Lembaran Data Paparan LED 7-Segmen Kuning Jingga 0.56 Inci LTS-5701AJF - Ketinggian Digit 14.22mm - Voltan Kehadapan 2.6V - Penyerakan Kuasa 70mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTS-5701AJF ialah modul paparan LED tujuh segmen satu digit berprestasi tinggi. Fungsi utamanya adalah untuk memberikan perwakilan nombor dan aksara alfanumerik terhad yang jelas dan terang dalam peranti elektronik. Teknologi terasnya adalah berdasarkan bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP), yang direka khas untuk memancarkan cahaya dalam spektrum kuning jingga. Sistem bahan ini terkenal dengan kecekapan tinggi dan kecerahan yang sangat baik berbanding teknologi lama seperti Gallium Fosfida (GaP) standard. Peranti ini mempunyai muka hadapan kelabu dengan tanda segmen putih, yang meningkatkan kontras dan kebolehbacaan dengan ketara di bawah pelbagai keadaan pencahayaan. Ia direka dalam konfigurasi anod sepunya, memudahkan reka bentuk litar dalam banyak aplikasi berasaskan mikropengawal di mana penyaluran arus adalah lebih mudah.

1.1 Ciri Utama dan Kelebihan

Paparan ini menawarkan beberapa kelebihan tersendiri yang menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi:

• Saiz Aksara Optimum:Dengan ketinggian digit 0.56 inci (14.22 mm), ia memberikan penglihatan yang sangat baik dari jarak jauh sambil mengekalkan jejak yang padat.
• Prestasi Optik Unggul:Penggunaan cip AlInGaP memberikan kecerahan tinggi dan kontras tinggi. Segmen yang berterusan dan seragam memastikan penampilan aksara yang konsisten dan menyenangkan tanpa tompok gelap atau ketidakteraturan.
• Sudut Pandangan Luas:Reka bentuk ini membolehkan penglihatan yang jelas dari pelbagai sudut, yang amat penting untuk meter panel, instrumentasi, dan elektronik pengguna.
• Operasi Kuasa Rendah:Ia memerlukan arus kehadapan yang agak rendah untuk mencapai keamatan bercahaya yang baik, menjadikannya cekap tenaga dan sesuai untuk peranti berkuasa bateri.
• Kebolehpercayaan Dipertingkatkan:Sebagai peranti keadaan pepejal, ia menawarkan kebolehpercayaan tinggi, jangka hayat operasi yang panjang, dan rintangan terhadap kejutan dan getaran berbanding paparan mekanikal atau pendarfluor vakum.
• Jaminan Kualiti:Peranti-peranti ini dikategorikan (dibin) untuk keamatan bercahaya, memastikan konsistensi kecerahan merentasi kumpulan pengeluaran untuk penampilan panel yang seragam.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif yang terperinci tentang parameter elektrik dan optik yang dinyatakan dalam lembaran data. Memahami nilai-nilai ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang betul dan memastikan kebolehpercayaan jangka panjang.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah atau pada had ini tidak dijamin dan harus dielakkan untuk reka bentuk yang boleh dipercayai.

• Penyerakan Kuasa per Segmen (70 mW):Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh diserakkan dengan selamat sebagai haba oleh satu segmen LED di bawah operasi berterusan. Melebihi had ini berisiko memanaskan persimpangan semikonduktor secara berlebihan, membawa kepada degradasi dipercepatkan atau kegagalan bencana.
• Arus Kehadapan Puncak per Segmen (60 mA, kitar tugas 1/10, denyut 0.1ms):Penarafan ini membenarkan denyut arus yang lebih tinggi untuk mencapai puncak kecerahan seketika, contohnya dalam paparan berbilang atau untuk penonjolan. Had kitar tugas dan lebar denyut yang ketat adalah kritikal; arus purata masih mesti mematuhi penarafan berterusan.
• Arus Kehadapan Berterusan per Segmen (25 mA):Arus maksimum yang disyorkan untuk operasi keadaan mantap, bukan denyut, bagi satu segmen. Faktor penurunan nilai linear 0.33 mA/°C dinyatakan di atas suhu ambien (Ta) 25°C. Ini bermakna jika suhu ambien meningkat kepada 50°C, arus berterusan maksimum yang dibenarkan ialah: 25 mA - ((50°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 25 mA - 8.25 mA =16.75 mA.
• Voltan Songsang per Segmen (5 V):Voltan maksimum yang boleh dikenakan dalam arah pincang songsang merentasi segmen LED. Melebihi ini boleh menyebabkan pecah dan merosakkan persimpangan PN. Reka bentuk litar yang betul harus memasukkan perlindungan jika transien voltan songsang mungkin berlaku.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan (-35°C hingga +85°C):Menentukan had persekitaran untuk operasi yang boleh dipercayai dan penyimpanan bukan operasi.
• Suhu Pateri (260°C selama 3 saat):Memberikan panduan untuk proses pateri gelombang atau aliran semula, menentukan suhu maksimum pada titik tertentu untuk masa yang terhad untuk mengelakkan kerosakan pada pakej plastik dan ikatan wayar dalaman.

