دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-5836KR-07 - ارتفاع رقم 0.52 اینچ - رنگ قرمز سوپر - ولتاژ آستانه 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-5836KR-07 یک ماژول نمایشگر LED سه‌رقمی و هفت‌بخشی با عملکرد بالا است. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی‌های عددی واضح و روشن در دستگاه‌ها و ابزارهای الکترونیکی مختلف است. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از فناوری پیشرفته نیمه‌هادی AS-AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) رشد یافته بر روی بستر GaAs نهفته است که بازده نوری و خلوص رنگ برتری در طیف قرمز ارائه می‌دهد. این امر منجر به یکنواختی عالی بخش‌ها، روشنایی بالا و کنتراست بالا می‌شود و خوانایی نمایشگر را حتی در شرایط نوری چالش‌برانگیز آسان می‌کند. دستگاه با پیکربندی آند مشترک طراحی شده و دارای صفحه‌ای خاکستری با بخش‌های سفید است که کنتراست و جذابیت بصری را بیشتر افزایش می‌دهد. این دستگاه بر اساس شدت نور دسته‌بندی (بینینگ) شده است تا عملکرد یکنواختی در بین واحدها تضمین شود و برای کاربردهایی که نیازمند نشانگر عددی حالت‌جامد و قابل اطمینان هستند، مانند پنل‌های کنترل صنعتی، تجهیزات آزمایشگاهی، لوازم خانگی و صفحه‌کیلومتر خودروها که مصرف توان کم، زوایای دید گسترده و قابلیت اطمینان بلندمدت در آنها حیاتی است، هدف‌گیری شده است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های فتومتریک و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد این نمایشگر قرار دارد. در جریان آزمایش استاندارد 1 میلی‌آمپر، شدت نور متوسط هر بخش از حداقل 320 میکروکاندلا تا مقدار معمول 1050 میکروکاندلا متغیر است. این سطح روشنایی بالا، دید خوبی را تضمین می‌کند. دستگاه در ناحیه قرمز سوپر نور ساطع می‌کند، با طول موج اوج تابش (λp) 639 نانومتر و طول موج غالب (λd) 631 نانومتر هنگامی که با جریان 20 میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌شود. پهنای نیمه‌خط طیفی (Δλ) 20 نانومتر است که نشان‌دهنده تابش رنگی نسبتاً باریک و خالص است. یک پارامتر کلیدی برای نمایشگرهای چندبخشی، نسبت تطابق شدت نور است که حداکثر 2:1 مشخص شده است. این بدان معناست که اختلاف روشنایی بین درخشان‌ترین و کم‌نورترین بخش در شرایط یکسان از ضریب دو تجاوز نخواهد کرد و ظاهری یکنواخت در تمام ارقام و بخش‌ها را تضمین می‌کند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

ویژگی‌های الکتریکی، مرزهای عملیاتی و نیازهای توان را تعریف می‌کنند. ولتاژ آستانه (VF) هر بخش معمولاً 2.6 ولت و حداکثر 2.6 ولت است هنگامی که جریان آستانه (IF) 20 میلی‌آمپر اعمال شود. جریان معکوس (IR) بسیار کم است، با حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت که نشان‌دهنده ویژگی‌های دیودی خوب است. محدوده‌های حداکثر مطلق، حدود عملیاتی را تعیین می‌کنند: جریان آستانه پیوسته هر بخش در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 25 میلی‌آمپر است که به صورت خطی با نرخ 0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد با افزایش دما کاهش می‌یابد. جریان آستانه پیک می‌تواند در شرایط پالسی (1 کیلوهرتز، چرخه کاری 10%) به 90 میلی‌آمپر برسد. حداکثر اتلاف توان هر بخش 70 میلی‌وات است. محدوده دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی از 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد مشخص شده است که استحکام آن را برای محیط‌های صنعتی برجسته می‌کند.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

