دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-4624JF - ارتفاع رقم 0.4 اینچ - زرد نارنجی AlInGaP - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-4624JF یک ماژول نمایشگر LED سه رقمی و هفت قسمتی با عملکرد بالا است که برای کاربردهای نیازمند نمایش واضح اعداد طراحی شده است. عملکرد اصلی آن نمایش بصری داده‌های عددی با وضوح و قابلیت اطمینان بالا است. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از فناوری پیشرفته نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تراشه‌های LED نهفته است که در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP استاندارد، بازده نوری و خلوص رنگ برتری ارائه می‌دهد. بازار هدف شامل ابزار دقیق صنعتی، تجهیزات تست و اندازه‌گیری، سیستم‌های فروشگاهی، داشبورد خودرو (برای نمایشگرهای جانبی یا پس از فروش) و هر سیستم توکار دیگری است که به یک نمایشگر عددی فشرده، روشن و با رابط آسان نیاز دارد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 ویژگی‌های فوتومتریک و نوری

عملکرد نوری در قلب عملکرد نمایشگر قرار دارد. این دستگاه از تراشه‌های AlInGaP بر روی یک زیرلایه غیرشفاف GaAs استفاده می‌کند که در طیف زرد-نارنجی نور ساطع می‌کند.شدت نور متوسط (Iv)در جریان تست استاندارد 1mA از حداقل 200 میکروکاندلا تا مقدار معمول 650 میکروکاندلا مشخص شده است. این روشنایی بالا، در ترکیب با صفحه خاکستری و قطعات سفید، تضمین‌کننده کنتراست عالی و ظاهر مطلوب کاراکترها است.طول موج اوج تابش (λp)معمولاً 611 نانومتر است، باطول موج غالب (λd)605 نانومتر، که خروجی را به طور قطع در محدوده زرد-نارنجی قرار می‌دهد.نیم‌عرض خط طیفی (Δλ)حدود 17 نانومتر است که نشان‌دهنده تابش رنگی نسبتاً خالص است.نسبت تطابق شدت نور2:1 (حداکثر) یکنواختی معقولی در روشنایی قطعات در سراسر نمایشگر را تضمین می‌کند.

2.2 پارامترهای الکتریکی

مشخصات الکتریکی، مرزها و شرایط عملیاتی برای استفاده مطمئن را تعریف می‌کنند.ولتاژ مستقیم هر قطعه (VF)در جریان مستقیم (IF) برابر با 20mA، مقدار معمول 2.6 ولت و حداکثر 2.6 ولت است.ولتاژ معکوس هر قطعهدر حداکثر 5 ولت درجه‌بندی شده است.جریان مستقیم پیوسته هر قطعهدر دمای 25 درجه سانتی‌گراد، 25 میلی‌آمپر است، با ضریب کاهش 0.33 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد برای دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد. برای کار پالسی،جریان مستقیم اوج90 میلی‌آمپر تحت شرایط خاص (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) مجاز است.جریان معکوس هر قطعه (IR)در حداکثر ولتاژ معکوس 5 ولت، حداکثر 100 میکروآمپر است.

2.3 درجه‌بندی‌های حرارتی و حداکثر مطلق

این درجه‌بندی‌ها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد.اتلاف توان هر قطعهنباید از 70 میلی‌وات تجاوز کند. دستگاه برای یکمحدوده دمای عملیاتیاز 35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی شده است، با یکمحدوده دمای ذخیره‌سازییکسان. برای مونتاژ، حداکثردمای لحیم‌کاری260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر مدت 3 ثانیه است که در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن قطعه اندازه‌گیری می‌شود. رعایت این محدودیت‌ها برای قابلیت اطمینان بلندمدت بسیار مهم است.

3. سیستم دسته‌بندی و باینینگ

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که دستگاهبر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است. این بدان معناست که LEDها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در شرایط تست استاندارد (احتمالاً IF=1mA) مرتب (باین) می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی با سطوح روشنایی یکنواخت برای کاربرد خود انتخاب کنند و از تغییرات محسوس در شدت نمایش بین واحدها یا دسته‌های تولیدی مختلف جلوگیری کنند. در حالی که سند کدهای باین خاصی را به تفصیل شرح نمی‌دهد، این رویه تضمین می‌کند که حداقل شدت نور 200 میکروکاندلا برآورده شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل بخشی برایمنحنی‌های مشخصه الکتریکی / نوری معمولاست. اگرچه منحنی‌های خاص در متن ارائه شده به تفصیل شرح داده نشده‌اند، چنین نمودارهایی معمولاً رابطه بین جریان مستقیم (IF) و ولتاژ مستقیم (VF)، رابطه بین شدت نور (Iv) و جریان مستقیم (IF)، و چگونگی تغییر شدت نور با دمای محیط را نشان می‌دهند. این منحنی‌ها برای طراحان جهت بهینه‌سازی جریان راه‌اندازی برای دستیابی به روشنایی مطلوب، در حالی که اتلاف توان را مدیریت می‌کنند و عملکرد در شرایط دمایی غیراستاندارد را درک می‌کنند، بسیار ارزشمند هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد فیزیکی

این دستگاه دارای ارتفاع رقم 0.4 اینچ (10.0 میلی‌متر) است. ابعاد پکیج در یک نقشه دقیق با تمام اندازه‌ها بر حسب میلی‌متر ارائه شده است. تلرانس‌ها معمولاً ±0.25 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این اطلاعات برای طراحی جای پایه PCB و اطمینان از تناسب مناسب در محفظه محصول نهایی حیاتی است.