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

Ini adalah parameter prestasi biasa di bawah keadaan ujian yang ditentukan. Ia digunakan untuk pengiraan reka bentuk dan jangkaan prestasi.

• Keamatan Bercahaya Purata (I_V):320-900 μcd pada I_F=1mA. Ini adalah ukuran kecerahan yang dilihat oleh mata manusia. Julat yang luas (Min: 320, Biasa: 900) menunjukkan proses pengkategorian (binning). Pereka bentuk mesti menggunakan nilai minimum untuk pengiraan kecerahan kes terburuk untuk memastikan kebolehlihatan di bawah semua keadaan.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_p):611 nm (biasa) pada I_F=20mA. Ini adalah panjang gelombang di mana output spektrum paling kuat. Ia berada dalam kawasan kuning jingga spektrum boleh lihat.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):605 nm (biasa) pada I_F=20mA. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang paling sesuai dengan warna cahaya yang dipancarkan. Ia sedikit lebih rendah daripada panjang gelombang puncak, yang biasa untuk LED dengan spektrum yang lebih luas.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):17 nm (biasa) pada I_F=20mA. Parameter ini menunjukkan ketulenan warna. Nilai 17 nm adalah sederhana luas, menghasilkan warna kuning jingga yang tepu tetapi bukan monokromatik.
• Voltan Kehadapan per Segmen (V_F):2.05V (Min), 2.6V (Biasa) pada I_F=20mA. Ini adalah susut voltan merentasi LED semasa beroperasi. Ia adalah penting untuk mengira nilai perintang pembatas arus: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Menggunakan nilai biasa atau maksimum memastikan arus tidak melebihi tahap yang dikehendaki.
• Arus Songsang per Segmen (I_R):100 μA (Maks) pada V_R=5V. Ini adalah arus bocor kecil yang mengalir apabila LED dipincang songsang dalam had penarafan maksimumnya.
• Nisbah Padanan Keamatan Bercahaya (I_V-m):2:1 (Maks). Ini menentukan variasi kecerahan maksimum yang dibenarkan antara segmen berbeza digit yang sama atau antara digit berbeza dalam paparan berbilang digit. Nisbah 2:1 bermakna segmen paling terang tidak boleh lebih daripada dua kali lebih terang daripada yang paling malap, memastikan penampilan seragam.

3. Penjelasan Sistem Pengkategorian (Binning)

Lembaran data menunjukkan bahawa peranti "Dikategorikan untuk Keamatan Bercahaya." Ini merujuk kepada proses pengkategorian atau pengisihan selepas pembuatan.

• Pengkategorian Keamatan Bercahaya:Disebabkan variasi semula jadi dalam pertumbuhan epitaksial semikonduktor dan proses fabrikasi cip, output cahaya LED boleh berbeza-beza. Selepas pengeluaran, peranti diuji dan diisih ke dalam kategori berbeza berdasarkan keamatan bercahaya yang diukur pada arus ujian piawai (contohnya, 1mA). Julat yang ditentukan 320 hingga 900 μcd mungkin merangkumi beberapa kategori. Pengeluar mungkin menawarkan kod kategori khusus untuk aplikasi yang memerlukan padanan kecerahan yang ketat.
• Pengisihan Voltan Kehadapan:Walaupun tidak dinyatakan secara eksplisit sebagai parameter yang dikategorikan, julat yang diberikan untuk V_F(2.05V hingga 2.6V) adalah biasa. Untuk reka bentuk isipadu sangat tinggi atau sensitif, bahagian juga boleh diisih mengikut voltan kehadapan untuk memastikan penggunaan kuasa dan ciri terma yang konsisten merentasi paparan.

