Dokumen Teknikal Spesifikasi Paparan LED LTD-5721AKF - Ketinggian Digit 0.56 Inci - AlInGaP Jingga Kuning - Voltan Kehadapan 2.6V

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTD-5721AKF ialah modul paparan LED nombor dua digit berprestasi tinggi yang direka untuk aplikasi yang memerlukan bacaan numerik yang jelas, terang dan boleh dipercayai. Fungsi utamanya adalah untuk menyediakan data numerik visual dalam pakej yang padat dan cekap. Kelebihan teras peranti ini terletak pada penggunaan teknologi semikonduktor AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Phosphide) termaju untuk cip LED, yang terkenal dengan penghasilan pancaran cahaya berkecekapan tinggi dalam spektrum jingga-kuning. Teknologi ini, digabungkan dengan pembinaan cip tertentu pada substrat GaAs yang tidak lutsinar, menyumbang kepada ciri prestasi utama paparan.

Peranti ini dikategorikan sebagai jenis anod sepunya, iaitu konfigurasi piawai untuk memudahkan litar pemacu dalam paparan pelbagai segmen. Ia mempunyai titik perpuluhan sebelah kanan untuk setiap digit, memberikan fleksibiliti untuk memaparkan nombor pecahan. Reka bentuk fizikalnya menggabungkan plat muka kelabu dengan warna segmen putih, gabungan yang direka untuk memaksimumkan kontras dan meningkatkan kebolehbacaan aksara di bawah pelbagai keadaan pencahayaan. Ketinggian digit 0.56 inci (14.22 mm) menjadikannya sesuai untuk aplikasi di mana maklumat perlu boleh dibaca dari jarak sederhana tanpa memerlukan komponen yang terlalu besar.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan maksimum mutlak menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Mengoperasikan paparan secara berterusan pada atau berhampiran had ini tidak disyorkan dan berkemungkinan akan mengurangkan jangka hayat operasinya.

• Pelesapan Kuasa per Segmen:70 mW. Ini adalah kuasa maksimum yang boleh diserakkan sebagai haba oleh segmen LED individu dengan selamat tanpa menyebabkan kerosakan.
• Arus Kehadapan Puncak per Segmen:60 mA. Penarafan arus ini terpakai di bawah keadaan berdenyut (frekuensi 1 kHz, kitar tugas 10%), membenarkan kecerahan seketika yang lebih tinggi dalam skim pemacuan berbilang.
• Arus Kehadapan Berterusan per Segmen:25 mA pada 25°C. Ini adalah arus DC maksimum yang disyorkan untuk operasi berterusan satu segmen. Faktor penyahkadaratan 0.28 mA/°C dinyatakan, bermakna arus berterusan maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu ambien (Ta) meningkat melebihi 25°C untuk mengelakkan kepanasan berlebihan.
• Voltan Songsang per Segmen:5 V. Menggunakan voltan songsang yang lebih besar daripada nilai ini boleh merosakkan simpang PN LED.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-35°C hingga +105°C. Peranti ini dinilai untuk ketahanan suhu gred perindustrian.
• Keadaan Pateri:Pateri gelombang pada 260°C untuk maksimum 3 saat, dengan syarat suhu badan unit tidak melebihi penarafan suhu maksimum. Ini adalah kritikal untuk pemasangan bagi mengelakkan kerosakan haba pada pakej plastik dan ikatan dalaman.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Parameter ini diukur di bawah keadaan ujian piawai (Ta = 25°C) dan menentukan prestasi tipikal peranti.

• Keamatan Pencahayaan Purata (I_V):43.75 mcd (Min), 70 mcd (Tip) pada I_F= 20 mA. Ini adalah ukuran kuasa output cahaya seperti yang dilihat oleh mata manusia. Keadaan ujian telah disemak semula dari 1 mA kepada 20 mA, menunjukkan arus operasi piawai untuk spesifikasi kecerahan.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_p):611 nm (Tip). Ini adalah panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum cahaya yang dipancarkan berada pada tahap maksimum.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):17 nm (Tip). Parameter ini menunjukkan ketulenan spektrum atau lebar jalur cahaya yang dipancarkan, diukur sebagai lebar penuh pada separuh maksimum (FWHM) puncak pancaran.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):605 nm (Tip). Ini adalah panjang gelombang tunggal yang paling mewakili warna cahaya yang dilihat, dikira dari spektrum pancaran dan fungsi padanan warna CIE.
• Voltan Kehadapan per Segmen (V_F):2.05 V (Min), 2.6 V (Tip) pada I_F= 20 mA. Ini adalah susut voltan merentasi segmen LED semasa beroperasi. Pereka bentuk mesti memastikan litar pemacu dapat menyediakan voltan ini.
• Arus Songsang per Segmen (I_R):100 μA (Maks) pada V_R= 5 V. Ini adalah arus bocor kecil yang mengalir apabila voltan songsang yang ditetapkan digunakan.
• Nisbah Padanan Keamatan Pencahayaan:2:1 (Maks) untuk kawasan cahaya yang serupa. Ini menentukan nisbah maksimum yang dibenarkan antara segmen paling terang dan paling malap dalam satu peranti apabila didorong di bawah keadaan yang sama, memastikan keseragaman visual.

