Dokumen Teknikal LTC-2621JG Paparan LED - Ketinggian Digit 0.28 Inci - Warna Hijau - Voltan Kehadapan 2.6V

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTC-2621JG ialah modul paparan nombor tiga digit yang padat dan berprestasi tinggi, direka untuk aplikasi yang memerlukan bacaan angka yang jelas dan terang. Fungsi utamanya adalah untuk mewakili tiga digit data angka secara visual menggunakan teknologi LED keadaan pepejal. Teknologi teras yang digunakan ialah lapisan epitaksial AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida) yang ditumbuhkan pada substrat GaAs, yang direka khas untuk menghasilkan pancaran cahaya hijau yang cekap. Sistem bahan ini dipilih kerana kecekapan bercahaya dan ketulenan warnanya yang lebih baik berbanding teknologi lama seperti GaP standard, menghasilkan kecerahan dan penampilan aksara yang sangat baik walaupun pada arus pemanduan yang rendah. Peranti ini dikategorikan sebagai paparan anod sepunya, multipleks, bermakna semua anod untuk setiap digit disambungkan secara dalaman, membolehkan kawalan berkesan bagi pelbagai digit dengan bilangan pin I/O mikropengawal yang dikurangkan melalui multipleks pembahagian masa.

1.1 Ciri dan Kelebihan Utama

Paparan ini menawarkan beberapa kelebihan tersendiri yang menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi industri, pengguna dan instrumentasi.

• Prestasi Optik:Ia mempunyai ketinggian digit 0.28 inci (7.0 mm) dengan segmen yang berterusan dan seragam, menghapuskan jurang untuk penampilan yang bersih dan profesional. Gabungan kecerahan tinggi dan kontras tinggi memastikan kebolehbacaan yang sangat baik di bawah pelbagai keadaan pencahayaan persekitaran. Sudut pandangan yang luas membolehkan paparan dibaca dengan jelas dari kedudukan luar paksi.
• Kecekapan Elektrik:Peranti ini mempunyai keperluan kuasa yang rendah, menyumbang kepada reka bentuk sistem yang cekap tenaga. Penggunaan teknologi AlInGaP memberikan keamatan bercahaya yang tinggi dengan arus kehadapan yang agak rendah.
• Kebolehpercayaan dan Konsistensi:Sebagai peranti keadaan pepejal, ia menawarkan kebolehpercayaan tinggi tanpa bahagian bergerak dan rintangan terhadap hentakan dan getaran. Unit-unit ini dikategorikan untuk keamatan bercahaya, memastikan tahap kecerahan yang konsisten antara paparan yang berbeza, yang sangat penting untuk produk berbilang unit.
• Pematuhan Alam Sekitar:Pakej ini bebas plumbum, mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam produk yang dijual di pasaran dengan peraturan alam sekitar yang ketat.

1.2 Penerangan Fizikal

Paparan ini mempunyai muka plat kelabu, yang membantu menyerap cahaya persekitaran dan meningkatkan kontras. Segmen itu sendiri memancarkan cahaya berwarna putih apabila dikuasakan, yang bersinar melalui muka kelabu untuk mencipta aksara yang kelihatan. Gabungan ini dipilih untuk kebolehbacaan yang optimum. Peranti ini ialah paparan tiga digit, bermakna ia boleh menunjukkan nombor dari 000 hingga 999.

2. Sorotan Mendalam Spesifikasi Teknikal

Bahagian ini memberikan analisis objektif yang terperinci mengenai parameter elektrik, optik dan terma yang dinyatakan dalam datasheet. Memahami had dan ciri-ciri ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi pada atau melebihi had ini tidak dijamin dan harus dielakkan.

