمین) متصل شود در حالی که پین آند مشترک در یک ولتاژ مثبت نگه داشته می‌شود.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک نمایشگر ساده ولت‌متر 3 رقمی.

سه نمایشگر LSHD-7801 استفاده می‌شود. یک میکروکنترلر با پین‌های I/O کافی سگمنت‌ها را کنترل می‌کند. یک تکنیک مالتی‌پلکسینگ معمولاً برای به حداقل رساندن تعداد پین‌ها به کار می‌رود: آندهای مشترک هر رقم به ترتیب توسط میکروکنترلر درایو می‌شوند، در حالی که خطوط کاتد برای همه سگمنت‌ها مشترک هستند. این توهم روشن بودن همه ارقام را به طور همزمان ایجاد می‌کند اگر سوئیچینگ به اندازه کافی سریع باشد. طراحی باید شامل مقاومت‌های محدودکننده جریان روی هر خط کاتد باشد (یا از یک IC درایور جریان ثابت استفاده کند). نرم‌افزار باید الگوهای سگمنت صحیح برای اعداد 0 تا 9 را محاسبه کند و زمان‌بندی مالتی‌پلکسینگ را مدیریت کند. ملاحظات حرارتی شامل اطمینان از اینکه چیدمان PCB اجازه مقداری اتلاف حرارت را می‌دهد، به ویژه اگر در جریان‌های بالاتر در یک محفظه گرم درایو شود.

12. معرفی اصل کار

اصل کار بر اساس الکترولومینسانس در مواد نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه روشن شدن دیود در سراسر چیپ LED (GaP یا AlInGaP) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. انرژی گپ نوار ماده نیمه‌هادی خاص، طول موج (رنگ) نور منتشر شده را تعیین می‌کند. در یک نمایشگر 7 سگمنت، چندین چیپ LED مجزا در یک الگو چیده شده و در پشت یک ماسک با شکل‌های سگمنت بسته‌بندی شده‌اند. با اعمال انتخابی جریان به ترکیب‌های مختلف این چیپ‌ها، ارقام و برخی حروف می‌توانند تشکیل شوند.

13. روندهای توسعه

روندها در نمایشگرهای LED تک رقمی مانند LSHD-7801 بر چندین حوزه متمرکز است:افزایش بازده:توسعه مواد و ساختارهای چیپ که شدت نور (روشنایی) بالاتری در جریان درایو پایین‌تر ارائه می‌دهند، مصرف توان و تولید گرما را کاهش می‌دهند.کوچک‌سازی:در حالی که 0.3 اینچ یک اندازه استاندارد است، کار مداومی برای حفظ یا بهبود خوانایی در فرم‌فکتورهای حتی کوچک‌تر در جریان است.افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر:بهبود مواد بسته‌بندی و طراحی چیپ برای مقاومت در برابر دمای عملیاتی بالاتر و شرایط محیطی سخت‌تر، گسترش طول عمر عملیاتی.یکپارچه‌سازی:حرکت به سمت نمایشگرهایی با مدار درایور یکپارچه یا قابلیت‌های هوشمند برای ساده‌سازی طراحی سیستم برای کاربران نهایی.گزینه‌های رنگ و عملکرد:گسترش محدوده رنگ‌های موجود و بهبود یکنواختی رنگ و اشباع از طریق مواد نیمه‌هادی پیشرفته مانند فناوری‌های انتشار مستقیم یا تبدیل فسفری جدیدتر.