دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-6775JD - ارتفاع رقم 0.56 اینچ - هایپر رد - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-6775JD یک ماژول نمایشگر تک‌رقمی و هفت‌قطعه‌ای با عملکرد بالا است که برای کاربردهای نیازمند نمایش واضح اعداد طراحی شده است. عملکرد اصلی آن نمایش بصری اعداد 0 تا 9 به همراه یک نقطه اعشار، با استفاده از قطعات LED مجزا می‌باشد. این دستگاه برای قابلیت اطمینان و وضوح در ابزارهای الکترونیکی و دستگاه‌های مصرفی مختلف مهندسی شده است.

این نمایشگر از فناوری پیشرفته نیمه‌هادی آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) برای المان‌های نورانی خود استفاده می‌کند. این سیستم مواد به طور خاص برای تولید نور قرمز و هایپر رد با بازدهی بالا انتخاب شده است. تراشه‌ها بر روی یک زیرلایه غیرشفاف گالیم آرسناید (GaAs) ساخته شده‌اند که با به حداقل رساندن پراکندگی و بازتاب داخلی نور، به بهبود کنتراست کمک می‌کند. ارائه بصری شامل یک صفحه رویی خاکستری با نشانه‌گذاری سفید قطعات است که زمینه‌ای عالی برای نور قرمز ساطع شده فراهم می‌کند و در نتیجه خوانایی کلی و جذابیت زیبایی‌شناختی را افزایش می‌دهد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

LTS-6775JD چندین مزیت متمایز ارائه می‌دهد که آن را برای طیف وسیعی از کاربردها مناسب می‌سازد. ویژگی‌های اصلی آن شامل ارتفاع رقم 0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر) است که تعادل خوبی بین اندازه و دید ایجاد می‌کند. قطعات به صورت پیوسته و یکنواخت طراحی شده‌اند تا ظاهری ثابت و حرفه‌ای در هنگام روشنایی ایجاد کنند. دستگاه برای کارکرد به توان کم نیاز دارد که به طراحی سیستم با بهره‌وری انرژی کمک می‌کند. روشنایی بالا و خروجی با کنتراست بالا ارائه می‌دهد که برای خوانایی تحت شرایط مختلف نور محیطی حیاتی است. علاوه بر این، زاویه دید وسیعی فراهم می‌کند که امکان مشاهده واضح اطلاعات نمایش داده شده از موقعیت‌های مختلف نسبت به سطح نمایشگر را فراهم می‌سازد.

این ترکیب از ویژگی‌ها، LTS-6775JD را برای ادغام در انواع محصولات الکترونیکی ایده‌آل می‌سازد. بازار هدف آن شامل، اما محدود به، تجهیزات تست و اندازه‌گیری (مانند مولتی‌مترها، فرکانس‌کانترها)، پنل‌های کنترل صنعتی، نمایشگرهای داشبورد خودرو، لوازم خانگی مصرفی (مانند مایکروویوها، ساعت‌های دیجیتال) و دستگاه‌های پزشکی که نیازمند نشانگر عددی واضح و قابل اطمینان هستند، می‌باشد. قابلیت اطمینان حالت جامد LEDها، طول عمر عملیاتی طولانی با حداقل نگهداری را تضمین می‌کند.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی عمیق

عملکرد LTS-6775JD توسط مجموعه‌ای از پارامترهای الکتریکی و نوری دقیق تعریف می‌شود. درک این مشخصات برای طراحی صحیح مدار و اطمینان از عملکرد بهینه نمایشگر حیاتی است.

2.1 ویژگی‌های فتومتریک و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. پارامتر کلیدی، شدت نور متوسط (Iv) است که حداقل آن 320 میکروکندلا، مقدار معمول 700 میکروکندلا و حداکثر مشخص‌شده‌ای ندارد، هنگامی که با جریان مستقیم (IF) 1 میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌شود. این اندازه‌گیری با استفاده از یک سنسور و فیلتر که منحنی پاسخ چشم انسان در شرایط دید روز (CIE) را تقریب می‌زند، انجام می‌شود تا اطمینان حاصل شود که مقدار با روشنایی درک شده همبستگی دارد. شدت معمول بالا، دید خوب را تضمین می‌کند.