• Pelesapan Kuasa per Segmen:70 mW. Ini ialah kuasa maksimum yang boleh dilesapkan dengan selamat sebagai haba oleh satu segmen LED. Melebihi ini boleh menyebabkan terlalu panas dan mengurangkan jangka hayat atau kegagalan.
• Arus Kehadapan Puncak per Segmen:60 mA (pada 1 kHz, kitar tugas 25%). Ini ialah arus serta-merta maksimum yang boleh ditangani oleh satu segmen di bawah keadaan berdenyut. Untuk operasi DC berterusan, penarafan arus kehadapan berterusan adalah faktor pengehad.
• Arus Kehadapan Berterusan per Segmen:25 mA pada 25°C. Arus ini mesti dinyahkadar secara linear sebanyak 0.28 mA/°C apabila suhu persekitaran (Ta) meningkat melebihi 25°C. Sebagai contoh, pada 85°C, arus berterusan maksimum yang dibenarkan ialah: 25 mA - [0.28 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 25 mA - 16.8 mA =8.2 mA.
• Voltan Songsang per Segmen:5 V. Menggunakan voltan pincang songsang yang lebih besar daripada ini boleh menyebabkan kerosakan dan merosakkan simpang LED.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-35°C hingga +85°C. Peranti ini dinilai untuk berfungsi dan disimpan dalam julat suhu yang luas ini, menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang sukar.
• Keadaan Pateri:260°C selama 3 saat, dengan hujung besi pateri sekurang-kurangnya 1/16 inci (lebih kurang 1.6 mm) di bawah satah dudukan komponen. Ini ialah garis panduan profil reflow bebas plumbum standard untuk mengelakkan kerosakan terma semasa pemasangan.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik (Ta=25°C)

Ini ialah parameter prestasi tipikal yang diukur di bawah keadaan ujian yang ditentukan. Pereka bentuk harus menggunakan nilai-nilai ini untuk pengiraan litar.

• Keamatan Bercahaya Purata (I_V):320 μcd (Min), 692 μcd (Tip) pada I_F= 1 mA. Ini ialah ukuran output cahaya. Julat yang luas menunjukkan sistem pengelasan digunakan; pereka bentuk mesti mengambil kira nilai minimum untuk memastikan kecerahan yang mencukupi dalam semua unit.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_p):571 nm (Tip) pada I_F= 20 mA. Ini ialah panjang gelombang di mana LED memancarkan kuasa optik paling banyak, dalam kawasan hijau spektrum.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):15 nm (Tip). Ini menunjukkan ketulenan spektrum; lebar yang lebih sempit bermakna warna hijau yang lebih tulen dan tepu.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):572 nm (Tip). Ini ialah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia, hampir sepadan dengan panjang gelombang puncak untuk LED hijau ini.
• Voltan Kehadapan per Segmen (V_F):2.05 V (Min), 2.6 V (Tip) pada I_F= 20 mA. Ini ialah susutan voltan merentasi LED apabila mengkonduksi. Nilai perintang had arus mesti dikira menggunakan V_Fmaksimum untuk menjamin arus minimum yang diperlukan.
• Arus Songsang per Segmen (I_R):100 μA (Maks) pada V_R= 5 V. Ini ialah arus bocor kecil yang mengalir apabila LED dipincang songsang dalam had penarafan maksimumnya.
• Nisbah Padanan Keamatan Bercahaya:2:1 (Maks). Ini menentukan bahawa perbezaan kecerahan antara mana-mana dua segmen dalam "kawasan cahaya serupa" (biasanya dalam satu digit atau merentasi digit) tidak akan melebihi faktor dua. Ini memastikan keseragaman visual.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan (Binning)

Datasheet dengan jelas menyatakan peranti ini "dikategorikan untuk keamatan bercahaya." Ini merujuk kepada proses pengelasan selepas pengeluaran.