4. Analisis Keluk Prestasi

Walaupun petikan lembaran data yang diberikan menyebut "Keluk Ciri Elektrik / Optik Biasa," graf khusus tidak disertakan dalam teks. Berdasarkan tingkah laku LED standard, keluk ini biasanya akan menggambarkan hubungan berikut, yang penting untuk memahami prestasi peranti di bawah keadaan bukan standard:

• Arus Kehadapan vs. Voltan Kehadapan (Keluk I-V):Menunjukkan hubungan eksponen. Keluk berubah dengan suhu; V_Fmenurun apabila suhu persimpangan meningkat untuk arus tertentu.
• Keamatan Bercahaya vs. Arus Kehadapan:Secara amnya menunjukkan hubungan hampir linear pada arus yang lebih rendah, dengan kemungkinan tepu atau penurunan kecekapan pada arus yang sangat tinggi. Graf ini digunakan untuk memilih arus operasi untuk tahap kecerahan yang dikehendaki.
• Keamatan Bercahaya vs. Suhu Ambien:Menunjukkan bagaimana output cahaya berkurangan apabila suhu ambien (dan seterusnya persimpangan) meningkat. Ini adalah kritikal untuk reka bentuk yang beroperasi dalam persekitaran suhu tinggi.
• Taburan Spektrum:Plot keamatan relatif berbanding panjang gelombang, menunjukkan puncak pada ~611 nm dan separuh lebar ~17 nm, menentukan ciri warna yang tepat.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej dan Susunan Pin (Pinout)

Peranti ini dibungkus dalam pakej paparan LED tujuh segmen satu digit 10 pin standard. Lembaran data memberikan lukisan dimensi terperinci (tidak direproduksi di sini) dengan semua ukuran kritikal dalam milimeter. Ciri utama termasuk ketinggian keseluruhan, lebar, dan kedalaman, saiz tetingkap digit, jarak kaki (pitch), dan satah dudukan. Toleransi biasanya ±0.25 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Sambungan pin ditakrifkan dengan jelas:

1. Pin 1: Katod E
2. Pin 2: Katod D
3. Pin 3: Anod Sepunya
4. Pin 4: Katod C
5. Pin 5: Katod D.P. (Titik Perpuluhan)
6. Pin 6: Katod B
7. Pin 7: Katod A
8. Pin 8: Anod Sepunya
9. Pin 9: Katod F
10. Pin 10: Katod G

Gambarajah litar dalaman menunjukkan bahawa semua LED segmen (A-G dan DP) mempunyai anod mereka disambungkan bersama secara dalaman kepada dua pin anod sepunya (3 dan 8), yang juga disambungkan secara dalaman. Reka bentuk anod sepunya ini bermakna untuk menyala satu segmen, pin katod sepadannya mesti didorong rendah (disambungkan ke bumi atau voltan lebih rendah) manakala pin anod dikekalkan pada voltan positif melalui perintang pembatas arus.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Penarafan maksimum mutlak menentukan keadaan pateri: 260°C selama 3 saat, diukur 1/16 inci (lebih kurang 1.59 mm) di bawah satah dudukan. Ini adalah rujukan standard untuk pateri gelombang. Untuk pateri aliran semula, profil bebas plumbum standard dengan suhu puncak tidak melebihi 260°C adalah sesuai. Adalah penting untuk mengelakkan tekanan haba berlebihan, yang boleh memecahkan pakej epoksi, merosakkan lekatan die dalaman, atau memutuskan ikatan wayar halus yang menyambungkan cip ke kaki. Pemanasan awal adalah disyorkan untuk mengurangkan kejutan haba. Selepas pateri, peranti harus dibiarkan sejuk secara beransur-ansur. Untuk penyimpanan, julat yang ditentukan -35°C hingga +85°C dalam persekitaran kering, tidak berpeluh harus dikekalkan untuk mengekalkan kebolehpaterian dan mengelakkan penyerapan lembapan (yang boleh menyebabkan "popcorning" semasa aliran semula).

