Dokumen Teknikal LED Display LTD-5221AJF - Ketinggian Digit 0.56 Inci - AlInGaP Jingga Kuning - Voltan Hadapan 2.6V

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTD-5221AJF ialah modul paparan alfanumerik tujuh segmen berprestasi tinggi yang direka untuk aplikasi yang memerlukan paparan nombor yang jelas, terang dengan penggunaan kuasa yang rendah. Fungsi utamanya adalah untuk menyediakan paparan yang sangat mudah dibaca untuk instrumen digital, elektronik pengguna, dan panel kawalan industri.

Kelebihan utama peranti ini terletak pada penggunaan bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Phosphide (AlInGaP) untuk cip LED. Sistem bahan ini terkenal dengan kecekapan pencahayaan yang tinggi dan ketulenan warna yang sangat baik dalam spektrum merah hingga jingga kuning. Paparan ini mempunyai muka kelabu muda dan warna segmen putih, yang menyumbang kepada nisbah kontras yang tinggi, menjadikan aksara mudah dibaca walaupun dalam pelbagai keadaan pencahayaan persekitaran.

Paparan ini dikategorikan sebagai peranti arus rendah, khususnya diuji dan dipilih untuk prestasi optimum pada arus pacuan rendah. Ia direka untuk memberikan penampilan aksara yang sangat baik, kecerahan tinggi, dan sudut pandangan yang luas, memastikan keterlihatan dari pelbagai perspektif. Pembinaan keadaan pepejal menawarkan kebolehpercayaan semula jadi dan jangka hayat operasi yang panjang, menjadikannya sesuai untuk aplikasi di mana ketahanan adalah kritikal.

1.1 Ciri Teras dan Aplikasi Sasaran

Ciri utama yang mentakrifkan produk ini termasuk ketinggian digit 0.56 inci (14.22 mm), yang menawarkan keseimbangan yang baik antara saiz dan kebolehbacaan. Segmennya adalah berterusan dan seragam, memberikan estetika yang bersih dan profesional. Keperluan kuasa rendahnya adalah manfaat yang ketara untuk peranti yang dikendalikan oleh bateri atau sensitif tenaga.

Peranti ini dikategorikan untuk keamatan bercahaya, bermaksud unit-unit dikelompokkan atau disusun berdasarkan output cahaya mereka, membolehkan konsistensi kecerahan merentasi pelbagai paparan dalam satu produk. Ini adalah penting untuk aplikasi seperti meter panel berbilang digit atau papan mata.

Pasaran dan aplikasi sasaran tipikal termasuk peralatan ujian mudah alih, peranti perubatan, papan pemuka automotif (untuk paparan tambahan), kawalan perkakas rumah, terminal titik jualan, dan paparan pemasa/kaunter industri. Kebolehpercayaan dan prestasinya menjadikannya pilihan utama untuk elektronik gred pengguna dan profesional.

2. Analisis Mendalam Parameter Teknikal

Ciri-ciri elektrik dan optik LTD-5221AJF ditentukan di bawah keadaan ujian piawai pada suhu ambien (TA) 25°C. Pemahaman terperinci tentang parameter ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang betul dan memastikan kebolehpercayaan jangka panjang.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak bertujuan untuk operasi biasa.

• Pelesapan Kuasa per Segmen:70 mW. Ini adalah kuasa maksimum yang boleh diserakkan dengan selamat oleh satu segmen LED tanpa menyebabkan terlalu panas.
• Arus Hadapan Puncak per Segmen:90 mA. Ini dibenarkan hanya di bawah keadaan berdenyut (lebar denyut 0.1ms, kitar tugas 1/10), seperti dalam skim pemacu berbilang, untuk mencapai kecerahan segera yang lebih tinggi.
• Arus Hadapan Berterusan per Segmen:25 mA pada 25°C. Arus ini menurun secara linear pada kadar 0.33 mA/°C apabila suhu ambien meningkat melebihi 25°C. Penurunan ini adalah penting untuk pengurusan haba.
• Voltan Songsang per Segmen:5 V. Melebihi voltan ini dalam pincang songsang boleh merosakkan simpang PN LED.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-35°C hingga +85°C. Julat luas ini memastikan fungsi dalam persekitaran yang keras.
• Suhu Pateri:Peranti ini boleh menahan suhu pateri puncak 260°C selama 3 saat, diukur 1.6mm di bawah satah dudukan.