• Pengelasan Keamatan Bercahaya:Selepas pembuatan, LED diuji dan disusun (dikelaskan) berdasarkan output cahaya yang diukur pada arus ujian standard (1 mA dalam kes ini). LTC-2621JG mempunyai minimum yang ditentukan 320 μcd dan tipikal 692 μcd. Unit dikumpulkan ke dalam kelas dengan julat keamatan yang lebih ketat (contohnya, 320-400 μcd, 400-500 μcd, dll.). Ini membolehkan pelanggan memilih kelas untuk kecerahan yang konsisten merentasi pelbagai paparan dalam satu produk. Datasheet menyediakan julat keseluruhan; kod kelas khusus biasanya tersedia dari pengeluar untuk pesanan.
• Voltan Kehadapan:Walaupun tidak dinyatakan secara jelas sebagai dikelaskan, julat yang diberikan (2.05V hingga 2.6V) menunjukkan variasi semula jadi. Untuk reka bentuk di mana penggunaan kuasa atau reka bentuk litar pemandu adalah kritikal, berunding dengan pengeluar untuk kelas voltan mungkin diperlukan.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Datasheet merujuk kepada "Lengkung Ciri-ciri Elektrik/Optik Biasa." Walaupun graf khusus tidak disediakan dalam teks, kita boleh membuat kesimpulan tentang kandungan dan kepentingan standard mereka.

• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Arus Kehadapan (Lengkung I_V/ I_F):Graf ini akan menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus pemanduan. Ia biasanya tidak linear, dengan kecekapan (output cahaya per mA) sering menurun pada arus yang sangat tinggi. Lengkung ini membantu pereka bentuk memilih arus operasi yang mengimbangi kecerahan dan kecekapan.
• Voltan Kehadapan vs. Arus Kehadapan (Lengkung V_F/ I_F):Ini menunjukkan ciri I-V eksponen diod LED. Ia adalah penting untuk mereka bentuk litar had arus.
• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Suhu Persekitaran:Lengkung ini menggambarkan bagaimana output cahaya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Ia adalah penting untuk aplikasi yang beroperasi pada suhu persekitaran tinggi atau arus pemanduan tinggi, kerana ia mungkin memerlukan penyahkadaran atau penyingkiran haba.
• Taburan Spektrum:Graf yang menunjukkan kuasa optik relatif merentasi panjang gelombang, berpusat sekitar 571-572 nm dengan separuh lebar ~15 nm, mengesahkan pancaran warna hijau.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi dan Lukisan Pakej

Peranti ini menggunakan format pakej dual in-line (DIP) standard yang sesuai untuk pemasangan PCB melalui lubang. Nota dimensi utama ialah: semua dimensi adalah dalam milimeter, dan toleransi umum ialah ±0.25 mm (lebih kurang ±0.01 inci) melainkan ciri khusus mempunyai penandaan yang berbeza. Pereka bentuk mesti merujuk kepada lukisan mekanikal terperinci (tidak diterangkan sepenuhnya dalam teks yang diberikan) untuk jarak lubang yang tepat, diameter pin, lebar badan, ketinggian dan jarak digit untuk mencipta tapak kaki PCB yang tepat dan memastikan muat yang betul dalam sarung.

5.2 Sambungan Pin dan Litar Dalaman

Paparan ini mempunyai 16 kedudukan pin, walaupun tidak semua dipenuhi dengan pin fizikal (Pin 10, 11, dan 14 disenaraikan sebagai "TIADA PIN"). Pin 9 ialah "TIADA SAMBUNGAN." Gambar rajah litar dalaman menunjukkan konfigurasi anod sepunya multipleks.

• Anod Sepunya:Pin 2, 5, 8, dan 13 adalah pin anod sepunya. Pin 2 mengawal Digit 1, Pin 5 mengawal Digit 2, dan Pin 8 mengawal Digit 3. Pin 13 ialah anod sepunya untuk tiga LED penunjuk kolon (L1, L2, L3).
• Katod Segmen:Pin lain adalah katod untuk segmen tertentu (A, B, C, D, E, F, G, DP) dan penunjuk. Sebagai contoh, untuk menyalakan segmen 'A' pada Digit 1, litar mesti menyambungkan katod untuk segmen A (Pin 15) ke bumi sambil menggunakan voltan positif kepada anod untuk Digit 1 (Pin 2).
• Titik Perpuluhan Tangan Kanan:Penerangan menyatakan "Titik Perpuluhan Tangan Kanan," dan Pin 3 ialah katod untuk D.P. (titik perpuluhan), menunjukkan titik perpuluhan terletak di sebelah kanan tiga digit.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Pematuhan kepada keadaan pateri yang ditentukan adalah kritikal untuk kebolehpercayaan jangka panjang.

