دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-315AJD - ارتفاع رقم 0.3 اینچ - رنگ قرمز فوق اشباع - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-315AJD یک نمایشگر تک‌رقمی هفت‌قطعه‌ای فشرده و با عملکرد بالا است که برای کاربردهای نیازمند نمایش عددی واضح طراحی شده است. عملکرد اصلی آن ارائه یک کاراکتر عددی بسیار خوانا و روشن در ابعاد کوچک است. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از فناوری پیشرفته نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیوم فسفید) برای تراشه‌های LED نهفته است که در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند ال‌ای‌دی‌های استاندارد GaAsP، بازده و خلوص رنگ برتری ارائه می‌دهد. این ویژگی آن را به ویژه برای ابزارهای قابل حمل، لوازم الکترونیکی مصرفی، پنل‌های کنترل صنعتی و تجهیزات آزمایشگاهی مناسب می‌سازد که در آن‌ها مصرف توان، خوانایی و قابلیت اطمینان حیاتی هستند. دستگاه بر اساس شدت روشنایی دسته‌بندی شده است که تضمین‌کننده سطوح روشنایی یکنواخت در بین دسته‌های تولیدی است.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 ویژگی‌های نوری

عملکرد نوری توسط چندین پارامتر کلیدی که در دمای محیط استاندارد 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شوند، تعریف می‌گردد.شدت روشنایی متوسط (Iv)در جریان مستقیم (IF) برابر با 1mA، مقدار معمول آن 600 µcd است، با محدوده مشخص شده از 200 µcd (حداقل) به بالا. این پارامتر نشان‌دهنده روشنایی درک شده قطعات روشن است. نور ساطع شده به عنوان قرمز فوق اشباع مشخص شده است.طول موج اوج تابش (λp)معمولاً 650 نانومتر است، در حالی کهطول موج غالب (λd)در IF=20mA برابر با 639 نانومتر تعیین شده است. تفاوت بین طول موج اوج و غالب مربوط به شکل طیف تابش است.نیم‌عرض خط طیفی (Δλ)20 نانومتر است که نشان‌دهنده باند نسبتاً باریکی از نور ساطع شده است و به رنگ قرمز اشباع شده کمک می‌کند. شدت روشنایی با استفاده از یک سنسور و فیلتر که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند، اندازه‌گیری می‌شود تا اطمینان حاصل شود که مقادیر با بینایی انسان همبستگی دارند.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی

پارامترهای الکتریکی شرایط و محدودیت‌های عملیاتی را تعریف می‌کنند.ولتاژ مستقیم هر قطعه (VF)در جریان تست 20mA از 2.1V تا 2.6V متغیر است. این افت ولتاژ روی ال‌ای‌دی هنگامی است که در حال هدایت جریان است.جریان معکوس هر قطعه (IR)حداکثر 100 µA است هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) برابر با 5V اعمال می‌شود که نشتی دستگاه در حالت خاموش را نشان می‌دهد.نسبت تطابق شدت روشنایی (Iv-m)معادل 2:1 مشخص شده است، به این معنی که روشنایی کم‌نورترین قطعه نسبت به درخشان‌ترین قطعه در یک دستگاه واحد در IF=1mA از این نسبت تجاوز نخواهد کرد و ظاهر یکنواختی را تضمین می‌کند.

