دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-3861JE - ارتفاع رقم 0.3 اینچ - قرمز AlInGaP - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-3861JE یک ماژول نمایشگر تک رقمی و هفت قسمتی با عملکرد بالا است که برای کاربردهای نیازمند نمایش واضح اعداد طراحی شده است. جزء اصلی آن ماده نیمه‌هادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) است که مسئول انتشار نور قرمز روشن مشخصه آن می‌باشد. این دستگاه دارای صفحه‌ای به رنگ خاکستری روشن با نشانه‌گذاری سفید برای قطعات است که تضاد عالی برای خوانایی بهتر فراهم می‌کند. با ارتفاع رقم 0.3 اینچ (7.62 میلی‌متر)، یک راه‌حل نمایش فشرده و در عین حال به راحتی قابل خواندن ارائه می‌دهد که برای طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی مناسب است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این نمایشگر برای قابلیت اطمینان و بازدهی طراحی شده است. مزایای کلیدی شامل مصرف توان پایین، خروجی روشنایی بالا و زاویه دید گسترده است که عملکرد یکنواخت از زوایای مختلف را تضمین می‌کند. از فناوری LED حالت جامد استفاده می‌کند که در مقایسه با فناوری‌های نمایش قدیمی‌تر مانند نمایشگرهای رشته‌ای یا فلورسنت خلاء، طول عمر و مقاومت در برابر ضربه بالاتری ارائه می‌دهد. دستگاه بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است که امکان تطابق یکنواخت روشنایی در کاربردهای چند رقمی را فراهم می‌کند. بازارهای هدف اصلی آن شامل پنل‌های کنترل صنعتی، تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری، لوازم خانگی و ابزار دقیق است که در آن‌ها نمایش عددی واضح و قابل اطمینان مورد نیاز است.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

عملکرد LTS-3861JE توسط مجموعه‌ای از پارامترهای الکتریکی و نوری که تحت شرایط استاندارد (Ta=25°C) اندازه‌گیری شده‌اند، تعریف می‌شود. درک این پارامترها برای طراحی صحیح مدار و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت بسیار مهم است.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر برای کارکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند.

• توان تلف شده در هر قطعه:70 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که می‌تواند به طور ایمن توسط یک قطعه روشن شده تلف شود.
• جریان پیشروی پیک در هر قطعه:90 میلی‌آمپر. این حداکثر جریان پالسی مجاز است که معمولاً تحت شرایطی مانند چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه، برای مالتی‌پلکسینگ یا درایو کوتاه مدت بیش از حد مشخص می‌شود.
• جریان پیشروی پیوسته در هر قطعه:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این جریان با نرخ خطی 0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.
• ولتاژ معکوس در هر قطعه:5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند به پیوند LED آسیب برساند.
• محدوده دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:از 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن قطعه.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

این‌ها پارامترهای عملکرد معمول تحت شرایط کارکرد عادی هستند.

• شدت نور متوسط (I_V):در جریان پیشروی (I_F) 1 میلی‌آمپر، از 320 میکروکاندلا (حداقل) تا 800 میکروکاندلا (معمول) متغیر است. این مقدار روشنایی درک شده توسط چشم انسان را اندازه‌گیری می‌کند.
• طول موج انتشار پیک (λ_p):معمولاً 632 نانومتر در I_F=20mA. این طول موجی است که در آن خروجی توان نوری بیشترین است.
• طول موج غالب (λ_d):معمولاً 624 نانومتر در I_F=20mA. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ را تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):معمولاً 20 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور منتشر شده است.
• ولتاژ پیشروی در هر قطعه (V_F):معمولاً 2.6 ولت (حداکثر 2.6 ولت) در I_F=20mA. این افت ولتاژ در دو سر LED هنگام هدایت است.
• جریان معکوس در هر قطعه (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت.
• نسبت تطابق شدت نور (I_V-m):حداکثر 2:1. این حداکثر تغییرات مجاز روشنایی بین قطعات مختلف یک دستگاه در I_F=1mA را مشخص می‌کند و ظاهر یکنواخت را تضمین می‌نماید.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینیگ)

