دیتاشیت نمایشگر LED مدل LSHD-A101 - ارتفاع رقم 0.3 اینچ - قرمز AlInGaP - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LSHD-A101 یک ماژول نمایشگر LED تک‌رقمی با هفت بخش به اضافه نقطه اعشار است. ارتفاع رقم آن 0.3 اینچ (7.62 میلی‌متر) می‌باشد که برای نمایش واضح اعداد در کاربردهای الکترونیکی متنوع طراحی شده است. این دستگاه از تراشه‌های LED قرمز پیشرفته AS-AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) استفاده می‌کند که بر روی بستر GaAs رشد اپیتاکسیال یافته‌اند. این فناوری به دلیل بازدهی بالا و عملکرد درخشان عالی شناخته شده است. نمایشگر با ظاهری با کنتراست بالا، دارای صفحه‌ای به رنگ خاکستری روشن و بخش‌های سفید درخشان است که خوانایی خوبی در شرایط نوری مختلف تضمین می‌کند. ساختار حالت جامد آن مزایای ذاتی قابلیت اطمینان را در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایش ارائه می‌دهد.

1.1 ویژگی‌های کلیدی

• ابعاد فشرده:ارتفاع رقم 0.3 اینچی مناسب برای کاربردهای با محدودیت فضا.
• عملکرد نوری برتر:روشنایی بالا، کنتراست بالا و زاویه دید گسترده برای ظاهر عالی کاراکترها ارائه می‌دهد.
• نورپردازی یکنواخت:بخش‌های پیوسته و یکنواخت، خروجی نور ثابتی در سراسر رقم تضمین می‌کنند.
• مصرف توان پایین:برای عملکرد کارآمد با نیازهای توان کم طراحی شده است.
• قابلیت اطمینان بهبودیافته:طراحی حالت جامد، عمر عملیاتی طولانی و استحکام را فراهم می‌کند.
• تضمین کیفیت:دستگاه‌ها بر اساس شدت نور دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند تا ثبات عملکرد تضمین شود.
• انطباق محیطی:بسته‌بندی بدون سرب بوده و مطابق با دستورالعمل‌های RoHS تولید می‌شود.

1.2 پیکربندی دستگاه

LSHD-A101 به عنوان یک نمایشگر با آند مشترک پیکربندی شده است. این بدان معناست که آندهای تمام بخش‌های LED به صورت داخلی به هم متصل شده و به پایه‌های مشترک آورده شده‌اند، در حالی که کاتد هر بخش به صورت جداگانه قابل دسترسی است. این مدل خاص شامل یک نقطه اعشار سمت راست (DP) می‌باشد. پیکربندی آند مشترک اغلب در مدارهای درایو مالتی‌پلکس برای ساده‌سازی جریان سینک ترجیح داده می‌شود.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

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

• اتلاف توان در هر بخش:حداکثر 70 میلی‌وات.
• جریان مستقیم پیک در هر بخش:90 میلی‌آمپر (در شرایط پالسی: چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم پیوسته در هر بخش:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این ریتینگ به صورت خطی با نرخ 0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.
• محدوده دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد.
• شرایط لحیم‌کاری:دستگاه می‌تواند لحیم‌کاری موجی را با حمام لحیم در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن به مدت 3 ثانیه در دمای 260 درجه سانتی‌گراد تحمل کند. دمای بدنه واحد در حین مونتاژ نباید از ریتینگ حداکثر دما تجاوز کند.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

عملکرد معمول در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شود.

