LTS-4301SW एलईडी डिस्प्ले डेटाशीट - 0.4-इंच अंक ऊंचाई - सफेद सेगमेंट - काला फेस - कॉमन कैथोड - तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

LTS-4301SW एक एकल-अंकीय, सात-सेगमेंट अल्फ़ान्यूमेरिक डिस्प्ले मॉड्यूल है जो ऐसे अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जिन्हें स्पष्ट, चमकीले संख्यात्मक रीडआउट की आवश्यकता होती है। इसका प्राथमिक कार्य अपने सात अलग-अलग एलईडी सेगमेंट (A से G तक लेबल किए गए) और एक वैकल्पिक दशमलव बिंदु (D.P.) को चुनिंदा रूप से प्रकाशित करके अंक 0-9 और कुछ अक्षरों को दृश्य रूप से प्रस्तुत करना है। यह उपकरण इनगैन (इंडियम गैलियम नाइट्राइड) सफेद एलईडी चिप्स का उपयोग करके निर्मित है, जिन्हें एक सेगमेंटेड मास्क के पीछे लगाया गया है ताकि वर्ण तत्व बन सकें। डिस्प्ले में एक काला फेस होता है, जो प्रकाशित सफेद सेगमेंट के लिए एक उच्च-कंट्रास्ट पृष्ठभूमि प्रदान करता है, जिससे विभिन्न प्रकाश स्थितियों में पठनीयता में काफी वृद्धि होती है। यह संयोजन उन अनुप्रयोगों में विशेष रूप से प्रभावी है जहां दूरी से या परिवेशी प्रकाश में पठनीयता महत्वपूर्ण है।

इस डिस्प्ले के मुख्य लाभों में इसकी उत्कृष्ट वर्ण उपस्थिति शामिल है, जो निरंतर एकसमान सेगमेंट के माध्यम से प्राप्त की जाती है जो एक सुसंगत अंक आकार बनाते हैं। यह उच्च चमक आउटपुट प्रदान करता है, जिसमें मानक परीक्षण स्थितियों में प्रति चिप विशिष्ट चमकदार तीव्रता 28,000 mcd तक पहुंच सकती है, जिससे तेज रोशनी वाले वातावरण में भी दृश्यता सुनिश्चित होती है। 130 डिग्री (2\u03c6_1/2) का विस्तृत व्यूइंग एंगल ऑफ-एक्सिस स्थितियों से स्पष्ट पठनीयता की अनुमति देता है, जिससे यह पैनल मीटर, इंस्ट्रुमेंटेशन, उपभोक्ता उपकरण और औद्योगिक नियंत्रण पैनल के लिए उपयुक्त हो जाता है जहां व्यूइंग एंगल सीधे सामने नहीं हो सकता है। इसके अलावा, प्रति सेगमेंट इसकी कम बिजली आवश्यकता ऊर्जा-कुशल डिजाइन में योगदान करती है।

1.1 तकनीकी पैरामीटर गहन उद्देश्य व्याख्या

1.1.1 प्रकाशमितीय और प्रकाशीय विशेषताएं

मुख्य प्रकाशमितीय पैरामीटर औसत चमकदार तीव्रता (I_V) है। उपयोग की गई सफेद इनगैन चिप्स के लिए, 10 mA के फॉरवर्ड करंट (I_F) पर चलाए जाने पर विशिष्ट मान 28,000 मिलिकैंडेला (mcd) है। निर्दिष्ट न्यूनतम मान 13,700 mcd है। यह पैरामीटर एक सेंसर और फ़िल्टर संयोजन का उपयोग करके मापा जाता है जो CIE फोटोपिक आई-रिस्पॉन्स कर्व का अनुमान लगाता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि रिपोर्ट की गई चमक मानवीय दृश्य धारणा से संबंधित है। विस्तृत 130-डिग्री व्यूइंग एंगल को पूर्ण कोण के रूप में परिभाषित किया गया है जिस पर चमकदार तीव्रता अपने शिखर मूल्य (ऑन-एक्सिस) के आधे तक गिर जाती है। यह विशिष्टता अंतिम उपयोगकर्ता के लिए प्रभावी व्यूइंग कोन निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