LTS-3861JE از یک سیستم دسته‌بندی برای شدت نور استفاده می‌کند. این بدان معناست که دستگاه‌ها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در جریان آزمایش استاندارد (معمولاً 1mA یا 20mA) آزمایش و در دسته‌های خاصی مرتب می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت انتخاب کنند که برای نمایشگرهای چند رقمی که در آن روشنایی ناهموار از نظر بصری آزاردهنده است، حیاتی می‌باشد. اگرچه کدهای دسته خاص در این دیتاشیت به تفصیل شرح داده نشده‌اند، اما این روش اطمینان حاصل می‌کند که تمام قطعات درون یک نمایشگر و در بین چندین نمایشگر در یک سیستم عملکرد نزدیک به هم داشته باشند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول اشاره می‌کند. این نمودارها برای درک رفتار دستگاه فراتر از داده‌های تک نقطه‌ای در جداول ضروری هستند.

4.1 جریان پیشروی در مقابل ولتاژ پیشروی (منحنی I-V)

این منحنی رابطه بین جریان عبوری از LED و ولتاژ دو سر آن را نشان می‌دهد. این رابطه غیرخطی است و یک ولتاژ آستانه (حدود 2 ولت برای قرمز AlInGaP) را نشان می‌دهد که زیر آن جریان بسیار کمی جاری می‌شود. بالاتر از این آستانه، جریان با افزایش کمی ولتاژ به سرعت افزایش می‌یابد. این مشخصه مستلزم استفاده از یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت به صورت سری با LED برای جلوگیری از فرار حرارتی و تخریب است.

4.2 شدت نور در مقابل جریان پیشروی

این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور (بر حسب میلی‌کاندلا یا میکروکاندلا) با جریان درایو تغییر می‌کند. به طور کلی، شدت نور با جریان افزایش می‌یابد، اما رابطه ممکن است کاملاً خطی نباشد، به ویژه در جریان‌های بالاتر که بازده می‌تواند به دلیل اثرات حرارتی کاهش یابد.

4.3 وابستگی به دما

اگرچه به صراحت در اینجا نمودار نشده است، اما کاهش جریان پیشروی پیوسته (0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد) نشان‌دهنده وابستگی شدید به دما است. ولتاژ پیشروی LED معمولاً با افزایش دما کاهش می‌یابد، در حالی که بازده نوری نیز کاهش می‌یابد. مدیریت حرارتی مناسب در کاربرد برای حفظ عملکرد و طول عمر حیاتی است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

LTS-3861JE در یک پکیج استاندارد 10 پایه تک رقمی عرضه می‌شود. تمام ابعاد حیاتی مانند ارتفاع کلی، عرض، اندازه پنجره رقم و فاصله پایه‌ها در یک نقشه دقیق ارائه شده است. تلرانس این ابعاد معمولاً ±0.25 میلی‌متر (0.01 اینچ) است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این اطلاعات برای طراحی جای پایه PCB و اطمینان از تناسب مناسب درون محفظه محصول نهایی بسیار مهم است.

5.2 اتصال پایه‌ها و پلاریته

دستگاه دارای پیکربندی آند مشترک است. این بدان معناست که آندهای (ترمینال‌های مثبت) تمام قطعات LED به صورت داخلی به پایه‌های مشترک (پایه 1 و پایه 6) متصل شده‌اند. کاتدهای (ترمینال‌های منفی) هر قطعه (A, B, C, D, E, F, G و نقطه اعشار DP) به پایه‌های جداگانه (پایه‌های 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10) آورده شده‌اند. برای روشن کردن یک قطعه، پایه آند مشترک باید به یک منبع ولتاژ بالاتر از ولتاژ پیشروی LED متصل شود و پایه کاتد مربوطه باید از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان به زمین (یا یک ولتاژ پایین‌تر) متصل گردد.

