دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-10804KF - ارتفاع رقم 1.0 اینچ - رنگ زرد-نارنجی - جریان مستقیم 25 میلی‌آمپر - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-10804KF یک نمایشگر تک‌رقمی آلفانومریک هفت‌قطعه‌ای است که برای کاربردهای نیازمند نمایش واضح و روشن اعداد طراحی شده است. عملکرد اصلی آن نمایش بصری ارقام (0-9) و برخی حروف با استفاده از قطعات LED کنترل شونده به صورت مجزا است. این دستگاه از فناوری پیشرفته نیمه‌هادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) رشد یافته بر روی بستر آرسنید گالیم (GaAs) برای تولید نور زرد-نارنجی مشخصه خود استفاده می‌کند. این انتخاب مواد کلید عملکرد آن است که در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند فسفید گالیم استاندارد، بازدهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه می‌دهد. نمایشگر دارای صفحه‌ای سیاه با نشانه‌گذاری قطعات سفید است که به طور قابل توجهی کنتراست و خوانایی را تحت شرایط نوری مختلف افزایش می‌دهد و آن را برای کاربردهای داخلی و خارجی که وضوح دید حیاتی است، مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

LTS-10804KF چندین مزیت متمایز ارائه می‌دهد که آن را به خوبی در بازار الکترونیک صنعتی و مصرفی قرار می‌دهد. نیاز به توان پایین آن یک مزیت اولیه است که امکان ادغام در دستگاه‌های با باتری یا حساس به انرژی را بدون به خطر انداختن روشنایی فراهم می‌کند. شدت نور بالا، که برای یکنواختی دسته‌بندی شده است، ظاهر یکنواخت در بین دسته‌های تولید را تضمین می‌کند که برای نمایشگرهای چندرقمی در ابزارها و پنل‌ها حیاتی است. قابلیت اطمینان حالت جامد LEDها به عمر عملیاتی طولانی و مقاومت در برابر ضربه و لرزش ترجمه می‌شود و از نمایشگرهای رشته‌ای قدیمی یا فلورسنت خلاء بهتر عمل می‌کند. زاویه دید گسترده خوانایی از موقعیت‌های مختلف را تضمین می‌کند که برای مترهای پنلی، تجهیزات آزمایش و نشانگرهای وضعیت ضروری است. بسته‌بندی بدون سرب انطباق با مقررات زیست‌محیطی جهانی مانند RoHS را تضمین می‌کند. این ترکیب از ویژگی‌ها، نمایشگر را برای بازارهای هدف شامل پنل‌های کنترل صنعتی، داشبورد خودرو (برای لوازم جانبی پس از فروش)، ابزارهای پزشکی، تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری و لوازم خانگی مصرفی که نیازمند نمایشگر عددی بادوام، واضح و کارآمد هستند، ایده‌آل می‌سازد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

درک کامل مشخصات الکتریکی و نوری برای طراحی و ادغام موفق مدار بسیار مهم است.

