دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-4301JR - ارتفاع رقم 0.4 اینچ - رنگ قرمز سوپر - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-4301JR یک ماژول نمایشگر LED الفبایی-عددی تک‌رقمی و هفت‌قطعه‌ای است. این دستگاه برای ارائه خروجی‌های عددی واضح و با کنتراست بالا در یک فرم‌فاکتور فشرده طراحی شده است. دستگاه از فناوری پیشرفته نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تراشه‌های نورافشان خود استفاده می‌کند که بر روی یک زیرلایه شفاف GaAs ساخته شده‌اند. این ترکیب منجر به انتشار نور مشخصه \"قرمز سوپر\" می‌شود. نمایشگر دارای صفحه‌نمایش خاکستری با نشانه‌گذاری قطعات سفید است که کنتراست و خوانایی را تحت شرایط نوری مختلف افزایش می‌دهد. کاربرد اصلی آن در تجهیزات الکترونیکی است که به یک نشانگر عددی ساده، قابل اعتماد و روشن نیاز دارند، مانند ابزار دقیق، لوازم الکترونیکی مصرفی و پنل‌های کنترل صنعتی.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای اصلی

• ارتفاع رقم 0.4 اینچ (10.0 میلی‌متر):تعادلی بین اندازه و قابلیت مشاهده ارائه می‌دهد و برای کاربردهای نصب روی پنل که فضا مد نظر است مناسب می‌باشد.
• قطعات یکنواخت و پیوسته:ظاهر نوری یکنواخت و بدون شکست در هر قطعه ارائه می‌دهد که کیفیت زیبایی‌شناختی و خوانایی را بهبود می‌بخشد.
• نیازمندی توان پایین:برای بهره‌وری انرژی طراحی شده است و آن را برای دستگاه‌های با باتری یا کم‌مصرف مناسب می‌سازد.
• روشنایی بالا و کنتراست بالا:تراشه‌های قرمز سوپر AlInGaP خروجی نوری شدیدی ارائه می‌دهند، در حالی که طراحی صفحه خاکستری/قطعات سفید حداکثر کنتراست را برای مشاهده آسان فراهم می‌کند.
• زاویه دید گسترده:اطمینان می‌دهد که نمایشگر از محدوده وسیعی از زوایا، نه فقط از روبرو، قابل خواندن باقی بماند.
• دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور:واحدها بر اساس خروجی نورشان دسته‌بندی می‌شوند که امکان تطابق روشنایی یکنواخت در کاربردهای چندرقمی را فراهم می‌کند.
• بسته‌بندی بدون سرب (مطابق با RoHS):مطابق با مقررات زیست‌محیطی محدودکننده مواد خطرناک تولید شده است.
• قابلیت اطمینان حالت جامد:LEDها در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایشگر، عمر عملیاتی طولانی، مقاومت در برابر ضربه و زمان‌های سوئیچینگ سریع ارائه می‌دهند.

1.2 شناسایی دستگاه

شماره قطعه LTS-4301JR به طور خاص نشان‌دهنده پیکربندی کاتد مشترک با نقطه اعشار سمت راست است. پسوند \"JR\" برای شناسایی محل نقطه اعشار حیاتی است. این یک نمایشگر از نوع انتشار قرمز سوپر AlInGaP می‌باشد.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

2.1 حداکثر ریتینگ‌های مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نشده است.

• اتلاف توان در هر قطعه:70 میلی‌وات. این حداکثر اتلاف توان مجاز به صورت حرارت برای یک قطعه منفرد است. تجاوز از این مقدار می‌تواند منجر به گرمای بیش از حد و تخریب تسریع‌شود.
• جریان پیشرو پیک در هر قطعه:90 میلی‌آمپر (در سیکل وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این ریتینگ فقط برای عملکرد پالسی است، نه برای درایو DC پیوسته.
• جریان پیشرو پیوسته در هر قطعه:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این جریان با نرخ خطی 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط (Ta) بالای 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در دمای 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته تقریباً خواهد بود: 25 میلی‌آمپر - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = ~5.2 میلی‌آمپر.
• محدوده دمای عملکرد و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه برای محدوده دمایی صنعتی ریت شده است.
• شرایط لحیم‌کاری:لحیم‌کاری موجی یا ریفلو باید با نقطه لحیم حداقل 1/16 اینچ (≈1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن بدنه نمایشگر انجام شود. دمای پیک توصیه شده 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه است تا از آسیب حرارتی به بسته پلاستیکی و اتصالات داخلی جلوگیری شود.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری (Ta=25°C)