5.3 نمودار مدار داخلی

دیتاشیت شامل یک نمودار مدار داخلی است که به صورت بصری معماری آند مشترک را تأیید می‌کند. این نمودار اتصال متقابل ده پایه به آندها و کاتدهای هفت قطعه اصلی (A-G) و نقطه اعشار (DP) را نشان می‌دهد. این نمودار یک مرجع ارزشمند برای عیب‌یابی و درک چیدمان الکتریکی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

حداکثر مقدار مجاز مطلق برای لحیم‌کاری به وضوح بیان شده است: حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر مدت 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در نقطه‌ای به فاصله 1.6 میلی‌متر زیر بدنه پکیج. این با پروفیل‌های استاندارد لحیم‌کاری ریلوف بدون سرب سازگار است. رعایت این محدودیت‌ها برای جلوگیری از آسیب به تراشه‌های LED داخلی، اتصالات سیمی یا مواد پلاستیکی پکیج بسیار مهم است. قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض دمای بالا می‌تواند باعث زرد شدن لنز، لایه‌لایه شدن یا افزایش ولتاژ پیشروی شود. شرایط ذخیره‌سازی توصیه شده در محدوده دمایی مشخص شده 35- تا 105+ درجه سانتی‌گراد در یک محیط خشک برای جلوگیری از جذب رطوبت است.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

رایج‌ترین روش درایو برای یک نمایشگر با آند مشترک مانند LTS-3861JE مالتی‌پلکسینگ است، به ویژه زمانی که از چندین رقم استفاده می‌شود. یک میکروکنترلر به ترتیب آند مشترک هر رقم را فعال می‌کند در حالی که الگوی قطعات آن رقم را روی خطوط کاتد خروجی می‌دهد. این امر تعداد پایه‌های I/O مورد نیاز را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. هر خط کاتد باید یک مقاومت محدودکننده جریان سری داشته باشد. مقدار مقاومت با استفاده از فرمول محاسبه می‌شود: R = (V_منبع- V_F) / I_F، که در آن V_Fولتاژ پیشروی LED (مثلاً 2.6 ولت) و I_Fجریان پیشروی مورد نظر (مثلاً 10-20 میلی‌آمپر) است.

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت استفاده کنید. اتصال مستقیم LED به یک منبع ولتاژ باعث جریان بیش از حد و خرابی فوری خواهد شد.
• تلفات حرارتی:اگرچه توان تلف شده در هر قطعه کم است، در کاربردهای مالتی‌پلکس با جریان‌های پیک بالا، اطمینان حاصل کنید که توان متوسط و کاهش دمایی رعایت شده است.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده مفید است اما جهت دید اصلی را در طول طراحی مکانیکی در نظر بگیرید تا حداکثر تضاد و خوانایی حاصل شود.
• محافظت در برابر ESD:LEDهای AlInGaP می‌توانند نسبت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس باشند. در طول مونتاژ اقدامات احتیاطی استاندارد برای رسیدگی به ESD را اجرا کنید.

8. مقایسه فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر LED قرمز مانند فسفید آرسنید گالیم (GaAsP)، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به نمایشگرهای روشن‌تر در جریان یکسان یا روشنایی مشابه در توان پایین‌تر می‌شود. همچنین خلوص رنگ بهتر (قرمز اشباع‌تر) و پایداری بهتر در برابر دما و زمان را فراهم می‌کند. در مقایسه با نمایشگرهای نور جانبی یا ماتریس نقطه‌ای، فرمت هفت قسمتی برای نمایش اعداد و کاراکترهای الفبایی محدود با حداقل پیچیدگی درایور بهینه شده است.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف از دو پایه آند مشترک (پایه 1 و پایه 6) چیست؟

ج: آن‌ها به صورت داخلی به هم متصل هستند. داشتن دو پایه به توزیع جریان کل آند (که می‌تواند مجموع جریان‌های چندین قطعه روشن باشد) کمک می‌کند و پایداری مکانیکی روی PCB را بهبود می‌بخشد.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با یک میکروکنترلر 3.3 ولتی بدون شیفت‌دهنده سطح ولتاژ راه‌اندازی کنم؟

