LTD-5023AJR 0.56-inch AlInGaP Super Red LED Display Datasheet - Digit Height 14.22mm - Forward Voltage 2.6V - Power Dissipation 70mW - English Technical Document

1. उत्पाद अवलोकन

LTD-5023AJR एक उच्च-प्रदर्शन, कम-बिजली वाला सात-खंड एलईडी डिस्प्ले मॉड्यूल है। इसका प्राथमिक कार्य डिजिटल रीडआउट की आवश्यकता वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए स्पष्ट, चमकीला संख्यात्मक और सीमित अल्फ़ान्यूमेरिक वर्ण आउटपुट प्रदान करना है। मूल तकनीक AlInGaP (एल्यूमीनियम इंडियम गैलियम फॉस्फाइड) अर्धचालक सामग्री पर आधारित है, जिसे विशेष रूप से उच्च दक्षता और विश्वसनीयता के साथ सुपर रेड रंग उत्पन्न करने के लिए इंजीनियर किया गया है।

यह उपकरण एक कॉमन कैथोड प्रकार के रूप में वर्गीकृत है, जिसका अर्थ है कि प्रत्येक अंक के लिए एलईडी के सभी कैथोड आंतरिक रूप से एक साथ जुड़े हुए हैं। यह विन्यास ड्राइविंग सर्किट्री को सरल बनाता है, विशेष रूप से मल्टीप्लेक्स्ड अनुप्रयोगों के लिए। इसमें प्रति अंक एक दाएं हाथ का दशमलव बिंदु होता है, जो लचीली संख्यात्मक प्रस्तुति की अनुमति देता है। डिस्प्ले को इसकी ठोस-अवस्था निर्माण द्वारा चित्रित किया गया है, जो आघात प्रतिरोध, जीवनकाल और बिजली दक्षता के मामले में वैक्यूम फ्लोरोसेंट या गरमागरम डिस्प्ले जैसी पुरानी तकनीकों पर लाभ प्रदान करता है।

2. तकनीकी विशिष्टताओं का गहन विश्लेषण

2.1 प्रकाशमितीय और प्रकाशीय विशेषताएँ

इस डिस्प्ले की कार्यक्षमता में प्रकाशीय प्रदर्शन केंद्रीय भूमिका निभाता है। प्राथमिक रंग को "सुपर रेड" के रूप में परिभाषित किया गया है, जो AlInGaP चिप्स के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। 25°C के परिवेश तापमान पर मापे गए प्रमुख प्रकाशीय मापदंडों में शामिल हैं:

• औसत दीप्त तीव्रता (I_V): न्यूनतम 320 µcd से लेकर अधिकतम 700 µcd तक का परास, जब अत्यंत कम अग्र धारा (I) पर संचालित किया जाता है।_F) 1mA प्रति सेगमेंट की। कम करंट पर यह उच्च चमक एक महत्वपूर्ण विशेषता है।
• शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_p): आमतौर पर 639 नैनोमीटर (nm)। यह उत्सर्जित प्रकाश स्पेक्ट्रम में उच्चतम तीव्रता के विशिष्ट बिंदु को परिभाषित करता है।
• प्रमुख तरंगदैर्ध्य (\u03bb_d): आमतौर पर 631 nm। यह मानव आँख द्वारा अनुभव की जाने वाली तरंगदैर्ध्य है और रंग विनिर्देशन के लिए महत्वपूर्ण है।
• स्पेक्ट्रल लाइन अर्ध-चौड़ाई (\u0394\u03bb): लगभग 20 nm. यह पैरामीटर उत्सर्जित प्रकाश बैंड की वर्णक्रमीय शुद्धता या संकीर्णता को दर्शाता है।
• Luminous Intensity Matching Ratio (I_V-m): Maximum of 2:1 at I_F=1mA. यह एक ही अंक के विभिन्न खंडों के बीच चमक में एकरूपता सुनिश्चित करता है, जो एक सुसंगत दृश्य उपस्थिति के लिए महत्वपूर्ण है।

