دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-561JG - ارتفاع رقم 0.56 اینچ - سبز AlInGaP - ولتاژ آستانه 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مروری بر محصول

LTC-561JG یک ماژول نمایشگر سه رقمی هفت قسمتی با عملکرد بالا و مصرف توان پایین است. کاربرد اصلی آن در دستگاه‌هایی است که نیاز به نمایش عددی واضح و روشن دارند، مانند تجهیزات آزمایشگاهی، پنل‌های کنترل صنعتی، ابزار دقیق و لوازم الکترونیکی مصرفی. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از فناوری پیشرفته نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تراشه‌های LED است که در مقایسه با مواد سنتی، بازده نوری و خلوص رنگ برتری را فراهم می‌کند.

این نمایشگر دارای ارتفاع رقم 0.56 اینچ (14.2 میلی‌متر) است که خوانایی عالی را ارائه می‌دهد. طراحی آن به صورت پیکربندی آند مشترک مالتی‌پلکس است که مدار درایور را هنگام اتصال به میکروکنترلرها یا درایورهای نمایشگر ساده می‌کند. یک هدف طراحی کلیدی، دستیابی به عملکرد عالی در جریان‌های درایو بسیار پایین بود که آن را برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به انرژی مناسب می‌سازد. قطعات نمایشگر پیوسته و یکنواخت هستند و دستگاه بر اساس شدت روشنایی دسته‌بندی شده است تا یکنواختی در دسته‌های تولید تضمین شود.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 ویژگی‌های نورسنجی و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد این نمایشگر قرار دارد. در جریان آزمایش استاندارد 1 میلی‌آمپر برای هر قطعه، شدت روشنایی متوسط (Iv) مقدار معمول 577 میکروکندلا دارد، با حداقل مقدار مشخص‌شده 200 میکروکندلا. این امر اطمینان می‌دهد که نمایشگر برای اکثر شرایط نورپردازی داخلی به اندازه کافی روشن است. انتشار نور با طول موج اوج (λp) برابر 571 نانومتر و طول موج غالب (λd) برابر 572 نانومتر مشخص می‌شود که آن را به طور قطع در ناحیه سبز خالص طیف مرئی قرار می‌دهد. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 15 نانومتر است که نشان‌دهنده خروجی رنگی نسبتاً باریک و به‌خوبی تعریف‌شده است.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی

پارامترهای الکتریکی مرزهای عملیاتی و نیازمندی‌های توان را تعریف می‌کنند. حداکثر مقادیر مجاز، محدودیت‌های عملیات ایمن را ارائه می‌دهند: حداکثر اتلاف توان 70 میلی‌وات برای هر قطعه، حداکثر جریان مستقیم 60 میلی‌آمپر (در شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10) و جریان مستقیم پیوسته 25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد که به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد بالاتر از آن دما کاهش می‌یابد. حداکثر ولتاژ معکوس برای هر قطعه 5 ولت است.

در شرایط عملیاتی معمول (Ta=25°C)، ولتاژ مستقیم (Vf) هر قطعه در جریان درایو 20 میلی‌آمپر برابر 2.6 ولت است. یک ویژگی کلیدی که در دیتاشیت برجسته شده، مشخصات عالی جریان پایین دستگاه است؛ این دستگاه آزمایش و انتخاب شده است تا با جریان درایو به پایینی 1 میلی‌آمپر برای هر قطعه نیز عملکرد خوبی داشته باشد که به طور قابل توجهی مصرف توان کلی سیستم را کاهش می‌دهد. جریان معکوس (Ir) حداکثر 100 میکروآمپر در بایاس معکوس کامل 5 ولت مشخص شده است.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

محدوده دمای عملیاتی دستگاه 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد و محدوده دمای ذخیره‌سازی یکسان است. این محدوده گسترده، آن را برای استفاده در محیط‌های خشن، از فریزرهای صنعتی تا تجهیزات نزدیک منابع حرارتی مناسب می‌سازد. دیتاشیت همچنین راهنمای لحیم‌کاری خاصی ارائه می‌دهد: قطعه می‌تواند تحت لحیم‌کاری موجی یا ریفلو قرار گیرد به شرطی که دما در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمنگاه به مدت 3 ثانیه از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز نکند. این اطلاعات برای مونتاژ PCB حیاتی است تا از آسیب حرارتی به تراشه‌های LED یا بدنه پلاستیکی جلوگیری شود.