ج: احتمالاً، اما باید ولتاژ پیشروی را بررسی کنید. با V_Fمعمول 2.6 ولت، افت ولتاژ در یک مقاومت محدودکننده جریان تنها 0.7 ولت (3.3V - 2.6V) خواهد بود. برای جریان 10 میلی‌آمپر، این به یک مقاومت بسیار کوچک (70 اهم) نیاز دارد. تغییرات کوچک در V_Fیا ولتاژ منبع می‌تواند باعث تغییرات بزرگ در جریان شود. منبع تغذیه 5 ولت معمول‌تر است و فضای بهتری برای کنترل جریان پایدار فراهم می‌کند.

س: عبارت \"دسته‌بندی شده برای شدت نور\" برای طراحی من چه معنایی دارد؟

ج: به این معنی است که می‌توانید دستگاه‌هایی از یک دسته شدت نور یکسان سفارش دهید تا روشنایی یکنواخت در تمام ارقام محصول شما تضمین شود. اگر یکنواختی حیاتی نباشد، ممکن است نمایشگرهایی از محدوده وسیع‌تری از دسته‌ها دریافت کنید.

10. مورد استفاده عملی

مورد: طراحی نمایشگر یک مولتی‌متر دیجیتال:یک طراح در حال ساخت یک مولتی‌متر 3.5 رقمی است. آن‌ها از چهار نمایشگر LTS-3861JE (سه رقم کامل و یکی برای رقم \"نیمه\"، که معمولاً فقط قطعات '1' و احتمالاً دیگران را نشان می‌دهد) استفاده می‌کنند. میکروکنترلر نمایشگرها را مالتی‌پلکس می‌کند. روشنایی و تضاد بالا خوانایی در شرایط نوری مختلف را تضمین می‌کند. مصرف توان پایین با هدف حداکثر کردن عمر باتری در یک ابزار قابل حمل همسو است. دسته‌بندی برای شدت نور در اینجا حیاتی است تا از ظاهر شدن یک رقم به طور محسوسی کم‌نورتر یا روشن‌تر از دیگران جلوگیری شود، که ظاهر حرفه‌ای و خوانایی ابزار را کاهش می‌دهد.

11. اصل کارکرد

LTS-3861JE بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی است. ماده فعال AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ پیشروی فراتر از پتانسیل داخلی پیوند اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند که در آنجا بازترکیب می‌شوند. در یک نیمه‌هادی با شکاف باند مستقیم مانند AlInGaP، این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی شکاف باند را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور منتشر شده را تعریف می‌کند - در این مورد، قرمز در حدود 624-632 نانومتر. زیرلایه غیرشفاف GaAs به انعکاس نور به سمت بالا کمک می‌کند و بازده کلی استخراج نور از بالای دستگاه را بهبود می‌بخشد.

12. روندهای فناوری

فناوری AlInGaP یک راه‌حل بالغ و بسیار کارآمد برای LEDهای قرمز، نارنجی و زرد است. روندهای فعلی در فناوری نمایشگر برای چنین نشانگرهایی شامل تلاش مداوم برای بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) برای امکان‌پذیر کردن سیستم‌های با توان پایین‌تر است. همچنین توسعه مستمر در بسته‌بندی برای امکان‌پذیر کردن فرم‌فکتورهای حتی کوچک‌تر یا ویژگی‌های دید متفاوت در جریان است. اگرچه مستقیماً برای این نمایشگر قطعه‌ای قابل اعمال نیست، اما صنعت گسترده‌تر LED شاهد ادغام الکترونیک درایور مستقیماً با دی LED (مانند در COB - Chip-on-Board یا پکیج‌های IC-LED یکپارچه) است که طراحی سیستم را ساده می‌کند. برای نمایشگرهای هفت قسمتی، فناوری اصلی AlInGaP به دلیل قابلیت اطمینان و عملکرد اثبات شده آن، همچنان انتخاب غالب برای کاربردهای قرمز با روشنایی بالا باقی مانده است.