सभी दीप्त तीव्रता माप CIE प्रकाशिक आँख-प्रतिक्रिया वक्र के लिए अंशांकित एक सेंसर और फ़िल्टर संयोजन का उपयोग करके किए जाते हैं, जो मानव दृष्टि के लिए डेटा की प्रासंगिकता सुनिश्चित करता है।

2.2 Electrical and Absolute Maximum Ratings

इन रेटिंग्स का पालन डिवाइस की विश्वसनीय संचालन और स्थायी क्षति को रोकने के लिए आवश्यक है।

• प्रति सेगमेंट निरंतर फॉरवर्ड करंट: Absolute maximum is 25 mA. A linear derating factor of 0.33 mA/°C is applied for ambient temperatures (T_A) 25\u00b0C से ऊपर।
• प्रति सेगमेंट पीक फॉरवर्ड करंट: अधिकतम 90 mA, लेकिन केवल 1/10 ड्यूटी साइकिल और 0.1ms की पल्स चौड़ाई वाली पल्स्ड स्थितियों में। यह मल्टीप्लेक्स्ड सिस्टम में उच्चतर पीक चमक प्राप्त करने के लिए संक्षिप्त ओवर-ड्राइविंग की अनुमति देता है।
• प्रति सेगमेंट पावर डिसिपेशन: अधिकतम 70 mW। यह सीमा, फॉरवर्ड करंट रेटिंग के साथ मिलकर, ऑपरेटिंग परिस्थितियों में अधिकतम अनुमेय फॉरवर्ड वोल्टेज निर्धारित करती है।
• प्रति सेगमेंट रिवर्स वोल्टेज: अधिकतम 5 वोल्ट। इससे अधिक होने पर LED जंक्शन क्षतिग्रस्त हो सकता है।
• प्रति सेगमेंट फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F): आमतौर पर 2.6V, जिसकी अधिकतम सीमा 20mA के टेस्ट करंट (I_F) पर 2.6V है। न्यूनतम मान 2V सूचीबद्ध है।
• प्रति सेगमेंट रिवर्स करंट (I_R): रिवर्स वोल्टेज (V_R5V का वोल्टेज लागू किया जाता है।

2.3 थर्मल और पर्यावरणीय विशिष्टताएँ

• ऑपरेटिंग तापमान सीमा: -35°C से +85°C. यह विस्तृत सीमा डिस्प्ले को औद्योगिक नियंत्रणों से लेकर उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स तक विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए उपयुक्त बनाती है।
• भंडारण तापमान सीमा: -35°C से +85°C.
• Soldering Temperature: यह डिवाइस 260°C के सोल्डर तापमान को 3 सेकंड तक सहन कर सकता है, जिसे सीटिंग प्लेन से 1/16 इंच (लगभग 1.6mm) नीचे मापा गया है। यह मानक लीड-फ्री रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रियाओं के साथ संगत है।

3. बिनिंग और वर्गीकरण प्रणाली

डेटाशीट स्पष्ट रूप से बताती है कि डिवाइस "ल्यूमिनस इंटेंसिटी के लिए वर्गीकृत" है। यह एक उत्पादन बिनिंग प्रक्रिया का संकेत देता है जहां डिस्प्ले को एक मानक परीक्षण धारा (संभवतः 1mA या 20mA) पर उनके मापित प्रकाश उत्पादन के आधार पर छांटा जाता है। बिन न्यूनतम और/या विशिष्ट तीव्रता मानों (जैसे, 320-700 µcd रेंज) द्वारा परिभाषित किए जाते हैं। यह डिजाइनरों को उनके अनुप्रयोग के लिए सुसंगत चमक स्तर वाले भागों का चयन करने की अनुमति देता है, जिससे किसी उत्पाद में कई इकाइयों में एक समान रूप सुनिश्चित होता है। हालांकि इस विशिष्ट शीट में विस्तृत नहीं है, समान डिवाइसों में अक्सर फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) और डॉमिनेंट वेवलेंथ (λ के लिए बिन होते हैं।_dविद्युत और रंग स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट "Typical Electrical/Optical Characteristic Curves" का संदर्भ देती है। हालांकि पाठ में विशिष्ट ग्राफ़ प्रदान नहीं किए गए हैं, ऐसे उपकरण के लिए मानक वक्रों में आम तौर पर शामिल होंगे:

• Forward Current vs. Forward Voltage (I-V Curve): यह घातीय संबंध दर्शाता है, जो करंट-सीमित सर्किटरी डिजाइन करने के लिए महत्वपूर्ण है। नी वोल्टेज आमतौर पर 2.6V के विशिष्ट V के आसपास होता है।_F 2.6V.
• Luminous Intensity vs. Forward Current (I-L Curve): प्रदर्शित करता है कि कैसे प्रकाश उत्पादन धारा के साथ बढ़ता है, आमतौर पर संचालन सीमा के भीतर लगभग रैखिक संबंध में। यह कम धारा (1mA) पर उच्च दक्षता को उजागर करता है।
• दीप्त तीव्रता बनाम परिवेश तापमान: जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ प्रकाश उत्पादन में कमी दर्शाता है, जो उच्च तापमान या उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।
• Spectral Distribution Curve: A plot of relative intensity versus wavelength, centering around the 631-639 nm region with the specified 20 nm half-width.

5. Mechanical and Package Information

5.1 Physical Dimensions

डिस्प्ले में अंक की ऊंचाई 0.56 इंच (14.22 मिमी) है। पैकेज आयाम ड्राइंग का संदर्भ दिया गया है, जो सभी माप मिलीमीटर में निर्दिष्ट करती है, जब तक अन्यथा नोट न किया गया हो, \u00b10.25 मिमी के मानक सहनशीलता के साथ। भौतिक पैकेज में दो पूर्ण सात-खंड अंक और उनके संबंधित दशमलव बिंदु शामिल हैं।

5.2 Pin Connection and Internal Circuit

डिवाइस में 18-पिन कॉन्फ़िगरेशन है। पिनआउट स्पष्ट रूप से परिभाषित है:

• पिन 1-12, 15-18: डिजिट 1 और डिजिट 2 के लिए व्यक्तिगत सेगमेंट (A-G, DP) के लिए एनोड कनेक्शन।
• पिन 13 और 14: क्रमशः डिजिट 2 और डिजिट 1 के लिए कॉमन कैथोड।

आंतरिक सर्किट आरेख सामान्य कैथोड व्यवस्था दर्शाता है: किसी दिए गए अंक के सभी एलईडी एक सामान्य कैथोड पिन साझा करते हैं, जबकि प्रत्येक सेगमेंट (और दशमलव बिंदु) का अपना स्वतंत्र एनोड पिन होता है। यह एक सामान्य कैथोड, बहु-अंकीय डिस्प्ले के लिए मानक कॉन्फ़िगरेशन है।

6. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

प्रदान की गई प्रमुख असेंबली विशिष्टता सोल्डरिंग प्रोफ़ाइल है: सीटिंग प्लेन से 1.6 मिमी नीचे एक बिंदु पर 3 सेकंड के लिए 260°C। यह सतह-माउंट डिवाइस रीफ्लो सोल्डरिंग के लिए IPC/JEDEC मानकों के अनुरूप है। सर्वोत्तम प्रथाओं में शामिल हैं:

• Using a controlled reflow oven with a profile that ramps up to and cools down from the peak temperature appropriately to minimize thermal stress.
• Avoiding hand soldering directly to the LED package to prevent overheating and damaging the semiconductor chips or the plastic lens.
• Ensuring the display is stored in a dry environment prior to assembly to prevent moisture absorption, which can cause "popcorning" during reflow.