2.2 Ciri Elektrik & Optik

Parameter ini menerangkan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa.

• Keamatan Bercahaya Purata (Iv):Julat dari 320 μcd (min) hingga 700 μcd (tipikal) pada arus hadapan (IF) 1 mA. Arus pacuan yang sangat rendah ini menyerlahkan kecekapannya. Keamatan diukur menggunakan penapis yang meniru respons fotopik mata manusia (lengkung CIE).
• Voltan Hadapan per Segmen (VF):Biasanya 2.6 V, dengan maksimum 2.6 V pada IF=20 mA. Minimum ialah 2.05 V. Parameter ini adalah penting untuk mereka bentuk litar had arus.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λp):611 nm. Ini adalah panjang gelombang di mana keamatan cahaya yang dipancarkan adalah tertinggi, mentakrifkan warna jingga kuning.
• Panjang Gelombang Dominan (λd):605 nm. Ini adalah panjang gelombang yang dilihat oleh mata manusia, berkait rapat dengan titik warna.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):17 nm. Ini menunjukkan ketulenan warna; lebar yang lebih sempit bermaksud warna yang lebih tepu dan tulen.
• Arus Songsang per Segmen (IR):Maksimum 100 μA pada voltan songsang (VR) 5V.
• Nisbah Padanan Keamatan Bercahaya (Iv-m):2:1 maksimum. Ini menentukan nisbah maksimum yang dibenarkan antara segmen paling terang dan paling malap dalam satu digit apabila didorong di bawah keadaan yang sama (IF=1mA), memastikan keseragaman.

3. Sistem Pengelompokan dan Pengkategorian

Dokumen teknikal menyatakan dengan jelas bahawa peranti ini \"dikategorikan untuk keamatan bercahaya.\" Ini membayangkan proses pengelompokan.

3.1 Pengelompokan Keamatan Bercahaya

Walaupun kod kelompok khusus tidak disediakan dalam dokumen ini, amalan ini melibatkan pengujian setiap paparan atau kelompok LED dan menyusunnya ke dalam kumpulan (kelompok) berdasarkan output cahaya yang diukur pada arus ujian piawai (contohnya, 1mA atau 20mA). Ini membolehkan pengeluar membeli paparan dengan jaminan kecerahan minimum atau dalam julat kecerahan tertentu, memastikan konsistensi visual merentasi semua digit dalam aplikasi paparan berbilang digit. Pereka bentuk mesti merujuk dokumentasi pengelompokan khusus pengeluar untuk kod dan spesifikasi yang tersedia apabila konsistensi adalah keperluan reka bentuk kritikal.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Dokumen teknikal merujuk kepada \"lengkung ciri elektrik/optik tipikal,\" yang merupakan alat penting untuk memahami tingkah laku peranti di luar data titik tunggal dalam jadual.

4.1 Tafsiran Lengkung Tipikal

Walaupun graf khusus tidak dipaparkan dalam teks yang disediakan, lengkung piawai untuk peranti sedemikian biasanya termasuk:

• Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V):Lengkung bukan linear ini menunjukkan hubungan antara voltan merentasi LED dan arus yang mengalir melaluinya. Ia adalah penting untuk memilih perintang had arus yang sesuai atau mereka bentuk pemacu arus malar. \"Lutut\" lengkung ini adalah sekitar nilai VF tipikal.
• Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan (Lengkung I-L):Graf ini menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus pacuan. Ia secara amnya linear dalam satu julat tetapi mungkin tepu pada arus yang sangat tinggi. Lengkung ini mengesahkan kecekapan tinggi pada arus rendah (seperti yang dibuktikan oleh titik ujian 1mA untuk Iv).
• Keamatan Bercahaya vs. Suhu Ambien:Lengkung ini menunjukkan penurunan haba output cahaya. Apabila suhu meningkat, kecekapan LED berkurangan, membawa kepada keamatan bercahaya yang lebih rendah untuk arus pacuan yang sama. Ini mengukuhkan kepentingan penurunan arus yang ditentukan dalam penarafan maksimum mutlak.
• Lengkung Taburan Spektrum:Plot ini akan menunjukkan keamatan relatif cahaya yang dipancarkan merentasi panjang gelombang yang berbeza, berpusat di sekitar puncak 611 nm, dengan lebar ditakrifkan oleh parameter separuh lebar 17 nm.

Pereka bentuk harus menggunakan lengkung ini untuk meramalkan prestasi di bawah keadaan bukan piawai, seperti arus pacuan atau suhu operasi yang berbeza.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi dan Toleransi Pakej

Garis fizikal dan dimensi kritikal peranti disediakan dalam lukisan (dirujuk tetapi tidak ditunjukkan). Semua dimensi adalah dalam milimeter, dengan toleransi piawai ±0.25 mm (0.01 inci) melainkan nota ciri khusus menyatakan sebaliknya. Maklumat ini adalah kritikal untuk susun atur PCB, memastikan tapak kaki dan potongan direka dengan betul, dan untuk integrasi mekanikal ke dalam selungkup produk akhir.

5.2 Sambungan Pin dan Litar Dalaman

LTD-5221AJF ialah paparan dua digit, anod sepunya. Gambar rajah litar dalaman dan jadual sambungan pin adalah penting untuk pendawaian yang betul.

• Konfigurasi:Anod Sepunya. Ini bermaksud anod semua LED untuk setiap digit disambungkan bersama secara dalaman. Untuk menyala satu segmen, pin katod yang sepadan mesti didorong rendah (disambungkan ke bumi atau sink arus) manakala anod sepunya untuk digit itu didorong tinggi (disambungkan ke VCC melalui perintang had arus).
• Susunan Pin:Peranti 18-pin mempunyai penugasan khusus untuk katod segmen A-G dan titik perpuluhan (D.P.) untuk kedua-dua Digit 1 dan Digit 2, bersama-sama dengan dua pin anod sepunya (satu per digit). Pin 1 ditandakan sebagai \"Tiada Sambungan\" (N.C.).
• Titik Perpuluhan:Dokumen teknikal menentukan \"Titik Perpuluhan Tangan Kanan,\" menunjukkan kedudukan titik perpuluhan relatif kepada digit.

Konfigurasi anod sepunya ini sering diutamakan dalam sistem berasaskan mikropengawal di mana pin I/O lebih baik dalam menyerap arus (mendorong rendah) daripada membekalkannya (mendorong tinggi).

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Penarafan maksimum mutlak menyediakan parameter pateri utama: peranti boleh menahan suhu puncak 260°C selama 3 saat, diukur 1.6mm di bawah satah dudukan. Ini selaras dengan profil pateri alir semula bebas plumbum tipikal.

6.1 Amalan Disyorkan

• Pateri Alir Semula:Gunakan profil alir semula bebas plumbum piawai dengan suhu puncak tidak melebihi 260°C. Masa di atas cecair (contohnya, 217°C) harus dikawal untuk mengurangkan tekanan haba pada pakej plastik dan ikatan wayar dalaman.
• Pateri Tangan:Jika pateri tangan diperlukan, gunakan besi yang dikawal suhu. Kenakan haba pada pad PCB, bukan terus pada pin paparan, dan hadkan masa sentuhan untuk mengelakkan terlalu panas.
• Pembersihan:Gunakan pelarut pembersih yang serasi dengan bahan plastik paparan untuk mengelakkan perubahan warna atau degradasi.
• Penyimpanan:Simpan dalam persekitaran kering, anti-statik dalam julat suhu yang ditentukan (-35°C hingga +85°C) untuk mengelakkan penyerapan kelembapan (yang boleh menyebabkan \"popcorning\" semasa alir semula) dan kerosakan nyahcas elektrostatik.

7. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

7.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

Mereka bentuk litar pemacu dengan betul adalah penting untuk prestasi dan jangka hayat.

• Had Arus:SENTIASA gunakan perintang had arus secara bersiri dengan setiap anod sepunya (untuk pemacu statik) atau gunakan pemacu arus malar. Nilai perintang boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (Vcc - VF) / IF. Contohnya, dengan Vcc 5V, VF 2.6V, dan IF yang dikehendaki 10 mA: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω.
• Operasi Arus Rendah:Peranti ini dicirikan sehingga 1mA per segmen. Untuk aplikasi kuasa ultra rendah, memacu pada 1-2 mA boleh memberikan keterlihatan yang mencukupi sambil meminimumkan penggunaan kuasa.
• Pemultipleksan:Untuk paparan berbilang digit, pemultipleksan adalah piawai. Ini melibatkan membolehkan anod sepunya satu digit pada satu masa secara berurutan sambil mempersembahkan data segmen untuk digit itu. Penarafan arus puncak (90 mA pada kitar tugas 1/10) membolehkan arus berdenyut yang lebih tinggi untuk mengimbangi kitar tugas yang dikurangkan, mengekalkan kecerahan yang dirasakan. Arus purata per segmen masih mesti menghormati penarafan arus berterusan.
• Antara Muka Mikropengawal:Untuk paparan anod sepunya, pin mikropengawal yang disambungkan ke katod segmen harus dikonfigurasikan sebagai output. Untuk menghidupkan segmen, tetapkan pin yang sepadan kepada RENDAH. Untuk mematikannya, tetapkan kepada TINGGI (atau impedans tinggi jika mungkin). Pin anod sepunya biasanya didorong oleh transistor luaran (contohnya, BJT PNP atau MOSFET saluran-P) yang mampu membekalkan jumlah arus digit.

7.2 Pengurusan Haba

Walaupun LED adalah cekap, ia masih menghasilkan haba. Faktor penurunan 0.33 mA/°C untuk arus berterusan mesti dipertimbangkan dalam reka bentuk. Jika paparan dijangka beroperasi dalam persekitaran suhu ambien tinggi (contohnya, di dalam selungkup tertutup atau berhampiran sumber haba lain), arus berterusan maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan dengan sewajarnya. Pastikan pengudaraan atau penyejukan haba yang mencukupi jika memacu pada atau berhampiran arus maksimum yang dinilai.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pembezaan utama LTD-5221AJF terletak pada teknologi bahan dan pengoptimuman arus rendahnya.

• vs. LED GaAsP atau GaP Tradisional:Teknologi AlInGaP menawarkan kecekapan pencahayaan yang jauh lebih tinggi dan kestabilan suhu yang lebih baik, menghasilkan paparan yang lebih terang dengan warna yang lebih konsisten merentasi suhu dan jangka hayat.
• vs. LED Kecerahan Piawai:Peranti ini khususnya \"diuji dan dipilih\" untuk prestasi arus rendah. Banyak paparan tujuh segmen piawai dicirikan pada 20mA; yang ini menjamin prestasi pada 1mA, menjadikannya lebih unggul untuk aplikasi kritikal bateri.
• vs. Paparan LED Biru/Hijau/Putih:Warna jingga kuning (605-611 nm) menawarkan keterlihatan yang sangat baik dan sering dianggap kurang melelahkan mata dalam keadaan cahaya rendah berbanding warna panjang gelombang yang lebih pendek. Ia juga biasanya mempunyai keberkesanan bercahaya yang lebih tinggi daripada LED biru atau putih awal.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memacu paparan ini terus dari pin mikropengawal 3.3V tanpa perintang had arus?