• شدت نور (I_V):خروجی نور دسته‌بندی شده است. مقادیر معمول 692 میکروکاندلا در جریان درایو 1 میلی‌آمپر است و می‌تواند به 9000 میکروکاندلا در 10 میلی‌آمپر برسد. حداقل مشخص شده 200 میکروکاندلا در 1 میلی‌آمپر است.
• ویژگی‌های طول موج:دستگاه نور قرمز ساطع می‌کند. طول موج اوج تابش (λ_p) معمولاً 650 نانومتر است. طول موج غالب (λ_d) معمولاً 639 نانومتر است. عرض نیمه خط طیفی (Δλ) 20 نانومتر است که نشان‌دهنده خلوص رنگ می‌باشد.
• ولتاژ مستقیم (V_F):برای هر تراشه LED، افت ولتاژ معمولاً 2.6 ولت و حداکثر 2.6 ولت در هنگام درایو با 20 میلی‌آمپر است. حداقل آن 2.1 ولت می‌باشد.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر هنگامی که ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت اعمال شود. این پارامتر فقط برای اهداف آزمایش است؛ کارکرد با بایاس معکوس پیوسته ممنوع است.
• نسبت تطابق شدت نور:برای بخش‌های داخل یک ناحیه نوری مشابه، نسبت حداکثر به حداقل شدت از 2:1 تجاوز نخواهد کرد هنگامی که با 1 میلی‌آمپر درایو می‌شوند، که یکنواختی روشنایی را تضمین می‌کند.
• نشت نوری (Cross Talk):مشخص شده که ≤ 2.5٪ است، به این معنی که روشنایی ناخواسته بخش‌های غیرانتخاب شده حداقل است.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

3.1 ابعاد بسته‌بندی

نمایشگر از فرم استاندارد پایه دو ردیفه 10 پین (DIP) پیروی می‌کند. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر می‌باشد، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر است.
• نقص‌های مجاز: مواد خارجی روی یک بخش ≤10 میل، آلودگی جوهر روی سطح ≤20 میل، حباب در یک بخش ≤10 میل.
• خمش رفلکتور باید ≤ 1٪ از طول آن باشد.
• قطر سوراخ PCB توصیه شده برای پایه‌ها 1.0 میلی‌متر است تا اتصال مناسب تضمین شود.

3.2 اتصال پایه‌ها و دیاگرام مدار

مدار داخلی یک پیکربندی استاندارد آند مشترک برای نمایشگر 7 بخش به اضافه نقطه اعشار است. ترتیب پایه‌ها به شرح زیر است:

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

پایه 6 نیز یک آند مشترک است که معمولاً به صورت داخلی به پایه 1 متصل می‌شود. یک پایه بدون اتصال (NC) در چیدمان وجود دارد. این ترتیب پایه‌ها امکان اتصال مستقیم با میکروکنترلرها یا آی‌سی‌های درایور را فراهم می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، روابط معمول را می‌توان بر اساس پارامترهای ارائه شده توصیف کرد:

• جریان در مقابل شدت نور (منحنی I-V):شدت نور به صورت فوق خطی با جریان مستقیم افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، افزایش جریان از 1 میلی‌آمپر به 10 میلی‌آمپر منجر به افزایش بیش از ده برابری در خروجی نور معمول (از 692 میکروکاندلا به 9000 میکروکاندلا) می‌شود که بازدهی بالای ماده AlInGaP را برجسته می‌کند.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان:V_Fدارای ضریب دمایی مثبت است و با جریان کمی تغییر می‌کند. محدوده مشخص شده 2.1 ولت تا 2.6 ولت در 20 میلی‌آمپر باید در طراحی مدار درایو در نظر گرفته شود.
• وابستگی دمایی:شدت نور معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. کاهش ریتینگ جریان پیوسته (0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد) یک اقدام مستقیم برای مدیریت دمای اتصال و حفظ قابلیت اطمینان است. کارکرد در دمای محیط بالاتر نیازمند کاهش متناسب جریان درایو می‌باشد.

5. دستورالعمل‌ها و احتیاط‌های کاربردی

5.1 کاربرد مورد نظر و ملاحظات طراحی

این نمایشگر برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در کاربردهای اداری، ارتباطی و خانگی طراحی شده است. برای کاربردهای حیاتی از نظر ایمنی (هوانوردی، پزشکی و غیره)، مشورت با سازنده قبل از استفاده اجباری است. احتیاط‌های کلیدی طراحی و استفاده شامل موارد زیر است:

