دیتاشیت نمایشگر LED مدل LSHD-5601 - ارتفاع رقم 0.56 اینچ - قطعات سبز رنگ - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - اتلاف توان 75 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LSHD-5601 یک ماژول نمایشگر LED تک‌رقمی با هفت قطعه به اضافه نقطه اعشار است. ارتفاع رقم آن 0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر) می‌باشد که آن را برای کاربردهایی که نیاز به نمایش عددی با اندازه متوسط و واضح دارند، مناسب می‌سازد. این دستگاه از چیپ‌های LED سبز رنگ، به‌طور خاص با فناوری‌های GaP epi روی بستر GaP و AlInGaP روی بستر غیرشفاف GaAs استفاده می‌کند تا روشنایی مشخصه قطعات سبز رنگ را در برابر پس‌زمینه خاکستری ایجاد کند. این ترکیب، کنتراست بالایی برای بهبود خوانایی فراهم می‌آورد.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

• ارتفاع رقم:0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر) اندازه استاندارد.
• یکنواختی قطعات:طراحی شده برای سازگاری عالی در شدت نور در تمامی قطعات.
• بازده توان:طراحی شده برای نیاز توان پایین، افزایش بازده انرژی در کاربردهای نهایی.
• عملکرد نوری:روشنایی بالا و نسبت کنتراست بالا برای دید واضح ارائه می‌دهد.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده‌ای فراهم می‌کند که خوانایی از موقعیت‌های مختلف را تضمین می‌نماید.
• قابلیت اطمینان:از قابلیت اطمینان ذاتی فناوری LED بهره می‌برد.
• دسته‌بندی (بینیگ):واحدها بر اساس شدت نور دسته‌بندی می‌شوند تا سازگاری عملکرد تضمین گردد.
• انطباق محیطی:بسته‌بندی بدون سرب مطابق با دستورالعمل‌های RoHS.

1.2 پیکربندی دستگاه

LSHD-5601 به‌صورت یک نمایشگر با آند مشترک پیکربندی شده است. شماره قطعه خاص، نمایشگر سبز رنگ با نقطه اعشار سمت راست را نشان می‌دهد. این پیکربندی، طراحی مدار هنگام استفاده از سیستم‌های تغذیه ولتاژ مثبت مشترک را ساده می‌سازد.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

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

• اتلاف توان متوسط به ازای هر نقطه:75 میلی‌وات. این حداکثر توان پیوسته‌ای است که یک قطعه (نقطه) می‌تواند تحمل کند.
• جریان مستقیم پیک به ازای هر قطعه:60 میلی‌آمپر. این مقدار تحت شرایط پالسی (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای طرح‌های مالتی‌پلکس مجاز است.
• جریان مستقیم متوسط به ازای هر نقطه:25 میلی‌آمپر. حداکثر جریان DC پیوسته توصیه شده برای عملکرد مطمئن.
• کاهش جریان مستقیم با دما:0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد. بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته مجاز باید با این ضریب کاهش یابد تا تنش حرارتی مدیریت شود.
• محدوده دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد.
• شرایط لحیم‌کاری:260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه، در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در دمای محیط (Ta) برابر 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور متوسط (I_V):800 (حداقل)، 2400 (معمول) میکروکاندلا در I_F=10 میلی‌آمپر. این نشان‌دهنده خروجی نور است. مقدار معمول برای نمایشگری با این اندازه کاملاً روشن است.
• طول موج تابش پیک (λ_p):565 نانومتر (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر. طول موجی که در آن شدت نور تابیده شده در بالاترین حد است، در ناحیه سبز طیف.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):30 نانومتر (معمول). معیاری برای خلوص طیفی؛ مقدار کوچکتر نشان‌دهنده نور تک‌رنگ‌تر است.
• طول موج غالب (λ_d):569 نانومتر (معمول). طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند.
• ولتاژ مستقیم به ازای هر قطعه (V_F):2.1 (حداقل)، 2.6 (معمول) ولت در I_F=20 میلی‌آمپر. افت ولتاژ در یک قطعه LED هنگام هدایت. طراحی مدار باید حداکثر مقدار را در نظر بگیرد.
• جریان معکوس به ازای هر قطعه (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5 ولت. جریان نشتی کوچک هنگامی که ولتاژ معکوس اعمال می‌شود. توجه: عملکرد بایاس معکوس پیوسته مجاز نیست.
• نسبت تطابق شدت نور:2:1 (حداکثر). حداکثر نسبت مجاز بین روشن‌ترین و کم‌نورترین قطعه در یک رقم، که ظاهر یکنواخت را تضمین می‌کند.