वर्णिकता निर्देशांक x=0.294 और y=0.286 (I_F=5mA पर मापा गया) के रूप में दिए गए हैं। CIE 1931 वर्णिकता आरेख पर ये निर्देशांक उत्सर्जित प्रकाश के सफेद बिंदु को परिभाषित करते हैं। प्रदान किए गए मान एक ठंडे सफेद रंग के तापमान का सुझाव देते हैं। समान प्रकाश क्षेत्रों के लिए चमकदार तीव्रता मिलान अनुपात अधिकतम 2:1 के रूप में निर्दिष्ट है। इसका मतलब है कि समान ड्राइव स्थितियों में सबसे मंद और सबसे चमकीले सेगमेंट/चिप के बीच चमक का अंतर दो के कारक से अधिक नहीं होना चाहिए, जिससे प्रकाशित अंक की एकसमान उपस्थिति सुनिश्चित होती है।

1.1.2 विद्युत पैरामीटर

प्रति एलईडी चिप फॉरवर्ड वोल्टेज (V_F) आमतौर पर 3.15V मापता है, जो 5 mA के परीक्षण करंट पर 2.70V से 3.15V तक की सीमा में होता है। डिजाइनरों को ड्राइविंग सर्किटरी डिजाइन करते समय इस वोल्टेज ड्रॉप को ध्यान में रखना चाहिए। रिवर्स करंट (I_R) अधिकतम 10 \u00b5A निर्दिष्ट है जब 5V का रिवर्स बायस लगाया जाता है, जो एलईडी जंक्शन की लीकेज विशेषता को दर्शाता है।

पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स परिचालन सीमाओं को परिभाषित करती हैं। प्रति सेगमेंट निरंतर फॉरवर्ड करंट 25\u00b0C पर 20 mA है, जिसमें 0.25 mA/\u00b0C का डीरेटिंग फैक्टर है। इसका मतलब है कि थर्मल क्षति को रोकने के लिए परिवेश के तापमान (T_a) के 25\u00b0C से ऊपर बढ़ने पर अनुमेय निरंतर करंट रैखिक रूप से घटता है। उदाहरण के लिए, 85\u00b0C पर, अधिकतम निरंतर करंट 20 mA - ((85-25) * 0.25 mA) = 5 mA होगा। पीक फॉरवर्ड करंट, जो पल्स्ड ऑपरेशन (1 kHz, 10% ड्यूटी साइकिल) के लिए लागू होता है, 60 mA है। प्रति सेगमेंट अधिकतम पावर डिसिपेशन 115 mW है।

1.1.3 थर्मल और पर्यावरणीय विशिष्टताएं

उपकरण -35\u00b0C से +105\u00b0C के ऑपरेटिंग तापमान रेंज के लिए रेट किया गया है। स्टोरेज तापमान रेंज समान है। ये विस्तृत रेंज महत्वपूर्ण तापमान भिन्नताओं वाले वातावरण में उपयोग के लिए मजबूती का संकेत देती हैं। सोल्डरिंग कंडीशन को 260\u00b0C पर 3 सेकंड के रूप में निर्दिष्ट किया गया है, जिसे घटक के सीटिंग प्लेन से 1/16 इंच (लगभग 1.6 mm) नीचे मापा जाता है। पीसीबी असेंबली के दौरान एलईडी चिप्स या प्लास्टिक पैकेज को अत्यधिक गर्मी से होने वाले नुकसान को रोकने के लिए इस प्रोफाइल का पालन करना महत्वपूर्ण है।

1.2 यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

डिस्प्ले की अंक ऊंचाई 0.4 इंच (10.0 mm) है। पैकेज आयाम मिलीमीटर में प्रदान किए गए हैं। मुख्य यांत्रिक नोट्स में शामिल हैं: सभी आयामी सहनशीलताएं \u00b10.25 mm हैं जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो, और पिन टिप शिफ्ट टॉलरेंस +0.4 mm है, जो पिन सिरों की अनुमेय गलत संरेखण को संदर्भित करता है। उपकरण एक कॉमन कैथोड कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करता है। इसका मतलब है कि व्यक्तिगत सेगमेंट एलईडी के सभी कैथोड (नकारात्मक टर्मिनल) आंतरिक रूप से एक या दो कॉमन पिन (पिन 3 और 8) से जुड़े होते हैं, जबकि प्रत्येक सेगमेंट एनोड (सकारात्मक टर्मिनल) का अपना समर्पित पिन होता है। यह कॉन्फ़िगरेशन आम तौर पर बहु-अंकीय डिस्प्ले में मल्टीप्लेक्सिंग को सरल बनाता है और ड्राइवर आईसी चयन को प्रभावित कर सकता है।

