دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-4801KF - ارتفاع رقم 0.4 اینچ - رنگ زرد-نارنجی - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-4801KF یک نمایشگر تک رقمی 7 قطعه‌ای فشرده و با عملکرد بالا است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیاز به نمایش عددی واضح دارند. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی عددی بصری در دستگاه‌های الکترونیکی است. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از فناوری پیشرفته تراشه LED آلین‌گپ (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) نهفته است که در مقایسه با مواد سنتی، روشنایی و بازدهی برتری ارائه می‌دهد. بازار هدف شامل پنل‌های کنترل صنعتی، ابزار دقیق، تجهیزات آزمایشگاهی، الکترونیک مصرفی و هر سیستم نهفته‌ای است که نیاز به یک نمایشگر عددی قابل اعتماد و آسان برای خواندن دارد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد این نمایشگر قرار دارد. در جریان آزمایش استاندارد 20 میلی‌آمپر، شدت نور متوسط (Iv) مقدار معمولی 44,000 میکروکاندلا دارد، با حداقل مقدار مشخص شده 27,520 میکروکاندلا. این روشنایی بالا، دید عالی را تضمین می‌کند. نور ساطع شده در طیف زرد-نارنجی است. طول موج اوج انتشار (λp) معمولاً 611 نانومتر است، در حالی که طول موج غالب (λd) معمولاً 605 نانومتر است. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) حدود 17 نانومتر است که نشان‌دهنده خروجی رنگی نسبتاً خالص و اشباع شده است. این نمایشگر دارای صفحه‌ای خاکستری با قطعات سفید است که به نسبت کنتراست بالا برای بهبود خوانایی در شرایط نوری مختلف کمک می‌کند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

مشخصات الکتریکی، محدودیت‌ها و شرایط عملیاتی برای استفاده مطمئن را تعریف می‌کنند. حداکثر مقادیر مجاز برای طراحی حیاتی هستند:

• اتلاف توان در هر قطعه:حداکثر 70 میلی‌وات.
• جریان مستقیم اوج در هر قطعه:حداکثر 60 میلی‌آمپر (در شرایط پالسی: چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان مستقیم پیوسته در هر قطعه:حداکثر 25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این مقدار با افزایش دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد به صورت خطی با نرخ 0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.
• ولتاژ معکوس در هر قطعه:حداکثر 5 ولت.
• ولتاژ مستقیم در هر قطعه (Vf):معمولاً 2.6 ولت، با محدوده‌ای از 2.05 ولت تا 2.6 ولت در IF=20mA.
• جریان معکوس در هر قطعه (Ir):حداکثر 100 میکروآمپر در VR=5V.

نسبت تطابق شدت نور بین قطعات (برای نواحی روشن مشابه) حداکثر 2:1 مشخص شده است که یکنواختی روشنایی در سراسر رقم را تضمین می‌کند.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

این دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد و محدوده دمای نگهداری 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است. این محدوده وسیع آن را برای استفاده در محیط‌های سخت مناسب می‌سازد. کاهش جریان مستقیم پیوسته یک ملاحظه حرارتی مستقیم برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و تضمین قابلیت اطمینان بلندمدت است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه‌ها بر اساس شدت نوردهی دسته‌بندی شده‌اند. این به معنای یک سیستم دسته‌بندی است که در آن واحدها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده مرتب و فروخته می‌شوند. معمولاً دسته‌ها توسط محدوده‌هایی از شدت نور تعریف می‌شوند (مثلاً دسته A: 27,520-35,000 میکروکاندلا، دسته B: 35,001-44,000 میکروکاندلا). این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای روشنایی خاص کاربردشان را برآورده می‌کنند و در نتیجه یکنواختی در خط تولید تضمین می‌شود. اگرچه برای طول موج به صراحت توضیح داده نشده است، اما چنین دسته‌بندی‌ای برای طول موج غالب یا اوج نیز معمول است تا ثبات رنگ حفظ شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