ویژگی‌های رنگ توسط طول موج تعریف می‌شوند. طول موج اوج تابش (λp) معمولاً 650 نانومتر (nm) است که خروجی را در ناحیه هایپر رد طیف قرار می‌دهد. طول موج غالب (λd) به عنوان 639 نانومتر مشخص شده است. تفاوت بین طول موج اوج و غالب برای LEDها طبیعی است و به شکل طیف تابش مربوط می‌شود. پهنای نیم‌خط طیفی (Δλ) 20 نانومتر است که نشان‌دهنده خلوص طیفی یا گستردگی طول‌موج‌های تابش شده حول اوج است. انتظار می‌رود درجه‌ای از تغییر در خروجی نورانی بین قطعات وجود داشته باشد؛ این توسط نسبت تطابق شدت نور (IV-m) که حداکثر 2:1 مشخص شده است، کمی‌سازی می‌شود. این بدان معناست که درخشان‌ترین قطعه در همان شرایط راه‌اندازی، حداکثر دو برابر کم‌نورترین قطعه روشنایی خواهد داشت که یکنواختی را تضمین می‌کند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

ویژگی‌های الکتریکی، رابط بین نمایشگر و مدار راه‌انداز را تعریف می‌کنند. ولتاژ مستقیم هر قطعه (VF) معمولاً 2.1 ولت و حداکثر 2.6 ولت است هنگامی که جریان مستقیم (IF) 10 میلی‌آمپر اعمال می‌شود. این ولتاژ نسبتاً پایین است که طراحی منبع تغذیه را ساده می‌کند. جریان معکوس هر قطعه (IR) حداکثر 100 میکروآمپر مشخص شده است هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت اعمال می‌شود، که نشان‌دهنده سطح نشتی هنگامی است که LED به اشتباه بایاس شده است.

2.3 حداکثر مقادیر مطلق و ملاحظات حرارتی

این مقادیر، محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. آنها شرایط کارکرد عادی نیستند. حداکثر اتلاف توان هر قطعه 70 میلی‌وات است. حداکثر جریان مستقیم پیک هر قطعه 90 میلی‌آمپر است، اما این تنها تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای مدیریت حرارت مجاز است. جریان مستقیم پیوسته هر قطعه از 25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد تا 0 میلی‌آمپر در دمای 100 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد، با ضریب کاهش خطی 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد. این کاهش برای قابلیت اطمینان حیاتی است، زیرا از تجاوز دمای پیوند از محدوده‌های ایمن جلوگیری می‌کند. حداکثر ولتاژ معکوس هر قطعه 5 ولت است. دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد و همین محدوده برای انبارش درجه‌بندی شده است. دمای لحیم‌کاری نباید بیش از 260 درجه سانتی‌گراد برای بیش از 3 ثانیه باشد، که در فاصله 1.6 میلی‌متر زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود، تا از آسیب در حین مونتاژ جلوگیری شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت ارائه شده نشان می‌دهد که دستگاه‌ها "بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده‌اند." این به معنای یک فرآیند دسته‌بندی یا مرتب‌سازی بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده است. در تولید معمول LED، دستگاه‌های یک دسته تولید، آزمایش و بر اساس پارامترهای کلیدی مانند شدت نور، ولتاژ مستقیم و گاهی طول موج غالب، در "بین"‌های مختلف گروه‌بندی می‌شوند. اگرچه کدها یا محدوده‌های بین خاص در این سند جزئیات داده نشده است، این عمل اطمینان می‌دهد که مشتریان می‌توانند قطعاتی با عملکرد ثابت برای یک کاربرد خاص انتخاب کنند. برای LTS-6775JD، معیار اصلی دسته‌بندی ظاهراً شدت نور است که حداقل سطح روشنایی مشخص شده در جدول ویژگی‌های الکتریکی/نوری را تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

اگرچه نمودارهای خاص در متن بازتولید نشده‌اند، دیتاشیت به "منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول" اشاره می‌کند. این منحنی‌ها برای کار طراحی دقیق ضروری هستند. به طور معمول، چنین دیتاشیتی شامل موارد زیر خواهد بود:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V):این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان راه‌اندازی افزایش می‌یابد. معمولاً غیرخطی است، با بازدهی که اغلب در جریان‌های بسیار بالا به دلیل اثرات حرارتی کاهش می‌یابد.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:این مشخصه I-V دیود را نشان می‌دهد که برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان حیاتی است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای محیط (و در نتیجه پیوند) کاهش می‌یابد. درک این کاهش برای کاربردهایی که در محیط‌های گرم کار می‌کنند حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری که شدت نسبی نور تابش شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد، حول اوج 650 نانومتر متمرکز شده و با پهنای مشخص شده توسط مشخصه پهنای نیم‌خط 20 نانومتر تعریف می‌شود.

طراحان باید این منحنی‌ها را برای بهینه‌سازی جریان راه‌اندازی برای روشنایی مورد نظر، در حالی که بازدهی و طول عمر حفظ می‌شود، و برای در نظر گرفتن تغییرات عملکرد در محدوده دمای عملیاتی مورد نظر، مشورت کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

LTS-6775JD در یک پکیج استاندارد نمایشگر LED عرضه می‌شود. نقشه ابعاد پکیج، اندازه‌های فیزیکی حیاتی را برای طراحی جای پای PCB و ادغام محفظه فراهم می‌کند. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر ارائه شده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. ابعاد کلیدی شامل ارتفاع کلی، عرض و عمق پکیج، فاصله بین پایه‌ها، قطر و موقعیت رقم روی صفحه، و فاصله از صفحه نشیمن می‌باشد. تفسیر دقیق این نقشه برای ایجاد یک چیدمان PCB صحیح و اطمینان از مناسب بودن نمایشگر در مونتاژ محصول نهایی ضروری است.