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. حداکثر اتلاف توان هر قطعه 134 میلی‌وات است. جریان مستقیم پیک هر قطعه در 60 میلی‌آمپر درجه‌بندی شده است، اما این فقط تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه مجاز است. برای کار مداوم، حداکثر جریان مستقیم هر قطعه در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 25 میلی‌آمپر است که با افزایش دمای محیط به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. این کاهش درجه‌بندی برای مدیریت حرارتی حیاتی است؛ تجاوز از جریان مداوم در یک دمای معین می‌تواند منجر به گرمای بیش از حد، کاهش شتابان لومن و در نهایت خرابی شود. محدوده دمای کار و ذخیره‌سازی از 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد مشخص شده است که نشان‌دهنده عملکرد قوی در محیط‌های خشن است. شرایط لحیم‌کاری حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن را مشخص می‌کند که دستورالعمل‌های واضحی برای فرآیندهای مونتاژ PCB ارائه می‌دهد.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملیاتی معمول اندازه‌گیری شده در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد هستند. شدت نور متوسط (Iv) هر قطعه در جریان مستقیم (If) 1 میلی‌آمپر از 420 میکروکاندلا (حداقل) تا 1400 میکروکاندلا (معمول) متغیر است. این روشنایی بالا در جریان پایین نشانه فناوری AlInGaP است. طول موج تابش پیک (λp) 611 نانومتر و طول موج غالب (λd) 605 نانومتر است که نقطه رنگ زرد-نارنجی را تعریف می‌کند. عرض نیمه خط طیفی (Δλ) 17 نانومتر است که نشان‌دهنده پهنای باند طیفی نسبتاً باریک است که به خلوص رنگ کمک می‌کند. ولتاژ مستقیم (Vf) هر قطعه در If=20mA محدوده معمولی 4.20 ولت تا 5.20 ولت را دارد. قابل توجه است که نقطه اعشار (DP) ولتاژ مستقیم پایین‌تری دارد که در پرانتز به صورت 2.1 ولت تا 2.6 ولت نشان داده شده است و باید در مدار درایو در نظر گرفته شود، که احتمالاً نشان می‌دهد از فناوری چیپ متفاوتی (احتمالاً GaP استاندارد) استفاده می‌کند. جریان معکوس (Ir) حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (Vr) 10 ولت برای قطعات و 5 ولت برای DP مشخص شده است. این پارامتر فقط برای اهداف آزمایش است و دستگاه نباید تحت بایاس معکوس کار کند. نسبت تطابق شدت نور بین قطعات در یک ناحیه نوری مشابه در If=10mA حداکثر 2:1 است که یکنواختی قابل قبول را تضمین می‌کند. تداخل بین قطعات کمتر از 1.0٪ مشخص شده است که روشنایی ناخواسته قطعات مجاور را به حداقل می‌رساند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه \"برای شدت نور دسته‌بندی شده است.\" این به معنای وجود یک سیستم دسته‌بندی است، اگرچه کدهای دسته خاص در اینجا به تفصیل شرح داده نشده‌اند. در عمل، تولیدکنندگان اغلب LEDها را بر اساس پارامترهای کلیدی مانند شدت نور و ولتاژ مستقیم دسته‌بندی می‌کنند تا یکنواختی در یک دسته تولید یا سفارش واحد را تضمین کنند. طراحان در صورت نیاز به تطابق شدید شدت نور در چندین نمایشگر برای کاربرد خود، باید برای اطلاعات دقیق دسته‌بندی با سازنده مشورت کنند. محدوده شدت معمولی ارائه شده (420-1400 میکروکاندلا) نشانه‌ای از گستره ممکن را می‌دهد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که PDF به \"منحنی‌های مشخصات الکتریکی/نوری معمول\" اشاره می‌کند، نمودارهای خاص در محتوای ارائه شده گنجانده نشده‌اند. به طور معمول، چنین منحنی‌هایی برای یک نمایشگر LED شامل موارد زیر خواهد بود:جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V): این نمودار رابطه غیرخطی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد. ولتاژ زانو جایی است که LED شروع به تابش نور قابل توجه می‌کند. این منحنی در انتخاب مقاومت محدودکننده جریان مناسب یا طراحی درایورهای جریان ثابت کمک می‌کند.شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی L-I): این نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد. به طور کلی در یک محدوده خطی است اما در جریان‌های بالا به دلیل اثرات حرارتی اشباع می‌شود.شدت نور در مقابل دمای محیط: این منحنی کاهش خروجی نور را با افزایش دمای اتصال نشان می‌دهد و اهمیت مدیریت حرارتی را برجسته می‌کند.توزیع توان طیفی: نموداری که شدت نسبی را در برابر طول موج ترسیم می‌کند، پیک در حدود 611 نانومتر و شکل تعریف شده توسط عرض نیمه 17 نانومتری را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد و تلرانس‌های بسته‌بندی