اگرچه به داده‌های گرافیکی خاصی اشاره شده است ("منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول")، اما منحنی‌هایی که معمولاً در چنین دیتاشیت‌هایی گنجانده می‌شوند برای درک رفتار دستگاه فراتر از مشخصات تک نقطه‌ای حیاتی هستند. این منحنی‌ها عموماً شامل موارد زیر می‌شوند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-V):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد و به بهینه‌سازی جریان راه‌اندازی برای دستیابی به روشنایی و بازدهی مطلوب کمک می‌کند.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم:برای طراحی مدار محدودکننده جریان ضروری است.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که چگونه روشنایی با افزایش دما کاهش می‌یابد، که برای کاربردهای با دمای بالا یا توان بالا حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری که شدت نور ساطع شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد و ویژگی‌های رنگ زرد-نارنجی را تأیید می‌کند.

طراحان باید از این منحنی‌ها برای پیش‌بینی عملکرد در شرایط غیراستاندارد (جریان‌ها و دماهای مختلف) استفاده کنند و اطمینان حاصل کنند که نمایشگر در طول عمر عملیاتی محصول، الزامات دید را برآورده می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

LTS-4801KF یک قطعه نصب از طریق سوراخ (Through-Hole) با پیکربندی استاندارد 10 پایه تک ردیفه است. ارتفاع رقم 0.4 اینچ (10.16 میلی‌متر) است. نقشه ابعاد بسته‌بندی تمام اندازه‌گیری‌های مکانیکی حیاتی را ارائه می‌دهد. تلرانس‌های کلیدی شامل: ±0.25 میلی‌متر (0.01 اینچ) برای اکثر ابعاد و تلرانس جابجایی نوک پایه +0.4 میلی‌متر است. نمودار اتصال پایه‌ها برای چیدمان صحیح PCB ضروری است:

• پایه 1: کاتد G
• پایه 2: کاتد F
• پایه 3: آند مشترک
• پایه 4: کاتد E
• پایه 5: کاتد D
• پایه 6: کاتد D.P. (نقطه اعشار)
• پایه 7: کاتد C
• پایه 8: آند مشترک
• پایه 9: کاتد B
• پایه 10: کاتد A

این دستگاه از پیکربندی آند مشترک استفاده می‌کند، به این معنی که تمام آندهای قطعات LED به صورت داخلی به پایه‌های مشترک (3 و 8) متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک قطعه، پایه کاتد مربوطه آن باید به سطح پایین (متصل به زمین) رانده شود در حالی که آند مشترک از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان در ولتاژ مثبت نگه داشته می‌شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دیتاشیت شرایط لحیم‌کاری را برای جلوگیری از آسیب در حین مونتاژ مشخص می‌کند: قطعه می‌تواند تحت لحیم‌کاری موجی یا دستی قرار گیرد به شرطی که دمای لحیم در 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن بیش از 260 درجه سانتی‌گراد برای بیش از 3 ثانیه نباشد. به طور جایگزین، دمای خود واحد در حین مونتاژ نباید از حداکثر درجه دمای مجاز آن فراتر رود. برای مونتاژ مدرن، اگر از لحیم‌کاری رفلو استفاده می‌شود، باید از پروفیلی استفاده شود که برای قطعات نصب از طریق سوراخ با محدودیت‌های حرارتی مشابه مناسب باشد. این یک بسته بدون سرب مطابق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک) است. در طول ذخیره‌سازی و مونتاژ باید روش‌های صحیح رسیدگی به ESD (تخلیه الکترواستاتیک) رعایت شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