Nota Pengukuran:Nilai keamatan pencahayaan diukur menggunakan gabungan penderia dan penapis yang direka untuk menghampiri fungsi kecemerlangan fotopik CIE, yang memodelkan kepekaan spektrum mata manusia piawai di bawah keadaan pencahayaan normal (fotopik).

3. Penjelasan Sistem Pengelasan

Dokumen spesifikasi menyatakan dengan jelas bahawa peranti ini "Dikategorikan untuk Keamatan Pencahayaan." Ini menunjukkan kehadiran proses pengelasan atau penyusunan selepas pembuatan. Disebabkan variasi semula jadi dalam proses pertumbuhan epitaksial semikonduktor dan fabrikasi cip, parameter LED seperti keamatan pencahayaan dan voltan kehadapan boleh berbeza dari satu kelompok ke kelompok lain dan juga dalam satu kelompok.

Proses pengelasan melibatkan pengujian setiap unit dan menyusunnya ke dalam kumpulan (bin) yang berbeza berdasarkan parameter terukur tertentu. Bagi LTD-5721AKF, kriteria pengelasan utama ialahKeamatan Pencahayaan Purata. Unit dikumpulkan mengikut output cahaya yang diukur pada arus ujian piawai (20mA). Ini memastikan pelanggan menerima paparan dengan tahap kecerahan yang konsisten. Walaupun tidak diterangkan secara terperinci dalam dokumen spesifikasi ringkas ini, adalah biasa untuk paparan sebegini juga dikelaskan untuk voltan kehadapan (V_F) bagi memastikan konsistensi elektrik, dan berpotensi untuk panjang gelombang dominan (λ_d) bagi mengekalkan konsistensi warna, walaupun separuh lebar yang sempit menunjukkan ketulenan warna intrinsik yang baik.

4. Analisis Keluk Prestasi

Dokumen spesifikasi merujuk kepada "Keluk Ciri Elektrik/Optik Biasa" pada halaman 5. Walaupun graf khusus tidak disediakan dalam teks, kita boleh membuat inferens tentang kandungan dan kepentingan piawainya berdasarkan parameter yang disenaraikan.

Keluk biasa untuk peranti sedemikian akan termasuk:

• Arus Kehadapan vs. Voltan Kehadapan (Keluk I-V):Graf ini menunjukkan hubungan tak linear antara arus yang mengalir melalui LED dan voltan merentasinya. Ia adalah penting untuk mereka bentuk litar penghad arus. Keluk akan menunjukkan voltan hidup (sekitar 2V) selepas itu arus meningkat dengan cepat dengan peningkatan kecil dalam voltan.
• Keamatan Pencahayaan vs. Arus Kehadapan (Keluk I-L):Plot ini menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus pemacu. Ia secara amnya linear dalam satu julat tetapi akan tepu pada arus yang sangat tinggi disebabkan oleh kesan droop haba dan kecekapan. Keluk mengesahkan titik ujian 20mA untuk spesifikasi keamatan.
• Keamatan Pencahayaan vs. Suhu Ambien:Keluk ini menunjukkan penyahkadaratan output cahaya apabila suhu simpang LED meningkat. LED AlInGaP diketahui mempunyai kecekapan bergantung suhu, dengan output biasanya berkurangan apabila suhu meningkat. Ini memaklumkan reka bentuk untuk pengurusan haba.
• Taburan Spektrum:Plot keamatan relatif berbanding panjang gelombang, menunjukkan puncak pada ~611 nm dan separuh lebar ~17 nm, mengesahkan pancaran jingga-kuning monokromatik.