• Pateri Tangan:Jika pateri tangan diperlukan, garis panduan adalah menggunakan besi pateri pada 260°C untuk maksimum 3 saat setiap pin. Hujung besi mesti diletakkan sekurang-kurangnya 1.6 mm di bawah satah dudukan badan paparan untuk mengelakkan haba berlebihan daripada bergerak ke atas pin dan merosakkan epoksi dalaman atau ikatan wayar.
• Pateri Gelombang atau Reflow:Untuk proses automatik, profil suhu bebas plumbum standard yang memuncak pada 260°C adalah sesuai. Julat suhu penyimpanan dan operasi peranti (-35°C hingga +85°C) menunjukkan ia boleh menahan kitaran terma reflow SMT biasa, walaupun pakej melalui lubang mencadangkan pateri gelombang adalah kaedah utama yang dimaksudkan.
• Keadaan Penyimpanan:Peranti harus disimpan dalam beg penghalang kelembapan asalnya dalam persekitaran dalam julat suhu penyimpanan (-35°C hingga +85°C) dan pada kelembapan rendah untuk mengelakkan pengoksidaan kaki.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

LTC-2621JG adalah sesuai untuk mana-mana sistem terbenam yang memerlukan paparan angka yang jelas, boleh dipercayai dan berkuasa rendah.

• Peralatan Ujian dan Pengukuran:Multimeter, pembilang frekuensi, bekalan kuasa, bacaan sensor.
• Kawalan Perindustrian:Meter panel untuk suhu, tekanan, RPM, paparan kiraan pada jentera.
• Perkakas Pengguna:Ketuhar gelombang mikro, jam digital, penala peralatan audio, penimbang bilik mandi.
• Pasaran Selepas Jualan Automotif:Gauge dan paparan untuk sistem bantu (voltan, suhu).

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk dan Litar Pemandu

Mereka bentuk dengan paparan ini memerlukan perhatian khusus kepada metodologi pemanduan.

• Pemandu Multipleks:Mikropengawal mesti mengaktifkan secara berurutan setiap anod sepunya digit (Pin 2, 5, 8) pada kadar segar semula yang tinggi (biasanya >100 Hz) sambil mengeluarkan corak katod segmen yang sepadan untuk digit itu. Ketekalan penglihatan ini mencipta ilusi semua digit menyala serentak. Anod kolon (Pin 13) boleh dipandu secara berasingan atau dimasukkan dalam urutan multipleks.
• Had Arus:Setiap talian katod segmen mesti mempunyai perintang had arus bersiri. Nilai perintang dikira menggunakan R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Gunakan V_Fmaksimum (2.6V) dari datasheet untuk memastikan I_Fminimum yang diingini sentiasa dicapai. Sebagai contoh, dengan bekalan 5V dan sasaran I_F10 mA: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. Perintang standard 220 Ω atau 270 Ω adalah sesuai.
• Pelesapan Kuasa:Pastikan kuasa per segmen (V_F* I_F) tidak melebihi 70 mW, dan nyahkadar arus berterusan pada suhu persekitaran tinggi seperti yang diterangkan dalam bahagian 2.1.
• Sudut Pandangan:Sudut pandangan yang luas membolehkan fleksibiliti dalam kedudukan pemasangan berbanding pengguna.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan teknologi paparan lain dan jenis LED lama, LTC-2621JG menawarkan kelebihan khusus.