شماره قطعه LTS-4801KF است. پسوند "KF" احتمالاً نشان‌دهنده جزئیات خاص بسته‌بندی یا پایان پایه است. اگرچه جزئیات دقیق بسته‌بندی (قرقره، تیوب، سینی) و مقادیر در متن ارائه شده مشخص نشده است، اما بسته‌بندی معمول برای چنین نمایشگرهایی در تیوب‌ها یا سینی‌های ضد استاتیک است. نسخه دیتاشیت C است و تاریخ مؤثر 06/24/2010 می‌باشد که باید برای مشخصات فعلی تأیید شود.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای هر دستگاهی که نیاز به یک رقم عددی تکی دارد ایده‌آل است. کاربردهای رایج شامل: پنل متر برای ولتاژ، جریان یا دما؛ ساعت‌ها و تایمرهای دیجیتال؛ تابلوهای امتیاز؛ کنترل‌های لوازم خانگی (اجاق‌ها، مایکروویو)؛ نشانگرهای داشبورد خودرو (مثلاً موقعیت دنده)؛ و نمایشگرهای وضعیت تجهیزات صنعتی.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:مقاومت‌های محدودکننده جریان خارجی برای هر اتصال آند مشترک اجباری هستند. مقدار مقاومت با استفاده از R = (Vsupply - Vf) / If محاسبه می‌شود، که در آن Vf ولتاژ مستقیم (~2.6 ولت) و If جریان مستقیم مورد نظر (حداکثر 25 میلی‌آمپر پیوسته) است. با استفاده از منبع تغذیه 5 ولتی، R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 اهم.
• مالتی‌پلکسینگ:برای نمایشگرهای چند رقمی با استفاده از قطعات مشابه، می‌توان از مالتی‌پلکسینگ برای کنترل چندین رقم با پین‌های I/O کمتر استفاده کرد. از آنجایی که این یک نمایشگر آند مشترک است، مالتی‌پلکسینگ شامل فعال‌سازی (تغذیه) متوالی آند مشترک یک رقم در یک زمان، در حالی که داده‌های قطعه برای آن رقم روی خطوط کاتد ارائه می‌شود.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده برای کاربردهایی مفید است که ممکن است نمایشگر از موقعیت‌های خارج از محور مشاهده شود.
• کنترل روشنایی:روشنایی را می‌توان با تغییر جریان مستقیم (در محدوده مجاز) یا با استفاده از مدولاسیون عرض پالس (PWM) روی سیگنال‌های راه‌اندازی تنظیم کرد.

9. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده‌های کلیدی LTS-4801KF استفاده از فناوری آلین‌گپ و انتخاب‌های طراحی خاص آن است. در مقایسه با نمایشگرهای LED قدیمی GaAsP یا GaP، آلین‌گپ بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای جریان یکسان، یا روشنایی معادل در توان کمتر می‌شود. ترکیب صفحه خاکستری/قطعه سفید برای کنتراست بالا بهینه شده است. ارتفاع رقم 0.4 اینچی آن یک جایگاه خاص بین نمایشگرهای کوچکتر (0.3 اینچ) و بزرگتر (0.5 اینچ، 0.56 اینچ) را پر می‌کند. پایه‌های آند مشترک دوگانه (3 و 8) انعطاف‌پذیری طراحی را فراهم می‌کنند و می‌توانند در متعادل‌سازی توزیع جریان کمک کنند.

10. پرسش‌های متداول (سوالات پرتکرار)

س: تفاوت بین آند مشترک و کاتد مشترک چیست؟

ج: در یک نمایشگر آند مشترک، تمام آندها به هم متصل هستند. شما یک ولتاژ مثبت به پایه مشترک اعمال می‌کنید و کاتد قطعه‌ای را که می‌خواهید روشن شود به زمین متصل می‌کنید. در یک نمایشگر کاتد مشترک، تمام کاتدها به هم متصل هستند. شما پایه مشترک را به زمین متصل می‌کنید و یک ولتاژ مثبت به آند قطعه‌ای که می‌خواهید روشن شود اعمال می‌کنید. LTS-4801KF از نوع آند مشترک است.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً از یک پین میکروکنترلر راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. یک پین میکروکنترلر معمولاً نمی‌تواند 20-25 میلی‌آمپر مورد نیاز برای هر قطعه را تأمین یا جذب کند (و اگر چندین قطعه به طور همزمان روی یک آند مشترک روشن شوند بسیار بیشتر). شما باید از یک مدار درایور، مانند آرایه ترانزیستور (مثلاً ULN2003) برای سوئیچ کردن آندهای مشترک و احتمالاً کاتدهای قطعات، همراه با مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب استفاده کنید.