5. Maklumat Mekanikal & Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini datang dalam pakej paparan LED piawai. Lukisan dimensi memberikan ukuran kritikal untuk reka bentuk tapak PCB (Papan Litar Bercetak) dan integrasi mekanikal. Nota utama dari lukisan termasuk:

• Semua dimensi linear dinyatakan dalam milimeter (mm).
• Toleransi lalai untuk dimensi ialah ±0.25 mm melainkan nota khusus menyatakan sebaliknya.
• Toleransi khusus untuk anjing hujung pin diberikan sebagai ±0.4 mm, yang penting untuk memastikan pin sejajar dengan betul dengan lubang PCB semasa pemasangan automatik.

5.2 Sambungan Pin & Litar Dalaman

Peranti ini mempunyai 18 pin dalam konfigurasi pakej dua baris. Gambar rajah litar dalaman dan jadual sambungan pin adalah penting untuk antara muka elektrik yang betul.

• Jenis Litar:Anod Sepunya. Ini bermakna terminal anod semua segmen LED untuk setiap digit disambungkan bersama secara dalaman. Untuk menyala satu segmen, pin katodnya yang sepadan mesti didorong rendah (disambungkan ke bumi atau sink arus) manakala anod sepunya untuk digit itu didorong tinggi (disambungkan ke bekalan positif melalui perintang penghad arus).
• Susun Atur Pin:Jadual terperinci memetakan setiap nombor pin kepada fungsinya: katod untuk segmen tertentu (A-G, DP) digit 1 atau digit 2, atau anod sepunya untuk setiap digit. Sebagai contoh, Pin 1 ialah katod untuk segmen 'E' Digit 1, dan Pin 14 ialah anod sepunya untuk Digit 1. Pemetaan tepat ini adalah penting untuk mencipta urutan pemacu yang betul dalam perisian mikropengawal atau IC pemacu.

6. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Pengendalian yang betul semasa pemasangan adalah kritikal untuk kebolehpercayaan. Dokumen spesifikasi menyediakan parameter pateri khusus.

• Pateri Gelombang:Keadaan yang disyorkan ialah 260°C untuk maksimum 3 saat. Nota "1/16 inci di bawah satah dudukan" kemungkinan merujuk kepada kedalaman pin harus direndam dalam gelombang pateri.
• Keadaan Kritikal:Amaran paling penting ialah "suhu unit (semasa pemasangan) [mesti] tidak melebihi penarafan suhu maks." Ini bermakna suhu badan pakej paparan LED itu sendiri tidak boleh melebihi suhu penyimpanan maksimum 105°C sepanjang proses pateri, termasuk fasa pra-panas dan pasca-panas. Kegagalan mematuhi ini boleh menyebabkan pengelupasan dalaman, retakan kanta, atau degradasi cip LED.
• Pengendalian Umum:Langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) piawai harus dipatuhi, kerana cip LED sensitif kepada elektrik statik.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

LTD-5721AKF sesuai untuk pelbagai aplikasi perindustrian, komersial dan instrumentasi yang memerlukan paparan nombor yang padat, terang dan boleh dipercayai. Contoh termasuk:

• Peralatan Ujian dan Pengukuran:Multimeter digital, pembilang frekuensi, bekalan kuasa, bacaan penderia.
• Kawalan Perindustrian:Meter panel untuk suhu, tekanan, kelajuan, atau paparan kiraan pada jentera.
• Perkakas Pengguna:Perkakas dapur termaju, penala peralatan audio, jam digital atau pemasa model lama.
• Pasaran Selepas Jualan Automotif:Gauge dan modul paparan (walaupun spesifikasi persekitaran harus disahkan untuk keperluan automotif khusus).

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Penghad Arus:LED adalah peranti didorong arus. Perintang penghad arus siri mesti digunakan untuk setiap sambungan anod sepunya (atau per segmen dalam reka bentuk pemacu arus malar yang lebih maju) untuk menetapkan arus operasi kepada 20 mA atau kurang, mengikut garis panduan penyahkadaratan. Nilai perintang dikira menggunakan R = (V_bekalan- V_F- V_{ketepuan_pemacu}) / I_F.
• Pemultipleksan:Untuk paparan dua digit, pemultipleksan adalah teknik pemacu piawai. Digit-digit dinyalakan satu demi satu secara berturutan pantas (contohnya, pada frekuensi >100 Hz). Ini memerlukan kawalan pin anod sepunya (digit) dan pin katod (segmen) secara berurutan. Kaedah ini mengurangkan bilangan pin pemacu yang diperlukan dan penggunaan kuasa keseluruhan.
• Sudut Pandangan:Dokumen spesifikasi mendakwa "sudut pandangan luas," yang tipikal untuk paparan LED dengan kanta atau muka tersebar. Ini harus dipertimbangkan untuk penempatan mekanikal paparan dalam produk akhir.
• Pengurusan Haba:Walaupun peranti boleh beroperasi sehingga 105°C, kecekapan pencahayaan berkurangan dengan suhu. Untuk kecerahan dan jangka hayat optimum, menyediakan pengudaraan atau penyerap haba yang mencukupi dalam reka bentuk adalah dinasihatkan, terutamanya jika beroperasi berhampiran arus maksimum atau dalam suhu ambien tinggi.

8. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Faktor pembezaan utama LTD-5721AKF berbanding paparan LED nombor lain, terutamanya teknologi lama, termasuk:

• Teknologi AlInGaP vs. GaAsP atau GaP Tradisional:LED AlInGaP menawarkan kecekapan pencahayaan dan kecerahan yang jauh lebih tinggi untuk warna merah, jingga dan kuning berbanding bahan semikonduktor lama. Ini menghasilkan keterlihatan yang lebih baik dan/atau penggunaan kuasa yang lebih rendah untuk kecerahan yang dilihat sama.
• Muka Kelabu/Segmen Putih:Gabungan warna khusus muka dan segmen direka untuk kontras tinggi. Muka kelabu menyerap lebih banyak cahaya ambien daripada muka hitam, mengurangkan pantulan, manakala kawasan segmen putih membantu menyebarkan cahaya jingga-kuning yang dipancarkan secara sekata, meningkatkan penampilan aksara.
• Pakej Bebas Plumbum (Pematuhan RoHS):Peranti ini dibina untuk memenuhi arahan Sekatan Bahan Berbahaya (RoHS), menjadikannya sesuai untuk produk yang dijual di pasaran dengan peraturan alam sekitar yang ketat. Ini adalah pembeza pematuhan kritikal.
• Kebolehpercayaan Keadaan Pepejal:Seperti semua LED, ia menawarkan kelebihan berbanding paparan mekanikal (seperti cakera flip) atau paparan pendarfluor vakum (VFD) dari segi rintangan kejutan/getaran, keupayaan hidup serta-merta, dan jangka hayat operasi yang panjang.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S1: Apakah tujuan "Nisbah Padanan Keamatan Pencahayaan" 2:1?

J1: Nisbah ini memastikan konsistensi visual. Ia menjamin bahawa dalam satu unit paparan, tiada segmen akan lebih daripada dua kali ganda terang daripada mana-mana segmen lain apabila didorong di bawah keadaan elektrik yang sama. Ini mengelakkan nombor kelihatan tidak sekata atau "bercakap".

S2: Bolehkah saya mendorong paparan ini dengan bekalan 5V?

J2: Ya, bekalan 5V adalah sangat biasa. Walau bagaimanapun, anda mesti menggunakan perintang penghad arus bersiri dengan setiap anod sepunya. Menggunakan V_Ftipikal 2.6V dan sasaran I_F20 mA, nilai perintang akan menjadi lebih kurang (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohm. Perintang piawai 120Ω atau 150Ω akan sesuai, pelarasan untuk V_Fsebenar dan kecerahan yang dikehendaki.

S3: Apakah maksud "Anod Sepunya" untuk reka bentuk litar saya?

J3: Dalam konfigurasi anod sepunya, anda membekalkan voltan positif kepada pin sepunya digit yang anda ingin aktifkan. Anda kemudian menyalurkan arus ke bumi melalui pin katod segmen yang anda ingin nyalakan pada digit itu. Litar pemacu anda (mikropengawal atau IC pemacu) mesti dikonfigurasikan untuk membekalkan arus untuk anod dan menyalurkan arus untuk katod.

S4: Mengapa Panjang Gelombang Puncak (611nm) berbeza daripada Panjang Gelombang Dominan (605nm)?

J4: Ini adalah normal untuk LED. Panjang gelombang puncak adalah titik tertinggi literal pada keluk spektrum pancaran. Panjang gelombang dominan dikira dari keseluruhan spektrum dan tindak balas warna mata manusia; ia adalah panjang gelombang tunggal cahaya tulen yang akan kelihatan mempunyai warna yang sama. Perbezaan ini mengambil kira bentuk dan asimetri spektrum pancaran sebenar LED.

10. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Senario: Mereka Bentuk Bacaan Voltmeter Digital Mudah.

Seorang pereka bentuk sedang mencipta voltmeter DC 0-20V. Penukar analog-ke-digital (ADC) mengeluarkan nilai perpuluhan terkod binari (BCD). Data BCD ini perlu ditukar kepada format 7-segmen dan dipaparkan pada dua digit (contohnya, 19.99V).