• vs. LED Hijau GaP Standard:Teknologi AlInGaP memberikan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan paparan yang lebih terang pada arus yang sama atau kecerahan setara pada kuasa yang lebih rendah. Warnanya juga lebih terang dan hijau tulen.
• vs. Paparan LCD:LED adalah pancaran, bermakna mereka menghasilkan cahaya sendiri, menawarkan kecerahan dan kebolehbacaan yang lebih baik dalam keadaan cahaya rendah atau cahaya matahari langsung tanpa lampu latar. Mereka juga mempunyai masa tindak balas yang lebih cepat dan julat suhu operasi yang lebih luas. Kompromi biasanya adalah penggunaan kuasa yang lebih tinggi apabila memaparkan banyak segmen.
• vs. Paparan Digit Lebih Besar atau Lebih Kecil:Ketinggian 0.28 inci menawarkan keseimbangan yang baik antara keterlihatan dan penggunaan ruang papan, sesuai antara penunjuk yang lebih kecil dan meter panel yang lebih besar.
• vs. Paparan Tidak Dikelaskan:Pengkategorian untuk keamatan bercahaya adalah pembeza utama untuk aplikasi yang memerlukan konsistensi visual merentasi berbilang unit, seperti dalam barisan produk atau panel kawalan dengan beberapa bacaan yang sama.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S1: Apakah tujuan pin "TIADA PIN" dan "TIADA SAMBUNGAN"?

J1: "TIADA PIN" bermaksud pin fizikal ditinggalkan dari pakej, meninggalkan jurang dalam barisan pin. "TIADA SAMBUNGAN" (Pin 9) bermaksud pin fizikal wujud tetapi tidak disambungkan secara elektrik kepada apa-apa di dalam paparan. Ini sering dimasukkan untuk menyeragamkan tapak kaki pakej dengan paparan lain dalam keluarga yang mungkin menggunakan pin tersebut.

S2: Bagaimana saya mengira perintang had arus yang sesuai?

J2: Gunakan formula R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Sentiasa gunakan nilaimaksimum V_Fdari datasheet (2.6V) dalam pengiraan anda untuk menjamin arus minimum yang diingini mengalir di bawah semua keadaan. Pilih nilai perintang standard yang sama dengan atau sedikit lebih rendah daripada nilai yang anda kira.

S3: Bolehkah saya memandu paparan ini dengan arus DC malar tanpa multipleks?

J3: Secara teknikalnya ya, tetapi ia sangat tidak cekap. Anda perlu menyambungkan semua tiga anod digit bersama dan membekalkan arus kepada setiap katod segmen secara berterusan. Ini akan menarik arus 3x (untuk tiga digit yang sama) berbanding reka bentuk multipleks dan mungkin melebihi penarafan arus berterusan maksimum jika semua segmen menyala. Multipleks adalah kaedah yang dimaksudkan dan optimum.

S4: Apakah maksud "nisbah padanan keamatan bercahaya 2:1" dalam praktik?

J4: Ia bermaksud dalam "kawasan cahaya serupa" yang ditakrifkan (mungkin dalam satu paparan), segmen paling malap tidak akan kurang daripada separuh terang segmen paling terang. Ini memastikan nombor "8" (semua segmen menyala) kelihatan seragam, bukan dengan beberapa segmen kelihatan lebih malap daripada yang lain.

10. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Senario: Mereka Bentuk Bacaan Voltmeter Digital

Seorang pereka bentuk mencipta voltmeter DC 0-30V. ADC mikropengawal membaca voltan, menukarnya kepada nilai antara 0.00 dan 30.00, dan perlu memaparkannya pada tiga digit dan satu titik perpuluhan (menunjukkan persepuluh volt, contohnya "12.3").