5.2 دیاگرام پایه‌ها و اتصالات

LTC-4624JF یک نمایشگرمالتی‌پلکس با آند مشترکاست. این نمایشگر 15 پایه دارد، اگرچه همه استفاده نمی‌شوند. دیاگرام مدار داخلی و جدول اتصال پایه‌ها نشان می‌دهد که چگونه سه پایه آند مشترک (برای رقم 1، رقم 2 و رقم 3) و 14 کاتد قطعه (A, B, C, D, E, F, G, DP و سه LED مجزا L1, L2, L3) چیده شده‌اند. یک پایه آند مشترک اختصاصی (پایه 14) برای LEDهای مجزا (L1, L2, L3) وجود دارد. این طراحی مالتی‌پلکس امکان کنترل 3 رقم و نشانگرهای اضافی را با تعداد کاهش‌یافته‌ای از پایه‌های I/O میکروکنترلر فراهم می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دستورالعمل کلیدی ارائه شده، محدودیت دمای لحیم‌کاری است: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 3 ثانیه، که در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نشیمن اندازه‌گیری می‌شود. این یک پارامتر استاندارد لحیم‌کاری رفلو است. پیروی از پروفیل رفلو توصیه شده برای فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب برای جلوگیری از آسیب حرارتی به تراشه‌های LED یا پکیج پلاستیکی بسیار مهم است. دستگاه باید قبل از استفاده در محدوده دمای مشخص شده خود (35- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) و در محیط خشک نگهداری شود.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

به عنوان یک نمایشگر مالتی‌پلکس با آند مشترک، نیاز به یک مدار درایور خارجی دارد. معمولاً پایه‌های آند مشترک به کلکتور (یا درین) ترانزیستورهای PNP (یا MOSFETهای کانال P) متصل می‌شوند که توسط یک میکروکنترلر سوئیچ می‌شوند. پایه‌های کاتد قطعات به مقاومت‌های محدودکننده جریان و سپس به خروجی‌های یک IC درایور سینک (مانند رجیستر شیفت 74HC595 یا یک درایور LED اختصاصی) یا مستقیماً به پایه‌های میکروکنترلر با قابلیت سینک جریان کافی متصل می‌شوند. مالتی‌پلکسینگ با فعال کردن متوالی آند مشترک یک رقم در هر زمان، در حالی که داده قطعه مربوط به آن رقم ارائه می‌شود، و چرخش سریع در بین تمام ارقام به اندازه‌ای که یک تصویر پایدار ایجاد کند (معمولاً >60 هرتز) به دست می‌آید.

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:برای جلوگیری از تجاوز از حداکثر جریان مستقیم پیوسته (25mA/قطعه) ضروری است. مقاومت‌ها باید بر اساس ولتاژ تغذیه، ولتاژ مستقیم LED (VF) و جریان مورد نظر محاسبه شوند.
• فرکانس مالتی‌پلکسینگ:باید به اندازه کافی بالا باشد تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود. نرخ نوسازی 100-200 هرتز برای هر رقم رایج است.
• جریان اوج:در یک تنظیم مالتی‌پلکس، جریان لحظه‌ای هر قطعه در مدت زمان کوتاه روشن بودن آن، بالاتر از جریان متوسط خواهد بود. اطمینان حاصل کنید که جریان اوج از درجه‌بندی 90mA برای چرخه وظیفه انتخاب شده تجاوز نکند.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده برای کاربردهایی که نمایشگر ممکن است از موقعیت‌های خارج از مرکز مشاهده شود مفید است.
• محافظت در برابر ESD:LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. در حین مونتاژ با رعایت احتیاط‌های مناسب ESD با آنها کار کنید.

