دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-5003AJD - ارتفاع رقم 0.56 اینچ - قرمز AlInGaP - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-5003AJD یک نمایشگر تک رقمی و هفت قسمتی آلفانومریک است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیاز به نمایش اعداد واضح و پرنور دارند. عملکرد اصلی این دستگاه، ارائه خروجی بصری با خوانایی بالا برای داده‌های دیجیتال است. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از فناوری پیشرفته تراشه دیود نورافشان (LED) فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) نهفته است. این سیستم ماده‌ای به دلیل تولید نور قرمز با بازدهی بالا شناخته می‌شود که مستقیماً به مزایای کلیدی نمایشگر منجر می‌شود: شدت نور زیاد، کنتراست عالی و ظاهر برتر کاراکترها. این دستگاه بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است که تضمین کننده سطح روشنایی یکنواخت در بین دسته‌های تولیدی است. بازار هدف آن شامل پنل‌های کنترل صنعتی، تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری، لوازم خانگی و هر سیستم توکار دیگری است که به یک نشانگر عددی قابل اعتماد و کم‌مصرف نیاز دارد.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. تحت شرایط آزمایش استاندارد جریان مستقیم (IF) 10 میلی‌آمپر، میانگین شدت نور (Iv) از حداقل 320 میکروکاندلا تا حداکثر معمول 700 میکروکاندلا متغیر است. این روشنایی بالا نتیجه مستقیم بازدهی تراشه AlInGaP است. ویژگی‌های رنگ توسط طول‌موج‌های خاص تعریف می‌شوند: طول‌موج اوج تابش (λp) معمولاً 656 نانومتر (nm) است، در حالی که طول‌موج غالب (λd) 640 نانومتر است که آن را به طور قطع در ناحیه قرمز طیف مرئی قرار می‌دهد. پهنای نیم‌خط طیفی (Δλ) 22 نانومتر است که نشان‌دهنده تابش رنگی نسبتاً خالص است. یک پارامتر حیاتی برای یکنواختی چند قسمتی، نسبت تطابق شدت نور است که حداکثر 2:1 بین قطعات در IF=10mA مشخص شده است و تضمین‌کننده روشنایی متعادل در سراسر رقم است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی

پارامترهای الکتریکی، مرزهای عملیاتی و نیازهای توان را تعریف می‌کنند. حداکثر مقادیر مجاز مطلق، محدودیت‌های سخت را تعیین می‌کنند: جریان مستقیم پیوسته هر قطعه 25 میلی‌آمپر است، با ضریب کاهش 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد. جریان مستقیم پیک، برای عملکرد پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه)، می‌تواند به 90 میلی‌آمپر برسد. حداکثر ولتاژ معکوس هر قطعه 5 ولت است. تحت شرایط عملیاتی نرمال (IF=20mA)، ولتاژ مستقیم (VF) هر قطعه معمولاً از 2.1 ولت تا 2.6 ولت متغیر است. جریان معکوس (IR) حداکثر 100 میکروآمپر در VR=5V است. اتلاف توان هر قطعه نباید از 70 میلی‌وات تجاوز کند.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

این دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است، با محدوده دمای ذخیره‌سازی یکسان. این محدوده وسیع، آن را برای شرایط محیطی مختلف مناسب می‌سازد. مشخصات دمای لحیم‌کاری برای مونتاژ حیاتی است: دستگاه می‌تواند 260 درجه سانتی‌گراد را به مدت 3 ثانیه در نقطه‌ای به فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.59 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن تحمل کند، که یک مرجع استاندارد برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت نشان می‌دهد که دستگاه \"بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است.\" این به معنای یک سیستم دسته‌بندی بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در یک جریان ثابت (احتمالاً 10mA) است. در حالی که کدهای دسته‌بندی خاص در این سند جزئیات داده نشده‌اند، چنین سیستمی تضمین می‌کند که مشتریان نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت و قابل پیش‌بینی دریافت می‌کنند. طراحان می‌توانند دسته‌هایی متناسب با نیازهای کنتراست کاربرد خود انتخاب کنند، که دسته‌های با شدت بالاتر معمولاً برای شرایط نور محیطی زیاد استفاده می‌شوند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به \"منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول\" اشاره می‌کند که برای کار طراحی دقیق ضروری هستند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند، منحنی‌های معمول برای چنین دستگاهی شامل موارد زیر خواهد بود:جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V): این رابطه غیرخطی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد که برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-L): این نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد و به بهینه‌سازی تعادل بین روشنایی و مصرف توان کمک می‌کند.شدت نور در مقابل دمای محیط: این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دما کاهش می‌یابد، که برای طراحی‌هایی که در دمای بالا کار می‌کنند حیاتی است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