ارتفاع رقم نمایشگر 1.0 اینچ (25.4 میلی‌متر) است. تمام ابعاد اصلی دارای تلرانس ±0.25 میلی‌متر (0.01 اینچ) هستند. نکات مکانیکی کلیدی شامل محدودیت‌هایی بر روی مواد خارجی یا حباب در داخل یک قطعه (≤20 میل)، خمش رفلکتور (≤1٪ از طول آن) و آلودگی جوهر سطح (≤20 میل) است. تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.40 میلی‌متر است. قطر سوراخ PCB توصیه شده برای پایه‌ها 1.00 میلی‌متر است که برای اطمینان از تناسب مکانیکی مناسب و قابلیت اطمینان اتصال لحیم‌کاری در طول لحیم‌کاری موجی یا ریفلو مهم است.

5.2 پیکربندی پایه و قطبیت

LTS-10804KF یک نمایشگر آند مشترک است. نمودار مدار داخلی نشان می‌دهد که تمام آندهای قطعات به هم متصل شده و به پایه‌های آند مشترک (پایه 4 و پایه 11) وصل شده‌اند. کاتد هر قطعه (A-G و DP) پایه اختصاصی خود را دارد. برای روشن کردن یک قطعه، پایه آند مشترک مربوطه باید به یک ولتاژ مثبت (از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور) متصل شود و پایه کاتد قطعه باید به سطح پایین کشیده شود (به زمین متصل شود). پایه‌های 3، 7، 10 و 13 به عنوان \"بدون اتصال\" (N/C) ذکر شده‌اند. پیکربندی پایه‌ها به این صورت است: 1:E, 2:D, 3:N/C, 4:آند مشترک, 5:C, 6:DP, 7:N/C, 8:B, 9:A, 10:N/C, 11:آند مشترک, 12:F, 13:N/C, 14:G.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

حداکثر مقادیر مطلق مجاز شرایط لحیم‌کاری را مشخص می‌کنند: دمای بدنه قطعه در طول مونتاژ نباید از حداکثر درجه‌بندی آن تجاوز کند، با دستورالعمل 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه در 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن. این برای لحیم‌کاری موجی معمول است. برای لحیم‌کاری ریفلو، یک پروفیل استاندارد بدون سرب با دمای پیک حدود 260 درجه سانتی‌گراد قابل اعمال خواهد بود، اما زمان قرارگیری بالاتر از نقطه ذوب باید کنترل شود. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که چیدمان PCB تخلیه حرارتی کافی را فراهم می‌کند تا از گرم شدن بیش از حد چیپ‌های LED از طریق پایه‌ها جلوگیری کند. قبل از لحیم‌کاری، قطعات باید در محدوده مشخص شده 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد در شرایط خشک ذخیره شوند تا از جذب رطوبت جلوگیری شود، که می‌تواند در طول ریفلو باعث \"ترکیدن\" شود.

7. توصیه‌های کاربردی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

نمایشگر برای هر قطعه به مقاومت‌های محدودکننده جریان خارجی یا یک IC درایور LED اختصاصی نیاز دارد. برای یک طراحی مالتی‌پلکس ساده با یک میکروکنترلر، پایه‌های آند مشترک از طریق ترانزیستورهای PNP یا درایورهای سمت بالا سوئیچ می‌شوند، در حالی که کاتدهای قطعات به پایه‌های میکروکنترلر یا یک شیفت رجیستر با قابلیت سینک جریان متصل می‌شوند. ولتاژ مستقیم متفاوت نقطه اعشار (DP) نیاز به محاسبه جداگانه مقاومت محدودکننده جریان دارد. یک درایور جریان ثابت برای کاربردهای نیازمند کنترل دقیق روشنایی و پایداری در دما توصیه می‌شود.

