دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-549AJD - ارتفاع رقم 0.52 اینچ - رنگ قرمز فوق اشباع - ولتاژ پیشروی 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-549AJD یک ماژول نمایشگر عددی تک رقمی با عملکرد بالا است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیاز به نمایش عددی واضح، روشن و قابل اعتماد دارند. عملکرد اصلی آن نمایش بصری یک رقم اعشاری (0-9) به همراه یک نقطه اعشار است. این دستگاه برای ادغام در سیستم‌های الکترونیکی مختلفی طراحی شده که در آن کارایی فضا و خوانایی از ملاحظات کلیدی هستند.

حوزه‌های کاربردی اصلی این نمایشگر شامل ابزار دقیق صنعتی، تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری، لوازم خانگی مصرفی، داشبورد خودرو (نمایشگرهای ثانویه) و پایانه‌های فروشگاهی می‌شود. طراحی آن بر قابلیت اطمینان بلندمدت و عملکرد یکنواخت تحت شرایط عملیاتی استاندارد اولویت دارد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 ویژگی‌های نوری

عملکرد نوری توسط چندین پارامتر کلیدی که تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta=25°C) اندازه‌گیری می‌شوند، تعریف می‌شود.شدت روشنایی متوسط (Iv)در هنگام راه‌اندازی با جریان پیشروی (IF) برابر 1mA، مقدار معمولی 700 µcd دارد، با محدوده مشخص شده از 320 µcd (حداقل) به بالا. این پارامتر مستقیماً با روشنایی درک شده سگمنت‌ها مرتبط است.

رنگ به عنوانقرمز فوق اشباعتعریف شده است که با استفاده از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) به دست می‌آید.طول موج اوج تابش (λp)معمولاً 650 نانومتر است، در حالی کهطول موج غالب (λd)در 639 نانومتر (IF=20mA) مشخص شده است.نیم‌عرض خط طیفی (Δλ)20 نانومتر است که نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع شده است.نسبت تطابق شدت روشنایی2:1 (حداکثر) یکنواختی روشنایی بین سگمنت‌های مختلف یک رقم را تضمین می‌کند.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی

پارامترهای الکتریکی محدودیت‌ها و شرایط عملیاتی دستگاه را تعریف می‌کنند.حداکثر مقادیر مطلق مجازنباید بیش‌تر شود تا از آسیب دائمی جلوگیری شود. محدودیت‌های کلیدی شامل:توان تلف شده در هر سگمنت70 میلی‌وات،جریان پیشروی پیک در هر سگمنت90 میلی‌آمپر (تحت شرایط پالسی: چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1ms)، وجریان پیشروی پیوسته در هر سگمنت25 میلی‌آمپر در 25°C است که به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر/°C بالاتر از 25°C کاهش می‌یابد. حداکثرولتاژ معکوس در هر سگمنت5 ولت است.

تحت شرایط عملیاتی معمول (IF=20mA)،ولتاژ پیشروی در هر سگمنت (VF)از 2.1 ولت تا 2.6 ولت متغیر است.جریان معکوس در هر سگمنت (IR)حداکثر 100 میکروآمپر است هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال می‌شود. این مقادیر برای طراحی مدار محدودکننده جریان مناسب حیاتی هستند.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

این دستگاه برای یکمحدوده دمای عملیاتیاز 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد و یکمحدوده دمای نگهداریاز 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است. این محدوده وسیع عملکرد در شرایط محیطی مختلف را تضمین می‌کند. برای مونتاژ، حداکثردمای لحیم‌کاریمجاز 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر مدت 3 ثانیه است که در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن قطعه اندازه‌گیری می‌شود. رعایت این محدودیت‌های حرارتی در فرآیند لحیم‌کاری ریفلو برای جلوگیری از آسیب به تراشه‌های LED داخلی و پکیج بسیار مهم است.

3. سیستم دسته‌بندی و درجه‌بندی

دیتاشیت محصول نشان می‌دهد که دستگاه‌هابر اساس شدت روشنایی دسته‌بندی شده‌اند. این به معنای فرآیندی است که در آن واحدها بر اساس خروجی نوری اندازه‌گیری شده (Iv) در جریان آزمایش استاندارد (معمولاً 1mA، مطابق دیتاشیت) مرتب و برچسب‌گذاری می‌شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت برای کاربردهای خود انتخاب کنند و یکنواختی بصری را در نمایشگرهای چند رقمی یا در محصولات مختلف تضمین کنند. کدهای دسته یا محدوده‌های شدت خاص برای انتخاب تجاری معمولاً در راهنمای انتخاب محصول جداگانه تعریف می‌شوند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت بهمنحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمولارجاع می‌دهد. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده توضیح داده نشده‌اند، چنین منحنی‌هایی به طور استاندارد رابطه بین پارامترهای کلیدی را نشان می‌دهند. اینها معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• منحنی جریان پیشروی (IF) در مقابل ولتاژ پیشروی (VF):رابطه نمایی را نشان می‌دهد که برای تعیین ولتاژ راه‌اندازی مورد نیاز برای جریان مطلوب حیاتی است.
• منحنی شدت روشنایی (Iv) در مقابل جریان پیشروی (IF):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، اغلب در یک منطقه تقریباً خطی قبل از اشباع، که انتخاب جریان راه‌اندازی برای روشنایی هدف را اطلاع می‌دهد.
• منحنی شدت روشنایی (Iv) در مقابل دمای محیط (Ta):کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد که برای مدیریت حرارتی در کاربردهای با دمای بالا یا جریان بالا حیاتی است.
• منحنی توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج که به صورت بصری طول موج‌های اوج (650 نانومتر) و غالب (639 نانومتر) و نیم‌عرض طیفی را تأیید می‌کند.

