دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-2301AJE - ارتفاع رقم 0.28 اینچ - قرمز AlInGaP - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-2301AJE یک نمایشگر تک‌رقمی هفت‌قطعه‌ای فشرده و با عملکرد بالا است که برای کاربردهای نیازمند نمایش واضح اعداد طراحی شده است. عملکرد اصلی آن فراهم‌آوردن وسیله‌ای بسیار خوانا، قابل اعتماد و بهینه از نظر مصرف انرژی برای نمایش اطلاعات عددی است. این قطعه با استفاده از فناوری پیشرفته چیپ LED از جنس AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) ساخته شده است که به دلیل بازدهی بالا و خلوص رنگ عالی در طیف قرمز شناخته شده است. این ویژگی آن را به ویژه برای پنل‌های ابزار دقیق، لوازم الکترونیکی مصرفی، کنترل‌های صنعتی و هر سیستم توکار دیگری که نیازمند یک نشانگر عددی روشن و بدون ابهام است، مناسب می‌سازد.

مزایای اصلی این نمایشگر شامل ظاهر عالی کاراکتر با قطعات یکنواخت و پیوسته است که ظاهری تمیز و حرفه‌ای را تضمین می‌کند. روشنایی بالا و کنتراست بالا را ارائه می‌دهد که برای خوانایی تحت شرایط نوری مختلف، از جمله نور محیطی روشن، حیاتی هستند. زاویه دید گسترده اطمینان می‌دهد که عدد نمایش داده شده از موقعیت‌های خارج از محور نیز قابل مشاهده باقی بماند. علاوه بر این، ساختار حالت جامد آن در مقایسه با فناوری‌های نمایش مکانیکی یا دیگر، قابلیت اطمینان ذاتی و عمر عملیاتی طولانی‌تری را فراهم می‌کند، بدون هیچ قطعه متحرکی که فرسوده شود.

2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی

2.1 مشخصات فوتومتریک و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. پارامتر کلیدی، شدت نور متوسط (Iv)، با مقدار معمول 600 میکروکاندلا در جریان مستقیم (IF) برابر با 1mA مشخص شده است. حداقل مقدار 200 میکروکاندلا است و حداکثر محدودیتی ذکر نشده که نشان‌دهنده تمرکز بر تضمین یک روشنایی پایه است. نسبت تطابق شدت نور بین قطعات حداکثر 2:1 مشخص شده است که برای اطمینان از یکنواختی روشنایی در تمام قطعات رقم، و جلوگیری از ظاهر شدن برخی قطعات به طور محسوسی کم‌نورتر از بقیه، مهم است.

مشخصات رنگ توسط طول موج اوج تابش (λp) برابر با 632 نانومتر و طول موج غالب (λd) برابر با 624 نانومتر تعریف شده است که هر دو در IF=20mA اندازه‌گیری شده‌اند. این، نور ساطع شده را به طور قطع در بخش قرمز طیف مرئی قرار می‌دهد. پهنای نیم‌خط طیفی (Δλ) برابر با 20 نانومتر نشان‌دهنده پهنای باند طیفی نسبتاً باریکی است که به رنگ قرمز خالص و اشباع شده کمک می‌کند. توجه به این نکته مهم است که شدت نور با استفاده از ترکیب یک سنسور و فیلتر که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند، اندازه‌گیری می‌شود تا اطمینان حاصل شود که مقادیر گزارش شده با ادراک بصری انسان همبستگی دارند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

مشخصات الکتریکی محدودیت‌ها و شرایط عملیاتی دستگاه را تعریف می‌کنند. ریتینگ‌های حداکثر مطلق مرزهای عملیات ایمن را ارائه می‌دهند. اتلاف توان برای هر قطعه 70 میلی‌وات است. جریان مستقیم پیوسته برای هر قطعه در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 25 میلی‌آمپر است، با ضریب کاهش 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد. این بدان معناست که حداکثر جریان پیوسته مجاز با افزایش دمای محیطی بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود. برای عملیات پالسی، جریان مستقیم اوج بالاتری معادل 90 میلی‌آمپر تحت شرایط خاص (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است. حداکثر ولتاژ معکوس برای هر قطعه 5 ولت است.