• طراحی مدار درایو:درایو جریان ثابت به شدت توصیه می‌شود تا روشنایی پایدار و طول عمر تضمین شود. مدار باید طوری طراحی شود که جریان مورد نظر را در کل محدوده V_F(2.1V-2.6V) تحویل دهد.
• محافظت:مدار باید در برابر ولتاژهای معکوس و نوسانات ولتاژ در حین روشن/خاموش شدن منبع تغذیه محافظت کند تا از آسیب جلوگیری شود.
• مدیریت حرارتی:تجاوز از جریان درایو یا دمای کارکرد توصیه شده، تخریب خروجی نور را تسریع کرده و می‌تواند باعث خرابی زودرس شود. جریان کارکرد ایمن باید بر اساس حداکثر دمای محیط مورد انتظار انتخاب شود.
• اجتناب از میعان:تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب می‌تواند باعث میعان روی نمایشگر شود که باید از آن اجتناب کرد.
• جابجایی مکانیکی:در حین مونتاژ نیروی غیرعادی به بدنه نمایشگر وارد نکنید. اگر از فیلم جلوی صفحه استفاده می‌کنید، از تماس مستقیم و تحت فشار آن با پنل جلوگیری کنید تا از جابجایی جلوگیری شود.
• یکنواختی در آرایه‌های چند رقمی:هنگام استفاده از دو یا چند نمایشگر در یک مجموعه، توصیه می‌شود از دستگاه‌های یک دسته شدت نور یکسان استفاده شود تا از تفاوت‌های محسوس روشنایی یا رنگ بین ارقام جلوگیری شود.

5.2 شرایط نگهداری و جابجایی

نگهداری مناسب برای حفظ قابلیت لحیم‌کاری و عملکرد حیاتی است.

• نگهداری استاندارد (در بسته‌بندی اصلی):دما: 5 درجه سانتی‌گراد تا 30 درجه سانتی‌گراد. رطوبت: زیر 60٪ RH. نگهداری طولانی مدت خارج از این شرایط می‌تواند منجر به اکسیداسیون پایه‌ها شود.
• پس از باز کردن بسته:اگر بسته ضد رطوبت باز شود، توصیه می‌شود محصولات به سرعت مصرف شوند. اگر محصول باز شده بیش از 6 ماه نگهداری شود، پخت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد به مدت 48 ساعت قبل از استفاده توصیه می‌شود و مونتاژ باید ظرف یک هفته پس از پخت تکمیل شود.
• توصیه کلی:از نگهداری موجودی‌های بزرگ برای مدت طولانی خودداری کنید. از سیستم موجودی اول‌ورود-اول‌خروج (FIFO) استفاده کنید.

6. سیستم دسته‌بندی و اطلاعات سفارش

LSHD-A101 به طور خاص برای شدت نور دسته‌بندی (بینینگ) می‌شود. این بدان معناست که واحدها بر اساس خروجی نور آن‌ها در یک جریان آزمایش استاندارد (احتمالاً 1 میلی‌آمپر یا 10 میلی‌آمپر) آزمایش و مرتب می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد نمایشگرهایی با روشنایی مطابقت‌یافته برای کاربردهای نیازمند یکنواختی انتخاب کنند. شماره قطعهLSHD-A101مدل خاص را شناسایی می‌کند: یک نمایشگر تک‌رقمی قرمز AlInGaP با آند مشترک و نقطه اعشار سمت راست. طراحان باید هنگام سفارش هرگونه نیاز دسته‌بندی را مشخص کنند تا ثبات در طول اجراهای تولیدی تضمین شود.

7. سناریوهای کاربردی معمول

LSHD-A101 برای کاربردهایی که نیاز به یک رقم عددی بسیار خوانا دارند ایده‌آل است. کاربردهای رایج شامل موارد زیر است:

• تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری:نمایش یک مقدار پارامتر واحد، مانند نشانگر حالت یا رقم واحد در یک نمایشگر بزرگتر.
• لوازم خانگی مصرفی:تایمرها، شمارنده‌ها یا نشانگرهای وضعیت روی مایکروویو، قهوه‌سازها یا تجهیزات صوتی.
• کنترل‌های صنعتی:پنل مترها، نشانگرهای فرآیند یا نمایشگرهای تنظیم روی ماشین‌آلات.
• بازار لوازم جانبی خودرو:گیج‌های ساده یا ماژول‌های نمایش.
• ساخت نمونه اولیه و کیت‌های آموزشی:به دلیل بسته‌بندی استاندارد DIP، استفاده از آن روی بردبرد و PCBهای نمونه اولیه آسان است.