این منحنی‌ها راهنمایی اساسی برای بهینه‌سازی عملکرد نمایشگر در طراحی‌های مدار واقعی فراتر از داده‌های تک نقطه‌ای در جداول ارائه می‌دهند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد فیزیکی

این دستگاه دارایارتفاع رقم 0.52 اینچ (13.2 میلی‌متر)است که اندازه فیزیکی کاراکتر نمایش داده شده را تعریف می‌کند. ابعاد پکیج در یک نقشه دقیق با تمام اندازه‌ها بر حسب میلی‌متر ارائه شده است. تلرانس استاندارد برای این ابعاد ±0.25 میلی‌متر (0.01") است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. ساختار فیزیکی بهزاویه دید گستردهوظاهر عالی کاراکترذکر شده در ویژگی‌ها کمک می‌کند.

5.2 پایه‌ها و مدار داخلی

نمایشگر دارای پیکربندی 10 پایه است. نمودار مدار داخلی یکمعماری کاتد مشترکرا نشان می‌دهد. این بدان معناست که کاتدهای (ترمینال‌های منفی) تمام سگمنت‌های LED (و نقطه اعشار) به صورت داخلی به هم متصل شده و به پایه‌های مشترک (پایه 3 و پایه 8 در این دستگاه) آورده شده‌اند. آند (ترمینال مثبت) هر سگمنت جداگانه پایه اختصاصی خود را دارد. تخصیص پایه خاص به این صورت است: 1 (سگمنت J)، 3 (کاتد مشترک)، 4 (سگمنت C)، 5 (نقطه اعشار)، 6 (سگمنت B)، 8 (کاتد مشترک)، 9 (سگمنت H)، 10 (سگمنت G). پایه‌های 2 و 7 به عنوان "بدون اتصال" (N.C.) ذکر شده‌اند. این پیکربندی برای راه‌اندازی مالتی‌پلکس در نمایشگرهای چند رقمی بهینه است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

همانطور که در حداکثر مقادیر مطلق مجاز ذکر شد، قطعه می‌توانددمای لحیم‌کاری حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد را برای حداکثر 3 ثانیه تحمل کند. این یک درجه‌بندی استاندارد برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب است. نقطه اندازه‌گیری حیاتی است: 1.6 میلی‌متر زیر صفحه نشیمن. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که پروفایل ریفلو آنها از این حد فراتر نمی‌رود تا از ترک خوردن پکیج، لایه‌لایه شدن یا آسیب به باندهای سیم و دی‌های نیمه‌هادی داخل جلوگیری شود. برای لحیم‌کاری دستی، باید از هویه با دمای کنترل شده با حداقل زمان تماس استفاده شود. در طول مونتاژ همیشه باید روش‌های صحیح رسیدگی به ESD (تخلیه الکترواستاتیک) رعایت شود.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

با توجه به طراحی کاتد مشترک آن، LTS-549AJD به طور ایده‌آل توسط یک میکروکنترلر یا درایور نمایشگر اختصاصی راه‌اندازی می‌شود. یک مدار معمول شامل اتصال پایه‌های کاتد مشترک (3 و 8) به زمین (یا یک سینک جریان روی درایور) است. هر پایه آند سگمنت از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان به خروجی درایور متصل می‌شود. مقدار مقاومت (R) بر اساس ولتاژ تغذیه (Vcc)، جریان پیشروی مورد نظر (IF، مثلاً 20mA برای روشنایی کامل) و ولتاژ پیشروی LED (VF، برای ایمنی از حداکثر 2.6V استفاده کنید) محاسبه می‌شود: R = (Vcc - VF) / IF. برای منبع تغذیه 5 ولت و جریان 20mA، R ≈ (5 - 2.6) / 0.02 = 120 اهم.

