دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-4624JD - ارتفاع رقم 0.4 اینچ - رنگ هایپر رد - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-4624JD یک ماژول نمایشگر عددی سه رقمی فشرده و با عملکرد بالا است که برای کاربردهایی که نیاز به نمایش اعداد واضح و روشن دارند طراحی شده است. عملکرد اصلی آن نمایش بصری اعداد از 0 تا 9 روی هر یک از سه رقم خود با استفاده از سگمنت‌های LED قابل آدرس‌دهی جداگانه است.

این دستگاه در دسته نمایشگرهای سون سگمنت مالتی‌پلکس با آند مشترک قرار می‌گیرد. این نمایشگر از تکنولوژی پیشرفته نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای المان‌های نورانی خود، به طور خاص در رنگ هایپر رد استفاده می‌کند. نمایشگر دارای صفحه‌ای خاکستری با نشانه‌گذاری سفید سگمنت‌ها است که کنتراست و خوانایی را تحت شرایط نوری مختلف افزایش می‌دهد. هدف طراحی اولیه ارائه راه‌حلی قابل اعتماد، کم‌مصرف و با ظاهری یکنواخت برای پنل‌های ابزار دقیق، الکترونیک مصرفی، کنترل‌های صنعتی و سایر سیستم‌های توکار است که نمایش داده‌های عددی در آن‌ها حیاتی است.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

• اندازه رقم:دارای ارتفاع کاراکتر 0.40 اینچ (10.0 میلی‌متر) است که آن را برای فواصل دید متوسط مناسب می‌سازد.
• کیفیت نوری:تابش نور پیوسته و یکنواختی در هر سگمنت ارائه می‌دهد که نقاط تاریک را حذف کرده و ظاهر یکنواخت کاراکترها را تضمین می‌کند.
• بازدهی:با تکنولوژی AlInGaP ساخته شده است و برای دستیابی به روشنایی بالا به جریان راه‌اندازی نسبتاً کمی نیاز دارد که به کاهش مصرف کلی توان سیستم کمک می‌کند.
• عملکرد بصری:برای روشنایی بالا و کنتراست عالی در برابر پس‌زمینه خاکستری خود طراحی شده است که منجر به خوانایی عالی می‌شود. همچنین زاویه دید وسیعی ارائه می‌دهد که نمایشگر را از موقعیت‌های مختلف قابل خواندن می‌سازد.
• قابلیت اطمینان:به عنوان یک دستگاه حالت جامد، در مقایسه با نمایشگرهای مکانیکی، قابلیت اطمینان بالا، طول عمر عملیاتی طولانی و مقاومت در برابر ضربه و لرزش ارائه می‌دهد.
• انطباق:محصول به صورت بسته‌بندی بدون سرب ساخته شده و از دستورالعمل‌های زیست‌محیطی RoHS (محدودیت مواد خطرناک) پیروی می‌کند.

1.2 شناسایی دستگاه

شماره قطعه LTC-4624JD مشخص‌کننده دستگاهی با LEDهای AlInGaP هایپر رد در پیکربندی آند مشترک مالتی‌پلکس است که شامل یک نقطه اعشار سمت راست نیز می‌شود. این قرارداد نامگذاری امکان شناسایی واضح تکنولوژی، رنگ، پیکربندی الکتریکی و ویژگی‌های خاص را فراهم می‌کند.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• توان تلف شده در هر سگمنت:70 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که می‌تواند به طور ایمن توسط یک سگمنت LED تلف شود.
• جریان پیشروی پیک در هر سگمنت:90 میلی‌آمپر. این مقدار فقط تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مجاز است.
• جریان پیشروی پیوسته در هر سگمنت:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این مقدار با نرخ خطی 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط بالای 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد، به این معنی که جریان پیوسته ایمن در محیط‌های گرم‌تر کاهش می‌یابد.
• ولتاژ معکوس در هر سگمنت:5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس می‌تواند باعث شکست شود.
• محدوده دمای عملکرد و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:تا حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 3 ثانیه در فاصله 1.6 میلی‌متر زیر صفحه نشیمن در حین مونتاژ را تحمل می‌کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط آزمایش مشخص (دمای محیط=25 درجه سانتی‌گراد) اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور متوسط (I_V):در محدوده 200 تا 650 میکروکاندلا در جریان پیشرو (I_F) 1 میلی‌آمپر. این نشان‌دهنده قدرت خروجی نور درک شده توسط چشم انسان است.
• ولتاژ پیشرو در هر سگمنت (V_F):معمولاً 2.6 ولت، با حداکثر 2.6 ولت در I_F=20 میلی‌آمپر. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که مدار راه‌انداز می‌تواند ولتاژ کافی را در این محدوده تأمین کند.
• طول موج تابش پیک (λ_p):650 نانومتر. این طول موجی است که در آن شدت نور تابشی در بالاترین حد است و رنگ هایپر رد آن را تعریف می‌کند.
• طول موج غالب (λ_d):639 نانومتر. این درک تک طول موجی از رنگ توسط چشم انسان است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر. این پارامتر گسترش طیف تابشی حول طول موج پیک را توصیف می‌کند.
• جریان معکوس در هر سگمنت (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت.
• نسبت تطابق شدت نور:حداکثر 2:1. این اطمینان می‌دهد که تغییرات روشنایی بین سگمنت‌ها درون یک نمایشگر کنترل می‌شود و ظاهر یکنواختی ارائه می‌دهد.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