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

LTS-5701AJF adalah sesuai untuk aplikasi yang memerlukan bacaan nombor yang jelas dan boleh dipercayai:

• Peralatan Ujian dan Pengukuran:Multimeter digital, pembilang frekuensi, bekalan kuasa, bacaan penderia.
• Kawalan Perindustrian:Meter panel untuk suhu, tekanan, aliran, RPM, dan paparan pembolehubah proses.
• Elektronik Pengguna:Jam, pemasa, paparan perkakas dapur, meter aras peralatan audio.
• Automotif Pasaran Sekunder:Gauge dan paparan untuk sistem tambahan (bukan instrumentasi utama disebabkan oleh keperluan pensijilan suhu dan kebolehpercayaan).
• Peranti Perubatan:Paparan parameter mudah pada peralatan pemantauan bukan kritikal (tertakluk kepada kelulusan kawal selia yang sesuai).

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk dan Pelaksanaan Litar

• Pembatas Arus:Perintang mesti disambung secara bersiri dengan anod sepunya atau setiap katod untuk menghadkan arus kehadapan kepada nilai selamat (contohnya, 10-20 mA). Nilai perintang dikira menggunakan voltan bekalan (V_CC), voltan kehadapan LED (V_F), dan arus yang dikehendaki (I_F): R = (V_CC- V_F) / I_F. Gunakan nilai maksimum V_Fdaripada lembaran data untuk reka bentuk konservatif yang memastikan arus tidak pernah melebihi sasaran.
• Pemultipleksan:Untuk paparan berbilang digit, teknik pemultipleksan hampir selalu digunakan untuk meminimumkan bilangan pin pada mikropengawal pemacu. Ini melibatkan menyala satu digit pada satu masa dalam urutan pantas. Ketekalan penglihatan menjadikan paparan kelihatan terus menyala. Apabila memultipleks, arus puncak per segmen boleh lebih tinggi (dalam had denyut 60mA) untuk mengimbangi kitar tugas yang dikurangkan dan mengekalkan kecerahan purata. Reka bentuk mesti memastikan arus purata dan penyerakan kuasa per segmen berada dalam had berterusan.
• Pemacu Mikropengawal:Paparan anod sepunya mudah didorong oleh pin port mikropengawal yang dikonfigurasikan sebagai output litar terbuka (open-drain atau open-collector) yang menyalurkan arus ke bumi. Sebagai alternatif, pemacu LED khusus atau tatasusunan transistor (contohnya, ULN2003) boleh digunakan untuk keupayaan arus lebih tinggi atau logik yang lebih mudah.
• Sudut Pandangan dan Pemasangan:Pertimbangkan sudut pandangan pengguna yang dimaksudkan semasa mereka bentuk potongan panel dan kedalaman pemasangan untuk memanfaatkan sudut pandangan luas paparan.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pembeza utama LTS-5701AJF ialah penggunaan bahan AlInGaP untuk pancaran kuning jingga. Berbanding LED kuning GaP lama, AlInGaP menawarkan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan paparan yang lebih terang pada arus yang sama atau kecerahan setara pada kuasa yang lebih rendah. Berbanding LED merah GaAsP atau AllnGaP, ia memberikan warna yang berbeza yang boleh lebih mudah dibaca dalam keadaan cahaya ambien tertentu dan mungkin lebih disukai untuk keperluan pengekodan warna estetik atau fungsi tertentu. Saiz digit 0.56 inci meletakkannya dalam kategori biasa untuk panel instrumen, menawarkan keseimbangan baik antara saiz dan kebolehbacaan.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S1: Apakah nilai perintang yang patut saya gunakan dengan bekalan 5V untuk mendorong satu segmen pada 15mA?

J1: Menggunakan V_Fmaksimum 2.6V untuk reka bentuk selamat: R = (5V - 2.6V) / 0.015A = 2.4V / 0.015A = 160 Ω. Nilai standard terdekat 150 Ω atau 180 Ω adalah sesuai. Sentiasa sahkan kecerahan sebenar dan arus dalam litar.

S2: Bolehkah saya menyambungkan dua pin anod sepunya bersama?

J2: Ya, pin 3 dan 8 disambungkan secara dalaman. Menyambungkannya bersama pada PCB adalah amalan standard dan membantu mengagihkan arus, berpotensi meningkatkan keseragaman kecerahan.

S3: Bagaimana saya memaparkan nombor "7"?