تحت شرایط آزمایش استاندارد (TA=25°C)، ولتاژ مستقیم معمول (VF) برای هر قطعه در جریان 20mA برابر با 2.6 ولت است، با حداقل 2.05 ولت. این ولتاژ برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است. جریان معکوس (IR) حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس کامل 5 ولت است که نشان‌دهنده مشخصات دیودی خوب است.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

این قطعه برای محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد و یک محدوده دمای ذخیره‌سازی یکسان ریت شده است. این محدوده گسترده آن را برای استفاده در محیط‌های خشن، چه در فضای داخلی و چه در فضای باز، مناسب می‌سازد. یک پارامتر مونتاژ حیاتی، حداکثر دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر مدت 3 ثانیه است که در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود. این راهنما برای جلوگیری از آسیب حرارتی در طی فرآیند لحیم‌کاری رفلو ضروری است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه \"برای شدت نور دسته‌بندی شده است.\" این به معنای یک فرآیند دسته‌بندی یا مرتب‌سازی بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده است. معمولاً LEDها بر اساس پارامترهای خاصی مانند شدت نور، ولتاژ مستقیم و گاهی اوقات طول‌موج آزمایش و در دسته‌های مختلف گروه‌بندی می‌شوند. دسته‌بندی شده بودن به این معنی است که مشتریان می‌توانند قطعاتی را از گروه‌های عملکردی یکنواخت انتخاب کنند، که برای کاربردهایی که نیازمند تطابق سطح روشنایی چندین نمایشگر هستند حیاتی است. اگرچه ساختار دقیق کد دسته‌بندی در این بخش توضیح داده نشده است، اما وجود این ویژگی به طراحان اطمینان می‌دهد که سطحی از یکنواختی عملکرد در بین دسته‌های تولید وجود دارد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به \"منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول\" اشاره می‌کند که برای تحلیل طراحی عمیق ضروری هستند. اگرچه منحنی‌های خاص در متن ارائه نشده‌اند، اما چنین نمودارهایی معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V):این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان محرک افزایش می‌یابد. این رابطه غیرخطی است و درک این رابطه کلید طراحی مدارهای درایور کارآمدی است که به روشنایی مطلوب بدون تجاوز از محدودیت‌های توان دست می‌یابند.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:این منحنی رفتار دیودی را تأیید می‌کند و در انتخاب مقاومت‌های سری یا تنظیمات درایور جریان ثابت مناسب کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. این برای کاربردهایی که در دمای محیطی بالا عمل می‌کنند حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری که شدت نسبی نور ساطع شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد و حول طول‌موج اوج 632 نانومتر متمرکز است.

این منحنی‌ها به مهندسان اجازه می‌دهند تا عملکرد تحت شرایطی متفاوت از شرایط آزمایش استاندارد 25 درجه سانتی‌گراد را پیش‌بینی کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

این دستگاه دارای یک پکیج استاندارد 10 پایه تک‌رقمی هفت‌قطعه‌ای است.ابعاد پکیجنقشه (که در متن به آن ارجاع داده شده اما جزئیات آن ارائه نشده) تمام خطوط‌کلی مکانیکی حیاتی از جمله ارتفاع کلی، عرض، عمق، اندازه پنجره قطعات و فاصله پایه‌ها را ارائه می‌دهد. تلرانس‌ها مگر خلاف آن ذکر شده باشد، ±0.25 میلی‌متر ذکر شده است.اتصال پایه‌هاجدول به وضوح ارائه شده است: پایه 1 آند E، پایه 2 آند D، پایه 3 کاتد مشترک، پایه 4 آند C، پایه 5 آند D.P. (نقطه اعشار)، پایه 6 آند B، پایه 7 آند A، پایه 8 کاتد مشترک دوم، پایه 9 آند G و پایه 10 آند F است. دو کاتد مشترک (پایه‌های 3 و 8) به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند که انعطاف‌پذیری در چیدمان PCB را فراهم می‌کنند.نمودار مدار داخلییک پیکربندی کاتد مشترک را نشان می‌دهد، که در آن تمام کاتدهای قطعات LED به هم متصل شده و به پایه‌های مشترک وصل می‌شوند و آند هر قطعه به طور مستقل کنترل می‌شود.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

راهنمای کلیدی ارائه شده، محدودیت دمای لحیم‌کاری است: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه، که در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود. این یک مشخصه استاندارد برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا رفلو است. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که پروفایل مونتاژ آن‌ها در این محدوده باقی می‌ماند تا از آسیب به چیپ‌های LED یا پکیج پلاستیکی جلوگیری شود. برای لحیم‌کاری دستی، باید از هویه کنترل دمایی استفاده شود و زمان تماس به حداقل برسد. هیچ شرایط ذخیره‌سازی خاصی فراتر از محدوده دما ذکر نشده است، اما هنگام کار با دستگاه باید احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) رعایت شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

شماره قطعه اصلی دستگاه LTS-2301AJE است. توضیحات روشن می‌کند که این یک نوع قرمز AlInGaP، با کاتد مشترک و نقطه اعشار سمت راست است. اگرچه جزئیات بسته‌بندی خاص (مانند نوار و قرقره، تعداد در لوله) در بخش ارائه شده موجود نیست، اما چنین اطلاعاتی معمولاً در یک مشخصه بسته‌بندی جداگانه یا در دیتاشیت اصلی قطعه یافت می‌شود. شماره مدل خود ممکن است ویژگی‌های خاصی را کدگذاری کند، اما قاعده نامگذاری به صراحت در اینجا توضیح داده نشده است.

