LSHD-5503 LED डिजिटल ट्यूब स्पेसिफिकेशन शीट - 0.56 इंच अक्षर ऊंचाई - AlInGaP रेड लाइट - 2.6V फॉरवर्ड वोल्टेज - 70mW पावर कंजम्पशन - हिंदी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LSHD-5503 एक उच्च-प्रदर्शन वाला एकल अंकीय प्रदर्शन मॉड्यूल है, जिसे स्पष्ट, चमकीली और विश्वसनीय अंकीय रीडआउट की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसकी मूल तकनीक गैलियम आर्सेनाइड सब्सट्रेट पर एपिटैक्सियली विकसित उन्नत अर्धचालक एल्यूमीनियम इंडियम गैलियम फॉस्फाइड रेड एलईडी चिप पर आधारित है। यह सामग्री प्रणाली लाल प्रकाश स्पेक्ट्रम में उच्च दक्षता और उत्कृष्ट रंग शुद्धता के लिए जानी जाती है। यह उपकरण हल्के ग्रे पैनल और सफेद सेगमेंट मार्कर का उपयोग करता है, जो विभिन्न प्रकाश स्थितियों में उच्च कंट्रास्ट प्रदान करता है, इष्टतम पठनीयता प्राप्त करता है। इसका प्राथमिक डिज़ाइन लक्ष्य कम बिजली की खपत, उच्च चमक आउटपुट, समान सेगमेंट प्रकाश व्यवस्था और ठोस-अवस्था विश्वसनीयता है, जो इसे महत्वपूर्ण अंकीय डेटा प्रदर्शन की आवश्यकता वाले उपभोक्ता, औद्योगिक और इंस्ट्रूमेंटेशन उत्पादों में व्यापक एकीकरण के लिए उपयुक्त बनाता है।

2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण

LSHD-5503 का प्रदर्शन विद्युत और प्रकाशिक पैरामीटरों के एक व्यापक सेट द्वारा परिभाषित किया गया है, जहाँ प्रत्येक पैरामीटर सही सर्किट डिजाइन और प्रदर्शन पूर्वानुमान के लिए महत्वपूर्ण है।

2.1 ल्यूमिनस एवं प्रकाशिकीय विशेषताएँ

Luminescent performance is a key differentiating factor. The average luminous intensity of each segment specifies minimum, typical, and maximum values under different driving conditions. At a forward current (I_F) of 1 mA, the luminous intensity ranges from 320 μcd (minimum) to 1300 μcd (maximum), with a typical value provided. At a higher driving current of 10 mA, the typical luminous intensity rises significantly to 5400 μcd, demonstrating the device's suitability for high-brightness applications. The luminous intensity matching ratio between segments is specified to be a maximum of 2:1 at I_F=1mA, ensuring visual uniformity across the entire digit. The dominant wavelength (λ_d) is 624 nm at I_p20 mA पर, शिखर उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य (λ_F) 632 nm है, जो इसे दृश्य स्पेक्ट्रम के लाल भाग में स्पष्ट रूप से स्थित करता है। स्पेक्ट्रल लाइन आधी चौड़ाई (Δλ) 20 nm है, जो अपेक्षाकृत संकीर्ण स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ को दर्शाता है, जो शुद्ध लाल रंग प्रस्तुत करने में सहायक है।

2.2 विद्युत विशेषताएँ

20 mA ड्राइव करंट पर, प्रत्येक सेगमेंट का फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F2.1V (न्यूनतम) और 2.6V (अधिकतम) के बीच। सर्किट में आवश्यक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर के मूल्य की गणना के लिए यह पैरामीटर महत्वपूर्ण है: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F। रिवर्स वोल्टेज (V_R) 5V होने पर, रिवर्स करंट (I_Rइसे अधिकतम 100 μA तक सीमित करें, यह एक मानक परीक्षण स्थिति है, न कि निरंतर संचालन मोड।