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان: همیشه از مقاومت‌های سری یا درایورهای جریان ثابت استفاده کنید. مقادیر مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه، ولتاژ مستقیم LED (برای طراحی ایمن از حداکثر Vf استفاده کنید) و جریان مستقیم مورد نظر (به خوبی زیر حداکثر مداوم 25mA بمانید، مثلاً 10-15mA برای روشنایی خوب و طول عمر) محاسبه کنید.
• مدیریت حرارتی: اگرچه اتلاف توان هر قطعه کم است، نمایشگرهای چندرقمی یا دمای محیطی بالا نیاز به توجه دارند. اطمینان از جریان هوای کافی و در نظر گرفتن منحنی کاهش درجه‌بندی. از قرار دادن نمایشگر در نزدیکی سایر منابع حرارتی خودداری کنید.
• زاویه دید: زاویه دید گسترده مفید است، اما برای خوانایی بهینه، نمایشگر را عمود بر خط دید اصلی کاربر قرار دهید.
• محافظت در برابر ESD:** LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. در طول مونتاژ، روش‌های استاندارد مدیریت ESD را پیاده‌سازی کنید.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با نمایشگرهای LED قرمز GaAsP قدیمی یا سبز GaP استاندارد، فناوری AlInGaP در LTS-10804KF بازده نوری برتری ارائه می‌دهد، به این معنی که خروجی روشن‌تری برای همان جریان، یا خروجی معادل در توان پایین‌تر. رنگ زرد-نارنجی وضوح دید عالی ارائه می‌دهد و اغلب به صورت ذهنی روشن‌تر از قرمز درک می‌شود. در مقایسه با نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای، یک دستگاه هفت‌قطعه‌ای ساده‌تر برای درایو و رمزگشایی است و برای یک رقم به پایه‌های I/O کمتری نیاز دارد که آن را برای کاربردهایی که فقط نیاز به نمایش اعداد دارند، مقرون به صرفه می‌سازد. معامله اصلی آن محدودیت به کاراکترهای آلفانومریک به جای گرافیک کامل است.

9. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: چرا دو محدوده ولتاژ مستقیم مختلف ذکر شده است (برای قطعات و DP)؟

ج: نقطه اعشار احتمالاً از ماده نیمه‌هادی متفاوتی (مثلاً GaP استاندارد برای قرمز) با گپ باند پایین‌تر استفاده می‌کند که منجر به ولتاژ مستقیم پایین‌تر می‌شود. این باید هنگام طراحی مدار درایو در نظر گرفته شود.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با منبع تغذیه 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

ج: بله، اما محاسبه دقیق مقاومت محدودکننده جریان مورد نیاز است. برای یک قطعه با Vf(حداکثر)=5.2 ولت در 20mA، منبع تغذیه 5 ولت برای غلبه بر ولتاژ مستقیم کافی نیست. شما باید یا در جریان پایین‌تر کار کنید (جایی که Vf پایین‌تر است، منحنی‌های معمول را ببینید) یا از ولتاژ تغذیه بالاتر از حداکثر Vf، مانند 6 ولت یا 12 ولت، با یک مقاومت مناسب استفاده کنید.

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

ج: به این معنی است که شدت اندازه‌گیری شده کم‌نورترین قطعه در مقایسه با درخشان‌ترین قطعه در یک ناحیه مشابه (مثلاً تمام قطعات \"A\") بدتر از نسبت 1:2 نخواهد بود. درخشان‌ترین قطعه تحت شرایط آزمایش یکسان حداکثر دو برابر کم‌نورترین قطعه روشن خواهد بود.