8. ملاحظات طراحی و سوالات متداول

8.1 محاسبه مقاومت محدودکننده جریان

برای یک درایو ولتاژ ثابت ساده (مثلاً منبع تغذیه 5 ولت) با یک مقاومت محدودکننده جریان، مقدار مقاومت (R) را می‌توان با استفاده از قانون اهم تقریب زد: R = (V_منبع- V_F) / I_F. با استفاده از حداکثر V_Fمعادل 2.6 ولت در 20 میلی‌آمپر و منبع تغذیه 5 ولت: R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ω. یک مقاومت استاندارد 120 اهم مناسب خواهد بود، اما جریان واقعی با V_Fخاص واحد تغییر خواهد کرد. برای دقت، یک درایو جریان ثابت ترجیح داده می‌شود.

8.2 مالتی‌پلکس کردن چند رقم

در حالی که LSHD-A101 یک رقم است، این اصل در صورت استفاده از چندین واحد تک‌رقمی اعمال می‌شود. با طراحی آند مشترک، مالتی‌پلکس کردن شامل فعال‌سازی متوالی (تنظیم بالا) آند مشترک یک رقم در هر زمان، در حالی که الگوی کاتد مناسب (بخش‌های پایین) برای آن رقم اعمال می‌شود، است. پایداری دید، توهم روشن بودن همزمان تمام ارقام را ایجاد می‌کند. این امر به شدت تعداد پایه‌های I/O میکروکنترلر مورد نیاز و مصرف توان را کاهش می‌دهد.

8.3 چرا بایاس معکوس ممنوع است؟

اعمال ولتاژ معکوس (کاتد بالاتر از آند) می‌تواند باعث مهاجرت الکتریکی فلز در داخل تراشه نیمه‌هادی شود. این می‌تواند LED را تخریب کند و منجر به افزایش جریان نشتی یا حتی خرابی اتصال کوتاه شود. مدار درایو باید اطمینان حاصل کند که این شرایط رخ نمی‌دهد، به ویژه در توالی‌های روشن/خاموش شدن یا در مدارهای مالتی‌پلکسی که امکان اسپایک ولتاژ وجود دارد.

9. پیشینه فناوری و روندها

9.1 فناوری AlInGaP

آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) یک ماده نیمه‌هادی است که به طور خاص برای LEDهای قرمز، نارنجی و زرد با روشنایی بالا طراحی شده است. این ماده که بر روی بستر GaAs رشد می‌یابد، در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، بازده نوری و پایداری حرارتی برتری ارائه می‌دهد. این امر منجر به روشنایی بالا و قابلیت اطمینان عالی ذکر شده در ویژگی‌های LSHD-A101 می‌شود.

9.2 زمینه فناوری نمایش

در حالی که نمایشگرهای LED تک‌رقمی مانند LSHD-A101 برای کاربردهای خاص، اغلب حساس به هزینه یا مبتنی بر سادگی، همچنان مرتبط هستند، روند کلی در نمایش اطلاعات به سمت پنل‌های LED ماتریس نقطه‌ای یکپارچه، OLEDها و LCDها حرکت کرده است. این فناوری‌ها انعطاف‌پذیری در نمایش کاراکترهای الفبایی-عددی و گرافیک‌ها را ارائه می‌دهند. با این حال، نمایشگر LED 7 بخشی به دلیل سادگی بی‌نظیر، خوانایی فوق‌العاده (به ویژه در نور محیطی بالا)، هزینه کم برای یک یا چند رقم و قابلیت اطمینان بلندمدت اثبات شده در محیط‌های خشن که سایر فناوری‌ها ممکن است شکست بخورند، پابرجا مانده است.