2.3 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد.جریان مستقیم پیوسته هر قطعهدر 25 درجه سانتی‌گراد 25 mA است و با افزایش دما به صورت خطی با نرخ 0.33 mA/°C کاهش می‌یابد.جریان مستقیم اوج هر قطعه90 mA است، اما تنها تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1ms).اتلاف توان هر قطعهنباید از 70 mW تجاوز کند. حداکثرولتاژ معکوس5V است. دستگاه می‌تواند در محدودهدماییبین 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد عمل کرده و ذخیره شود. دمای لحیم‌کاری در طول مونتاژ نباید از 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 3 ثانیه در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن تجاوز کند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت بیان می‌کند که دستگاه "بر اساس شدت روشنایی دسته‌بندی شده است." این به معنای فرآیند دسته‌بندی یا مرتب‌سازی بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده است. اگرچه کدهای دسته‌بندی خاص در این سند به تفصیل نیامده، اما رویه متداول شامل تست هر واحد در جریان استاندارد (مثلاً 1mA یا 20mA) و گروه‌بندی آن‌ها در دسته‌هایی با محدوده‌های حداقل و حداکثر شدت روشنایی تعریف شده است. این امر اطمینان می‌دهد که مشتریان نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت برای یک جریان راه‌اندازی مشخص دریافت می‌کنند، که برای نمایشگرهای چندرقمی یا محصولاتی که چندین واحد در کنار هم استفاده می‌شوند، حیاتی است. طراحان باید برای اطلاع از ساختار دسته‌بندی خاص و گریدهای شدت روشنایی موجود، با سازنده مشورت کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به "منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول" اشاره می‌کند که برای طراحی دقیق ضروری هستند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه نشده، اما منحنی‌های معمول برای چنین دستگاه‌هایی شامل موارد زیر می‌شود:جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V): این منحنی رابطه غیرخطی را نشان می‌دهد و به تعیین مقاومت سری مورد نیاز برای یک ولتاژ تغذیه مشخص کمک می‌کند.شدت روشنایی در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-Iv): این منحنی نشان می‌دهد که روشنایی چگونه با افزایش جریان افزایش می‌یابد، که اغلب در محدوده عملیاتی یک رابطه تقریباً خطی را نشان می‌دهد قبل از آنکه بازده در جریان‌های بسیار بالا کاهش یابد.شدت روشنایی در مقابل دمای محیط: این منحنی کاهش نور خروجی را با افزایش دمای اتصال نشان می‌دهد که برای کاربردهای با دمای بالا یا جریان بالا حیاتی است.توزیع طیفی: نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج که مقادیر طول موج اوج و غالب و شکل طیف تابش را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

LTS-315AJD دارای صفحه‌ای خاکستری با قطعات سفید است که کنتراست و خوانایی را افزایش می‌دهد. پکیج آن یک پکیج دو ردیفه استاندارد 14 پایه (DIP) است.ارتفاع رقم0.3 اینچ (7.62 میلی‌متر) است. یک نقشه ابعادی دقیق در دیتاشیت ارجاع داده شده است (صفحه 2 از 5)، که تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر و با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر ارائه شده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این نقشه برای طراحی جای پای PCB حیاتی است و اطمینان از نصب و تراز مناسب نمایشگر روی برد مدار را تضمین می‌کند.

6. اتصال پایه‌ها و مدار داخلی

دستگاه دارای پیکربندیکاتد مشترکاست. ترتیب پایه‌ها به شرح زیر است: پایه 1: آند F، پایه 2: آند G، پایه 3: بدون پایه، پایه 4: کاتد مشترک، پایه 5: بدون پایه، پایه 6: آند E، پایه 7: آند D، پایه 8: آند C، پایه 9: آند RDP (نقطه اعشار سمت راست)، پایه 10: بدون پایه، پایه 11: بدون پایه، پایه 12: کاتد مشترک، پایه 13: آند B، پایه 14: آند A. پایه‌های 4 و 12 به صورت داخلی به عنوان کاتد مشترک به هم متصل شده‌اند. نمودار مدار داخلی نشان می‌دهد که آند هر ال‌ای‌دی قطعه (A-G و DP) به پایه مربوطه متصل شده و تمام کاتدها به پایه‌های کاتد مشترک متصل شده‌اند. این پیکربندی مالتی‌پلکس کردن هنگام راه‌اندازی چند رقم را ساده می‌کند.

7. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

رعایت پروفیل لحیم‌کاری مشخص شده برای جلوگیری از آسیب حرارتی بسیار مهم است. حداکثردمای لحیم‌کاریمجاز 260 درجه سانتی‌گراد است و قطعه نباید بیش از 3 ثانیه در معرض این دما قرار گیرد. نقطه اندازه‌گیری 1.6 میلی‌متر زیر صفحه نشیمن (معمولاً سطح PCB) است. این با پروفیل‌های استاندارد لحیم‌کاری رفلو بدون سرب مطابقت دارد. توصیه می‌شود دستورالعمل‌های استاندارد IPC برای تمیز کردن و مدیریت دستگاه‌های حساس به رطوبت رعایت شود، اگرچه دیتاشیت سطح حساسیت به رطوبت (MSL) را مشخص نکرده است. هنگام کار با قطعات LED همیشه باید احتیاط‌های مناسب ESD (تخلیه الکترواستاتیک) رعایت شود.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این نمایشگر برای هر دستگاهی که نیاز به یک رقم عددی منفرد و بسیار قابل مشاهده دارد، ایده‌آل است. کاربردهای متداول شامل: پنل متر برای ولتاژ، جریان یا دما؛ ساعت‌ها و تایمرهای دیجیتال؛ تابلوهای امتیاز؛ نمایش‌دهنده‌های ابزار دقیق روی لوازم خانگی مصرفی (مانند مایکروویو، قهوه‌ساز)؛ نشانگرهای وضعیت روی تجهیزات صنعتی؛ و دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل می‌شود.

8.2 ملاحظات طراحی

محدود کردن جریان:باید از یک مقاومت سری با آند هر قطعه (یا در مسیر کاتد مشترک) استفاده شود تا جریان مستقیم به یک مقدار ایمن محدود گردد، که معمولاً بسته به روشنایی مورد نیاز و بودجه توان، بین 5mA تا 20mA است. مقدار مقاومت با استفاده از رابطه R = (Vcc - Vf) / If محاسبه می‌شود، که در آن Vcc ولتاژ تغذیه، Vf ولتاژ مستقیم قطعه (برای قابلیت اطمینان از حداکثر مقدار استفاده کنید) و If جریان مستقیم مورد نظر است.مالتی‌پلکس کردن:برای نمایشگرهای چندرقمی، از یک طرح مالتی‌پلکس استفاده می‌شود که در آن ارقام به سرعت یکی پس از دیگری روشن می‌شوند. طراحی کاتد مشترک LTS-315AJD برای این کار بسیار مناسب است. رتبه‌بندی جریان اوج اجازه می‌دهد تا جریان‌های پالسی بالاتری در طول مالتی‌پلکس کردن برای دستیابی به روشنایی درک شده بالاتر استفاده شود.زاویه دید:دیتاشیت به زاویه دید وسیع اشاره می‌کند که باید برای قرارگیری مکانیکی نمایشگر نسبت به کاربر در نظر گرفته شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

مشخصه کلیدی متمایزکننده LTS-315AJD، استفاده ازAlInGaP بر روی بستر غیرشفاف GaAsاست. در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های قرمز سنتی GaAsP (گالیوم آرسنید فسفید)، فناوری AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد، به این معنی که برای همان توان ورودی الکتریکی، نور خروجی بیشتری تولید می‌شود. این امر منجر به ویژگی‌های "روشنایی بالا" و "نیاز توان پایین" ذکر شده می‌گردد. رنگ قرمز فوق اشباع (طول موج غالب ~639nm) نیز نسبت به ال‌ای‌دی‌های قرمز استاندارد، اشباع‌تر و از نظر بصری متمایزتر است. طراحی صفحه خاکستری/قطعات سفید، کنتراست را افزایش داده و به "ظاهر عالی کاراکتر" کمک می‌کند. دسته‌بندی بر اساس شدت روشنایی، سطح اضافی‌ای از کنترل کیفیت را فراهم می‌آورد که همیشه در نمایشگرهای پایه وجود ندارد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: برای راه‌اندازی یک قطعه با منبع تغذیه 5 ولت، چه مقدار مقاومت باید استفاده کنم؟

ج: با استفاده از حداکثر Vf برابر 2.6V و If هدف 15mA: R = (5V - 2.6V) / 0.015A = 160 اهم. یک مقاومت استاندارد 150 یا 180 اهم مناسب خواهد بود. همیشه روشنایی را در جریان انتخاب شده تأیید کنید.