5.1 پیکربندی پایه‌ها و شناسایی قطبیت

دستگاه دارای پیکربندی 10 پایه است (پایه 10 به عنوان "بدون اتصال" ذکر شده است). به عنوان یک نمایشگرآند مشترکپیکربندی شده است. این بدان معناست که آندهای (ترمینال‌های مثبت) چندین قطعه LED به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند. در این دستگاه خاص، نمودار مدار داخلی و جدول اتصال پایه‌ها نشان می‌دهد که چگونه آندها و کاتدهای هفت قطعه (A, B, C, D, E, F, G)، نقطه اعشار (DP)، و علائم مثبت/منفی مرتب شده‌اند. گره‌های آند مشترک برای گروه‌های قطعات مختلف به پایه‌های 2، 4، 7 و 8 متصل شده‌اند. کاتدهای هر قطعه به پایه‌های مربوطه خود متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک قطعه، پایه کاتد مربوطه آن باید به سطح پایین (متصل به زمین یا یک سینک جریان) رانده شود در حالی که پایه آند مشترک مناسب به سطح بالا (متصل به منبع تغذیه مثبت از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان) رانده می‌شود. جدول پایه‌ها مرجع قطعی برای طراحی مدار راه‌انداز است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح در حین مونتاژ برای قابلیت اطمینان حیاتی است. راهنمای کلیدی ارائه شده برای فرآیند لحیم‌کاری است: حداکثر دمای مجاز لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد است و این دما نباید بیش از 3 ثانیه اعمال شود. این اندازه‌گیری در نقطه‌ای به فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن دستگاه روی PCB انجام می‌شود. این مشخصه برای جلوگیری از آسیب حرارتی به تراشه‌های LED، اتصالات سیمی داخلی و مواد پکیج پلاستیکی طراحی شده است. برای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو، پروفایل حرارتی کامل (پیش‌گرم، خیس‌اندن، ریفلو، خنک‌سازی) باید کنترل شود تا در این محدودیت‌ها باقی بماند. لحیم‌کاری دستی با هویه نیازمند تکنیک دقیق برای جلوگیری از گرمایش موضعی بیش از حد است. محدوده دمای انبارش 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است؛ دستگاه‌ها باید قبل از استفاده در یک محیط خشک و ایمن از نظر الکتریسیته ساکن نگهداری شوند.

7. توصیه‌های کاربردی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

LTS-6775JD، به عنوان یک نمایشگر آند مشترک، معمولاً توسط یک میکروکنترلر یا یک درایور نمایشگر اختصاصی (مانند یک رمزگشا/درایور BCD به 7 قطعه) راه‌اندازی می‌شود. پایه‌های آند مشترک به ریل تغذیه مثبت (Vcc) متصل می‌شوند، هر کدام از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان اگر مالتی‌پلکسینگ استفاده نشود. اگر چند رقم مالتی‌پلکس شوند، آندهای مشترک توسط ترانزیستورها سوئیچ می‌شوند. پایه‌های کاتد برای هر قطعه به خروجی‌های درایور متصل می‌شوند که جریان را به زمین می‌کشند. مقدار مقاومت محدودکننده جریان با استفاده از فرمول محاسبه می‌شود: R = (Vcc - VF) / IF، که در آن VF ولتاژ مستقیم قطعه است (برای طراحی بدترین حالت از مقدار حداکثر استفاده کنید، مثلاً 2.6 ولت) و IF جریان مستقیم مورد نظر است (مثلاً 10 میلی‌آمپر برای روشنایی معمول). برای منبع تغذیه 5 ولت: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 اهم. یک مقاومت استاندارد 220 یا 270 اهم مناسب خواهد بود.