یادداشت‌های اندازه‌گیری:شدت نور با استفاده از یک ترکیب حسگر-فیلتر که تقریباً منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقلید می‌کند، اندازه‌گیری می‌شود. تداخل بین قطعات حداکثر 2.5٪ مشخص شده است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینیگ)

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که نمایشگرهابر اساس شدت نور دسته‌بندی شده‌اند. این یک فرآیند کنترل کیفیت و تطابق حیاتی است.

• هدف:گروه‌بندی نمایشگرهایی با خروجی نور مشابه (بر حسب میکروکاندلا) در کنار هم. این اطمینان می‌دهد که وقتی چندین نمایشگر در یک کاربرد به صورت کنار هم استفاده می‌شوند (مثلاً یک شمارنده چندرقمی)، روشنایی آن‌ها برای کاربر یکنواخت به نظر می‌رسد.
• توصیه کاربردی:بخشاحتیاط‌هابه شدت توصیه می‌کند هنگام مونتاژ دو یا چند واحد برای یک کاربرد مشخص، نمایشگرها را از یک دسته شدت نور یکسان انتخاب کنید تا از مشکلات ناهمواری رنگ و روشنایی جلوگیری شود.
• پارامترهای دیگر:اگرچه به صراحت برای دسته‌بندی ذکر نشده است، ولتاژ مستقیم (V_F) و طول موج غالب (λ_d) نیز پارامترهای رایج دسته‌بندی در صنعت LED برای اطمینان از سازگاری الکتریکی و رنگی هستند. طراحان برای کاربردهای حیاتی باید کدهای دسته‌بندی خاص را از سازنده مشورت کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت بهمنحنی‌های مشخصات الکتریکی/نوری معمولارجاع می‌دهد. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه شده جزئیات داده نشده‌اند، اما منحنی‌های استاندارد برای چنین دستگاهی معمولاً شامل موارد زیر است:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه بین جریان مستقیم (I_F) و ولتاژ مستقیم (V_F) را نشان می‌دهد. این مشخصه روشن شدن نمایی دیود LED را نشان می‌دهد. طراحان از این برای انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب یا طراحی درایورهای جریان ثابت استفاده می‌کنند.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم (I_Vدر مقابل I_F):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، که معمولاً در محدوده کارکرد رابطه‌ای تقریباً خطی دارد. این به تنظیم روشنایی کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط (I_Vدر مقابل T_a):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این برای کاربردهایی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند، حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که پیک در حدود 565 نانومتر و نیم‌عرض طیفی حدود 30 نانومتر را نشان می‌دهد و انتشار رنگ سبز را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

نمایشگر دارای پیکربندی استاندارد بسته 10 پایه دو ردیفه است. یادداشت‌های ابعادی کلیدی:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر است.
• تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر است تا تغییرات قرارگیری را در نظر بگیرد.

5.2 نمودار مدار داخلی و اتصال پایه‌ها

نمودار داخلی یک پیکربندی آند مشترک را نشان می‌دهد. تمام آندهای قطعات (A-G, DP) به صورت داخلی به یکی از دو پایه آند مشترک (پایه 3 و پایه 8) متصل شده‌اند که آن‌ها نیز به هم متصل هستند. کاتد هر قطعه پایه اختصاصی خود را دارد.

پین‌اوت:

1. کاتد E
2. کاتد D
3. آند مشترک
4. کاتد C
5. کاتد DP (نقطه اعشار)
6. کاتد B
7. کاتد A
8. آند مشترک
9. کاتد F
10. کاتد G

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری

شرایط لحیم‌کاری توصیه شده: 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه، با نوک هویه حداقل 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن بدنه نمایشگر قرار گیرد تا از آسیب حرارتی به پلاستیک و LED‌ها جلوگیری شود.