اینها پارامترهای عملکرد معمول تحت شرایط تست مشخص شده هستند.

• شدت نور متوسط (I_V):200-520 میکروکاندلا در I_F=1mA. این محدوده وسیع نشان می‌دهد که دستگاه دسته‌بندی شده است. شدت نور با استفاده از یک سنسور فیلتر شده برای مطابقت با منحنی پاسخ فتوبیک (چشم انسان) (CIE) اندازه‌گیری می‌شود. تلرانس ±15٪ اعمال می‌شود.
• طول موج انتشار پیک (λ_p):639 نانومتر (معمول) در I_F=20mA. این طول موجی است که در آن توان نوری منتشر شده بیشترین است.
• طول موج غالب (λ_d):631 نانومتر (معمول) در I_F=20mA. این طول موجی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و رنگ \"قرمز سوپر\" را تعریف می‌کند. تلرانس ±1 نانومتر است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول) در I_F=20mA. این خلوص طیفی یا پهنای باند نور منتشر شده را مشخص می‌کند.
• ولتاژ پیشرو در هر تراشه (V_F):2.0 ولت (حداقل)، 2.6 ولت (معمول)، با تلرانس ±0.1 ولت در I_F=20mA. طراحی مدار باید این محدوده را در نظر بگیرد تا تنظیم جریان مناسب تضمین شود.
• جریان معکوس (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V. این پارامتر فقط برای اهداف تست است؛ عملکرد بایاس معکوس پیوسته ممنوع است.
• نسبت تطابق شدت نور:2:1 (حداکثر). در یک تنظیم چندرقمی، روشن‌ترین قطعه نباید بیش از دو برابر کم‌نورترین قطعه در یک ناحیه نوری مشابه باشد تا یکنواختی تضمین شود.
• نشت نوری (Cross Talk):≤ 2.5٪. این به انتشار نور ناخواسته از قطعه‌ای اشاره دارد که قرار است خاموش باشد، که ناشی از نشتی الکتریکی یا کوپلینگ نوری است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

LTS-4301JR از یک سیستم دسته‌بندی عمدتاً برایشدت نوراستفاده می‌کند. همانطور که توسط محدوده معمول I_V200-520 میکروکاندلا نشان داده شده است، نمایشگرها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در جریان تست استاندارد (1mA) در دسته‌های مختلف مرتب می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد هنگام مونتاژ واحدهای چندرقمی، نمایشگرها را از دسته شدت نور یکسان انتخاب کنند و از تفاوت‌های روشنایی محسوس بین ارقام جلوگیری کنند. دیتاشیت توصیه می‌کند که نمایشگرها از یک دسته انتخاب شوند تا \"از مشکلات ناهمواری رنگ‌آمیزی اجتناب شود\"، که در این زمینه به یکنواختی روشنایی اشاره دارد نه تغییر رنگ، زیرا طول موج غالب به شدت کنترل می‌شود (±1 نانومتر).

4. تحلیل منحنی عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه معمول اشاره می‌کند که به طور معمول شامل موارد زیر است:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان پیشرو (منحنی I-V):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان درایو افزایش می‌یابد، که معمولاً یک رابطه زیرخطی است. عملکرد بالاتر از جریان پیوسته توصیه شده منجر به افت بازده (droop) و کاهش عمر می‌شود.
• ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو:مشخصه I-V دیود را نشان می‌دهد که برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:اثر خاموشی حرارتی را نشان می‌دهد، جایی که خروجی نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. این بر اهمیت مدیریت حرارتی و کاهش جریان تأکید می‌کند.
• توزیع طیفی:نموداری که توان نسبی منتشر شده در طول‌موج‌ها را نشان می‌دهد، حول 631-639 نانومتر با پهنای باند حدود 20 نانومتر متمرکز شده است.