3.1 ابعاد بسته‌بندی

LTC-4624JD در قالب استاندارد DIP (بسته دو ردیفه) با پایه‌های عبوری ارائه می‌شود. تمام ابعاد حیاتی برای طراحی جای پایه PCB (برد مدار چاپی) و برش‌های پنل در نقشه مکانیکی دقیق ارائه شده است. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. طراحان باید برای فاصله‌گذاری دقیق سوراخ‌های نصب، موقعیت پنجره سگمنت‌ها و فاصله پایه‌ها به این نقشه مراجعه کنند تا اطمینان حاصل شود که از نظر مکانیکی به درستی جای می‌گیرد.

3.2 اتصال پایه‌ها و مدار داخلی

نمایشگر دارای پیکربندی 15 پایه است (با چندین پایه که به عنوان \"بدون پایه\" علامت‌گذاری شده‌اند). این نمایشگر از طرح آند مشترک مالتی‌پلکس استفاده می‌کند.

• آندهای مشترک:پایه‌های 1 (رقم 1)، 5 (رقم 2)، 7 (رقم 3) و 14 (مشترک برای LEDهای L1، L2، L3) ترمینال‌های تغذیه مثبت برای ارقام و LEDهای نشانگر هستند.
• کاتدهای سگمنت:پایه‌های 2 (E)، 3 (C, L3)، 4 (D)، 6 (DP)، 8 (G)، 11 (B, L2)، 12 (A, L1) و 15 (F) ترمینال‌های منفی برای سگمنت‌های جداگانه و نقطه اعشار سمت راست (DP) هستند. سگمنت‌های A تا G رقم اصلی را تشکیل می‌دهند، در حالی که L1 تا L3 LEDهای نشانگر جداگانه‌ای هستند.
• نمودار مدار:شماتیک داخلی نشان می‌دهد که سگمنت‌های هر رقم یک اتصال آند مشترک دارند. برای روشن کردن یک سگمنت خاص روی یک رقم خاص، پایه کاتد مربوطه آن باید در سطح پایین (زمین) قرار گیرد در حالی که پایه آند مشترک رقم آن در سطح بالا قرار می‌گیرد. این تکنیک مالتی‌پلکس کردن تعداد کل پایه‌های درایور مورد نیاز را کاهش می‌دهد.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل منحنی‌های مشخصه معمول است که برای تحلیل طراحی دقیق ضروری هستند.

• جریان پیشرو در مقابل ولتاژ پیشرو (منحنی I-V):این منحنی رابطه غیرخطی بین ولتاژ اعمال شده در دو سر یک LED و جریان حاصل را نشان می‌دهد. این منحنی برای طراحی جنبه محدودکننده جریان مدار راه‌انداز بسیار مهم است، زیرا LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند.
• شدت نور در مقابل جریان پیشرو:این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان راه‌اندازی افزایش می‌یابد. این رابطه معمولاً در یک محدوده خطی است اما در جریان‌های بالاتر اشباع می‌شود. طراحان از این نمودار برای انتخاب نقطه عملیاتی استفاده می‌کنند که روشنایی را با بازدهی و طول عمر متعادل می‌سازد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:این منحنی کاهش خروجی نور را با افزایش دمای اتصال LED نشان می‌دهد. این منحنی اهمیت مدیریت حرارتی را برجسته می‌سازد، به ویژه در کاربردهای با دمای بالا یا جریان بالا.
• توزیع طیفی:نموداری که شدت نسبی نور تابیده شده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد و حول پیک 650 نانومتر متمرکز است. این نمودار مشخصات رنگ دقیق تابش هایپر رد را تعریف می‌کند.