Pelaksanaan:

1. Mikropengawal dengan pin I/O yang mencukupi (atau IC penyahkod/pemacu BCD-ke-7-segmen khusus) digunakan.

2. Pin I/O mikropengawal disambungkan ke katod segmen (A-G, DP) LTD-5721AKF.

3. Dua pin mikropengawal tambahan disambungkan kepada dua anod sepunya (Digit 1 & Digit 2).

4. Dalam perisian, rutin pemultipleksan ditulis. Ia mula-mula mengira segmen mana untuk dinyalakan untuk Digit 1 (tempat puluh), mendayakan (menetapkan tinggi) pin anod Digit 1, dan menetapkan pin katod segmen yang sepadan rendah. Selepas kelewatan pendek (contohnya, 5ms), ia menyahdayakan Digit 1, mengira segmen untuk Digit 2 (tempat unit), mendayakan anod Digit 2, dan menetapkan pin segmennya rendah. Kitaran ini berulang dengan pantas.

5. Perintang penghad arus (contohnya, 150Ω) diletakkan pada talian anod sepunya antara pin mikropengawal dan paparan. Nilai dipilih berdasarkan voltan bekalan (contohnya, 5V) dan arus segmen yang dikehendaki (~20mA).

6. Reka bentuk muka kelabu/segmen putih memastikan voltan yang dipaparkan mudah dibaca di bawah keadaan pencahayaan terang bangku bengkel.

11. Pengenalan Prinsip Teknologi

Komponen pemancar cahaya teras ialah cip LED AlInGaP. AlInGaP ialah semikonduktor sebatian III-V. Dengan mengawal nisbah Aluminium (Al), Indium (In), Gallium (Ga) dan Fosforus (P) dengan tepat semasa proses pertumbuhan kristal (biasanya melalui Pemendapan Wap Kimia Organologam - MOCVD), jurutera boleh menala jurang jalur bahan. Tenaga jurang jalur secara langsung menentukan panjang gelombang (warna) foton yang dipancarkan apabila elektron bergabung semula dengan lubang merentasi simpang.

Dalam LTD-5721AKF, komposisi ditala untuk pancaran dalam kawasan jingga-kuning (~605-611 nm). Cip-cip difabrikasi pada substrat Gallium Arsenide (GaAs) yang tidak lutsinar. "Muka kelabu" paparan adalah sebahagian daripada acuan pakej plastik, yang termasuk penyebar untuk menyebarkan cahaya dari cip kecil merentasi kawasan segmen yang lebih besar secara sekata. Litar dalaman menggunakan ikatan wayar untuk menyambungkan anod dan katod pelbagai cip LED (satu per segmen per digit) ke pin pakej yang sesuai, membentuk matriks anod sepunya yang diterangkan dalam susun atur pin.

12. Trend Teknologi

Walaupun paparan LED nombor diskret seperti LTD-5721AKF kekal relevan untuk aplikasi khusus, trend yang lebih luas dalam teknologi paparan telah berubah. Untuk reka bentuk baru, pereka bentuk sering mempertimbangkan:

• Paparan LED Matriks Titik Bersepadu:Ini menawarkan keupayaan abjad angka dan simbolik selain nombor sahaja, memberikan fleksibiliti yang lebih besar dalam tapak yang serupa.
• Paparan OLED (LED Organik):Menawarkan kontras yang lebih baik, sudut pandangan yang lebih luas, dan faktor bentuk yang lebih nipis, walaupun secara sejarah dengan profil jangka hayat dan kos yang berbeza untuk kegunaan perindustrian.
• Modul TFT-LCD:Menyediakan keupayaan grafik penuh, warna, dan keupayaan untuk memaparkan maklumat kompleks, walaupun ia memerlukan elektronik pemacu yang lebih kompleks dan lampu latar.
• Trend dalam Paparan LED:Peningkatan berterusan dalam kecekapan (lumen per watt) untuk semua warna LED, pembangunan pakej yang lebih teguh dan tahan suhu, dan integrasi elektronik pemacu terus ke dalam modul paparan untuk memudahkan reka bentuk sistem.

Nilai berkekalan peranti seperti LTD-5721AKF terletak pada kesederhanaannya, keteguhannya, kecerahan tinggi, kos rendah untuk aplikasi nombor sahaja, dan kemudahan antara muka dengan mikropengawal, memastikan tempatnya dalam ekosistem elektronik untuk fungsi bacaan khusus.