J3: Untuk memaparkan "7", anda perlu menyala segmen A, B, dan C. Oleh itu, dengan konfigurasi anod sepunya, kenakan voltan positif (melalui perintang pembatas arus) ke anod sepunya, dan sambungkan pin katod untuk A (pin 7), B (pin 6), dan C (pin 4) ke bumi (tahap logik rendah).

S4: Mengapakah arus berterusan maksimum menurun nilai di atas 25°C?

J4: Had penyerakan kuasa adalah tetap. Apabila suhu ambien meningkat, perbezaan suhu antara persimpangan LED dan udara ambien (kecerunan terma) berkurangan, menjadikannya lebih sukar untuk menyerakkan haba. Untuk mengelakkan suhu persimpangan melebihi had selamatnya, kuasa yang dibenarkan (dan seterusnya arus untuk V_Ftertentu) mesti dikurangkan.

10. Contoh Reka Bentuk Praktikal

Senario: Mereka bentuk paparan voltmeter 4 digit.

Mikropengawal dengan pin I/O terhad digunakan. Empat paparan LTS-5701AJF disambungkan dalam konfigurasi berbilang. Katod segmen (A-G, DP) bagi keempat-empat digit disambungkan secara selari. Pin anod sepunya setiap digit dikawal oleh transistor NPN berasingan yang didorong oleh pin mikropengawal. Mikropengawal menggunakan gangguan pemasa untuk mengitar digit setiap 2-5 milisaat. Ia mengira data segmen untuk digit aktif dan mengeluarkannya ke port yang disambungkan ke katod sepunya melalui perintang pembatas arus. Untuk mengekalkan kecerahan baik dengan kitar tugas 1/4, arus puncak segmen semasa masa aktifnya mungkin ditetapkan kepada 25-30 mA (jauh di bawah penarafan denyut 60mA), menghasilkan arus purata ~6-7.5 mA per segmen, yang selamat dan memberikan kecerahan yang mencukupi. Reka bentuk mesti memasukkan pengiraan penurunan nilai jika peranti dijangka beroperasi dalam persekitaran panas.

11. Pengenalan Prinsip Teknologi

LTS-5701AJF adalah berdasarkan sebatian semikonduktor III-V, Aluminium Indium Gallium Fosfida (Al_xIn_yGa_1-x-yP). Nisbah khusus unsur-unsur ini menentukan tenaga jurang jalur bahan, yang secara langsung menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan. Dalam kes ini, komposisi direka untuk jurang jalur yang sepadan dengan foton kuning jingga (~605-611 nm). Apabila voltan kehadapan dikenakan merentasi persimpangan PN, elektron dan lubang disuntik ke kawasan aktif. Mereka bergabung semula secara radiatif, membebaskan tenaga dalam bentuk cahaya. Penggunaan substrat GaAs tidak lut sinar membantu menyerap cahaya sesat, meningkatkan kontras. Muka kelabu dan segmen putih diperbuat daripada epoksi acuan dengan pigmen penyebaran, yang membantu menyebarkan cahaya secara sekata merentasi setiap segmen dan meningkatkan kontras terhadap latar belakang tidak menyala.

12. Trend Teknologi

Walaupun paparan tujuh segmen diskret kekal relevan untuk banyak aplikasi, trend umum dalam teknologi paparan adalah ke arah integrasi dan fleksibiliti. Ini termasuk:

Integrasi:Modul berbilang digit dengan pemacu IC terbina (contohnya, dengan antara muka SPI/I2C) menjadi lebih biasa, memudahkan antara muka mikropengawal.

Bahan:Walaupun AlInGaP cekap untuk merah-jingga-kuning, bahan lebih baru seperti InGaN (untuk biru/hijau/putih) menawarkan kecekapan lebih tinggi. Paparan hibrid atau matriks LED boleh dialamatkan warna penuh semakin popular untuk paparan maklumat yang lebih kompleks.

Faktor Bentuk:Terdapat dorongan berterusan untuk pakej lebih nipis, kecerahan lebih tinggi untuk kebolehbacaan cahaya matahari, dan penggunaan kuasa lebih rendah untuk peranti mudah alih. Walau bagaimanapun, kesederhanaan asas, ketahanan, dan keberkesanan kos LED tujuh segmen standard seperti LTS-5701AJF memastikan penggunaan berterusan mereka dalam pelbagai aplikasi di mana output nombor mudah diperlukan.