این دستگاه دارای یک پکیج استاندارد نمایشگر تک رقمی هفت قسمتی با 10 پایه است. ارتفاع رقم 0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر) است. نقشه ابعاد پکیج (که در متن به آن اشاره شده اما جزئیات داده نشده) داده‌های مکانیکی حیاتی را ارائه می‌دهد. دستگاه دارای صفحه‌ای خاکستری با قطعات سفید است که با کاهش نور محیطی بازتاب‌یافته از نواحی غیرروشن، کنتراست را افزایش می‌دهد. اتصال پایه‌ها به وضوح تعریف شده است: پایه‌های 3 و 8 کاتدهای مشترک هستند، در حالی که پایه‌های 1، 2، 4، 5، 6، 7، 9 و 10 به ترتیب آندهای قطعات E، D، C، نقطه اعشار، B، A، F و G هستند. نمودار مدار داخلی پیکربندی کاتد مشترک را تأیید می‌کند، جایی که تمام کاتدهای قطعات LED به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

پایبندی به حداکثر مقدار مجاز مطلق برای دمای لحیم‌کاری بسیار مهم است. مشخصه 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن، برای جلوگیری از آسیب حرارتی به تراشه‌های LED و پکیج اپوکسی طراحی شده است. برای لحیم‌کاری ریفلو، باید از پروفیلی استفاده شود که در این محدوده باقی بماند. اقدامات احتیاطی استاندارد برای دست‌زدن به دستگاه‌های حساس به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) باید رعایت شود، اگرچه به صراحت ذکر نشده، زیرا LEDها عموماً در برابر ESD آسیب‌پذیر هستند. ذخیره‌سازی باید در محدوده مشخص شده 35- تا 85+ درجه سانتی‌گراد در یک محیط کم‌رطوبت انجام شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

کد سفارش اصلی LTS-5003AJD است. توضیح \"Rt. Hand Decimal\" در جدول شماره قطعه نشان می‌دهد که این نسخه شامل یک نقطه اعشار سمت راست است. جزئیات بسته‌بندی (تیوب، تِری یا ریل) و مقادیر در این بخش جزئیات داده نشده است. \"Spec No.: DS30-2001-364\" و \"BNS-OD-FC001/A4\" شماره‌های کنترل داخلی سند هستند.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این نمایشگر برای هر دستگاهی که به یک رقم عددی نیاز دارد ایده‌آل است. کاربردهای رایج شامل: مولتی‌مترهای دیجیتال، فرکانس‌شمارها، نمایشگرهای ساعت (برای ثانیه یا دقیقه)، کنترل‌کننده‌های تایمر صنعتی، پنل‌های کنترل لوازم خانگی (مانند فر، مایکروویو) و پنل‌های نشانگر وضعیت که یک پارامتر واحد مانند شماره کانال یا کد خطا را نشان می‌دهند.

8.2 ملاحظات طراحی

محدودکننده جریان: هر قطعه باید با یک مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی شود. مقدار مقاومت با استفاده از فرمول R = (Vcc - VF) / IF محاسبه می‌شود، که در آن VF ولتاژ مستقیم است (برای قابلیت اطمینان از حداکثر 2.6 ولت استفاده کنید)، Vcc ولتاژ تغذیه است و IF جریان مستقیم مورد نظر است (نباید از 25 میلی‌آمپر پیوسته تجاوز کند).مدار درایور: به عنوان یک دستگاه با کاتد مشترک، بهتر است توسط یک میکروکنترلر یا IC دیکدری راه‌اندازی شود که بتواند جریان را سینک کند (کاتد مشترک را پایین بکشد) و جریان را به آندهای هر قطعه سورس کند. مالتی‌پلکس کردن چند رقم یک تکنیک رایج است، اما این یک دستگاه تک رقمی است.زاویه دید: دیتاشیت ادعا می‌کند که زاویه دید وسیعی دارد، که برای پنل‌هایی که از موقعیت‌های خارج از محور مشاهده می‌شوند مفید است.