7.2 ملاحظات و نکات 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 شده و منجر به خرابی فوری یا کاهش قابل توجه طول عمر می‌شود.
• مالتی‌پلکسینگ:برای کنترل چندین رقم با پایه‌های I/O کمتر، از مالتی‌پلکسینگ استفاده می‌شود. این شامل چرخه سریع برق به آند مشترک هر رقم در حالی است که داده‌های قطعه مربوطه روی خطوط کاتد مشترک ارائه می‌شود. ماندگاری دید باعث می‌شود همه ارقام به طور همزمان روشن به نظر برسند. جریان پیک در طول زمان کوتاه روشن بودن می‌تواند بالاتر از درجه‌بندی DC باشد، اما جریان متوسط نباید از درجه‌بندی جریان مستقیم پیوسته تجاوز کند، با در نظر گرفتن چرخه وظیفه.
• زاویه دید:زاویه دید وسیع مفید است، اما برای خوانایی بهینه، نمایشگر باید طوری جهت‌دهی شود که جهت دید اصلی تقریباً عمود بر صفحه آن باشد.
• محافظت در برابر ESD:اگرچه به صراحت ذکر نشده است، LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. احتیاط‌های استاندارد مدیریت ESD باید در حین مونتاژ رعایت شود.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند نمایشگرهای رشته‌ای یا فلورسنت خلاء (VFD)، LTS-6775JD مزایای قابل توجهی ارائه می‌دهد: مصرف توان کمتر، قابلیت اطمینان بالاتر (بدون رشته برای سوختن)، زمان پاسخ سریع‌تر و مقاومت بهتر در برابر ضربه/ارتعاش. در بخش نمایشگرهای LED، استفاده از فناوری AlInGaP برای هایپر رد، بازدهی بالاتر و پایداری رنگ بالقوه بهتر در طول زمان و دما را در مقایسه با LEDهای قرمز قدیمی GaAsP یا GaP ارائه می‌دهد. ارتفاع رقم 0.56 اینچ آن را در یک دسته اندازه رایج قرار می‌دهد که عمدتاً بر اساس مشخصاتی مانند روشنایی (شدت نور)، ولتاژ مستقیم (تاثیرگذار بر طراحی منبع تغذیه)، زاویه دید و کیفیت/قابلیت اطمینان کلی پکیج با سایر نمایشگرهای مشابه رقابت می‌کند.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف کاتدهای "علامت مثبت" و "علامت منفی" (پایه‌های 9 و 1) چیست؟
پ: اینها قطعات LED اختصاصی برای نمایش نماد "+" یا "-" هستند که معمولاً برای نشان دادن قطبیت (مثلاً برای خوانش ولت‌متر) یا علامت یک مقدار عددی استفاده می‌شوند. آنها به طور مستقل از قطعات رقم اصلی کنترل می‌شوند.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با یک سیستم میکروکنترلر 3.3 ولتی راه‌اندازی کنم؟
پ: بله، اما باید مقاومت محدودکننده جریان را مجدداً محاسبه کنید. با استفاده از VF معمول 2.1 ولت و IF هدف 10 میلی‌آمپر: R = (3.3V - 2.1V) / 0.01A = 120 اهم. ولتاژ تغذیه پایین‌تر، حاشیه کمتری فراهم می‌کند، بنابراین یکنواختی روشنایی ممکن است به تغییرات VF حساستر باشد.

س: حداکثر جریان پیوسته در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 25 میلی‌آمپر است. آیا می‌توانم آن را با 20 میلی‌آمپر برای روشنایی بالاتر اجرا کنم؟
پ: اگرچه ممکن است، اما کارکرد نزدیک به حداکثر مقدار مطلق، حاشیه طراحی را کاهش می‌دهد و ممکن است بر قابلیت اطمینان بلندمدت تأثیر بگذارد، به ویژه اگر دمای محیط بالا باشد. به طور کلی بهتر است در شرایط آزمایش معمول 10 میلی‌آمپر یا کمتر برای تعادل روشنایی، بازدهی و طول عمر کار کرد.

س: "آند مشترک" برای طراحی مدار من به چه معناست؟
پ: این بدان معناست که شما ولتاژ را به پایه(های) مشترک می‌دهید و جریان را از پایه‌های قطعه می‌کشید تا آنها را روشن کنید. مدار درایور شما (میکروکنترلر، درایور IC) باید برای کشیدن جریان (ارائه سطح منطقی پایین یا اتصال زمین) به منظور فعال کردن یک قطعه پیکربندی شود.

10. اصول عملیاتی

اصل اساسی پشت LTS-6775JD، الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی، به طور خاص با استفاده از مواد AlInGaP است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از ولتاژ روشن شدن دیود (تقریباً 2.1 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. در یک نیمه‌هادی با گاف مستقیم مانند AlInGaP، بخش قابل توجهی از این رویداد بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص لایه‌های AlInGaP، انرژی گاف را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور ساطع شده را دیکته می‌کند - در این مورد، هایپر رد در حدود 650 نانومتر. هر یک از هفت قطعه (A-G) و نقطه اعشار، یک LED جداگانه یا گروهی از تراشه‌های LED است که طبق نمودار مدار به صورت داخلی سیم‌کشی شده است. با اعمال انتخابی برق به این قطعات مجزا، الگوی یک رقم خاص (0-9) یا کاراکتر تشکیل می‌شود.