1.2.1 पिन कनेक्शन और आंतरिक सर्किट

पिनआउट इस प्रकार है: पिन 1: एनोड G, पिन 2: एनोड F, पिन 3: कॉमन कैथोड, पिन 4: एनोड E, पिन 5: एनोड D, पिन 6: एनोड D.P. (दशमलव बिंदु), पिन 7: एनोड C, पिन 8: कॉमन कैथोड, पिन 9: एनोड B, पिन 10: एनोड A। ध्यान दें कि दो कॉमन कैथोड पिन (3 और 8) हैं, जो आंतरिक रूप से जुड़े हुए हैं। यह दोहरा-पिन डिजाइन करंट वितरित करने में मदद करता है और विश्वसनीयता में सुधार कर सकता है। आंतरिक सर्किट आरेख आठ एलईडी (सात सेगमेंट प्लस दशमलव बिंदु) में से प्रत्येक को दिखाता है, जिसका एनोड संबंधित पिन से जुड़ा होता है और सभी कैथोड कॉमन कैथोड पिन से एक साथ जुड़े होते हैं।

1.3 सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

प्राथमिक असेंबली विधि रीफ्लो सोल्डरिंग है। डेटाशीट एक अनुशंसित रीफ्लो प्रोफाइल प्रदान करती है, जो 260\u00b0C के पीक तापमान को निर्दिष्ट करती है। महत्वपूर्ण पैरामीटर यह है कि असेंबली के दौरान घटक बॉडी पर तापमान अधिकतम तापमान रेटिंग से अधिक नहीं होना चाहिए। स्थिति स्पष्ट रूप से 260\u00b0C पर 3 सेकंड के लिए सोल्डरिंग बताती है जब सीटिंग प्लेन से 1/16 इंच नीचे एक बिंदु पर मापा जाता है। यह दिशानिर्देश प्रक्रिया इंजीनियरों के लिए थर्मल शॉक या सामग्री के क्षरण से बचते हुए एक विश्वसनीय सोल्डर जोड़ सुनिश्चित करने के लिए रीफ्लो ओवन कन्वेयर गति और ज़ोन तापमान को सही ढंग से सेट करने के लिए आवश्यक है।

1.4 अनुप्रयोग सुझाव

1.4.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

यह डिस्प्ले किसी भी उपकरण के लिए आदर्श है जिसे स्पष्ट, एकल-अंकीय संख्यात्मक रीडआउट की आवश्यकता होती है। सामान्य अनुप्रयोगों में शामिल हैं: वोल्टेज, करंट या तापमान के लिए पैनल मीटर; टाइमर और काउंटर; ओवन, माइक्रोवेव या वाशिंग मशीन जैसे घरेलू उपकरण; परीक्षण और माप उपकरण; औद्योगिक नियंत्रण पैनल; और चिकित्सा उपकरण। उच्च कंट्रास्ट और चमक इसे ऐसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है जहां डिस्प्ले को दूरी से या उच्च-परिवेशी-प्रकाश स्थितियों में देखा जा सकता है।

1.4.2 डिजाइन विचार

LTS-4301SW को एकीकृत करते समय, डिजाइनरों को करंट लिमिटिंग पर विचार करना चाहिए। प्रत्येक सेगमेंट एनोड (या एक करंट-रेगुलेटेड ड्राइवर) के लिए एक श्रृंखला रोकनेवाला अनिवार्य है ताकि फॉरवर्ड करंट को वांछित स्तर पर सेट किया जा सके, आमतौर पर 5-20 mA के बीच, आवश्यक चमक और थर्मल वातावरण के आधार पर। यदि ऑपरेटिंग परिवेश तापमान अधिक होने की उम्मीद है तो फॉरवर्ड करंट के लिए डीरेटिंग कर्व का सम्मान किया जाना चाहिए। कॉमन कैथोड कॉन्फ़िगरेशन के लिए ड्राइवर सर्किट को करंट सिंक करने की आवश्यकता होती है। जब कई अंकों को मल्टीप्लेक्स किया जाता है (हालांकि यह एक एकल-अंकीय इकाई है, सिद्धांत उन प्रणालियों पर लागू होता है जो इनमें से कई का उपयोग करती हैं), तो एक उपयुक्त ड्राइवर आईसी की आवश्यकता होती है जो एनोड को करंट सोर्स करने और एकत्रित कैथोड करंट को सिंक करने में सक्षम हो। पीसीबी लेआउट को शोर को कम करने के लिए स्वच्छ पावर ट्रेस सुनिश्चित करनी चाहिए।

