0.56 इंच सेवन-सेगमेंट LED डिस्प्ले स्पेसिफिकेशन शीट - कैरेक्टर हाइट 14.22mm - फॉरवर्ड वोल्टेज 2.6V - पावर कंजम्पशन 70mW - सुपर रेड कलर - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ 0.56 इंच (14.22 मिमी) अक्षर ऊंचाई वाले सात-खंड डिजिटल ट्यूब LED डिस्प्ले की विशिष्टताओं का विस्तार से वर्णन करता है। यह उपकरण उन अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जिन्हें स्पष्ट, विश्वसनीय और कम बिजली खपत वाली डिजिटल डिस्प्ले की आवश्यकता होती है। इसका मूल डिज़ाइन दर्शन ठोस-अवस्था उपकरणों की विश्वसनीयता बनाए रखते हुए, उच्च चमक और उच्च कंट्रास्ट के माध्यम से उत्कृष्ट दृश्य प्रदर्शन प्रदान करना है।

इस डिस्प्ले के प्रकाश-उत्सर्जक खंड उन्नत AlInGaP (एल्यूमीनियम इंडियम गैलियम फॉस्फाइड) अर्धचालक तकनीक का उपयोग करते हैं। यह सामग्री प्रणाली उच्च दक्षता वाला लाल और अंबर प्रकाश उत्पन्न करने के लिए जानी जाती है। प्रयुक्त विशिष्ट चिप अपारदर्शी GaAs (गैलियम आर्सेनाइड) सब्सट्रेट पर निर्मित की जाती है, जो आंतरिक प्रकाश प्रकीर्णन और परावर्तन को कम करके कंट्रास्ट में सुधार करने में सहायक होती है। अंतिम उत्पाद में हल्के ग्रे पैनल के साथ सफेद सेगमेंट का संयोजन किया गया है, यह डिज़ाइन विभिन्न प्रकाश स्थितियों में पठनीयता बढ़ाने के लिए है।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

2.1 प्रकाशमिति और प्रकाशिकी गुण

प्रकाशीय प्रदर्शन को परिवेश के तापमान (Ta) 25°C की मानक परीक्षण स्थितियों के तहत चित्रित किया गया है। मुख्य पैरामीटर - औसत चमकदार तीव्रता (Iv) - प्रत्येक खंड में 1mA की फॉरवर्ड करंट (IF) पर, विशिष्ट रूप से 700 µcd (माइक्रोकैंडेला) है, न्यूनतम निर्दिष्ट मान 320 µcd है। यह माप CIE फोटोपिक प्रतिक्रिया वक्र के लिए कैलिब्रेटेड सेंसर और फिल्टर का उपयोग करके किया गया था, यह सुनिश्चित करते हुए कि मान मानव दृश्य धारणा के अनुरूप हैं।

रंग विशेषताओं को तरंगदैर्ध्य द्वारा परिभाषित किया गया है। शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λp) विशिष्ट रूप से 639 nm है, जबकि प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λd) विशिष्ट रूप से 631 nm है, दोनों IF=20mA पर मापे गए हैं। इन दो मानों के बीच का अंतर और 20 nm की वर्णक्रमीय रेखा की अर्ध-चौड़ाई (Δλ) उत्सर्जित लाल प्रकाश की वर्णक्रमीय शुद्धता और विशिष्ट रंगत का वर्णन करती है, जो "सुपर रेड" श्रेणी में आती है, जिसमें उच्च दृश्यता होती है।

चमकदार तीव्रता मिलान अनुपात (IV-m) 2:1 (अधिकतम) के रूप में निर्दिष्ट किया गया है। यह अनुपात समान ड्राइविंग स्थितियों के तहत, एकल उपकरण के विभिन्न खंडों के बीच अनुमेय अधिकतम चमक भिन्नता को दर्शाता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि संख्याएँ प्रदर्शित करते समय उपस्थिति एकसमान हो।

2.2 विद्युत और तापीय गुण

विद्युत मापदंड इस उपकरण की कम बिजली खपत वाली प्रणालियों के लिए उपयुक्तता को उजागर करते हैं। 1mA ड्राइव धारा पर, प्रति सेगमेंट फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) की सीमा 2.0V से 2.6V तक है। 5V रिवर्स वोल्टेज (VR) लागू करने पर, प्रति सेगमेंट रिवर्स करंट (IR) अधिकतम 100 µA तक सीमित है, जो जंक्शन की लीकेज विशेषता को दर्शाता है।