5. دستورالعمل‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

5.1 طراحی مدار راه‌انداز

• راه‌اندازی جریان ثابت:به شدت نسبت به راه‌اندازی ولتاژ ثابت توصیه می‌شود. LEDها به جریان حساس هستند؛ یک منبع جریان ثابت، روشنایی یکنواخت را تضمین کرده و در برابر فرار حرارتی محافظت می‌کند، حتی زمانی که ولتاژ پیشرو بین واحدها یا با دما تغییر می‌کند.
• حاشیه ولتاژ:مدار درایور باید طوری طراحی شود که کل محدوده ولتاژ پیشرو LED (V_F) را از حداقل تا حداکثر در بر بگیرد تا تضمین کند که جریان هدف تحت همه شرایط تأمین می‌شود.
• محدود کردن جریان:جریان عملیاتی ایمن باید بر اساس حداکثر دمای محیط مورد انتظار انتخاب شود و ضریب کاهش 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد بالای 25 درجه سانتی‌گراد اعمال گردد.
• محافظت در برابر بایاس معکوس:مدار باید شامل محافظت (مانند دیودهای موازی با پایه‌های نمایشگر) باشد تا از اعمال ولتاژ معکوس یا اسپایک‌های ولتاژ در حین چرخه‌های روشن/خاموش جلوگیری کند، که می‌تواند باعث مهاجرت فلز و خرابی دستگاه شود.
• پیاده‌سازی مالتی‌پلکس:از آنجایی که این یک نمایشگر مالتی‌پلکس با آند مشترک است، یک میکروکنترلر یا IC درایور اختصاصی باید به طور متوالی آند هر رقم را فعال کند در حالی که داده‌های سگمنت آن رقم را روی خطوط کاتد ارائه می‌دهد. نرخ تازه‌سازی باید به اندازه کافی بالا باشد تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود (معمولاً >60 هرتز).

5.2 مدیریت حرارتی و محیطی

• اجتناب از تنش بیش از حد:تجاوز از جریان راه‌اندازی یا دمای عملیاتی توصیه شده، تخریب خروجی نور (افت لومن) را تسریع کرده و می‌تواند منجر به خرابی فاجعه‌بار زودرس شود.
• جلوگیری از تعریق:از قرار دادن نمایشگر در معرض تغییرات سریع دما، به ویژه در محیط‌های مرطوب، خودداری کنید زیرا تشکیل تعریق روی سطح LED می‌تواند باعث مشکلات الکتریکی یا نوری شود.
• جابجایی مکانیکی:در حین مونتاژ نیروی غیرعادی به بدنه نمایشگر وارد نکنید. از ابزار و روش‌های مناسب برای جلوگیری از ترک خوردن لنز اپوکسی یا آسیب به اتصالات سیمی داخلی استفاده کنید.

5.3 نکات مونتاژ و یکپارچه‌سازی

• فیلترها/فیلم‌های رویه:اگر از فیلم چسب حساس به فشار (برای فیلترهای رنگی یا الگوها) استفاده می‌کنید، اطمینان حاصل کنید که با پنل جلویی تماس شدید نداشته باشد، زیرا این ممکن است باعث جابجایی فیلم از موقعیت مورد نظر شود.
• دسته‌بندی برای مجموعه‌های چند نمایشگری:هنگام استفاده از دو یا چند نمایشگر در یک مجموعه (مانند یک پنل چند رقمی)، به شدت توصیه می‌شود که نمایشگرها از یک دسته تولیدی یکسان تهیه شوند تا از تفاوت‌های محسوس در رنگ یا روشنایی بین واحدها جلوگیری شود.
• آزمایش قابلیت اطمینان:اگر محصول نهایی حاوی این نمایشگر باید تحت آزمایش‌های افت یا لرزش خاصی قرار گیرد، شرایط آزمایش باید از قبل ارزیابی شود تا از سازگاری اطمینان حاصل شود.

6. ذخیره‌سازی و جابجایی

ذخیره‌سازی مناسب برای حفظ قابلیت لحیم‌کاری و عملکرد حیاتی است.

• شرایط استاندارد ذخیره‌سازی:برای نمایشگر با پایه‌های عبوری در بسته‌بندی اصلی، محیط توصیه شده دمای 5 تا 30 درجه سانتی‌گراد با رطوبت نسبی زیر 60% است.
• حساسیت به رطوبت:اگر محصول در کیسه ضد رطوبت ذخیره نشده است یا کیسه بیش از 6 ماه باز بوده است، توصیه می‌شود قطعات را قبل از استفاده به مدت 48 ساعت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد پخت کنید. مونتاژ باید ظرف یک هفته پس از پخت تکمیل شود.
• مدیریت موجودی:برای جلوگیری از اکسیداسیون پایه‌ها، پیشنهاد می‌شود سطح موجودی را پایین نگه داشته و قطعات را در اسرع وقت استفاده کنید. ذخیره‌سازی طولانی مدت تحت شرایط غیرایده‌آل ممکن است نیاز به قلع‌کاری مجدد پایه‌ها قبل از لحیم‌کاری داشته باشد.