1.5 तकनीकी तुलना और भेदभाव

समान एकल-अंकीय डिस्प्ले की तुलना में, LTS-4301SW का इनगैन सफेद एलईडी प्रौद्योगिकी का उपयोग लाल GaAsP एलईडी या फ़िल्टर्ड सफेद प्रकाश जैसी पुरानी प्रौद्योगिकियों पर लाभ प्रदान करता है। इनगैन एलईडी आम तौर पर उच्च दक्षता और चमक प्रदान करती हैं। सफेद सेगमेंट वाला काला फेस ग्रे या हल्के रंग के फेस वाले डिस्प्ले से एक प्रमुख अंतर है, जो श्रेष्ठ कंट्रास्ट अनुपात प्रदान करता है, जो पठनीयता के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है। निर्दिष्ट चमकदार तीव्रता मिलान अनुपात (2:1) सेगमेंट एकरूपता सुनिश्चित करता है, जो कम लागत वाले डिस्प्ले में हमेशा गारंटी नहीं होती है। विस्तृत ऑपरेटिंग तापमान रेंज (-35\u00b0C से +105\u00b0C) भी इसे संकीर्ण रेंज वाले डिस्प्ले की तुलना में औद्योगिक या बाहरी अनुप्रयोगों के लिए अधिक मजबूत बनाती है।

1.6 तकनीकी पैरामीटर पर आधारित अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रश्न: दो कॉमन कैथोड पिन (3 और 8) का उद्देश्य क्या है?

उत्तर: वे आंतरिक रूप से जुड़े हुए हैं। दो पिन होने से कुल कैथोड करंट (जो सभी प्रकाशित सेगमेंट से करंट का योग है) को दो सोल्डर जोड़ों और पीसीबी ट्रेस में वितरित करने में मदद मिलती है, जिससे करंट हैंडलिंग क्षमता, थर्मल प्रदर्शन और यांत्रिक कनेक्शन विश्वसनीयता में सुधार होता है।

प्रश्न: मैं एक सेगमेंट के लिए श्रृंखला रोकनेवाला मूल्य की गणना कैसे करूं?

उत्तर: ओम के नियम का उपयोग करें: R = (V_{आपूर्ति}- V_F) / I_F. उदाहरण के लिए, 5V आपूर्ति, 3.15V का विशिष्ट V_F, और 10 mA के वांछित I_F के साथ: R = (5 - 3.15) / 0.01 = 185 ओम। निकटतम मानक मान (जैसे, 180 या 200 ओम) का उपयोग करें। हमेशा पावर रेटिंग पर विचार करें: P = I_F²* R.

प्रश्न: क्या मैं इस डिस्प्ले को सीधे माइक्रोकंट्रोलर पिन से चला सकता हूं?

उत्तर: यह एमसीयू की पिन करंट सोर्सिंग क्षमता पर निर्भर करता है। एक विशिष्ट एमसीयू पिन 20-25 mA सोर्स कर सकता है, जो पूर्ण करंट पर एक सेगमेंट के लिए पर्याप्त है। हालांकि, कई सेगमेंट या कॉमन कैथोड (जो सभी सेगमेंट करंट के योग को सिंक करता है) को चलाना आमतौर पर एकल पिन की क्षमता से अधिक होता है। विश्वसनीय और सुरक्षित संचालन के लिए समर्पित ड्राइवर आईसी (जैसे, करंट-लिमिटिंग रोकनेवालों के साथ 74HC595 शिफ्ट रजिस्टर, या एक स्थिर करंट एलईडी ड्राइवर) की दृढ़ता से अनुशंसा की जाती है।

प्रश्न: "चमकदार तीव्रता के लिए वर्गीकृत" का क्या अर्थ है?