6.2 احتیاط‌های کاربردی (ملاحظات طراحی حیاتی)

• طراحی مدار درایو:درایو جریان ثابتتوصیه می‌شودبرای عملکرد و طول عمر سازگار. مدار باید طوری طراحی شود که محدوده کامل V_F(2.1 ولت تا 2.6 ولت) را در بر بگیرد تا اطمینان حاصل شود که جریان درایو مورد نظر همیشه تأمین می‌شود.
• جریان و دما:تجاوز از جریان درایو یا دمای کارکرد توصیه شده می‌تواند باعث تخریب شدید خروجی نور یا خرابی زودرس شود. جریان کارکرد ایمن برای دمای محیطی بالا باید کاهش یابد.
• محافظت:مدار درایو باید شامل محافظت در برابر ولتاژهای معکوس و اسپایک‌های ولتاژ گذرا در هنگام روشن/خاموش شدن باشد.بایاس معکوس باید کاملاً اجتناب شودزیرا می‌تواند باعث مهاجرت فلز، افزایش نشتی یا ایجاد اتصال کوتاه شود.
• جابجایی مکانیکی:از استفاده از ابزار یا روش‌های نامناسب که نیروی غیرعادی به بدنه نمایشگر وارد می‌کنند، خودداری کنید.
• تعریق:از تغییرات سریع دمای محیط در محیط‌های مرطوب برای جلوگیری از تعریق روی نمایشگر خودداری کنید.
• نصب فیلتر/روکش:اگر یک فیلم الگو با چسب حساس به فشار نصب می‌شود، از فشار مستقیم آن به یک پنل/پوشش جلوگیری کنید، زیرا نیروی خارجی ممکن است آن را جابجا کند.

7. شرایط نگهداری

نگهداری مناسب برای جلوگیری از اکسیداسیون پایه‌ها ضروری است.

• برای نمایشگرهای LED (از نوع سوراخدار):در بسته‌بندی اصلی نگهداری شود. شرایط توصیه شده: دما 5 درجه سانتی‌گراد تا 30 درجه سانتی‌گراد، رطوبت زیر 60٪ RH. نگهداری طولانی‌مدت موجودی‌های بزرگ توصیه نمی‌شود.
• برای نمایشگرهای LED SMD (دستورالعمل کلی):
  • در کیسه مهر و موم شده:5 درجه سانتی‌گراد تا 30 درجه سانتی‌گراد، <60٪ RH.
  • کیسه باز شده:5 درجه سانتی‌گراد تا 30 درجه سانتی‌گراد، <60٪ RH، ظرف 168 ساعت استفاده شود (سطح MSL 3).
  • اگر بیش از 168 ساعت از بسته خارج شده باشد، قبل از لحیم‌کاری به مدت 24 ساعت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد خشک شود.
• عمر مفید کلی:توصیه می‌شود نمایشگرها ظرف 12 ماه از تاریخ حمل استفاده شوند و نباید در معرض محیط‌های با رطوبت بالا یا گازهای خورنده قرار گیرند.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 بازار هدف و کاربردهای معمول

این نمایشگر برایتجهیزات الکترونیکی معمولیشامل موارد زیر در نظر گرفته شده است:

• تجهیزات اداری (ماشین حساب‌ها، ساعت‌های رومیزی).
• تجهیزات ارتباطی.
• لوازم خانگی (مایکروویو، فر، تایم‌ر ماشین لباس‌شویی).
• پنل‌های کنترل صنعتی (شمارنده‌ها، تایم‌رهای ساده).
• تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری.

نکته مهم:برای کاربردهایی که خرابی می‌تواند زندگی یا سلامتی را به خطر بیندازد (هوانوردی، پزشکی، سیستم‌های ایمنی)، مشاوره قبلی با سازنده اجباری است. سازنده هیچ مسئولیتی در قبال خسارات ناشی از عدم رعایت ریتینگ‌ها و دستورالعمل‌ها نمی‌پذیرد.