2.3 पूर्ण अधिकतम रेटिंग और ताप प्रबंधन

ये रेटिंग उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो स्थायी क्षति का कारण बन सकती हैं। प्रत्येक सेगमेंट का निरंतर फॉरवर्ड करंट 25 mA है। प्रत्येक सेगमेंट का पीक फॉरवर्ड करंट रेटिंग 90 mA है, लेकिन यह केवल पल्स स्थितियों (1 kHz आवृत्ति, 15% ड्यूटी साइकल) के लिए लागू होता है, जो उच्च मानी गई चमक प्राप्त करने के लिए मल्टीप्लेक्सिंग योजना का उपयोग करने के लिए बहुत उपयोगी है। प्रत्येक सेगमेंट की पावर डिसिपेशन 70 mW है, जिसकी गणना V_F* I_F._aजब परिवेश का तापमान (T) 25°C से अधिक होता है, तो फॉरवर्ड करंट डेरेटिंग फैक्टर 0.28 mA/°C निर्धारित किया गया है। इसका अर्थ है कि परिवेश के तापमान में प्रत्येक 1°C की वृद्धि पर, अधिकतम अनुमत निरंतर धारा को 0.28 mA कम करना होगा ताकि अत्यधिक गर्म होने से बचा जा सके। उदाहरण के लिए, 50°C पर, अधिकतम धारा 25 mA - (0.28 mA/°C * 25°C) = 18 mA होगी। कार्य एवं भंडारण तापमान सीमा -35°C से +105°C है, जो कठोर वातावरण के लिए इसकी उपयुक्तता को दर्शाती है।

3. बिनिंग एवं वर्गीकरण प्रणाली

डेटाशीट स्पष्ट रूप से बताती है कि डिवाइस "ल्यूमिनस इंटेंसिटी बिनिंग" से गुजरा है। यह एक महत्वपूर्ण गुणवत्ता नियंत्रण और छंटनी प्रक्रिया है। निर्माण प्रक्रिया के दौरान, डिवाइस प्रदर्शन में भिन्नता होती है। बिनिंग का अर्थ है प्रत्येक यूनिट के प्रकाश उत्पादन को एक मानक परीक्षण धारा (डेटाशीट के अनुसार, संभवतः 1 mA या 10 mA) पर परखना और उसे एक विशिष्ट प्रकाश तीव्रता सीमा या "बिन" में वर्गीकृत करना। यह डिजाइनरों को उनके अनुप्रयोग के लिए समान चमक वाले डिवाइस चुनने में सक्षम बनाता है, जिससे बहु-अंकीय डिस्प्ले या विभिन्न उत्पादों में एक समान रूप सुनिश्चित होता है। हालांकि डेटाशीट समग्र न्यूनतम/अधिकतम मानों की सीमा प्रदान करती है, विशिष्ट बिन कोड और उनकी संबंधित प्रकाश तीव्रता सीमाएं आमतौर पर निर्माता द्वारा एक अलग बिनिंग दस्तावेज में परिभाषित की जाती हैं।

4. Performance Curve Analysis

The datasheet references "Typical Electrical/Optical Characteristic Curves," which are crucial for understanding the device's behavior beyond single-point specifications. Although the provided text does not detail specific charts, standard curves for such devices typically include:

• Relative Luminous Intensity vs. Forward Current curve (I_V vs. I_F):यह दर्शाता है कि कैसे प्रकाश उत्पादन धारा में वृद्धि के साथ बढ़ता है, आमतौर पर उच्च धाराओं पर ताप और दक्षता में कमी के कारण उप-रैखिक वृद्धि दिखाता है।
• फॉरवर्ड वोल्टेज बनाम फॉरवर्ड करंट कर्व (V_F vs. I_F):डायोड की I-V विशेषता प्रदर्शित करता है, जो ड्राइवर डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है।
• सापेक्ष चमक तीव्रता बनाम परिवेश तापमान कर्व (I_V vs. T_a):यह दर्शाता है कि कैसे प्रकाश उत्पादन जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ कम होता है, जो ताप प्रबंधन के महत्व को रेखांकित करता है।
• स्पेक्ट्रम वितरण आरेख:तरंगदैर्ध्य के सापेक्ष सापेक्ष तीव्रता का आरेख, जो लगभग 632 nm पर शिखर और 20 nm की अर्ध-चौड़ाई दर्शाता है।

ये वक्र इंजीनियरों को गैर-मानक स्थितियों (जैसे, विभिन्न ड्राइव धारा, तापमान) में प्रदर्शन का अनुकरण करने और उनके डिजाइन को अनुकूलित करने में सक्षम बनाते हैं।

5. Mechanical and Packaging Information

LSHD-5503 का अक्षर आकार 0.56 इंच (14.22 मिमी) है। पैकेज आयाम विस्तृत चित्रों में प्रदान किए गए हैं, सभी महत्वपूर्ण आयाम मिलीमीटर में हैं। जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, सहनशीलता आमतौर पर ±0.25 मिमी होती है। यह जानकारी PCB पैड डिजाइन, आवास के भीतर सही स्थापना सुनिश्चित करने और दशमलव बिंदु संरेखण बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है। यह पैकेज LED चिप, हल्के भूरे पैनल/सफेद सेगमेंट मास्क और कनेक्शन पिन को समाहित करता है।

6. पिन कनेक्शन और आंतरिक सर्किट

This device uses a standard 10-pin configuration for 7-segment plus decimal point display. It employs aCommon Cathodearchitecture. This means the cathodes (negative terminals) of all LED segments are internally connected together and brought out to pins 3 and 8, which are also connected to each other. The anodes (positive terminals) of each individual segment (A through G) and the decimal point (DP) are brought out to separate pins (1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10). The internal circuit diagram visually illustrates this arrangement, showing eight independent LEDs (seven segments + DP) with isolated anodes and cathodes connected to a common node. This configuration is well-suited for multiplexed driving, where digits are rapidly illuminated in sequence.

7. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड

पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स में विशिष्ट वेल्डिंग शर्तें शामिल हैं: डिवाइस 260°C के सोल्डरिंग आयरन तापमान को 5 सेकंड तक सहन कर सकता है, बशर्ते कि सोल्डरिंग आयरन टिप पैकेज माउंटिंग सतह से कम से कम 1/16 इंच (लगभग 1.6 मिमी) दूर हो। यह एक महत्वपूर्ण निर्देश है ताकि अत्यधिक गर्मी लीड्स के माध्यम से संचारित होकर आंतरिक LED चिप या प्लास्टिक पैकेज को नुकसान न पहुंचाए। वेव सोल्डरिंग या रीफ्लो सोल्डरिंग के लिए, तापमान प्रोफाइल को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाना चाहिए ताकि वह पैकेज की थर्मल सीमा के भीतर रहे, आमतौर पर IPC/JEDEC J-STD-020 मानक को नमी संवेदनशीलता और रीफ्लो प्रोफाइल के संदर्भ में देखा जाता है, हालांकि यहां स्पष्ट रूप से उल्लेखित नहीं है। असेंबली प्रक्रिया के दौरान सही ESD (इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज) हैंडलिंग प्रक्रियाओं का हमेशा पालन किया जाना चाहिए।

8. अनुप्रयोग सुझाव और डिज़ाइन विचार

8.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

LSHD-5503 किसी भी ऐसे अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त है जिसमें चमकदार, विश्वसनीय एकल अंकीय प्रदर्शन की आवश्यकता होती है। सामान्य उपयोगों में शामिल हैं: परीक्षण और माप उपकरण (मल्टीमीटर, फ़्रीक्वेंसी काउंटर), औद्योगिक नियंत्रण पैनल (तापमान प्रदर्शन, काउंटर रीडिंग), उपभोक्ता उपकरण (माइक्रोवेव ओवन, वॉशिंग मशीन, ऑडियो उपकरण), ऑटोमोटिव आफ्टरमार्केट गेज और प्वाइंट ऑफ सेल टर्मिनल।

8.2 प्रमुख डिज़ाइन विचार

• वर्तमान सीमा:LED एक करंट-संचालित उपकरण है। प्रत्येक सेगमेंट के लिए एक श्रृंखला अवरोधक (या निरंतर-धारा चालक) का उपयोग करना आवश्यक है ताकि अग्र धारा को एक सुरक्षित मूल्य (≤25 mA निरंतर) तक सीमित किया जा सके। अवरोधक मान की गणना आपूर्ति वोल्टेज और डेटाशीट में दिए गए अग्र वोल्टेज ड्रॉप का उपयोग करके की जाती है।
• मल्टीप्लेक्स ड्राइव:बहु-अंकीय 7-सेगमेंट डिस्प्ले के लिए, LSHD-5503 जैसे कॉमन कैथोड डिवाइस आदर्श विकल्प हैं। माइक्रोकंट्रोलर प्रत्येक अंक के कॉमन कैथोड को बारी-बारी से सक्रिय कर सकता है, जबकि उस अंक के पैटर्न के सेगमेंट एनोड को ड्राइव करता है। पीक करंट रेटिंग (90 mA पल्स) चमकदार औसत चमक प्राप्त करने के लिए संक्षिप्त मल्टीप्लेक्सिंग चक्रों के दौरान उच्च तात्कालिक धारा के उपयोग की अनुमति देती है।
• थर्मल डिजाइन:करंट डिरेटिंग कर्व का पालन करें। यदि उच्च परिवेश तापमान या उच्च निरंतर धारा पर काम कर रहे हैं, तो पर्याप्त वेंटिलेशन सुनिश्चित करें। पीसीबी लेआउट पिन से गर्मी को दूर करने में सहायता करता है।
• व्यूइंग एंगल:डेटाशीट में व्यापक दृष्टिकोण का दावा किया गया है, जो उन अनुप्रयोगों के लिए बहुत फायदेमंद है जहां डिस्प्ले को ऑफ-एक्सिस स्थिति से देखा जा सकता है।