8. مقایسه و تمایز فنی

مشخصه اصلی متمایزکننده LTC-4624JF استفاده آن از فناوریAlInGaPاست. در مقایسه با LEDهای قرمز سنتی GaAsP، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد، به این معنی که خروجی روشن‌تری برای همان جریان راه‌اندازی، یا همان روشنایی با توان کمتر فراهم می‌کند. همچنین اشباع رنگ و پایداری بهتری در دما و طول عمر ارائه می‌دهد. طراحی صفحه خاکستری/قطعات سفید کنتراست را افزایش می‌دهد. ارتفاع رقم 0.4 اینچی آن تعادل خوبی بین اندازه و خوانایی ارائه می‌دهد و بین نمایشگرهای کوچک‌تر 0.3 اینچی و بزرگ‌تر 0.5 یا 0.56 اینچی قرار می‌گیرد.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف LEDهای مجزا L1، L2، L3 چیست؟

ج: اینها نشانگرهای LED مجزا، جدا از ارقام هفت قسمتی هستند. می‌توان از آنها برای نشانگرهای وضعیت، دونقطه در نمایشگر ساعت، یا سایر عملکردهای نمادین استفاده کرد که عملکردی فراتر از فقط اعداد ارائه می‌دهند.

س: چگونه مقدار مقاومت محدودکننده جریان را محاسبه کنم؟

ج: از قانون اهم استفاده کنید: R = (V_منبع - VF) / I_موردنظر. برای منبع تغذیه 5 ولت، VF برابر 2.6 ولت و جریان مورد نظر 15mA: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد استفاده کنید (مثلاً 150 یا 180 اهم).

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را بدون مالتی‌پلکسینگ راه‌اندازی کنم؟

ج: از نظر فنی بله، با اتصال همه آندهای مشترک به یکدیگر و راه‌اندازی مستقل هر کاتد قطعه. با این حال، این امر به 11 خط درایو (8 قطعه + DP + 3 LED) به جای تعداد کاهش‌یافته در طرح مالتی‌پلکس نیاز دارد که استفاده از پایه‌های میکروکنترلر را ناکارآمد می‌کند.

س: عبارت "دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور" برای طراحی من چه معنایی دارد؟

ج: این امر ثبات روشنایی را تضمین می‌کند. برای کاربردهای حیاتی که ظاهر یکنواخت بسیار مهم است، در صورت موجود بودن، می‌توانید کد باین دقیق‌تری از سازنده مشخص کنید. برای اکثر کاربردها، دسته‌بندی استاندارد کافی است.

10. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک نمایشگر خوانش ولت‌متر سه رقمی ساده.یک میکروکنترلر مجهز به ADC یک ولتاژ را اندازه‌گیری می‌کند. فریم‌ور خوانش را به سه رقم BCD تبدیل می‌کند. یک وقفه تایمر یک روال مالتی‌پلکسینگ را در 150 هرتز فعال می‌کند. روال: 1) همه درایورهای آند رقم را خاموش می‌کند. 2) الگوی قطعات برای رقم 1 را به IC درایور کاتد ارسال می‌کند. 3) ترانزیستور مربوط به آند رقم 1 را فعال می‌کند. 4) مدت کوتاهی منتظر می‌ماند. 5) برای ارقام 2 و 3 تکرار می‌کند. LEDهای مجزا (L1, L2, L3) می‌توانند برای نشان دادن محدوده اندازه‌گیری (مثلاً mV, V, محدوده خودکار) استفاده شوند. روشنایی و کنتراست بالا، خوانایی تحت شرایط نوری مختلف در محیط آزمایشگاهی یا میدانی را تضمین می‌کند.

11. معرفی اصل فناوری

فناوری هسته،LED AlInGaPاست. AlInGaP یک ترکیب نیمه‌هادی III-V است که در آن آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفر در نسبت‌های خاصی ترکیب می‌شوند تا یک ماده با گاف انرژی مستقیم ایجاد کنند که در طیف قرمز تا زرد-سبز نور ساطع می‌کند. "زیرلایه غیرشفاف GaAs" ذکر شده به این معنی است که زیرلایه رشد بخشی از نور تولید شده را جذب می‌کند، اما لایه فعال AlInGaP خود بسیار کارآمد است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ترکیب خاص، طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند که در این مورد زرد-نارنجی است.

12. روندها و زمینه فناوری

در حالی که فناوری‌های نمایشگر جدیدتر مانند OLED و LCDهای با وضوح بالا بر بازار الکترونیک مصرفی تسلط دارند، نمایشگرهای LED هفت قسمتی به دلیل سادگی فوق‌العاده، استحکام، روشنایی بالا، محدوده دمای عملیاتی گسترده و هزینه کم برای کاربردهای فقط عددی، در زمینه‌های صنعتی، تجاری و توکار همچنان بسیار مرتبط هستند. روند در این بخش به سمت مواد با بازده بالاتر (مانند جایگزینی GaAsP با AlInGaP)، اندازه پکیج کوچک‌تر، ولتاژهای عملیاتی پایین‌تر و یکپارچه‌سازی مدار درایور است. با این حال، معماری مالتی‌پلکس با آند مشترک اساسی ماژول‌هایی مانند LTC-4624JF به دلیل سادگی الکتریکی و مفهومی آن، برای دهه‌ها اثربخشی ماندگاری داشته است.