این منحنی‌ها برای درک رفتار دستگاه تحت شرایط غیراستاندارد و برای بهینه‌سازی مدار درایو برای عملکرد و طول عمر ضروری هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

نمایشگر مطابق با طرح استاندارد 10 پین، تک‌رقمی DIP (بسته دو ردیفه) است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است:

• تمام ابعاد خطی بر حسب میلی‌متر (mm) است.
• تلرانس عمومی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• تلرانس جابجایی نوک پین ±0.4 میلی‌متر است.
• مجوزهای نقص روی صفحه نمایش: مواد خارجی ≤ 10 میل (0.254 میلی‌متر)، آلودگی جوهر ≤ 20 میل (0.508 میلی‌متر)، حباب در قطعات ≤ 10 میل.
• خمش رفلکتور باید ≤ 1٪ طول آن باشد.
• قطر سوراخ PCB توصیه شده برای پین‌ها 0.9 میلی‌متر است تا اتصال مناسب تضمین شود.

5.2 اتصال پین و پلاریته

LTS-4301JR یک دستگاهکاتد مشترکاست. این دستگاه دارای دو پین کاتد مشترک (پین 3 و پین 8) است که باید به زمین (یا درایور سمت پایین) متصل شوند. آندهای قطعات A-G و نقطه اعشار (D.P.) روی پین‌های جداگانه (پین‌های 1، 2، 4، 5، 6، 7، 9، 10) قرار دارند. پین 6 به طور خاص برای آند نقطه اعشار سمت راست است. یک پین به عنوان \"بدون اتصال\" (N/C) علامت‌گذاری شده است. نمودار مدار داخلی هر LED قطعه و LED نقطه اعشار را با آندهای متصل به پین‌های جداگانه و کاتدهای متصل به پین‌های مشترک نشان می‌دهد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 فرآیند لحیم‌کاری

حداکثر ریتینگ مطلق شرایط لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه را مشخص می‌کند که 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود. این با لحیم‌کاری موجی استاندارد و بسیاری از پروفایل‌های ریفلو سازگار است. باید مراقبت شود تا از انتقال حرارت بیش از حد به بدنه پلاستیکی جلوگیری شود، که می‌تواند باعث تغییر شکل یا آسیب داخلی شود.

6.2 شرایط نگهداری

برای جلوگیری از اکسیداسیون پین و جذب رطوبت (نگرانی‌های MSL)، شرایط نگهداری زیر برای نمایشگر LED در بسته‌بندی اصلی آن توصیه می‌شود:

• دما:5 درجه سانتی‌گراد تا 30 درجه سانتی‌گراد.
• رطوبت نسبی:زیر 60٪ RH.

اگر کیسه مانع رطوبت باز شود یا محصول خارج از این شرایط برای بیش از 6 ماه نگهداری شود، پخت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد به مدت 48 ساعت قبل از مونتاژ توصیه می‌شود، که باید ظرف یک هفته پس از پخت تکمیل شود.

7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

7.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای \"تجهیزات الکترونیکی معمولی\" مانند تجهیزات اداری، دستگاه‌های ارتباطی و لوازم خانگی در نظر گرفته شده است. برای هر کاربرد نیازمند یک خروجی عددی تک، روشن و قابل اعتماد مناسب است: مولتی‌مترهای دیجیتال، ساعت‌ها، تایمرها، مترهای پنلی، کنترل‌های لوازم خانگی و تجهیزات تست.