7. अनुप्रयोग सुझाव

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

यह डिस्प्ले उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है जिन्हें स्पष्ट, कम-शक्ति वाले संख्यात्मक रीडआउट की आवश्यकता होती है:

• परीक्षण और माप उपकरण: मल्टीमीटर, फ्रीक्वेंसी काउंटर, पावर सप्लाई।
• औद्योगिक नियंत्रण: पैनल मीटर, प्रक्रिया संकेतक, टाइमर डिस्प्ले।
• उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स: ऑडियो उपकरण (एम्पलीफायर, रिसीवर), रसोई उपकरण, घड़ियाँ।
• ऑटोमोटिव आफ्टरमार्केट: गेज और डायग्नोस्टिक टूल्स (जहां पर्यावरणीय विशिष्टताएं उपयुक्त हों)।

7.2 डिज़ाइन संबंधी विचार

• Current Limiting: LEDs are current-driven devices. Each anode pin must be driven through a series current-limiting resistor. The resistor value is calculated as R = (V_supply - V_F) / I_F. Using the typical V_F of 2.6V and a desired I_F of 5-10mA for good brightness is common.
• मल्टीप्लेक्सिंग: बहु-अंकीय डिस्प्ले के लिए, कम ड्राइवर पिनों के साथ कई सेगमेंट को नियंत्रित करने के लिए मल्टीप्लेक्सिंग का उपयोग किया जाता है। इसमें संबंधित सेगमेंट को जलाते हुए प्रत्येक अंक के कॉमन कैथोड के बीच बिजली को तेजी से चक्रित करना शामिल है। LTD-5023AJR की कॉमन कैथोड डिज़ाइन इसके लिए आदर्श है। पीक करंट रेटिंग (90mA) छोटे मल्टीप्लेक्सिंग पल्स के दौरान उच्च तात्कालिक धाराओं की अनुमति देती है ताकि कम निरंतर धारा के बराबर औसत चमक प्राप्त की जा सके।
• माइक्रोकंट्रोलर इंटरफ़ेस: आमतौर पर एनोड को नियंत्रित करने के लिए जीपीआईओ पिन या एक समर्पित एलईडी ड्राइवर आईसी (जैसे शिफ्ट रजिस्टर या कॉन्स्टेंट करंट ड्राइवर) की आवश्यकता होती है और मल्टीप्लेक्सिंग के दौरान प्रत्येक कॉमन कैथोड पिन से करंट सिंक करने के लिए एक ट्रांजिस्टर (एनपीएन या एन-चैनल मॉस्फेट) की आवश्यकता होती है।
• व्यूइंग एंगल: डेटाशीट में "वाइड व्यूइंग एंगल" का उल्लेख है, जो उन अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद है जहां डिस्प्ले को ऑफ-एक्सिस पोजीशन से देखा जा सकता है।

8. तकनीकी तुलना और विभेदन

LTD-5023AJR कई प्रमुख विशेषताओं के माध्यम से स्वयं को अलग करता है:

• AlInGaP Technology: पुराने GaAsP या GaP एलईडी की तुलना में, AlInGaP काफी अधिक दीप्ति दक्षता प्रदान करता है, विशेष रूप से लाल/नारंगी/एम्बर स्पेक्ट्रम में, जिसके परिणामस्वरूप कम धारा पर अधिक चमकदार आउटपुट प्राप्त होता है।
• Low Current Operation: The explicit testing and selection for excellent low-current characteristics (down to 1mA/segment) make it superior for battery-powered or energy-sensitive applications where every milliamp counts.
• Segment Matching: एक चमकदार तीव्रता मिलान अनुपात (अधिकतम 2:1) की गारंटी दृश्य स्थिरता सुनिश्चित करती है, जो निम्न-श्रेणी के डिस्प्ले में हमेशा नहीं दी जाती है।
• कॉन्ट्रास्ट: हल्के भूरे चेहरे और सफेद सेगमेंट रंग का संयोजन, उच्च चमक के साथ, उत्कृष्ट वर्ण उपस्थिति और आसान पठनीयता के लिए उच्च कॉन्ट्रास्ट में योगदान देता है।

9. Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)

Q: क्या मैं इस डिस्प्ले को सीधे 5V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?
A: नहीं। आपको प्रत्येक एनोड के साथ श्रृंखला में एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करना होगा। 5V आपूर्ति और 10mA के लक्ष्य करंट के लिए, रेसिस्टर लगभग (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 ओम होगा।

Q: पीक वेवलेंथ और डॉमिनेंट वेवलेंथ में क्या अंतर है?
A: पीक वेवलेंथ एलईडी से उच्चतम ऊर्जा आउटपुट का भौतिक बिंदु है। डॉमिनेंट वेवलेंथ मानव आँख द्वारा रंग की एकल-तरंगदैर्ध्य धारणा है, जो थोड़ी भिन्न हो सकती है। पूर्ण ऑप्टिकल स्पेसिफिकेशन के लिए दोनों प्रदान किए जाते हैं।

Q: मैं दो अंकों का स्वतंत्र रूप से उपयोग कैसे करूं?
A: आप उन्हें उनके अलग-अलग कॉमन कैथोड पिन (डिजिट 1 के लिए पिन 14, डिजिट 2 के लिए पिन 13) के माध्यम से नियंत्रित करते हैं। एक कैथोड को लो (ग्राउंड) करते हुए और दूसरे को हाई (डिस्कनेक्टेड) रखकर, आप चुन सकते हैं कि कौन सा डिजिट सक्रिय है। फिर, उस डिजिट पर जिन सेगमेंट्स को आप प्रकाशित करना चाहते हैं, उनके लिए एनोड पिन्स पर वोल्टेज लगाएं।

Q: क्या यह डिस्प्ले बाहरी उपयोग के लिए उपयुक्त है?
A: ऑपरेटिंग तापमान सीमा (-35°C से +85°C) काफी मजबूत है। हालांकि, डेटाशीट धूल और पानी के खिलाफ इनग्रेस प्रोटेक्शन (IP) रेटिंग निर्दिष्ट नहीं करती है। बाहरी उपयोग के लिए, संभवतः एक अतिरिक्त सुरक्षात्मक कवर या आवरण की आवश्यकता होगी।

10. Practical Design and Usage Example

Scenario: Designing a simple 2-digit voltmeter readout using a microcontroller.

1. हार्डवेयर कनेक्शन: डिस्प्ले के 18 पिनों को माइक्रोकंट्रोलर सिस्टम से कनेक्ट करें। दो कॉमन कैथोड पिन (13, 14) दो NPN ट्रांजिस्टर (जैसे, 2N3904) से जुड़े हैं, जहां ट्रांजिस्टर के कलेक्टर कैथोड से, एमिटर ग्राउंड से, और बेस बेस रेसिस्टर्स के माध्यम से माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन से जुड़े हैं। 16 एनोड पिन (दोनों अंकों के सेगमेंट A-G और DP के लिए) माइक्रोकंट्रोलर के 16 GPIO पिनों से जुड़े हैं, प्रत्येक 220-330 ओम करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के माध्यम से।
2. सॉफ्टवेयर लॉजिक (मल्टीप्लेक्सिंग): फर्मवेयर हर कुछ मिलीसेकंड में एक टाइमर इंटरप्ट चलाता है। इंटरप्ट सर्विस रूटीन में:
   • दोनों कैथोड-ड्राइविंग ट्रांजिस्टर बंद करें (GPIOs को हाई सेट करें)।
   • उन एनोड पिनों के लिए GPIOs सेट करें जो उन सेगमेंट्स के अनुरूप हैं जिन्हें ON रहने की आवश्यकता है अंक 1.
   • ट्रांजिस्टर को चालू करें अंक 1 का कैथोड (GPIO को निम्न स्तर पर सेट करें)।
   • थोड़े समय के लिए प्रतीक्षा करें (उदाहरण के लिए, 1-5ms)।
   • डिजिट 1 कैथोड को बंद करें।
   • एनोड पिनों के लिए GPIO सेट करें अंक 2.
   • ट्रांजिस्टर को चालू करें अंक 2 का कैथोड।
   • थोड़ी देर प्रतीक्षा करें।
   • दोहराएँ। मानव आँख इस तेज़ी से होने वाले बदलाव को दोनों अंकों के लगातार जलते हुए देखती है।
3. वर्तमान गणना: यदि प्रत्येक अंक 50% समय के लिए चालू रहता है (50% ड्यूटी साइकिल) और आप 5mA का औसत सेगमेंट करंट चाहते हैं, तो आप इसके चालू समय के दौरान तात्कालिक करंट को 10mA पर सेट करेंगे। रोकनेवाला का मान इस 10mA आंकड़े का उपयोग करके गणना की जाएगी।