س: آیا می‌توانم دو پایه کاتد مشترک را روی PCB به هم وصل کنم؟

ج: بله، پایه‌های 4 و 12 به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند. اتصال هر دو روی PCB برای کاهش مقاومت و بهبود توزیع جریان توصیه می‌شود، به ویژه هنگامی که تمام قطعات به طور همزمان راه‌اندازی می‌شوند.

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

ج: طول موج اوج، طول موجی است که در آن طیف تابش حداکثر شدت را دارد. طول موج غالب، طول موج تک‌رنگ نوری است که به نظر چشم انسان همان رنگ خروجی ال‌ای‌دی را دارد. طول موج غالب برای مشخص کردن رنگ مرتبط‌تر است.

س: دما چگونه بر عملکرد تأثیر می‌گذارد؟

ج: با افزایش دما، ولتاژ مستقیم (Vf) معمولاً کمی کاهش می‌یابد، در حالی که شدت روشنایی به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. رتبه جریان پیوسته نیز در دمای بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. طراحی را برای حداکثر دمای عملیاتی مورد انتظار انجام دهید.

11. مثال عملی طراحی و استفاده

طراحی یک ولت‌متر تک‌رقمی ساده را در نظر بگیرید که اعداد 0 تا 9 را نمایش می‌دهد. می‌توان از پایه‌های I/O یک میکروکنترلر برای راه‌اندازی آندهای قطعات (A-G) از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان (مثلاً 180 اهم برای سیستم 5 ولتی) استفاده کرد. پایه(های) کاتد مشترک به یک پایه میکروکنترلر که به عنوان خروجی درین باز پیکربندی شده یا از طریق یک ترانزیستور NPN برای سینک کردن جریان ترکیبی قطعات متصل می‌شود. میکروکنترلر ولتاژ اندازه‌گیری شده را به یک الگوی 7 قطعه‌ای رمزگشایی کرده و آن را خروجی می‌دهد. نقطه اعشار (RDP) می‌تواند به صورت اختیاری استفاده شود. نیاز توان پایین، آن را برای نمونه‌های اولیه با باتری مناسب می‌سازد. کنتراست و روشنایی بالا، خوانایی را در شرایط نوری مختلف تضمین می‌کند.

12. معرفی اصل فناوری

LTS-315AJD بر اساس ماده نیمه‌هادیAlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیوم فسفید)است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n این ماده اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب شده و 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 ناحیه قرمز فوق اشباع. استفاده ازبستر غیرشفاف GaAsبه جذب نور پراکنده کمک می‌کند و با جلوگیری از بازتاب داخلی که می‌تواند باعث شود قطعات خاموش به صورت کم‌نور روشن به نظر برسند، کنتراست را بهبود می‌بخشد. نور از سطح بالایی تراشه و از طریق یک لنز اپوکسی که زاویه دید را شکل می‌دهد، ساطع می‌شود.

13. روندها و تحولات صنعت

در حالی که نمایشگرهای هفت‌قطعه‌ای گسسته برای کاربردهای خاص حیاتی باقی مانده‌اند، روند کلی در فناوری نمایشگرها به سمت یکپارچه‌سازی و کوچک‌سازی است. این شامل گسترش نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای OLED و LCD است که قابلیت‌های الفبایی-عددی و گرافیکی ارائه می‌دهند. با این حال، برای کاربردهایی که نیازمند سادگی شدید، استحکام، روشنایی بالا در نور خورشید، محدوده دمایی وسیع و هزینه کم هستند، نمایشگرهای هفت‌قطعه‌ای LED مانند LTS-315AJD همچنان انتخاب بهینه هستند. پیشرفت‌ها در مواد LED، مانند حرکت از GaAsP به AlInGaP که در اینجا مستند شده است، به طور مداوم بازده و قابلیت اطمینان آن‌ها را بهبود می‌بخشد. تحولات آینده ممکن است شامل مواد با بازده حتی بالاتر و یکپارچه‌سازی مستقیم الکترونیک راه‌انداز در پکیج نمایشگر باشد.