8.2 ملاحظات طراحی و بهترین روش‌ها

1. محدود کردن جریان:همیشه از مقاومت‌های سری یا یک درایور جریان ثابت برای تنظیم جریان قطعه استفاده کنید. مقادیر مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه و حداکثر V_Fدر جریان مورد نظر محاسبه کنید.
2. مالتی‌پلکسینگ:برای کاربردهای چندرقمی، مالتی‌پلکسینگ رایج است. اطمینان حاصل کنید که جریان پیک در طرح مالتی‌پلکسینگ از ریتینگ 60 میلی‌آمپر تجاوز نکند و جریان متوسط در محدوده 25 میلی‌آمپر باقی بماند.
3. مدیریت حرارتی:در فضاهای بسته یا دمای محیطی بالا، ضریب کاهش جریان (0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد) را در نظر بگیرید. در صورت لزوم تهویه مناسب فراهم کنید.
4. زاویه دید:زاویه دید گسترده امکان قرارگیری انعطاف‌پذیر در محفظه محصول نهایی را فراهم می‌کند.
5. دسته‌بندی برای استفاده چندرقمی:همانطور که بارها تأکید شد، نمایشگرها را از یک دسته شدت نور یکسان تهیه کنید تا ظاهر یکنواخت در آرایه‌های چندرقمی حاصل شود.

9. مقایسه و موقعیت‌یابی فنی

اگرچه مقایسه مستقیم با مدل‌های دیگر در دیتاشیت وجود ندارد، اما تمایزهای کلیدی LSHD-5601 را می‌توان استنباط کرد:

• در مقایسه با نمایشگرهای کوچکتر (مثلاً 0.3 اینچ):به دلیل ارتفاع رقم بزرگتر 0.56 اینچ، دید بهتری از فاصله ارائه می‌دهد.
• در مقایسه با نمایشگرهای قرمز یا زرد:LED‌های سبز اغلب ظاهری به لحاظ ذهنی روشن‌تر برای چشم انسان ارائه می‌دهند و ممکن است مشخصات ولتاژ مستقیم متفاوتی داشته باشند (V_F~2.6 ولت در مقابل ~1.8-2.2 ولت برای بسیاری از LED‌های قرمز).
• در مقایسه با نمایشگرهای کاتد مشترک:پیکربندی آند مشترک برای سیستم‌هایی که میکروکنترلر جریان را می‌کشد (پایه‌ها را LOW می‌کند) تا قطعات را فعال کند، که یک پیکربندی رایج است، مزیت دارد.
• مزایا:روشنایی بالا، یکنواختی عالی (از طریق دسته‌بندی)، زاویه دید گسترده و انطباق با RoHS نقاط قوت اصلی آن هستند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

1. س: هدف دو پایه آند مشترک (3 و 8) چیست؟
   ج: آن‌ها به صورت داخلی به هم متصل هستند. داشتن دو پایه، پایداری مکانیکی، توزیع جریان بهتر و انعطاف‌پذیری در چیدمان PCB (مسیریابی توان از هر دو طرف) را فراهم می‌کند.
2. س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با منبع تغذیه 5 ولت راه‌اندازی کنم؟
   ج: بله، اما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر قطعه استفاده کنید. برای جریان هدف 10 میلی‌آمپر و V_Fمعمول 2.6 ولت، مقدار مقاومت R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω خواهد بود. همیشه برای بدترین حالت (حداقل V_F) محاسبه کنید تا از تجاوز از حد جریان جلوگیری شود.
3. س: چرا بایاس معکوس برای این LED اینقدر خطرناک است؟
   ج: اعمال ولتاژ معکوس (حتی 5 ولت استفاده شده برای تست I_R) می‌تواند باعث مهاجرت الکتریکی اتم‌های فلز در داخل پیوند نیمه‌هادی شود که منجر به افزایش نشتی یا اتصال کوتاه دائمی می‌شود. دیتاشیت به صراحت عملکرد معکوس پیوسته را ممنوع کرده است.
4. س: چگونه به سطوح روشنایی مختلف دست یابم؟
   ج: روشنایی عمدتاً توسط جریان مستقیم (I_F) کنترل می‌شود. استفاده از PWM (مدولاسیون عرض پالس) روی یک درایور جریان ثابت مؤثرترین روش برای کاهش نور است، زیرا برخلاف کاهش ولتاژ/جریان آنالوگ، سازگاری رنگ را حفظ می‌کند.

11. مثال مورد استفاده عملی

سناریو: طراحی یک تایمر شمارش معکوس ساده 4 رقمی برای یک دستگاه آزمایشگاهی.