11. कार्य सिद्धांत

यह उपकरण एक अर्धचालक P-N जंक्शन में इलेक्ट्रोलुमिनेसेंस के सिद्धांत पर कार्य करता है। जब जंक्शन के अंतर्निहित विभव (AlInGaP के लिए लगभग 2.0-2.6V) से अधिक का एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो N-प्रकार की सामग्री से इलेक्ट्रॉन सक्रिय क्षेत्र में P-प्रकार की सामग्री से होल्स के साथ पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन घटना फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करती है। AlInGaP क्रिस्टल जालक की विशिष्ट संरचना बैंडगैप ऊर्जा निर्धारित करती है, जो सीधे उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (रंग) निर्धारित करती है—इस मामले में, लाल स्पेक्ट्रम (631-639 nm) में। सात सेगमेंट एक आठ के आकार के पैटर्न में व्यवस्थित अलग-अलग LED चिप्स हैं। इन सेगमेंट्स के विभिन्न संयोजनों को चुनिंदा रूप से शक्ति प्रदान करके, अंक 0-9 और कुछ अक्षर बनाए जा सकते हैं।

12. Technology Trends and Context

यह उत्पाद LED डिस्प्ले प्रौद्योगिकी के एक परिपक्व और अत्यधिक अनुकूलित खंड का प्रतिनिधित्व करता है। AlInGaP उच्च-दक्षता लाल, नारंगी और एम्बर एलईडी के लिए एक सुस्थापित सामग्री प्रणाली है। डिस्प्ले प्रौद्योगिकी में वर्तमान रुझान जटिल ग्राफिक्स के लिए OLED और माइक्रो-एलईडी जैसे उच्च-घनत्व, पूर्ण-रंग समाधानों की ओर बढ़ रहे हैं। हालांकि, सात-सेगमेंट LED डिस्प्ले उन अनुप्रयोगों में अतुलनीय बने हुए हैं जो अत्यधिक विश्वसनीयता, लंबी आयु (अक्सर 100,000 घंटे से अधिक), कम लागत, उच्च चमक, इंटरफेस की सरलता और विभिन्न प्रकाश स्थितियों में उत्कृष्ट पठनीयता को प्राथमिकता देते हैं। इस क्षेत्र में विकास दक्षता (लुमेन प्रति वाट) को और बढ़ाने, कंट्रास्ट अनुपात में सुधार करने और अल्ट्रा-लो-पावर IoT उपकरणों के लिए और भी कम ड्राइविंग करंट को सक्षम करने पर केंद्रित है, यह सुनिश्चित करते हुए कि निकट भविष्य के लिए यह प्रौद्योगिकी औद्योगिक, इंस्ट्रुमेंटेशन और विशिष्ट उपभोक्ता अनुप्रयोगों में प्रासंगिक बनी रहेगी।