9. तकनीकी तुलना एवं विभेदीकरण

पुरानी तकनीकों (जैसे मानक GaAsP रेड एलईडी) की तुलना में, LSHD-5503 में उपयोग की गई AlInGaP तकनीक काफी उच्च दीप्त दक्षता प्रदान करती है, जिससे समान ड्राइव करंट पर उच्च चमक प्राप्त होती है। यह तापमान और समय परिवर्तनों के संबंध में बेहतर रंग शुद्धता और स्थिरता भी प्रदान करती है। कुछ आधुनिक व्हाइट एलईडी जो कलर फिल्टर का उपयोग करती हैं, की तुलना में, AlInGaP रेड एलईडी स्वाभाविक रूप से मोनोक्रोमैटिक है, जो शुद्ध लाल रंग उत्पन्न करने के लिए अधिक कुशल है। 0.56 इंच का कैरेक्टर हाइट इसे एक सामान्य आकार श्रेणी में रखता है, जो पठनीयता और भौतिक आकार के बीच एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है। कुछ सर्किट टोपोलॉजी में, इसका कॉमन कैथोड कॉन्फ़िगरेशन, कॉमन एनोड प्रकार की तुलना में, माइक्रोकंट्रोलर-आधारित मल्टीप्लेक्सिंग डिज़ाइन के लिए एक सीधा लाभ प्रदान करता है।

10. सामान्य प्रश्न (तकनीकी मापदंडों पर आधारित)

प्रश्न: क्या मैं इस डिस्प्ले को सीधे 5V माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूँ?
उत्तर: नहीं। करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग करना आवश्यक है। एक विशिष्ट रेड एलईडी का वोल्टेज ड्रॉप लगभग 2V होता है। 5V से सीधे कनेक्ट करने पर अत्यधिक करंट प्रवाहित होगा, जिससे सेगमेंट क्षतिग्रस्त हो जाएंगे। रेसिस्टर की गणना: R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120Ω (सुरक्षा के लिए अधिकतम V_F)।

प्रश्न: "प्रकाश तीव्रता ग्रेडिंग" का मेरे डिज़ाइन के लिए क्या अर्थ है?
उत्तर: इसका अर्थ है कि आप विशिष्ट चमक सीमा से उपकरण ऑर्डर कर सकते हैं। यदि कई उपकरणों के बीच दृश्य समरूपता महत्वपूर्ण है (उदाहरण के लिए, बहु-अंकीय डिस्प्ले पैनल), तो सभी अंकों की चमक मेल खाने सुनिश्चित करने के लिए अपने वितरक को आवश्यक ग्रेड कोड निर्दिष्ट करें।

प्रश्न: पीक करंट 90mA है, लेकिन निरंतर करंट केवल 25mA है। क्या मैं अधिक चमकदार आउटपुट के लिए 90mA का उपयोग कर सकता हूँ?
उत्तर: यह केवल पल्स मोड में उपयोग किया जा सकता है, जैसा कि डेटाशीट (1 kHz, 15% ड्यूटी साइकल) में बताया गया है। इस मामले में, औसत करंट 90mA * 0.15 = 13.5mA है, जो निरंतर रेटिंग सीमा के भीतर है। 90mA पर निरंतर संचालन पावर डिसिपेशन सीमा से अधिक होगा और त्वरित विफलता का कारण बनेगा।

प्रश्न: दो कॉमन कैथोड पिन (3 और 8) को कैसे कनेक्ट करें?
उत्तर: वे आंतरिक रूप से जुड़े हुए हैं। आप उनमें से किसी एक का उपयोग कर सकते हैं, या बेहतर करंट वितरण और थर्मल प्रदर्शन के लिए दोनों को अपने ड्राइव सर्किट (उदाहरण के लिए, ट्रांजिस्टर सिंक) से कनेक्ट कर सकते हैं।