3. سیستم دسته‌بندی و تطبیق

LTC-561JG بر اساس شدت روشنایی دسته‌بندی شده است. این بدان معناست که واحدها تحت شرایط آزمایش استاندارد (معمولاً 1 میلی‌آمپر) آزمایش و بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در سطل‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند. این فرآیند دسته‌بندی اطمینان می‌دهد که طراحان نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت دریافت می‌کنند، که برای نمایشگرهای چند رقمی یا محصولاتی که چندین واحد در کنار هم استفاده می‌شوند حیاتی است. دیتاشیت نسبت تطبیق شدت روشنایی (برای ناحیه روشن مشابه) حداکثر 2:1 را مشخص می‌کند. این نسبت، تغییرات مجاز در روشنایی بین قطعات یک دستگاه واحد را تعریف می‌کند و یکنواختی بصری در عدد نمایش داده شده را تضمین می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه‌شده به تفصیل نیامده‌اند، منحنی‌های معمول برای چنین دستگاهی شامل موارد زیر خواهد بود:

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):این منحنی رابطه غیرخطی بین جریان عبوری از LED و ولتاژ دو سر آن را نشان می‌دهد. برای طراحی مدار محدودکننده جریان ضروری است.
• شدت روشنایی در مقابل جریان مستقیم:این نمودار نشان می‌دهد که روشنایی چگونه با جریان درایو افزایش می‌یابد. معمولاً زیرخطی است، به این معنی که بازده در جریان‌های بسیار بالا کاهش می‌یابد.
• شدت روشنایی در مقابل دمای محیط:این منحنی کاهش حرارتی خروجی نور را نشان می‌دهد. با افزایش دما، بازده نوری عموماً کاهش می‌یابد.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که قله باریک آن را در حدود 571-572 نانومتر نشان می‌دهد.

این منحنی‌ها به مهندسان اجازه می‌دهد تا شرایط درایو را برای یک کاربرد خاص بهینه کنند و بین روشنایی، مصرف توان و طول عمر دستگاه تعادل برقرار کنند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد فیزیکی

بسته‌بندی از نوع استاندارد Through-Hole است. تمام ابعاد حیاتی بر حسب میلی‌متر ارائه شده‌اند. تلرانس اکثر ابعاد ±0.25 میلی‌متر است که سازگاری با چیدمان‌های استاندارد PCB و سوکت‌ها را تضمین می‌کند. یک یادداشت خاص، تلرانس جابجایی نوک پایه +0.4 میلی‌متر را ذکر می‌کند که برای تجهیزات درج خودکار مهم است.

5.2 پین‌اوت و مدار داخلی

دستگاه دارای پیکربندی 12 پایه است. نمودار مدار داخلی نشان می‌دهد که یک نمایشگر آند مشترک مالتی‌پلکس است. سه رقم، کاتدهای قطعات خود را به اشتراک می‌گذارند و هر رقم پایه آند مشترک خود را دارد (به ترتیب پایه‌های 12، 9 و 8 برای رقم 1، 2 و 3). این امر به میکروکنترلر اجازه می‌دهد تا با روشن کردن آند یک رقم و کشیدن جریان از طریق پایه‌های کاتد قطعه مناسب، هر بار یک رقم را روشن کند. اتصالات پایه‌ها به شرح زیر است: 1:E، 2:D، 3:DP (نقطه اعشار)، 4:C، 5:G، 6:NC (بدون اتصال)، 7:B، 8:آند رقم 3، 9:آند رقم 2، 10:F، 11:A، 12:آند رقم 1.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