اگرچه با پارامترهای مقاومت حرارتی به صراحت جزئیات داده نشده است، اما مدیریت حرارتی دستگاه از طریق مشخصات کاهش رتبه (دریتینگ) آن قابل استنباط است. کاهش خطی جریان آستانه پیوسته از دمای 25 درجه سانتی‌گراد (0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد) یک دستورالعمل مستقیم برای طراحی حرارتی است. تجاوز از حداکثر دمای اتصال، که ذاتاً به این رتبه‌ها مرتبط است، می‌تواند منجر به تخریب سریع‌تر یا خرابی شود. حد دمای لحیم‌کاری مشخص شده 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه در طول مونتاژ، ملاحظه حرارتی حیاتی دیگری برای جلوگیری از آسیب به تراشه‌های LED یا یکپارچگی بسته‌بندی است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که دستگاه "بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است". این یک فرآیند کنترل کیفیت و مرتب‌سازی است. در طول تولید، تغییرات جزئی در رشد اپیتاکسیال و پردازش تراشه منجر به تغییرات در خروجی نور بخش‌های LED منفرد می‌شود. فرآیند بینینگ شامل اندازه‌گیری شدت نور هر واحد در یک جریان آزمایش تعریف شده (معمولاً 1 میلی‌آمپر یا 20 میلی‌آمپر) و مرتب‌سازی آنها در محدوده‌های شدت خاص یا "بین" است. با خرید دستگاه‌ها از یک بین یکسان یا مشخص، طراحان اطمینان حاصل می‌کنند که تمام ارقام در یک نمایشگر چندرقمی تقریباً روشنایی یکسانی دارند و ظاهری یکنواخت و حرفه‌ای حفظ می‌شود. دیتاشیت محدوده شدت (حداقل 320 میکروکاندلا، معمول 1050 میکروکاندلا) را ارائه می‌دهد که بین‌های ممکن موجود را تعریف می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به "منحنی‌های ویژگی الکتریکی/نوری معمول" در صفحه آخر ارجاع می‌دهد. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند، اما منحنی‌های استاندارد برای چنین دستگاه‌هایی معمولاً شامل موارد زیر است:جریان آستانه در مقابل ولتاژ آستانه (منحنی I-V): این نمودار رابطه نمایی را نشان می‌دهد و به طراحان در انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب کمک می‌کند.شدت نور در مقابل جریان آستانه (منحنی I-L): این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، که اغلب در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی زیرخطی می‌شود.شدت نور در مقابل دمای محیط: این منحنی کاهش خروجی نور را با افزایش دمای اتصال نشان می‌دهد که برای کاربردهای عملیاتی در محدوده دمایی گسترده بسیار حیاتی است.توزیع توان طیفی نسبی: نموداری که شدت نور ساطع شده در طول‌موج‌ها را نشان می‌دهد، حول اوج 639 نانومتر متمرکز شده و خلوص رنگ را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

دستگاه دارای قالب بسته‌بندی دو ردیفه استاندارد (DIP) مناسب برای نصب روی برد مدار چاپی (سوراخ‌دار) است. ابعاد بسته‌بندی بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر ارائه شده است. ارتفاع رقم یک مشخصه مکانیکی کلیدی است که 0.52 اینچ (13.2 میلی‌متر) ذکر شده است. نمودار اتصال پایه‌ها برای چیدمان PCB ضروری است. این یک دستگاه 30 پایه با آرایش خاصی برای سه رقم با آند مشترک است. نمودار مدار داخلی نشان می‌دهد که هر رقم دارای پیکربندی آند مشترک است، به این معنی که تمام آندهای بخش‌های (A تا G، DP) یک رقم منفرد به صورت داخلی به یک پایه مشترک متصل شده‌اند. کاتدهای هر بخش به پایه‌های جداگانه خارج شده‌اند. این پیکربندی معمولاً با مالتی‌پلکسینگ راه‌اندازی می‌شود، جایی که آند مشترک هر رقم به صورت متوالی و با فرکانس بالا تغذیه می‌شود، در حالی که کاتدهای بخش مناسب برای روشن کردن الگوی مورد نظر زمین می‌شوند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دیتاشیت یک پارامتر حیاتی برای فرآیند مونتاژ ارائه می‌دهد: حداکثر دمای مجاز لحیم‌کاری. مشخص می‌کند که دستگاه می‌تواند دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد را برای حداکثر مدت 3 ثانیه تحمل کند، که در نقطه‌ای به فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن بسته اندازه‌گیری می‌شود. این یک دستورالعمل استاندارد برای لحیم‌کاری موجی یا دستی قطعات سوراخ‌دار است. تجاوز از این پروفایل زمان-دما می‌تواند باعث تنش حرارتی روی بسته‌بندی اپوکسی شود و به طور بالقوه منجر به ترک خوردگی، لایه‌لایه شدن یا آسیب به اتصالات سیمی داخلی و دی نیمه‌هادی شود. همچنین، رسیدگی مناسب برای جلوگیری از تخلیه الکترواستاتیک (ESD) نیز مورد اشاره قرار گرفته است، زیرا LEDها عموماً به اسپایک‌های ولتاژ حساس هستند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