1. انتخاب قطعات:چهار نمایشگر LSHD-5601 برای وضوح و اندازه آن‌ها انتخاب شده‌اند.
2. طراحی مدار:یک میکروکنترلر با پایه‌های I/O کافی انتخاب شده است. طراحی از پیکربندی آند مشترک استفاده می‌کند، بنابراین پایه‌های پورت میکروکنترلر به کاتدهای قطعات (از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان) متصل می‌شوند. پایه‌های آند مشترک هر رقم به یک ترانزیستور PNP (یا یک MOSFET کانال N) که توسط یک پایه میکروکنترلر جداگانه برای مالتی‌پلکسینگ کنترل می‌شود، متصل می‌شوند.
3. محاسبه جریان:برای یک طراحی مالتی‌پلکس شده با 4 رقم (چرخه کاری 1/4)، برای دستیابی به جریان متوسط قطعه 10 میلی‌آمپر، جریان پیک در بازه زمانی فعال آن 40 میلی‌آمپر خواهد بود. این مقدار در محدوده ریتینگ پیک 60 میلی‌آمپر است. مقاومت‌ها بر این اساس محاسبه می‌شوند: R = (V_{منبع تغذیه}- V_{F_max}- V_{CE_sat}) / I_پیک.
4. دسته‌بندی (بینیگ):هر چهار نمایشگر با مشخص کردن کد دسته شدت نور یکسان سفارش داده می‌شوند تا روشنایی یکنواخت در سراسر تایمر تضمین شود.
5. نرم‌افزار:فریم‌ور میکروکنترلر از میان هر رقم چرخه می‌زند، ترانزیستور مربوطه را روشن می‌کند و قطعات مورد نیاز برای آن رقم را با زمان‌بندی محاسبه شده روشن می‌کند تا چرخه کاری مورد نظر حاصل شود و از لرزش جلوگیری شود.

12. معرفی اصل عملکرد

LSHD-5601 بر اساس فناوریدیود نورافشان (LED)است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از آستانه روشن شدن دیود (تقریباً 2.1-2.6 ولت برای این LED‌های سبز) در یک قطعه اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه نیمه‌هادی فعال (پیوند p-n ساخته شده از مواد GaP یا AlInGaP) بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص مواد نیمه‌هادی طول موج (رنگ) نور تابیده شده را تعیین می‌کند - در این مورد، سبز (~569 نانومتر). هفت قطعه (A-G) و نقطه اعشار (DP) چیپ‌های LED مجزایی هستند که به صورت فضایی برای تشکیل یک کاراکتر عددی چیده شده‌اند. اتصال الکتریکی آن‌ها در یک پیکربندی آند مشترک، کنترل کارآمد توسط یک میکروکنترلر را ممکن می‌سازد.

13. روندها و زمینه فناوری

در حالی که نمایشگرهای LED هفت قسمتی مجزا مانند LSHD-5601 برای کاربردهای خاصی که نیاز به نمایش عددی ساده، قابل اطمینان و بسیار قابل مشاهده دارند، حیاتی باقی مانده‌اند، روندهای گسترده‌تر صنعت مشهود است:

• یکپارچه‌سازی:حرکت به سمت ماژول‌های چندرقمی یکپارچه یا نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای کنترل شده از طریق رابط‌های سریال (I2C, SPI) وجود دارد که تعداد پایه‌های I/O میکروکنترلر و قطعات درایور را کاهش می‌دهد.
• مواد پیشرفته:استفاده از AlInGaP (فسفید آلومینیوم ایندیم گالیم) برای LED‌های سبز و قرمز، همانطور که در این دیتاشیت ذکر شده است، نشان‌دهنده پیشرفتی نسبت به فناوری قدیمی GaP است که بازده و روشنایی بالاتری ارائه می‌دهد.
• تغییر کاربرد:برای اطلاعات الفبایی-عددی یا گرافیکی پیچیده، LCD‌ها، OLED‌ها و TFT‌ها رایج‌تر هستند. با این حال، نمایشگرهای قطعه‌ای LED مزایای قوی خود را در محیط‌هایی که نیاز به روشنایی بالا، عملکرد در محدوده دمایی گسترده، طول عمر طولانی و سادگی دارند حفظ می‌کنند - که تداوم ارتباط آن‌ها را در بازارهای صنعتی، لوازم خانگی و ابزار دقیق تضمین می‌کند.
• بسته‌بندی:بسته‌بندی بدون سرب و مطابق با RoHS مدل LSHD-5601، روند نظارتی محیطی جهانی را که بر تمامی قطعات الکترونیکی تأثیر می‌گذارد، منعکس می‌کند.