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از مقاومت‌های محدودکننده جریان خارجی استفاده کنید. راه‌اندازی مستقیم LEDها از یک منبع ولتاژ یا پایه میکروکنترلر بدون مقاومت باعث جریان بیش از حد و خرابی فوری می‌شود.
• مالتی‌پلکسینگ:برای نمایشگرهای چند رقمی، از تکنیک مالتی‌پلکسینگ استفاده می‌شود که در آن ارقام به سرعت یکی پس از دیگری روشن می‌شوند. طراحی کاتد مشترک برای این کار عالی است. درایور به ترتیب کاتد هر رقم را به زمین متصل می‌کند در حالی که داده‌های سگمنت آن رقم را روی خطوط آند ارائه می‌دهد.
• توان تلف شده:اطمینان حاصل کنید که توان محاسبه شده در هر سگمنت (VF * IF) از حداکثر رتبه 70 میلی‌وات تجاوز نمی‌کند، به ویژه در محیط‌های با دمای بالا. در صورت بالا بودن دمای محیط، کاهش رتبه جریان پیشروی را در نظر بگیرید.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده مفید است، اما جهت نمایشگر در محصول نهایی باید برای حداکثر کردن خوانایی برای کاربر نهایی در نظر گرفته شود.

8. مقایسه و تمایز فنی

LTS-549AJD از فناوریAlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید)برای تابش قرمز خود استفاده می‌کند. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP (گالیم آرسنید فسفید)، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان راه‌اندازی و پایداری دمایی بهتر می‌شود. عنوان "قرمز فوق اشباع" نشان‌دهنده سایه خاص و عمیق‌تری از قرمز با طول موج غالب حدود 639-650 نانومتر است که ممکن است ویژگی‌های زیبایی‌شناختی یا عملکردی متفاوتی نسبت به LEDهای قرمز استاندارد ارائه دهد. استفاده اززیرلایه GaAs غیر شفافبا کاهش پراکندگی و بازتاب نور داخلی به بهبود کنتراست کمک می‌کند و در ویژگی "کنتراست بالا" نقش دارد.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

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

ج: خیر. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر سگمنت استفاده کنید. یک پایه میکروکنترلر نمی‌تواند به طور ایمن 20mA را به طور پیوسته تأمین کند و بدون مقاومت، LED جریان بیش از حدی می‌کشد و از بین می‌رود.

س: تفاوت بین 'طول موج اوج' و 'طول موج غالب' چیست؟

ج: طول موج اوج (λp) طول موجی است که در آن طیف تابش حداکثر شدت را دارد. طول موج غالب (λd) طول موج تک نور تک‌رنگ است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد. برای این LED قرمز، λp برابر 650 نانومتر (اوج فیزیکی) است، اما چشم انسان آن را معادل نور قرمز خالص 639 نانومتر درک می‌کند.

س: دیتاشیت دو پایه کاتد مشترک (3 و 8) را نشان می‌دهد. آیا باید هر دو را متصل کنم؟

ج: بله، برای عملکرد بهینه و توزیع جریان، توصیه می‌شود هر دو پایه کاتد مشترک را به زمین (یا سینک جریان) متصل کنید. این امر روشنایی یکنواخت در تمام سگمنت‌ها را تضمین می‌کند.

س: چگونه مقدار مقاومت را برای روشنایی کمتر از مقدار معمول 20mA محاسبه کنم؟

ج: از قانون اهم با جریان پیشروی مورد نظر خود (IF) استفاده کنید. به عنوان مثال، برای 10mA در 5V: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 اهم. برای تخمین کاهش روشنایی متناظر به منحنی Iv در مقابل IF (مفهومی) مراجعه کنید.

10. اصول عملکرد

LTS-549AJD یک دستگاه نورافشان حالت جامد است. عملکرد آن بر اساس الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی ساخته شده از مواد AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ پیشروی بیش از آستانه پیوند (تقریباً 2.1 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند - در این مورد، در طیف قرمز فوق اشباع. نور از سطح بالایی تراشه ساطع می‌شود که بخشی از یک سگمنت به شکل عدد است و از طریق صفحه خاکستری با سگمنت‌های سفید برای افزایش کنتراست عبور می‌کند.

11. روندهای فناوری

در حالی که نمایشگرهای LED تک رقمی مجزا مانند LTS-549AJD برای کاربردهای خاصی که نیاز به سادگی، استحکام و خوانایی مستقیم دارند، همچنان مرتبط هستند، روند کلی در فناوری نمایشگر به سمت یکپارچه‌سازی و کوچک‌سازی است. این شامل پذیرش گسترده نمایشگرهای LED ماتریس نقطه‌ای، OLED و LCD است که انعطاف‌پذیری بیشتری در نمایش کاراکترهای الفبایی-عددی و گرافیک ارائه می‌دهند. علاوه بر این، پکیج‌های LED نوع SMD تا حد زیادی جایگزین انواع سوراخ‌دار در الکترونیک مصرفی تولید انبوه شده‌اند به دلیل مزایای مونتاژ خودکار. با این حال، نمایشگرهای سوراخ‌دار مانند این یکی موقعیت قوی خود را در کاربردهای صنعتی، خودرو و نوسازی حفظ می‌کنند که در آن نصب PCB سوراخ‌دار به دلیل استحکام مکانیکی، قابلیت سرویس یا سازگاری با طراحی قدیمی ترجیح داده می‌شود. فناوری ماده زیربنایی AlInGaP همچنان برای کارایی و قابلیت اطمینان بالاتر در حال اصلاح است.