کد سفارش اصلیLTC-5836KR-07است. می‌توان استنباط کرد که شماره قطعه به این صورت تجزیه می‌شود: 'LTC' احتمالاً نشان‌دهنده خانواده محصول است، '5836' مدل خاص است، 'K' ممکن است نشان‌دهنده رنگ (قرمز سوپر) باشد، 'R' می‌تواند نشان‌دهنده قرارگیری نقطه اعشار سمت راست باشد، و '-07' ممکن است یک کد بازنگری یا واریانت باشد. دستگاه معمولاً در لوله‌ها یا سینی‌های ضد استاتیک عرضه می‌شود تا از پایه‌ها محافظت کند و از آسیب ESD در طول حمل‌ونقل و جابجایی جلوگیری کند. بسته‌بندی شامل برچسب‌هایی است که شماره قطعه، مقدار، کد دسته و احتمالاً کد بین شدت نور را مشخص می‌کنند.

8. توصیه‌های کاربردی

سناریوهای کاربردی معمول:این نمایشگر برای هر کاربرد نیازمند خروجی عددی واضح و چندرقمی ایده‌آل است. این شامل مولتی‌مترهای دیجیتال، فرکانس‌شمارها، تایمرهای فرآیندی، ترازوها، خوشه‌های ابزار خودرو (مانند ساعت، کیلومترشمار)، دستگاه‌های پزشکی و لوازم خانگی مانند فر یا مایکروویو می‌شود. محدوده دمای عملیاتی گسترده آن، آن را برای محیط‌های صنعتی مناسب می‌سازد.

ملاحظات طراحی: 1. مدار راه‌انداز:از یک مدار راه‌انداز مالتی‌پلکس برای کنترل کارآمد سه رقم استفاده کنید. این امر به پین‌های GPIO میکروکنترلر یا یک آی‌سی راه‌انداز نمایشگر اختصاصی (مانند MAX7219 یا HT16K33) نیاز دارد که قادر به سینک کردن جریان بخش و سورس کردن جریان رقم باشد. 2.محدودیت جریان:مقاومت‌های محدودکننده جریان خارجی برای هر کاتد بخش (یا یکپارچه شده در راه‌انداز) اجباری هستند تا جریان آستانه مورد نظر (مثلاً 10-20 میلی‌آمپر برای روشنایی کامل) تنظیم شود. مقدار مقاومت با استفاده از R = (Vcc - VF) / IF محاسبه می‌شود. 3.اتلاف توان:اطمینان حاصل کنید که توان محاسبه شده هر بخش (VF * IF) از 70 میلی‌وات تجاوز نمی‌کند، به ویژه در دمای محیطی بالا. 4.زاویه دید:زاویه دید گسترده امکان موقعیت‌های نصب انعطاف‌پذیر را فراهم می‌کند، اما کنتراست بهینه هنگامی حاصل می‌شود که از روبرو مشاهده شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