7.2 نکات طراحی حیاتی (احتیاط‌ها)

• طراحی مدار درایو:درایو جریان ثابت به شدت نسبت به ولتاژ ثابت توصیه می‌شود تا روشنایی یکنواخت تضمین شود و از LEDها محافظت شود. مدار باید برای تطبیق با محدوده کامل V_F(2.0V تا 2.6V) طراحی شود.
• محدودیت جریان:جریان عملیاتی ایمن باید بر اساس حداکثر دمای محیط انتخاب شود و فاکتور کاهش 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالای 25 درجه سانتی‌گراد اعمال شود.
• محافظت:مدار باید شامل محافظت در برابر ولتاژهای معکوس و اسپایک‌های ولتاژ گذرا در طول سیکل‌های برق باشد تا از آسیب جلوگیری شود.
• مدیریت حرارتی:از عملکرد در جریان‌ها یا دمای محیط بالاتر از ریت شده خودداری کنید، زیرا این امر باعث تخریب شدید خروجی نور و خرابی زودرس می‌شود.
• جابجایی مکانیکی:در طول مونتاژ نیروی غیرعادی به بدنه نمایشگر وارد نکنید. اگر یک فیلم تزئینی یا فیلتر با چسب حساس به فشار اعمال می‌شود، از فشار مستقیم آن به صفحه نمایش جلوگیری کنید، زیرا ممکن است جابجایی رخ دهد.
• مجموعه‌های چندرقمی:همیشه از نمایشگرهای یک دسته شدت نور یکسان استفاده کنید تا ظاهر یکنواخت تضمین شود.
• محیطی:از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب اجتناب کنید تا از تشکیل میعان روی نمایشگر جلوگیری شود.

8. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده‌های اصلی LTS-4301JR استفاده از فناوریAlInGaPو رنگ خاصقرمز سوپرآن است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی LED مانند GaAsP یا GaP، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان درایو می‌شود. \"قرمز سوپر\" (631-639 نانومتر) یک رنگ قرمز متمایز و اشباع شده است. طراحی صفحه خاکستری/قطعات سفید نسبت کنتراست بالایی را حتی زمانی که LED خاموش است فراهم می‌کند و زیبایی‌شناسی کلی را بهبود می‌بخشد. دسته‌بندی آن برای شدت نور یک ویژگی کلیدی برای کاربردهای حرفه‌ای نیازمند یکنواختی است.

9. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

ج: بله، اما محاسبه دقیق مورد نیاز است. با استفاده از حداکثر V_F2.6 ولت و I_Fمورد نظر 20 میلی‌آمپر، مقدار مقاومت سری خواهد بود: R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ω. با این حال، باید اتلاف توان در مقاومت را بررسی کنید و اطمینان حاصل کنید که جریان از حد کاهش‌یافته برای دمای عملیاتی شما تجاوز نمی‌کند.

س: چرا درایو جریان ثابت توصیه می‌شود؟

ج: روشنایی LED تابعی از جریان است، نه ولتاژ. ولتاژ پیشرو (V_F) دارای تلرانس است و با دما تغییر می‌کند. یک منبع جریان ثابت اطمینان می‌دهد که شدت نور مورد نظر بدون توجه به این تغییرات حفظ می‌شود، که منجر به عملکرد یکنواخت و عمر طولانی‌تر می‌شود.

س: \"کاتد مشترک\" برای رابط میکروکنترلر من چه معنایی دارد؟

ج: برای یک نمایشگر کاتد مشترک، پین‌های مشترک به زمین متصل می‌شوند. پین‌های میکروکنترلر (یا IC درایور) باید جریان را به پین‌های آند قطعه منفرد برسانند تا آنها را روشن کنند. این معمولاً به سیگنال‌های active-high از درایور نیاز دارد.

س: جریان پیک 90 میلی‌آمپر است، آیا می‌توانم از آن برای نمایشگر روشن‌تر استفاده کنم؟

ج: خیر. ریتینگ 90 میلی‌آمپر به شدت برای پالس‌های بسیار کوتاه (عرض 0.1 میلی‌ثانیه) در سیکل وظیفه کم (1/10 یا 10٪) است. استفاده پیوسته از این جریان LED را از بین می‌برد. همیشه برای ریتینگ جریان پیشرو پیوسته طراحی کنید (25 میلی‌آمپر در 25 درجه سانتی‌گراد، کاهش‌یافته با دما).

10. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی خروجی ولت‌متر تک‌رقمی.

یک طراح در حال ایجاد یک ولت‌متر ساده 0-9 ولت با نمایشگر تک‌رقمی برای نشان‌دهی تقریبی است. آنها LTS-4301JR را برای روشنایی و وضوح آن انتخاب می‌کنند. مدار از یک میکروکنترلر با ADC برای اندازه‌گیری ولتاژ استفاده می‌کند. پین‌های I/O میکروکنترلر نمی‌توانند جریان کافی تأمین کنند، بنابراین از یک IC درایور LED اختصاصی (مثلاً یک رمزگشا/درایور 7 قطعه‌ای با خروجی‌های جریان ثابت) استفاده می‌شود. طراح جریان ثابت درایور را برای هر قطعه روی 15 میلی‌آمپر تنظیم می‌کند که روشنایی کافی را فراهم می‌کند و در عین حال به خوبی در محدوده ریتینگ 25 میلی‌آمپر در دمای اتاق باقی می‌ماند و فضای کافی برای محیط‌های گرم‌تر فراهم می‌کند. پین‌های کاتد مشترک به زمین درایور متصل می‌شوند. طراح واحدهای LTS-4301JR از یک دسته شدت نور یکسان (مثلاً 400-450 میکروکاندلا) را به بخش خریداری مشخص می‌کند تا روشنایی یکنواخت تضمین شود. مقاومت محدودکننده جریان مورد نیاز نیست زیرا IC درایور تنظیم را فراهم می‌کند. چیدمان PCB سوراخ‌های پین نمایشگر را در قطر توصیه شده 0.9 میلی‌متر قرار می‌دهد.

11. معرفی اصل عملکرد

LTS-4301JR بر اساس اصل الکترولومینسانس یک اتصال P-N نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ بایاس پیشرو بیش از ولتاژ روشن شدن دیود (≈2.0-2.6V) اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه n-type AlInGaP با حفره‌های ناحیه p-type در لایه فعال بازترکیب می‌شوند. این رویداد بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گپ را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور منتشر شده مطابقت دارد - در این مورد، نور قرمز حدود 631-639 نانومتر. زیرلایه شفاف GaAs اجازه می‌دهد بیشتر این نور تولید شده خارج شود و بازده خارجی را افزایش می‌دهد. هر قطعه از شکل '7' شامل یک یا چند عدد از این تراشه‌های LED ریز متصل به موازات است.

12. روندها و زمینه فناوری

فناوری LED AlInGaP نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی نسبت به مواد قدیمی LED قرمز مانند GaAsP است. این فناوری کارایی نوری برتر، به معنای خروجی نور بیشتر به ازای هر وات الکتریکی ورودی و پایداری دمایی بهتر ارائه می‌دهد. روند در اجزای نمایشگر به سمت بازده بالاتر، مصرف توان کمتر و یکپارچگی بیشتر است. در حالی که نمایشگرهای گسسته 7 قطعه‌ای مانند LTS-4301JR برای کاربردهای خاص نیازمند سادگی، استحکام و قابلیت مشاهده مستقیم حیاتی باقی می‌مانند، بسیاری از طراحی‌های جدید به سمت نمایشگرهای LED ماتریس نقطه‌ای یکپارچه یا OLED برای انعطاف‌پذیری گرافیکی در حال مهاجرت هستند. با این حال، برای خروجی‌های عددی اختصاصی که در آنها هزینه، روشنایی و قابلیت اطمینان از اهمیت بالایی برخوردار است، نمایشگرهای تک‌رقمی AlInGaP همچنان یک راه‌حل ترجیحی و از نظر فناوری بالغ هستند.