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

ج: به این معنی است که کم‌نورترین قطعه در یک رقم روشن شده، کمتر از نصف روشن‌ترین قطعه نخواهد بود. این امر یکنواختی بصری در سراسر عدد نمایش داده شده را تضمین می‌کند.

س: آیا هیت‌سینک مورد نیاز است؟

ج: برای عملکرد پیوسته در حداکثر جریان پیوسته (25 میلی‌آمپر/قطعه) و دمای محیط بالا، به دلیل کاهش مجاز اتلاف توان، ملاحظه دقیق چیدمان PCB به عنوان هیت‌سینک ضروری است. در اکثر کاربردهای معمولی با جریان‌های پایین‌تر یا با مالتی‌پلکسینگ، هیت‌سینک اضافی مورد نیاز نیست.

11. مثال کاربردی عملی

طراحی یک دماسنج دیجیتال ساده را در نظر بگیرید که یک رقم را نمایش می‌دهد (مثلاً جایگاه دهگان). میکروکنترلر یک سنسور دما را می‌خواند، داده‌ها را پردازش می‌کند و تعیین می‌کند کدام رقم (0-9) را نمایش دهد. از یک IC درایور مانند MAX7219 یا یک مدار ترانزیستور گسسته استفاده می‌شود. میکروکنترلر یک کد BCD (کد دهدهی دودویی) یا نقشه قطعه مستقیم را به درایور می‌فرستد. درایور به نوبه خود، سیگنال‌های پایین صحیح را روی پایه‌های کاتد A-G و D.P. ارائه می‌دهد در حالی که به پایه آند مشترک برق می‌دهد. یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با اتصال آند مشترک قرار می‌گیرد. روشنایی بالای نمایشگر آلین‌گپ تضمین می‌کند که دما حتی در یک اتاق با نور خوب نیز قابل خواندن است.

12. معرفی اصل فنی

LTS-4801KF بر اساس الکترولومینسانس نیمه‌هادی است. ماده آلین‌گپ (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) یک نیمه‌هادی با گاف نواری مستقیم است. هنگامی که بایاس مستقیم اعمال می‌شود (ولتاژ مثبت به آند نسبت به کاتد اعمال می‌شود)، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند جایی که بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ آلین‌گپ انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً با طول موج (رنگ) نور ساطع شده مطابقت دارد - در این مورد، زرد-نارنجی (~605-611 نانومتر). بستر غیرشفاف GaAs با جذب نور پراکنده به بهبود کنتراست کمک می‌کند. هفت قطعه، تراشه‌های LED جداگانه یا آرایش‌های تراشه هستند که به پایه‌های کاتد جداگانه سیم‌کشی شده‌اند اما اتصالات آند مشترک را به اشتراک می‌گذارند، که امکان کنترل مستقل برای تشکیل کاراکترهای عددی را فراهم می‌کند.

13. روندها و زمینه فناوری

در حالی که نمایشگرهای LED هفت قطعه‌ای همچنان یک راه‌حل قوی و مقرون‌به‌صرفه برای نمایش عددی باقی می‌مانند، چشم‌انداز گسترده‌تر فناوری نمایشگر تکامل یافته است. روندها شامل حرکت به سمت بسته‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار، ماژول‌های چند رقمی با چگالی بالاتر، و ادغام درایورها و کنترلرها در بسته نمایشگر است. فناوری‌های LED آلی (OLED) و نمایشگر کریستال مایع (LCD) پیشرفته، جایگزین‌هایی با معاوضه‌های مختلف در مصرف توان، زاویه دید و قابلیت سفارشی‌سازی ارائه می‌دهند. با این حال، برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان فوق‌العاده، عملکرد در محدوده دمایی وسیع، روشنایی بالا و سادگی هستند، نمایشگرهای قطعه LED گسسته مانند LTS-4801KF همچنان یک انتخاب ترجیحی هستند. استفاده از آلین‌گپ نشان‌دهنده پیشرفتی نسبت به مواد LED قدیمی است که بازده و ثبات رنگ بهتری ارائه می‌دهد.