مزیت متمایزکننده کلیدی LTC-5836KR-07 استفاده آن ازفناوری AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید)برای تابش قرمز است. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز استاندارد GaAsP (گالیم آرسنید فسفید)، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد. این بدان معناست که برای همان مقدار جریان الکتریکی نور بیشتری (روشنایی بالاتر) تولید می‌کند، یا می‌تواند همان روشنایی را در جریان کمتری به دست آورد که منجر به کاهش مصرف توان و تولید گرمای کمتر می‌شود. علاوه بر این، LEDهای AlInGaP عموماً عملکرد بهتری در دمای بالا حفظ می‌کنند و اشباع رنگ و خلوص برتری ارائه می‌دهند که منجر به رنگ قرمز زنده‌تر و یکنواخت‌تری می‌شود. طراحی صفحه خاکستری/بخش سفید ویژگی دیگری است که کنتراست را در مقایسه با نمایشگرهای دارای صفحه سیاه یا بخش‌های پخش‌شده افزایش می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف از دسته‌بندی شدت نور چیست؟

پ: دسته‌بندی (بینینگ) یکنواختی بصری را در تمام بخش‌ها و ارقام یک نمایشگر چند واحدی تضمین می‌کند. بدون دسته‌بندی، ممکن است یک رقم به طور محسوسی روشن‌تر یا کم‌نورتر از همسایگان خود به نظر برسد که از نظر بصری حواس‌پرتی‌کننده و غیرحرفه‌ای است.

س: چگونه این نمایشگر سه‌رقمی را با یک میکروکنترلری که پین‌های محدودی دارد راه‌اندازی کنم؟

پ: شما باید از مالتی‌پلکسینگ استفاده کنید. یک میکروکنترلر در صورت راه‌اندازی مستقیم به حداقل 11 پین I/O (7 بخش + نقطه اعشار + 3 پایه مشترک رقم) نیاز دارد، اما استفاده از یک آی‌سی راه‌انداز LED با رابط سریال اختصاصی کارآمدتر است. این آی‌سی مالتی‌پلکسینگ و کنترل جریان را مدیریت می‌کند و فقط به 2-3 پین از میکروکنترلر (مانند SPI یا I2C) نیاز دارد.

س: چرا جریان آستانه با دما کاهش رتبه (دریت) می‌شود؟

پ: با افزایش دمای اتصال LED، توانایی آن در دفع گرما کاهش می‌یابد. برای جلوگیری از تجاوز دمای اتصال از حداکثر حد ایمن خود (که باعث خرابی سریع می‌شود)، حداکثر جریان پیوسته مجاز باید کاهش یابد. فاکتور کاهش رتبه (0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد) دستورالعملی برای این کاهش ارائه می‌دهد.

س: آیا می‌توانم از این نمایشگر در یک کاربرد فضای باز استفاده کنم؟

پ: محدوده دمای عملیاتی (35- تا 105+ درجه سانتی‌گراد) نشان می‌دهد که می‌تواند محیط‌های خشن را تحمل کند. با این حال، برای استفاده مستقیم در فضای باز، عوامل اضافی که در دیتاشیت پوشش داده نشده‌اند را در نظر بگیرید: بسته‌بندی ذاتاً ضد آب نیست و قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض نور خورشید UV ممکن است به مرور زمان پلاستیک اپوکسی را تخریب کند و به طور بالقوه باعث تغییر رنگ شود. استفاده از یک پوشش محافظ یا روکش هم‌سطح توصیه می‌شود.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی نمایشگر خوانش یک منبع تغذیه میز دیجیتال