तापीय और शक्ति सीमाएँ पूर्ण अधिकतम रेटिंग में परिभाषित हैं। प्रति सेगमेंट निरंतर फॉरवर्ड करंट रेटिंग 25 mA है, लेकिन परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ, इसे 25°C से शुरू करके 0.33 mA/°C की दर से रैखिक रूप से कम करना होगा। प्रति सेगमेंट बिजली अपव्यय 70 mW से अधिक नहीं होना चाहिए। पल्स ऑपरेशन के लिए, 1/10 ड्यूटी साइकिल, 0.1ms पल्स चौड़ाई पर, 90 mA का पीक फॉरवर्ड करंट अनुमत है। उपकरण का ऑपरेटिंग और स्टोरेज तापमान रेंज -35°C से +85°C तक रेटेड है।

3. ग्रेडिंग और स्क्रीनिंग प्रणाली

डेटाशीट इंगित करती है कि डिवाइस "ल्यूमिनस इंटेंसिटी के अनुसार बिन किया गया है"। इसका अर्थ है एक बिनिंग प्रक्रिया, जहां निर्मित यूनिट्स को मापे गए प्रकाश आउटपुट (Iv) के आधार पर विभिन्न समूहों या "बिन" में वर्गीकृत किया जाता है। यह डिजाइनरों को उनके अनुप्रयोग के लिए समान चमक स्तर वाले डिवाइस चुनने की अनुमति देता है, जो बहु-अंकीय डिस्प्ले के लिए महत्वपूर्ण है जहां एकरूपता महत्वपूर्ण है। हालांकि इस सारांश में विशिष्ट बिन कोड सूचीबद्ध नहीं हैं, लेकिन एक विशिष्ट बिनिंग ल्यूमिनस इंटेंसिटी (जैसे, 500-600 µcd, 600-700 µcd) और संभवतः फॉरवर्ड वोल्टेज की रेंज को परिभाषित करेगी।

4. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

The datasheet references "Typical Electrical/Optical Characteristic Curves". Although specific graphs are not provided in the text, standard curves for such devices typically include:

• Relative Luminous Intensity vs. Forward Current (I-V Curve):यह ग्राफ दर्शाता है कि चालक धारा बढ़ने पर प्रकाश उत्पादन कैसे बदलता है। यह आमतौर पर अरेखीय होता है, और अत्यधिक उच्च धारा पर दक्षता कम हो जाती है।
• अग्र वोल्टेज बनाम अग्र धारा:यह डायोड की I-V विशेषता दर्शाता है, जो धारा सीमित करने वाला सर्किट डिजाइन करने के लिए महत्वपूर्ण है।
• सापेक्ष चमक तीव्रता बनाम परिवेश तापमान:यह वक्र दर्शाता है कि जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ प्रकाश उत्पादन कैसे कम होता है, जो डिज़ाइन में ताप प्रबंधन का एक महत्वपूर्ण कारक है।
• स्पेक्ट्रम वितरण:विभिन्न तरंगदैर्ध्य पर उत्सर्जित प्रकाश की सापेक्ष तीव्रता दर्शाने वाला आरेख, जिसका केंद्र लगभग 639 nm के शिखर तरंगदैर्ध्य के आसपास स्थित है।

ये वक्र गैर-मानक परिस्थितियों में डिवाइस के व्यवहार को समझने और दक्षता बढ़ाने व जीवनकाल बढ़ाने के लिए ड्राइव सर्किट को अनुकूलित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।

5. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

5.1 Physical Dimensions and Outline

डिवाइस का पैकेज आयाम ड्राइंग में प्रदान किए गए हैं (पाठ में उल्लेखित लेकिन विस्तृत नहीं)। सभी आयाम मिलीमीटर में निर्दिष्ट हैं, जब तक अन्यथा न कहा गया हो, मानक सहनशीलता ±0.25 mm है। 0.56 इंच अक्षर ऊंचाई (14.22mm) समग्र वर्ण आकार को परिभाषित करती है। पैकेज एक मानक एकल-अंक, 10-पिन विन्यास है, जो दाईं ओर दशमलव बिंदु वाले सेवन-सेगमेंट डिस्प्ले में आम है।

5.2 Pin Configuration and Polarity Identification

यह डिस्प्ले कॉमन कैथोड कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करता है, जिसका अर्थ है कि सभी एलईडी सेगमेंट के कैथोड (नकारात्मक टर्मिनल) आंतरिक रूप से जुड़े हुए हैं और एक सामान्य पिन पर बाहर निकाले गए हैं। यह मल्टीप्लेक्स ड्राइव के लिए एक सामान्य डिज़ाइन है। पिन कनेक्शन स्पष्ट रूप से निम्नानुसार परिभाषित हैं:

1. एनोड E
2. एनोड D
3. कॉमन कैथोड
4. एनोड C
5. एनोड D.P.
6. एनोड B
7. एनोड A
8. कॉमन कैथोड
9. एनोड F
10. एनोड G

पिन 3 और 8 दोनों कॉमन कैथोड हैं। आंतरिक सर्किट आरेख मानक सेवन-सेगमेंट प्लस डेसिमल पॉइंट लेआउट दिखाता है, जहां प्रत्येक सेगमेंट का एनोड उसके संबंधित पिन से जुड़ा होता है और सभी कैथोड एक साथ जुड़कर कॉमन पिन से जुड़े होते हैं।

6. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड

एक महत्वपूर्ण निर्धारित असेंबली पैरामीटर सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल है। डिवाइस 260°C के सोल्डरिंग तापमान को 3 सेकंड तक सहन कर सकता है, माप बिंदु पैकेज माउंटिंग प्लेन से 1/16 इंच (लगभग 1.59 मिमी) नीचे स्थित है। यह वेव सोल्डरिंग या रीफ्लो सोल्डरिंग प्रक्रिया के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, ताकि LED चिप या प्लास्टिक पैकेज को थर्मल क्षति से बचाया जा सके। डिज़ाइनरों को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि उनकी असेंबली प्रक्रिया इस समय-तापमान संयोजन से अधिक न हो। भंडारण के लिए, निर्दिष्ट -35°C से +85°C सीमा को नमी अवशोषण को रोकने के लिए एक शुष्क वातावरण में बनाए रखा जाना चाहिए।

7. अनुप्रयोग सुझाव

7.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

यह डिस्प्ले पोर्टेबल बैटरी-संचालित उपकरणों, इंस्ट्रूमेंटेशन डैशबोर्ड, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और औद्योगिक नियंत्रण उपकरणों के लिए आदर्श है, जिन्हें स्पष्ट, कम बिजली खपत वाली डिजिटल रीडिंग की आवश्यकता होती है। उदाहरणों में मल्टीमीटर, टाइमर, तराजू, चिकित्सा उपकरण और उपकरण नियंत्रण पैनल शामिल हैं। इसकी कम धारा संचालन विशेषता (प्रति सेगमेंट 1mA तक कम) इसे माइक्रोकंट्रोलर-संचालित प्रणालियों के लिए उपयुक्त बनाती है, क्योंकि GPIO पिन आमतौर पर सीमित धारा ही प्रदान या अवशोषित कर सकते हैं।

7.2 डिज़ाइन विचार एवं सर्किट

ड्राइवर सर्किट डिज़ाइन करते समय, निम्नलिखित बिंदु अत्यंत महत्वपूर्ण हैं:

• करंट लिमिटिंग:प्रत्येक सेगमेंट एनोड के लिए हमेशा एक श्रृंखला करंट-सीमित रोकनेवाला (रजिस्टर) का उपयोग करें। रोकनेवाला मान की गणना सप्लाई वोल्टेज (Vcc), LED फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf, सुरक्षा के लिए अधिकतम मान का उपयोग करें) और आवश्यक फॉरवर्ड करंट (If) के आधार पर की जाती है: R = (Vcc - Vf) / If।
• मल्टीप्लेक्सिंग:बहु-अंकीय डिस्प्ले के लिए, मल्टीप्लेक्सिंग ड्राइव योजना एक मानक प्रथा है। प्रत्येक अंक का कॉमन कैथोड क्रमिक रूप से स्विच किया जाता है (स्कैन किया जाता है), जबकि आवश्यक सेगमेंट के एनोड को समकालिक रूप से ड्राइव किया जाता है। इससे आवश्यक माइक्रोकंट्रोलर पिनों की संख्या और कुल बिजली की खपत कम हो जाती है। संक्षिप्त चालू समय के दौरान, शिखर धारा डीसी रेटेड मान से अधिक हो सकती है, बशर्ते कि शिखर धारा विनिर्देशों (1/10 ड्यूटी साइकल पर 90mA) का पालन किया जाए।
• माइक्रोकंट्रोलर इंटरफ़ेस:यदि प्रत्येक सेगमेंट करंट MCU पिन की ड्राइव क्षमता (आमतौर पर 20-25mA) के भीतर है, तो इस डिस्प्ले को सीधे माइक्रोकंट्रोलर GPIO पिन से ड्राइव किया जा सकता है। उच्च चमक या अधिक अंकों के मल्टीप्लेक्सिंग के लिए, बाहरी ड्राइवर (जैसे ट्रांजिस्टर ऐरे या समर्पित LED ड्राइव IC) के उपयोग की सिफारिश की जाती है।
• व्यूइंग एंगल:"वाइड व्यूइंग एंगल" विशेषता का अर्थ है कि डिस्प्ले ऑफ-एक्सिस स्थिति में भी पठनीय रहता है, जो विभिन्न कोणों से देखे जाने वाले पैनलों के लिए महत्वपूर्ण है।

8. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

The primary differentiating factor of this display lies in its use of AlInGaP technology and optimized low-current performance. Compared to older GaAsP or GaP LED technologies, AlInGaP offers significantly higher luminous efficiency, resulting in brighter output at the same current or comparable brightness at lower currents. Explicit testing and screening for "excellent low-current characteristics" and segment code matching are key quality assurance measures. The ability to operate effectively with a segment current as low as 1mA is a distinct advantage for ultra-low-power designs, compared to displays that require 5-20mA to achieve sufficient brightness.

9. सामान्य प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: चरम तरंगदैर्ध्य और प्रमुख तरंगदैर्ध्य में क्या अंतर है?
उत्तर: चरम तरंगदैर्ध्य (λp) वह तरंगदैर्ध्य है जिस पर उत्सर्जन स्पेक्ट्रम की तीव्रता अधिकतम होती है। प्रमुख तरंगदैर्ध्य (λd) एक शुद्ध मोनोक्रोमैटिक प्रकाश की तरंगदैर्ध्य है जो मानव आँख को LED द्वारा उत्सर्जित प्रकाश के समान रंग का प्रतीत होता है। λd रंग की धारणा से अधिक संबंधित है।

प्रश्न: क्या मैं इस डिस्प्ले को करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के बिना चला सकता हूँ?
उत्तर: नहीं। LED एक करंट-चालित उपकरण है। इसे सीधे वोल्टेज स्रोत से जोड़ने से अत्यधिक करंट प्रवाहित होगा, जिससे तापीय अधिभार के कारण LED तुरंत क्षतिग्रस्त हो सकता है। एक श्रृंखला प्रतिरोधक या नियत धारा परिपथ का उपयोग करना आवश्यक है।

प्रश्न: डेटाशीट दो कॉमन कैथोड पिन (3 और 8) दिखाती है। क्या मुझे दोनों को जोड़ने की आवश्यकता है?
उत्तर: हां, श्रेष्ठ प्रदर्शन और करंट वितरण के लिए, दोनों कॉमन कैथोड पिन को परिपथ में ग्राउंड (या करंट सिंक) से जोड़ा जाना चाहिए। यह तापीय भार को संतुलित करने और सभी सेगमेंट की चमक एकसमान सुनिश्चित करने में सहायता करता है।

प्रश्न: 5V पावर सप्लाई और 10mA सेगमेंट करंट के लिए उपयुक्त प्रतिरोध मान की गणना कैसे करें?
उत्तर: अधिकतम Vf मान 2.6V का उपयोग करें: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 ओम। निकटतम मानक मान (220 या 270 ओम) का उपयोग करना चाहिए। वास्तविक चमक आपकी आवश्यकताओं को पूरा करती है या नहीं, इसकी जांच अवश्य करें।

10. डिज़ाइन एवं उपयोग केस स्टडी

परिदृश्य: एक 4-अंकीय बैटरी-संचालित डिजिटल टाइमर डिजाइन करना।
लक्ष्य बैटरी जीवन को अधिकतम करते हुए अच्छी पठनीयता बनाए रखना है। डिस्प्ले को एक कम-शक्ति वाले माइक्रोकंट्रोलर द्वारा मल्टीप्लेक्सिंग योजना का उपयोग करके संचालित किया जाएगा।

कार्यान्वयन योजना:चार अंकों के कॉमन कैथोड चार एनपीएन ट्रांजिस्टर (या एक ट्रांजिस्टर ऐरे IC) से जुड़े होते हैं जो MCU पिन द्वारा नियंत्रित होते हैं। सात सेगमेंट एनोड (A-G) और दशमलव बिंदु संबंधित करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर्स के माध्यम से MCU आउटपुट पिन से जुड़े होते हैं। MCU एक टाइमर इंटरप्ट (उदाहरण के लिए, 1kHz) चलाता है। प्रत्येक इंटरप्ट चक्र में, यह सभी अंकों के कैथोड को बंद कर देता है, अगले क्रमिक अंक के सेगमेंट कोड पैटर्न के लिए एनोड पिन सेट करता है, और फिर उस अंक का कैथोड ट्रांजिस्टर चालू कर देता है। यह सभी चार अंकों को तेजी से चक्रित करता है, जिससे सभी अंक एक साथ जलते हुए प्रतीत होते हैं।