8. پیشنهادات کاربردی

سناریوهای کاربردی معمول:این نمایشگر برای هر دستگاهی که نیازمند یک رقم عددی تکی است ایده‌آل است. کاربردهای رایج شامل مولتی‌مترهای دیجیتال، رادیو ساعت، لوازم آشپزخانه (مایکروویو، فر)، نشانگرهای داشبورد خودرو (مانند موقعیت دنده)، نمایشگرهای تایمر صنعتی، تجهیزات آزمایشگاهی و لوازم الکترونیکی مصرفی است که در آن یک نمایش عددی ساده کافی است.

ملاحظات طراحی:

1. مدار درایور:به عنوان یک نمایشگر با کاتد مشترک، کاتدها معمولاً به زمین متصل می‌شوند. آند هر قطعه با ولتاژ بالا (از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان یا یک درایور جریان ثابت) راه‌اندازی می‌شود تا روشن شود. استفاده از دو پایه کاتد مشترک به توزیع جریان کمک می‌کند و می‌تواند در مسیریابی PCB مفید باشد.
2. محدود کردن جریان:هنگامی که توسط یک منبع ولتاژ راه‌اندازی می‌شود، باید از یک مقاومت سری برای هر قطعه برای تنظیم جریان مستقیم استفاده شود. مقدار مقاومت به صورت R = (Vcc - Vf) / If محاسبه می‌شود، که در آن Vf ولتاژ مستقیم است (معمولاً 2.6 ولت در 20mA). برای کنترل روشنایی یا مالتی‌پلکس کردن، درایورهای جریان ثابت ترجیح داده می‌شوند.
3. مالتی‌پلکس کردن:اگرچه این یک نمایشگر تک‌رقمی است، اما اگر چندین رقم در یک سیستم استفاده شوند، می‌توانند با سوئیچ کردن سریع کاتد مشترک هر رقم در حالی که آندهای قطعه مربوطه راه‌اندازی می‌شوند، مالتی‌پلکس شوند. این به شدت تعداد پایه‌های I/O مورد نیاز روی یک میکروکنترلر را کاهش می‌دهد.
4. زاویه دید:زاویه دید گسترده امکان قرارگیری انعطاف‌پذیر در محفظه را فراهم می‌کند، اما بهترین خوانایی معمولاً زمانی حاصل می‌شود که به صورت مستقیم مشاهده شود.

9. مقایسه فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند نمایشگرهای رشته‌ای یا فلورسنت خلأ (VFD)، این نمایشگر LED از جنس AlInGaP به دلیل ماهیت حالت جامد خود، مصرف توان به مراتب پایین‌تر، عمر طولانی‌تر و مقاومت بالاتر در برابر ضربه/ارتعاش را ارائه می‌دهد. در مقایسه با LEDهای قرمز استاندارد GaAsP یا GaP، فناوری AlInGaP بازده نوری بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان درایو و رنگ قرمز اشباع‌شده‌تر و خالص‌تری می‌شود. ارتفاع رقم 0.28 اینچ یک اندازه رایج است که تعادل خوبی بین دید و استفاده از فضای برد ارائه می‌دهد، بزرگتر از نمایشگرهای 0.2 اینچی اما فشرده‌تر از ارقام 0.5 اینچی یا بزرگتر است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف از داشتن دو پایه کاتد مشترک (3 و 8) چیست؟

پ: آن‌ها به صورت داخلی به هم متصل هستند. داشتن دو پایه به توزیع جریان کل کاتد (که مجموع جریان‌های تمام قطعات روشن است) در دو مسیر و اتصال لحیم‌کاری PCB کمک می‌کند، قابلیت اطمینان را بهبود می‌بخشد و چگالی جریان در هر اتصال تکی را کاهش می‌دهد. همچنین انعطاف‌پذیری در چیدمان را فراهم می‌کند.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از یک پایه میکروکنترلر 5 ولتی راه‌اندازی کنم؟

پ: خیر، نه مستقیماً. ولتاژ مستقیم معمول 2.6 ولت است و یک پایه میکروکنترلر که 5 ولت خروجی می‌دهد باعث جریان بیش از حد می‌شود و به طور بالقوه قطعه LED را از بین می‌برد. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر قطعه استفاده کنید. برای منبع تغذیه 5 ولت و جریان هدف 20mA، مقدار مقاومت تقریباً (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 اهم خواهد بود. اگر میکروکنترلر نتواند جریان کافی تأمین کند، اغلب از یک ترانزیستور یا IC درایور استفاده می‌شود.