1. Antara Muka Perkakasan:Pereka bentuk menggunakan 4 pin mikropengawal yang dikonfigurasikan sebagai output digital untuk mengawal tiga anod digit (Pin 2,5,8) dan anod kolon/titik perpuluhan (Pin 13). 8 pin lain dikonfigurasikan sebagai output digital (atau menggunakan daftar anjakan) untuk mengawal katod segmen (A-G, DP).
2. Rutin Perisian:Firmware menjalankan gangguan pemasa pada 500 Hz. Dalam setiap kitaran gangguan:
   
   - MATIKAN semua pin anod.
   
   - Keluarkan corak segmen untuk Digit 1 (tempat ratusan) ke pin katod.
   
   - HIDUPKAN pin anod untuk Digit 1 (Pin 2).
   
   - Tunggu kelewatan pendek.
   
   - Ulangi untuk Digit 2 (tempat puluh, Pin 5) dan Digit 3 (tempat sa, Pin 8), termasuk katod titik perpuluhan (Pin 3) apabila Digit 2 aktif.
3. Pengiraan Arus:Menyasarkan arus segmen 5 mA untuk kecerahan yang baik dan kuasa rendah, menggunakan bekalan 5V: R = (5V - 2.6V) / 0.005A = 480 Ω. Perintang 470 Ω diletakkan secara bersiri dengan setiap daripada 8 talian katod segmen.
4. Keputusan:Paparan menunjukkan bacaan voltan 3-digit yang stabil dan terang dengan titik perpuluhan, menggunakan I/O dan kuasa mikropengawal yang minimum.

11. Pengenalan Prinsip Teknikal

Prinsip operasi teras adalah berdasarkan elektroluminesens dalam simpang PN semikonduktor. Dalam sistem bahan AlInGaP, apabila voltan kehadapan melebihi potensi terbina dalam simpang (lebih kurang 2V) digunakan, elektron dari rantau jenis-N dan lubang dari rantau jenis-P disuntik merentasi simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula dalam rantau aktif (telaga kuantum lapisan epitaksial AlInGaP), mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (zarah cahaya). Komposisi khusus atom Aluminium, Indium, Gallium dan Fosfida menentukan tenaga jurang jalur semikonduktor, yang secara langsung menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan. Untuk LTC-2621JG, komposisi ini ditala untuk menghasilkan foton dengan panjang gelombang sekitar 572 nm, yang dilihat oleh mata manusia sebagai cahaya hijau. Muka plat kelabu bertindak sebagai penapis penambah kontras, menyerap cahaya persekitaran untuk menjadikan segmen hijau yang dipancarkan kelihatan lebih terang dan tajam.

12. Trend dan Konteks Teknologi

Paparan seperti LTC-2621JG mewakili segmen optoelektronik yang matang dan sangat dioptimumkan. Trend dalam paparan kelas penunjuk seperti ini adalah ke arah peningkatan kecekapan (lebih banyak cahaya per watt), peningkatan konsistensi melalui pengelasan lanjutan, dan pematuhan dengan peraturan alam sekitar (bebas plumbum, bebas halogen). Walaupun teknologi baru seperti OLED menawarkan fleksibiliti dan kontras tinggi, paparan LED bersegmen tradisional mengekalkan kedudukan yang kukuh dalam aplikasi yang memerlukan kecerahan tinggi, kebolehpercayaan melampau, operasi suhu luas dan kos rendah per digit. Pergerakan ke AlInGaP dari GaP:N lama adalah langkah penting dalam prestasi LED hijau dan kuning. Pembangunan masa depan mungkin memberi tumpuan kepada peningkatan kecekapan lanjutan dan integrasi, seperti paparan dengan pemandu terbina dalam atau antara muka bersiri (seperti I2C atau SPI), mengurangkan beban mikropengawal yang diperlukan untuk multipleks. Walau bagaimanapun, paparan anod sepunya multipleks melalui lubang asas kekal sebagai komponen asas dan digunakan secara meluas kerana kesederhanaannya, ketahanan dan keupayaan antara muka langsung dengan mikropengawal tujuan umum.