पावर कंजम्पशन ऑप्टिमाइजेशन:प्रत्येक सेगमेंट को केवल 2-3mA (पूरी तरह से स्पेसिफिकेशन के भीतर) पर ड्राइव करके और 1:4 मल्टीप्लेक्सिंग ड्यूटी साइकिल का उपयोग करके, प्रत्येक सेगमेंट का औसत करंट बहुत कम होता है, जिससे स्टैटिक (नॉन-मल्टीप्लेक्स्ड) ड्राइव की तुलना में बैटरी लाइफ में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। AlInGaP LED की उच्च दक्षता यह सुनिश्चित करती है कि इतनी कम औसत धाराओं पर भी डिस्प्ले स्पष्ट रूप से दिखाई देता है।

11. तकनीकी सिद्धांत परिचय

सात-सेगमेंट एलईडी डिस्प्ले एक ऐसा घटक है जो "8" आकार में व्यवस्थित अलग-अलग प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) से बना होता है। सात मुख्य खंडों (जिन्हें A से G तक चिह्नित किया गया है) में से प्रत्येक एक स्वतंत्र एलईडी है, और एक अतिरिक्त एलईडी दशमलव बिंदु (DP) के रूप में कार्य करती है। इन खंडों के विशिष्ट संयोजनों को चुनकर चमकाने से सभी दशमलव अंक (0-9) और कुछ अक्षर बनाए जा सकते हैं।

प्रकाश उत्सर्जन का मूल सिद्धांत अर्धचालक p-n जंक्शन में विद्युत-प्रकाश उत्सर्जन है। जब डायोड के बैंडगैप वोल्टेज से अधिक एक फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो n-टाइप क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन, p-टाइप क्षेत्र से होल के साथ सक्रिय परत (इस मामले में AlInGaP से बनी) में पुनर्संयोजित होते हैं। यह पुनर्संयोजन फोटॉन (प्रकाश) के रूप में ऊर्जा मुक्त करता है। प्रकाश की विशिष्ट तरंगदैर्ध्य (रंग) अर्धचालक सामग्री की बैंडगैप ऊर्जा द्वारा निर्धारित होती है। AlInGaP की बैंडगैप लाल/नारंगी/एम्बर प्रकाश से मेल खाती है। अपारदर्शी GaAs सब्सट्रेट परावर्तित प्रकाश को अवशोषित करता है, जिससे यह चिप के किनारों या पीछे से बिखरने से रुकता है, जिससे कंट्रास्ट में सुधार होता है।

12. Technical Trends and Background

OLED और उच्च-रिज़ॉल्यूशन डॉट मैट्रिक्स LED जैसी नई प्रदर्शन तकनीकों के बावजूद, सरल संख्यात्मक आउटपुट की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, सेवन-सेगमेंट LED डिस्प्ले अभी भी एक मजबूत, लागत-प्रभावी और अत्यधिक विश्वसनीय समाधान बना हुआ है। इस क्षेत्र के भीतर रुझान दक्षता बढ़ाने (प्रति वाट अधिक प्रकाश), आधुनिक लॉजिक स्तरों से मेल खाने के लिए कार्यशील वोल्टेज कम करने, और स्थिरता बढ़ाने (सख्त बिनिंग) पर केंद्रित हैं। AlInGaP तकनीक पुरानी सामग्रियों की तुलना में दक्षता में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करती है। इसके अलावा, उच्च ऊर्जा दक्षता और बैटरी संचालित इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) उपकरणों को सक्षम करने के लिए, अत्यंत कम ड्राइव करंट पर अच्छा प्रदर्शन करने वाले डिस्प्ले पर बढ़ता जोर दिया जा रहा है। इस डेटाशीट में वर्णित उपकरण, जो कम करंट संचालन और चमकदार तीव्रता के आधार पर बिनिंग पर केंद्रित हैं, पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स में दक्षता, विश्वसनीयता और डिजाइन लचीलेपन की ओर इन उद्योग रुझानों के साथ अच्छी तरह मेल खाते हैं।