उत्तर: इसका तात्पर्य है कि निर्माण के दौरान, एलईडी चिप्स या तैयार डिस्प्ले को उनकी मापी गई चमकदार तीव्रता के आधार पर परीक्षण और वर्गीकृत (बिन किया गया) किया जा सकता है। यह ग्राहकों को अपने उत्पाद में स्थिरता के लिए विशिष्ट चमक रेंज वाले भागों का चयन करने की अनुमति देता है, खासकर जब कई डिस्प्ले का उपयोग किया जाता है।

1.7 व्यावहारिक डिजाइन और उपयोग मामला

0-9\u00b0C रीडआउट वाला एक सरल डिजिटल थर्मामीटर डिजाइन करने पर विचार करें। एक LTS-4301SW इकाई अंक प्रदर्शित करेगा। एक तापमान सेंसर का डिजिटल आउटपुट एक माइक्रोकंट्रोलर द्वारा संसाधित किया जाएगा। एमसीयू अंक मान (0-9) को संबंधित सेगमेंट पैटर्न में डिकोड करेगा (उदाहरण के लिए, '5' के लिए, सेगमेंट A, F, G, C, D चालू हैं)। एमसीयू करंट-लिमिटिंग रोकनेवालों के माध्यम से सेगमेंट एनोड (पिन 1,2,4,5,6,7,9,10) को करंट सोर्स करने के लिए एक पोर्ट एक्सपेंडर या शिफ्ट रजिस्टर का उपयोग करेगा। कॉमन कैथोड (पिन 3 और 8) को एक ग्राउंड पिन से जोड़ा जाएगा जो कुल करंट (जैसे, 8 सेगमेंट * 10 mA = 80 mA) को सिंक करने में सक्षम हो, जिसके लिए संभवतः एक ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होगी। काला फेस यह सुनिश्चित करता है कि '5' उपकरण के पैनल पर आसानी से पठनीय हो।

1.8 संचालन सिद्धांत परिचय

एक सात-सेगमेंट डिस्प्ले एक सरल सिद्धांत पर काम करता है: यह सात स्वतंत्र रूप से नियंत्रित एलईडी बार (सेगमेंट) का एक संग्रह है जो एक आठ के आकार के पैटर्न में व्यवस्थित होते हैं। इन सेगमेंट के विशिष्ट संयोजनों को चालू करके, सभी दस दशमलव अंक (0-9) बनाए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, संख्या '7' प्रदर्शित करने के लिए, सेगमेंट A, B, और C प्रकाशित किए जाते हैं। दशमलव बिंदु एक अतिरिक्त अलग एलईडी है। विद्युत रूप से, प्रत्येक सेगमेंट एक एनोड और कैथोड के साथ एक मानक एलईडी है। LTS-4301SW जैसे कॉमन कैथोड प्रकार में, सभी कैथोड एक सामान्य टर्मिनल से एक साथ जुड़े होते हैं। एक सेगमेंट को प्रकाशित करने के लिए, एक सकारात्मक वोल्टेज (एक करंट-लिमिटिंग रोकनेवाले के माध्यम से) उसके विशिष्ट एनोड पिन पर लगाया जाता है, जबकि कॉमन कैथोड को ग्राउंड से जोड़ा जाता है, जिससे सर्किट पूरा होता है।

1.9 प्रौद्योगिकी रुझान और विकास

सात-सेगमेंट डिस्प्ले में रुझान उच्च दक्षता, चमक और लघुकरण की ओर रहा है। पारंपरिक रंगीन एलईडी (लाल, हरे) से फॉस्फर-परिवर्तित सफेद एलईडी (जैसे इस डिस्प्ले में इनगैन-आधारित चिप) की ओर बढ़ना एक तटस्थ, उच्च-कंट्रास्ट उपस्थिति की अनुमति देता है जो अधिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। स्वचालित असेंबली के लिए सरफेस-माउंट डिवाइस (एसएमडी) पैकेज की ओर भी एक रुझान है, हालांकि इस तरह के थ्रू-होल प्रकार प्रोटोटाइपिंग, मरम्मत और मजबूत यांत्रिक कनेक्शन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए लोकप्रिय बने हुए हैं। एकीकरण एक और रुझान है, जिसमें ड्राइवर इलेक्ट्रॉनिक्स और कभी-कभी माइक्रोकंट्रोलर को डिस्प्ले मॉड्यूल के साथ ही जोड़ा जाता है, जिससे बाहरी घटकों की संख्या कम हो जाती है। इसके अलावा, सामग्रियों में प्रगति विस्तृत व्यूइंग एंगल और विस्तारित तापमान रेंज पर बेहतर प्रदर्शन की ओर ले जा रही है।