9. مقایسه فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز استاندارد GaAsP یا GaP، فناوری AlInGaP در LTS-5003AJD بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان درایو می‌شود. در مقایسه با جایگزین‌های معاصر، تمایزهای کلیدی آن ارتفاع رقم خاص 0.56 اینچ، رنگ قرمز با بازده بالا و پیکربندی کاتد مشترک است. نمایشگرهای با ارقام بزرگ‌تر، رنگ‌های متفاوت (مانند سبز، زرد) یا پیکربندی آند مشترک، نیازهای طراحی متفاوتی را برآورده می‌کنند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

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

ج: آن‌ها به صورت داخلی به هم متصل هستند. داشتن دو پایه، توزیع جریان بهتر و پایداری مکانیکی را فراهم می‌کند و انعطاف‌پذیری در چیدمان PCB را امکان‌پذیر می‌سازد.

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

ج: خیر. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان استفاده کنید. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5 ولت و IF هدف 20mA، و با استفاده از VF(max)=2.6V، مقدار مقاومت (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 اهم خواهد بود. همیشه قابلیت سورس جریان پایه میکروکنترلر را تأیید کنید.

س: \"نیاز توان پایین\" به صورت کمی به چه معناست؟

ج: در نقطه عملیاتی معمول 10mA برای هر قطعه و VF=2.6V، توان هر قطعه 26 میلی‌وات است. روشن کردن تمام 7 قطعه (به علاوه نقطه اعشار) در مجموع 80mA جریان می‌کشد و حدود 208 میلی‌وات مصرف می‌کند که برای یک نمایشگر پرنور نسبتاً کم است.

س: شدت نور چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟

ج: همانطور که اشاره شد، با یک سنسور و فیلتری اندازه‌گیری می‌شود که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب می‌زند و اطمینان می‌دهد که اندازه‌گیری با درک روشنایی انسان همبستگی دارد.

11. مورد استفاده عملی

طراحی یک تاکومتر دیجیتال ساده برای یک موتور را در نظر بگیرید. یک میکروکنترلر فرکانس پالس را از یک سنسور اندازه‌گیری می‌کند. این مقدار فرکانس به دور در دقیقه (RPM) تبدیل می‌شود. مهم‌ترین رقم واحد RPM (مثلاً رقم \"هزارگان\") می‌تواند با استفاده از LTS-5003AJD نمایش داده شود. میکروکنترلر محاسبه می‌کند که کدام قطعات (A-G) باید روشن شوند تا آن رقم را تشکیل دهند، سپس کاتد مشترک را پایین می‌کشد و پایه‌های آند مربوطه را از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان بالا می‌برد. روشنایی بالا، خوانایی را در محیط کارگاهی تضمین می‌کند.

12. اصل عملکرد

این دستگاه بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از ولتاژ روشن شدن دیود در دو سر یک قطعه اعمال می‌شود (آند مثبت، کاتد منفی)، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال ماده نیمه‌هادی AlInGaP بازترکیب می‌شوند. این بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کند و نور قرمز تولید می‌کند. ترکیب آلیاژ خاص AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول‌موج (رنگ) نور تابش‌شده را تعریف می‌کند. هفت قطعه، LEDهای مستقلی هستند که در یک الگوی شکل هشت چیده شده‌اند؛ با انرژی‌دهی انتخابی ترکیبات مختلفی از این قطعات، تمام ارقام عددی از 0 تا 9 می‌توانند تشکیل شوند.

13. روندهای فناوری

در حالی که نمایشگرهای هفت قسمتی همچنان یک راه‌حل قوی و مقرون‌به‌صرفه برای نمایش اعداد باقی مانده‌اند، روند کلی در فناوری نمایشگر به سمت یکپارچگی و انعطاف‌پذیری بیشتر است. ماژول‌های چند رقمی با کنترلرهای یکپارچه (I2C, SPI) رواج بیشتری پیدا می‌کنند که تعداد پایه‌های میکروکنترلر و سربار نرم‌افزاری را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای و OLED قابلیت‌های آلفانومریک و گرافیکی را در پکیج‌هایی با اندازه مشابه ارائه می‌دهند. با این حال، برای کاربردهایی که فقط به یک رقم عددی ساده، پرنور، قابل اعتماد و بهینه از نظر مصرف توان نیاز دارند، LEDهای هفت قسمتی گسسته مانند LTS-5003AJD، به ویژه آنهایی که از مواد با بازده بالا مانند AlInGaP استفاده می‌کنند، به دلیل سادگی، دوام و کنتراست عالی در شرایط نوری مختلف، همچنان یک انتخاب مرتبط و بهینه هستند.