همانطور که در مشخصات حرارتی ذکر شد، حداکثر دمای مجاز لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه است که در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمنگاه اندازه‌گیری می‌شود. رعایت این مورد برای جلوگیری از تاب برداشتن بدنه پلاستیکی یا خرابی اتصالات سیم داخلی بسیار مهم است. برای لحیم‌کاری ریفلو، پروفیلی با حداکثر دما زیر 260 درجه سانتی‌گراد و زمان محدود بالاتر از نقطه مایع توصیه می‌شود. برای لحیم‌کاری دستی، باید از هویه کنترل دمایی با حداقل زمان تماس استفاده شود. دستگاه باید تا زمان استفاده در کیسه رطوبت‌گیر اصلی خود نگهداری شود تا از جذب رطوبت جلوگیری شود، که می‌تواند در حین ریفلو باعث \"پاپ کورن شدن\" شود.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

طراحی آند مشترک مالتی‌پلکس نیاز به یک مدار درایور دارد. این امر معمولاً شامل استفاده از یک میکروکنترلر با پین‌های I/O کافی یا یک IC درایور نمایشگر LED اختصاصی (مانند MAX7219 یا TM1637) می‌شود. درایور به صورت متوالی آند هر رقم را فعال می‌کند (از طریق یک سوئیچ ترانزیستوری) در حالی که الگوی قطعاتی که باید در آن رقم روشن شوند را خروجی می‌دهد. یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر خط کاتد قطعه (یا در داخل IC درایور ساخته شده) مورد نیاز است. مقدار این مقاومت بر اساس جریان قطعه مورد نظر و ولتاژ مستقیم LED محاسبه می‌شود. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5 ولت و جریان مورد نظر 5 میلی‌آمپر: R = (Vcc - Vf) / I = (5V - 2.6V) / 0.005A = 480Ω (از مقاومت استاندارد 470Ω استفاده می‌شود).

7.2 ملاحظات طراحی

• نرخ تازه‌سازی:در مالتی‌پلکس کردن، نرخ تازه‌سازی باید به اندازه کافی بالا باشد (معمولاً >60 هرتز) تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود.
• محدود کردن جریان:همیشه از مقاومت‌های محدودکننده جریان استفاده کنید. درایو مستقیم LEDها از یک پین میکروکنترلر می‌تواند به LED و میکروکنترلر آسیب برساند.
• ترتیب توان:از اعمال ولتاژ معکوس یا تجاوز از حداکثر مقادیر مجاز مطلق خودداری کنید.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده مفید است، اما موقعیت نصب همچنان باید نسبت به خط دید معمولی کاربر در نظر گرفته شود.

8. مقایسه فنی و مزایا

متمایزکننده اصلی LTC-561JG استفاده از فناوری AlInGaP برای انتشار نور سبز است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaP (گالیم فسفید)، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به نمایشگرهای روشن‌تر برای جریان یکسان، یا روشنایی معادل در توان پایین‌تر می‌شود. \"نیازمندی توان پایین\" و قابلیت عملکرد تا 1 میلی‌آمپر برای هر قطعه، نتایج مستقیم این مزیت ماده هستند. علاوه بر این، ساختار \"صورتی خاکستری و قطعات سفید\" نسبت کنتراست را افزایش می‌دهد و باعث می‌شود قطعات سبز روشن در برابر پس‌زمینه به وضوح بیشتری متمایز شوند، به ویژه در شرایط نور محیطی بالا.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: حداقل جریان مورد نیاز برای دیدن یک نمایشگر قابل مشاهده چقدر است؟

ج: دستگاه تا 1 میلی‌آمپر برای هر قطعه مشخصه‌یابی شده است که خروجی قابل مشاهده‌ای تولید می‌کند (حداقل 200 میکروکندلا). برای کاربردهای بسیار کم‌مصرف، جریان‌ها در محدوده 1-2 میلی‌آمپر قابل استفاده هستند.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با یک میکروکنترلر 3.3 ولتی درایو کنم؟

ج: بله. ولتاژ مستقیم معمول 2.6 ولت است. با منبع تغذیه 3.3 ولت، 0.7 ولت در دو سر مقاومت محدودکننده جریان وجود دارد که برای تنظیم جریان پایدار در جریان‌های کم تا متوسط (مثلاً 5-10 میلی‌آمپر) کافی است.

س: چرا یک پایه \"بدون اتصال\" (پایه 6) وجود دارد؟

ج: این امر در بسته‌بندی نمایشگرها رایج است تا تعداد پایه و فوت‌پرینت استاندارد در بین انواع مختلف محصول (مثلاً با یا بدون نقطه اعشار، رنگ‌های مختلف) حفظ شود. این امر پایداری مکانیکی را فراهم می‌کند اما نباید از نظر الکتریکی متصل شود.