یک طراح در حال ساخت یک منبع تغذیه متغیر میزی است و به یک نمایشگر ولتاژ واضح و 3 رقمی (مثلاً از 0.0 ولت تا 30.0 ولت) نیاز دارد. LTC-5836KR-07 به دلیل روشنایی، خوانایی و نقطه اعشار سمت راست آن (عالی برای نشان دادن دهم ولت) انتخاب شده است. طراحی از یک میکروکنترلر با ADC برای اندازه‌گیری ولتاژ خروجی استفاده می‌کند. میکروکنترلر از طریق I2C با یک تراشه راه‌انداز LED ارتباط برقرار می‌کند. تراشه راه‌انداز مالتی‌پلکسینگ سه رقم را مدیریت می‌کند: به طور متوالی و با سرعت بالا، برق را به آند مشترک رقم 1، رقم 2 و رقم 3 سیکل می‌کند. همزمان، کاتدهای بخش‌هایی که برای رقم در حال حاضر تغذیه شده نیاز به روشن شدن دارند را زمین می‌کند. نرخ تازه‌سازی به اندازه کافی بالا تنظیم می‌شود (مثلاً >100 هرتز) تا لرزش قابل مشاهده حذف شود. مقاومت‌های محدودکننده جریان روی خروجی‌های بخش راه‌انداز قرار داده می‌شوند تا جریان آستانه هر بخش را روی 15 میلی‌آمپر تنظیم کنند و تعادل خوبی بین روشنایی و مصرف توان ایجاد کنند. صفحه خاکستری کنتراست عالی در برابر پنل فلزی منبع تغذیه ارائه می‌دهد.

12. معرفی اصل فنی

اصل عملیاتی اساسی بر اساس الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی است. لایه‌های اپیتاکسیال AlInGaP برای داشتن انرژی گپ باند خاصی طراحی شده‌اند. هنگامی که یک ولتاژ آستانه بیش از آستانه پیوند (تقریباً 2.0 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه n و حفره‌ها از ناحیه p به داخل پیوند تزریق می‌شوند. هنگامی که این حامل‌های بار در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. طول موج (رنگ) این نور مستقیماً توسط انرژی گپ باند ماده AlInGaP تعیین می‌شود که برای تولید نور قرمز حول 639 نانومتر تنظیم شده است. قالب هفت‌بخشی یک الگوی استاندارد است که در آن بخش‌های LED منفرد (با برچسب A تا G) می‌توانند به صورت انتخابی روشن شوند تا هر رقم عددی از 0 تا 9 را تشکیل دهند. پیکربندی آند مشترک، مدار راه‌اندازی نمایشگرهای مالتی‌پلکس را ساده می‌کند.

13. روندها و تحولات فناوری

در حالی که نمایشگرهای LED هفت‌بخشی گسسته برای کاربردهای خاص همچنان مرتبط هستند، روند کلی در فناوری نمایشگر به سمت راه‌حل‌های یکپارچه در حرکت است. این موارد شامل:نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای و الفبایی-عددی:انعطاف‌پذیری بیشتر برای نمایش حروف، نمادها و کاراکترهای سفارشی ارائه می‌دهند.نمایشگرهای OLED و Micro-LED:رزولوشن بالاتر، کنتراست بهتر و عوامل فرم نازک‌تر را ارائه می‌دهند، اگرچه اغلب با هزینه بالاتر و نیازهای راه‌اندازی متفاوت.نمایشگرهای با راه‌انداز یکپارچه:ماژول‌هایی که آرایه LED را با آی‌سی کنترل‌کننده/راه‌انداز روی یک PCB ترکیب می‌کنند و طراحی رابط را ساده می‌کنند (اغلب فقط یک اتصال سریال). برای جایگاه خاص نمایشگرهای عددی با روشنایی بالا، مستحکم و ساده، نمایشگرهای مبتنی بر AlInGaP مانند LTC-5836KR-07 همچنان تعادل بهینه‌ای از عملکرد، قابلیت اطمینان و هزینه ارائه می‌دهند. تحولات آینده ممکن است بر روی بازده حتی بالاتر، محدوده‌های دمایی گسترده‌تر و جایگزین‌های بسته‌بندی نصب سطحی به جای طراحی‌های سوراخ‌دار متمرکز شود.