10. مثال کاربردی عملی

مورد: طراحی نمایشگر خوانش ولت‌متر دیجیتال

یک طراح در حال ساخت یک ولت‌متر DC سه رقمی است. آنها سه نمایشگر LTS-10804KF را انتخاب می‌کنند. میکروکنترلر I/O محدودی دارد، بنابراین از یک طرح مالتی‌پلکس استفاده می‌کنند. سه پایه آند مشترک (یکی برای هر رقم) به کلکتور سه ترانزیستور PNP متصل شده‌اند که امیترهای آنها به ریل 12 ولتی بسته شده‌اند. میکروکنترلر از طریق مقاومت‌ها بیس ترانزیستورها را درایو می‌کند تا هر رقم را به صورت متوالی روشن کند. کاتدهای قطعات (A-G) هر سه نمایشگر به صورت موازی به خروجی‌های یک IC رمزگشا/درایور BCD به 7 قطعه (مثلاً 74HC4511) متصل شده‌اند. این درایور جریان را برای قطعات فعال سینک می‌کند. مقاومت‌های محدودکننده جریان جداگانه بین خروجی‌های درایور و کاتدهای نمایشگر قرار داده شده‌اند. نقطه اعشار برای رقم میانی (برای نشان دادن دهم ولت) مستقیماً توسط یک پایه میکروکنترلر با مقاومت اختصاصی خودش درایو می‌شود که برای Vf پایین‌تر DP محاسبه شده است. مالتی‌پلکسینگ به اندازه کافی سریع است (مثلاً 100 هرتز برای هر رقم) که برای چشم انسان پیوسته به نظر برسد. این طراحی تعداد قطعات را به حداقل می‌رساند در حالی که یک خوانش واضح و روشن ارائه می‌دهد.

11. اصل عملکرد

یک نمایشگر LED هفت‌قطعه‌ای مجموعه‌ای از دیودهای نورافشان است که در یک الگوی شکل هشت چیده شده‌اند. هر یک از هفت قطعه (با برچسب A تا G) یک LED جداگانه یا ترکیب سری/موازی از چیپ‌های LED است. یک LED اضافی برای نقطه اعشار (DP) استفاده می‌شود. در یک پیکربندی آند مشترک مانند LTS-10804KF، آندهای تمام قطعات به یک یا چند پایه مشترک متصل شده‌اند. کاتد هر قطعه به یک پایه جداگانه آورده شده است. نور زمانی ساطع می‌شود که یک بایاس مستقیم اعمال شود: آند مشترک نسبت به کاتد قطعه هدف به یک ولتاژ مثبت تنظیم می‌شود، که باعث جریان یافتن جریان از طریق LED(های) آن قطعه و تولید فوتون از طریق الکترولومینسانس در ماده نیمه‌هادی AlInGaP می‌شود. با انرژی‌دهی انتخابی ترکیبات مختلف قطعات، ارقام 0-9 و برخی حروف می‌توانند تشکیل شوند.

12. روندهای فناوری

استفاده از AlInGaP نشان‌دهنده یک فناوری بالغ و کارآمد برای LEDهای کهربایی، نارنجی و قرمز است. روندهای فعلی در فناوری نمایشگر شامل حرکت به سمت راه‌حل‌های تمام‌رنگ با چگالی بالاتر مانند OLED و میکرو-LED برای گرافیک پیچیده است. با این حال، برای نشانه‌گذاری عددی و آلفانومریک ساده، کم‌هزینه، با قابلیت اطمینان بالا و روشنایی بالا، نمایشگرهای قطعه‌ای LED همچنان بسیار مرتبط هستند، به ویژه در کاربردهای صنعتی، خودرو و فضای باز. توسعه‌های آینده ممکن است بر کسب بازدهی بیشتر، زوایای دید حتی گسترده‌تر، ادغام درایورهای روی‌برد یا کنترلرها (نمایشگرهای هوشمند) و کوچک‌سازی در حالی که ارتفاع رقم برای وضوح دید حفظ یا افزایش می‌یابد، متمرکز شود. حرکت به سمت IoT و دستگاه‌های هوشمند نیز ممکن است منجر به استفاده از این نمایشگرها در کاربردهای متصل‌تر شود، اگرچه عملکرد اصلی آنها به عنوان یک رابط انسان-ماشین قوی ثابت باقی می‌ماند.