س: \"نسبت تطابق شدت نور 2:1\" به چه معناست؟

پ: به این معنی است که روشن‌ترین قطعه در شرایط یکسان راه‌اندازی (IF=1mA) بیش از دو برابر کم‌نورترین قطعه روشن نخواهد بود. این امر یکنواختی بصری در سراسر رقم را تضمین می‌کند.

س: چگونه ضریب کاهش برای جریان مستقیم پیوسته را تفسیر کنم؟

پ: حداکثر جریان پیوسته 25 میلی‌آمپر در دمای محیطی 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده است. برای هر درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه، باید حداکثر جریان را 0.33 میلی‌آمپر کاهش دهید. به عنوان مثال، در دمای 50 درجه سانتی‌گراد، کاهش (50-25)*0.33 = 8.25 میلی‌آمپر است، بنابراین حداکثر جریان پیوسته مجاز برای هر قطعه به 25 - 8.25 = 16.75 میلی‌آمپر تبدیل می‌شود.

11. مورد استفاده عملی

مورد: طراحی یک نمایشگر تایمر دیجیتال ساده.یک طراح در حال ساخت یک تایمر معکوس برای یک دستگاه آزمایشگاهی است. آن‌ها به یک نمایشگر تک‌رقمی واضح برای نمایش ثانیه‌های باقی‌مانده از 9 تا 0 نیاز دارند. LTS-2301AJE به دلیل روشنایی و خوانایی آن انتخاب شده است. میکروکنترلر دارای پایه‌های I/O محدودی است. راه‌حل این است که دو پایه کاتد مشترک را به زمین متصل کنیم. هفت آند قطعه (A-G) و آند نقطه اعشار (DP) از طریق هشت پایه I/O جداگانه به میکروکنترلر متصل می‌شوند، هر کدام با یک مقاومت سری 120 اهمی به ریل 5 ولت (یا به پایه میکروکنترلر اگر بتواند جریان کافی تأمین کند). نرم‌افزار به سادگی ترکیب مناسب آندهای قطعه را برای تشکیل عدد مورد نظر روشن می‌کند. نقطه اعشار می‌تواند به عنوان یک نشانگر \"چشمک‌زن\" هنگامی که تایمر به صفر می‌رسد استفاده شود. محدوده دمای عملیاتی گسترده، قابلیت اطمینان در محیط آزمایشگاهی را تضمین می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

یک نمایشگر هفت‌قطعه‌ای شکلی از دستگاه نمایش الکترونیکی است که از هفت قطعه LED جداگانه استفاده می‌کند که به صورت الگوی عدد هشت چیده شده‌اند. با روشن کردن انتخابی ترکیب‌های خاصی از این قطعات، می‌تواند اعداد 0-9 و برخی حروف را نمایش دهد. هر قطعه یک LED جداگانه است. در یک پیکربندی کاتد مشترک مانند LTS-2301AJE، کاتدهای تمام LEDها به یک ترمینال مشترک (یا در این مورد دو ترمینال) متصل می‌شوند. برای روشن کردن یک قطعه، پایه آند مربوطه آن نسبت به کاتد مشترک با محدود کردن جریان مناسب، به یک ولتاژ مثبت راه‌اندازی می‌شود. سیستم ماده AlInGaP مورد استفاده برای چیپ‌های LED یک نیمه‌هادی با گاف مستقیم است که انرژی الکتریکی را به طور کارآمد در طیف قرمز/نارنجی/زرد به نور تبدیل می‌کند و مزایایی در بازده و روشنایی نسبت به مواد LED قدیمی‌تر ارائه می‌دهد.

13. روندهای توسعه

در حالی که نمایشگرهای هفت‌قطعه‌ای LED سنتی به دلیل سادگی و مقرون‌به‌صرفه بودن همچنان به طور گسترده استفاده می‌شوند، فناوری نمایش به تکامل خود ادامه می‌دهد. روندها شامل توسعه مواد LED با بازده حتی بالاتر، مانند AlInGaP بهبود یافته و ظهور LEDهای آبی/سبز/سفید مبتنی بر GaN است که امکان برنامه‌پذیری تمام‌رنگ را فراهم می‌کنند. حرکت به سمت نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای و گرافیکی OLED/LCD وجود دارد که انعطاف‌پذیری بیشتری در نمایش کاراکترهای الفبایی-عددی و گرافیک ارائه می‌دهند. با این حال، برای کاربردهایی که فقط نمایش عددی ساده، روشن، بسیار قابل اعتماد و کم‌هزینه مورد نیاز است، LEDهای هفت‌قطعه‌ای تک‌رقمی مانند LTS-2301AJE همچنان یک راه‌حل بهینه و ماندگار هستند. توسعه آن‌ها بر افزایش روشنایی به ازای هر واحد جریان (بازده)، بهبود یکنواختی رنگ و افزایش قابلیت اطمینان تحت تنش‌های محیطی گسترده‌تر متمرکز است.