س: چگونه می‌توانم روشنایی یکنواخت در هر سه رقم را به دست آورم؟

ج: در عملیات مالتی‌پلکس، اطمینان حاصل کنید که زمان روشن بودن (چرخه کاری) برای هر رقم برابر است. همچنین، از اطلاعات دسته‌بندی شدت روشنایی استفاده کنید؛ مشخص کردن یک سطل تنگ از تامین‌کننده شما کمک می‌کند.

10. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: نمایشگر مولتی‌متر قابل حمل

یک طراح در حال ساخت یک مولتی‌متر دیجیتال دستی است. نیازمندی‌های کلیدی عبارتند از: کار با باتری (9 ولت)، خوانایی واضح در فضای باز/داخلی و مصرف توان پایین برای افزایش عمر باتری. LTC-561JG یک کاندیدای ایده‌آل است. طراح انتخاب می‌کند که هر قطعه را در 2 میلی‌آمپر درایو کند. با استفاده از یک IC درایور مالتی‌پلکس که از باتری 9 ولتی تغذیه می‌شود (برای منطق به 5 ولت کاهش یافته است)، جریان متوسط کشیده شده برای نمایشگر کاملاً روشن \"888\" قابل محاسبه است. با 3 رقم * 7 قطعه = 21 قطعه روشن، اما به دلیل مالتی‌پلکس کردن، هر بار فقط یک رقم روشن است. جریان اوج برای هر رقم 7 قطعه * 2 میلی‌آمپر = 14 میلی‌آمپر است. با چرخه کاری 1/3، جریان متوسط ~4.7 میلی‌آمپر است. با افزودن جریان ساکن درایور، مجموع به خوبی زیر 10 میلی‌آمپر است که امکان صدها ساعت کار با یک باتری استاندارد 9 ولتی را فراهم می‌کند. روشنایی و کنتراست بالا، خوانایی در شرایط نورپردازی مختلف را تضمین می‌کند.

11. اصل عملکرد

دستگاه بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از ولتاژ روشن شدن دیود (تقریباً 2.05 ولت برای این دستگاه AlInGaP) اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند. در AlInGaP، این بازترکیب انرژی را عمدتاً به شکل فوتون در محدوده طول موج سبز (حدود 572 نانومتر) آزاد می‌کند. هر یک از هفت قطعه (A تا G) و نقطه اعشار (DP) شامل یک یا چند عدد از این تراشه‌های LED است. در پیکربندی آند مشترک، تمام آندهای LEDهای یک رقم خاص به طور داخلی به هم متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک قطعه، کاتد آن به یک ولتاژ پایین‌تر (زمین از طریق یک مقاومت) متصل می‌شود در حالی که آند مشترک رقم آن به یک ولتاژ تغذیه مثبت متصل می‌شود.

12. روندهای فناوری

در حالی که نمایشگرهای هفت قسمتی برای نمایش عددی همچنان همه‌جا حاضر هستند، فناوری LED زیربنایی همچنان در حال تکامل است. AlInGaP یک سیستم ماده بالغ و بسیار کارآمد برای LEDهای قرمز، نارنجی، کهربایی و سبز نشان می‌دهد. روندهای فعلی در فناوری نمایشگر شامل حرکت به سمت میکرو LEDهای مبتنی بر سیلیکون و کوچک‌سازی بیشتر است. با این حال، برای نمایشگرهای رقم با اندازه متوسط و Through-Hole، AlInGaP تعادل عالی بین عملکرد، قابلیت اطمینان و هزینه ارائه می‌دهد. روند به سمت مصرف توان پایین‌تر در تمام دستگاه‌های الکترونیکی کاملاً با قابلیت این نمایشگر برای عملکرد در جریان‌های بسیار پایین همسو است. علاوه بر این، مطابقت با RoHS (بسته‌بندی بدون سرب) که در دیتاشیت ذکر شده است، حرکت صنعت به سمت فرآیندهای تولید سازگار با محیط زیست را منعکس می‌کند.