11. डिज़ाइन उपयोग केस अध्ययन

परिदृश्य: एक साधारण 3-अंकीय वोल्टमीटर डिस्प्ले डिज़ाइन करें।
तीन LSHD-5503 डिस्प्ले का उपयोग करें। पर्याप्त I/O पिन वाला एक माइक्रोकंट्रोलर चुनें। डिज़ाइन में टाइम-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक का उपयोग करें:
1. प्रत्येक अंक का कॉमन कैथोड पिन एक स्वतंत्र NPN ट्रांजिस्टर (या समर्पित ड्राइवर IC) से जुड़ा होता है, जिसे माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
2. तीनों अंकों के सेगमेंट एनोड पिन (A-G, DP) एक साथ जुड़े होते हैं और करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर्स के माध्यम से माइक्रोकंट्रोलर से जुड़े होते हैं।
3. माइक्रोकंट्रोलर सॉफ्टवेयर: a) सभी कैथोड ड्राइव ट्रांजिस्टर बंद करें। b) सैकड़े के स्थान के लिए प्रकाशित किए जाने वाले सेगमेंट की गणना करें। c) एनोड लाइन पर उस सेगमेंट पैटर्न को सक्रिय करें। d) सैकड़े के स्थान के कैथोड के ट्रांजिस्टर को थोड़े समय के लिए सक्षम करें। e) दहाई और इकाई के स्थान के लिए चरण b-d को तेजी से दोहराएं (उदाहरण के लिए, समग्र दर 1 kHz)।
इसके संक्षिप्त चालू समय के दौरान, सेगमेंट का पीक करंट अधिक सेट किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, 40-60 mA), कम ड्यूटी साइकिल (3-अंकीय प्रणाली में प्रत्येक अंक लगभग 33%) की भरपाई के लिए, जिससे चमकदार, बिना झिलमिलाहट वाला प्रदर्शन प्राप्त होता है, साथ ही औसत शक्ति और ऊष्मा को सीमा के भीतर रखा जाता है।

12. तकनीकी सिद्धांत परिचय

LSHD-5503 गैलियम आर्सेनाइड सब्सट्रेट पर एपिटैक्सियल रूप से विकसित एल्यूमिनियम इंडियम गैलियम फॉस्फाइड अर्धचालक सामग्री पर आधारित है। यह III-V समूह का एक यौगिक अर्धचालक है। जब p-n जंक्शन पर अग्र वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट किए जाते हैं। उनके पुनर्संयोजन से ऊर्जा फोटॉन (प्रकाश) के रूप में मुक्त होती है। AlInGaP मिश्रधातु की विशिष्ट बैंडगैप ऊर्जा उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करती है; इस मामले में, इसे लगभग 624-632 nm का लाल प्रकाश उत्पन्न करने के लिए ट्यून किया गया है। AlInGaP जैसी प्रत्यक्ष बैंडगैप सामग्री का उपयोग उच्च आंतरिक क्वांटम दक्षता प्राप्त करने में सक्षम बनाता है। प्रकाश एक मोल्डेड एपॉक्सी एनकैप्सुलेशन के माध्यम से निकलता है, जिसमें सफेद पेंटेड सेगमेंट वाला हल्का ग्रे पैनल शामिल है। सफेद पेंट अंतर्निहित LED चिप से प्रकाश को परावर्तित और विसरित करता है, जिससे उपयोगकर्ता को दिखाई देने वाले समान रूप से प्रकाशित सेगमेंट बनते हैं।

13. तकनीकी रुझान और पृष्ठभूमि

हालांकि LSHD-5503 परिपक्व और विश्वसनीय तकनीक का प्रतिनिधित्व करता है, व्यापक डिस्प्ले प्रौद्योगिकी क्षेत्र लगातार विकसित हो रहा है। AlInGaP लाल और एम्बर एलईडी के लिए प्रमुख उच्च-दक्षता तकनीक बनी हुई है। डिस्क्रीट एलईडी डिस्प्ले के रुझानों में उच्च दक्षता (प्रति वाट अधिक लुमेन) की खोज शामिल है, जो पोर्टेबल उपकरणों की बैटरी लाइफ में सुधार करती है और थर्मल लोड को कम करती है। एक अन्य रुझान चिप आकार का ही सूक्ष्मीकरण है, जो बहु-तत्व डिस्प्ले में छोटे पैकेज आकार या उच्च पिक्सेल घनत्व की अनुमति देता है। इसके अलावा, एकीकरण एक महत्वपूर्ण रुझान है; ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स, और कभी-कभी माइक्रोकंट्रोलर भी, "स्मार्ट डिस्प्ले" मॉड्यूल में एकीकृत किए जा रहे हैं, जिससे अंतिम इंजीनियर के लिए डिज़ाइन प्रक्रिया सरल हो जाती है। हालांकि, मानक, लागत-प्रभावी एकल-अंकीय डिस्प्ले के लिए, LSHD-5503 जैसे विश्वसनीय प्रदर्शन और व्यापक रूप से उपलब्ध उपकरण, निकट भविष्य में भी इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन में मूलभूत घटक बने रहेंगे, विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में जहां कस्टम ग्राफिकल डिस्प्ले की आवश्यकता नहीं है।