7. سناریوهای کاربردی معمول

LTC-4624JD برای انواع کاربردهایی که نیاز به نشانگر عددی واضح و قابل اعتماد دارند بسیار مناسب است:

• تجهیزات تست و اندازه‌گیری:مولتی‌مترهای دیجیتال، فرکانس‌کانترها، منابع تغذیه، جایی که روشنایی و خوانایی آن کلیدی است.
• کنترل‌های صنعتی:تایمرهای فرآیند، نمایشگرهای شمارنده، نمایش دمای روی پنل‌های کنترل ماشین‌آلات.
• الکترونیک مصرفی:تجهیزات صوتی (نمایشگر سطح تقویت‌کننده)، ساعت‌های مدل قدیمی و کنترل‌های لوازم خانگی.
• بازار جانبی خودرو:گیج‌ها و ابزارهای تشخیصی (اگرچه برای سیستم‌های ایمنی اولیه خودرو بدون مشورت قبلی مناسب نیست).
• سیستم‌های توکار و نمونه‌سازی:کیف‌های آموزشی و پروژه‌های علاقه‌مندان به دلیل رابط مالتی‌پلکس ساده آن.

8. پرسش‌های متداول (FAQ)

8.1 تفاوت بین آند مشترک و کاتد مشترک چیست؟

در یک نمایشگر با آند مشترک، تمام آندهای (طرف مثبت) LEDهای یک رقم به هم متصل هستند. شما یک سگمنت را با اعمال ولتاژ پایین (زمین) به کاتد آن روشن می‌کنید. در یک نمایشگر با کاتد مشترک، کاتدها مشترک هستند و شما برای روشن کردن یک سگمنت ولتاژ بالا را به آند اعمال می‌کنید. LTC-4624JD از نوع آند مشترک است.

8.2 چگونه مقدار مقاومت محدودکننده جریان را محاسبه کنم؟

برای راه‌اندازی با ولتاژ ثابت (که به عنوان روش اصلی توصیه نمی‌شود)، از قانون اهم استفاده کنید: R = (V_منبع- V_F) / I_F. از حداکثر V_Fاز دیتاشیت (2.6 ولت) و I_Fمورد نظر خود (مثلاً 20 میلی‌آمپر) استفاده کنید. اگر V_منبع=5 ولت باشد، R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 اهم. یک مدار درایور جریان ثابت راه‌حل قوی‌تری است.

8.3 چرا از مالتی‌پلکس استفاده می‌شود؟

مالتی‌پلکس کردن به طور قابل توجهی تعداد پایه‌های I/O میکروکنترلر یا کانال‌های IC درایور مورد نیاز را کاهش می‌دهد. یک نمایشگر سون سگمنت سه رقمی غیرمالتی‌پلکس به 3*7=21 پایه نیاز دارد. این نسخه مالتی‌پلکس فقط به 3 (آندهای رقم) + 8 (کاتدهای سگمنت) = 11 پایه نیاز دارد که برخی از آن‌ها برای نشانگرها مشترک هستند.

8.4 \"هایپر رد\" به چه معناست؟

هایپر رد به یک سایه خاص و عمیق از نور قرمز اشاره دارد که توسط LEDهای AlInGaP با طول موج غالب حدود 639-650 نانومتر ساطع می‌شود. این رنگ اغلب از LEDهای قرمز استاندارد روشن‌تر و کارآمدتر است و به دلیل دید بالا و کنتراست عالی انتخاب می‌شود.

9. پیشینه و روندهای تکنولوژی

9.1 تکنولوژی AlInGaP

آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) یک ماده نیمه‌هادی است که به طور خاص برای تابش نور با بازده بالا در محدوده طول‌موج قرمز، نارنجی و زرد طراحی شده است. این ماده بر روی یک زیرلایه غیرشفاف GaAs رشد داده می‌شود و در مقایسه با تکنولوژی‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، کارایی نوری و پایداری حرارتی برتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بالا و قابلیت اطمینان مشاهده شده در LTC-4624JD می‌شود.

9.2 زمینه تکنولوژی نمایشگر

در حالی که نمایشگرهای LED سون سگمنت مانند LTC-4624JD به دلیل سادگی، روشنایی و هزینه کم، یک جزء اصلی برای نمایش اعداد اختصاصی باقی مانده‌اند، آن‌ها بخشی از یک اکوسیستم گسترده‌تر هستند. نمایشگرهای LED ماتریس نقطه‌ای قابلیت حروف-عددی و گرافیکی ارائه می‌دهند. برای اطلاعات پیچیده، اغلب از LCDها (نمایشگرهای کریستال مایع) و OLEDها (دیودهای نورگسیل ارگانیک) استفاده می‌شود. انتخاب به نیازهای خاص برای زاویه دید، روشنایی، مصرف توان، پیچیدگی اطلاعات و هزینه بستگی دارد.