J: Tidak. Anda mesti sentiasa menggunakan mekanisme had arus (perintang atau pemacu arus malar). Walaupun Vcc (3.3V) hampir dengan VF (2.05-2.6V), kekurangan perintang akan membenarkan arus berlebihan mengalir, berpotensi merosakkan kedua-dua LED dan pin mikropengawal.

S: Apakah perbezaan antara \"Panjang Gelombang Pancaran Puncak\" dan \"Panjang Gelombang Dominan\"?

J: Panjang gelombang puncak (λp=611nm) ialah puncak fizikal spektrum cahaya yang dipancarkan. Panjang gelombang dominan (λd=605nm) ialah panjang gelombang cahaya monokromatik tulen yang akan kelihatan mempunyai warna yang sama dengan LED kepada pemerhati manusia. Ia sering hampir tetapi tidak sama.

S: Nisbah padanan ialah 2:1. Adakah ini bermaksud satu segmen boleh dua kali lebih terang daripada yang lain?

J: Ya, spesifikasi membenarkan variasi maksimum ini di bawah keadaan ujian yang sama. Untuk kebanyakan aplikasi, variasi ini tidak ketara secara mengganggu. Jika keseragaman melampau diperlukan, rujuk pengeluar untuk pilihan pengelompokan yang lebih ketat atau pertimbangkan menggunakan paparan dari lot pengeluaran yang sama.

S: Bolehkah saya menggunakan paparan ini dalam aplikasi luar?

J: Julat suhu operasi (-35°C hingga +85°C) menyokong banyak persekitaran luar. Walau bagaimanapun, pendedahan langsung kepada cahaya matahari dan cuaca memerlukan salutan konformal pada PCB dan tingkap pelindung di atas paparan untuk mengelakkan degradasi UV pada plastik dan kemasukan kelembapan. Kontras tinggi muka kelabu muda/putih membantu dengan kebolehbacaan cahaya matahari.

10. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

10.1 Kajian Kes: Paparan Multimeter Mudah Alih

Dalam multimeter digital mudah alih, kecekapan kuasa adalah kritikal. LTD-5221AJF boleh dipacu pada 1-2 mA per segmen dalam konfigurasi berbilang. Mikropengawal dengan segmen pemacu LED bersepadu boleh mengawal 2-4 digit dengan cekap. Sudut pandangan yang luas membolehkan pengguna membaca ukuran dari pelbagai sudut, dan kontras tinggi memastikan kebolehbacaan dalam kedua-dua tetapan makmal malap dan persekitaran yang lebih terang. Voltan hadapan rendah juga membantu memaksimumkan hayat bateri apabila menggunakan bekalan bateri 3V atau 4.5V.

10.2 Kajian Kes: Pemasa/Kaunter Industri

Untuk pemasa industri yang dipasang pada panel, kebolehpercayaan dan keterlihatan adalah kunci. Kebolehpercayaan keadaan pepejal paparan LED mengatasi teknologi lama seperti paparan pendarfluor vakum (VFD) dari segi rintangan hentaman/getaran dan jangka hayat. Kestabilan bahan AlInGaP memastikan warna dan kecerahan paparan tidak berubah dengan ketara selama bertahun-tahun operasi berterusan. Konfigurasi anod sepunya memudahkan antara muka dengan modul output digital PLC industri yang sering mempunyai skim pembumian sepunya.

11. Pengenalan Prinsip Teknologi

LTD-5221AJF adalah berdasarkan teknologi semikonduktor Aluminium Indium Gallium Phosphide (AlInGaP) yang ditumbuhkan pada substrat Gallium Arsenide (GaAs) tidak lutsinar. Sistem bahan ini membolehkan kejuruteraan tepat jurang jalur semikonduktor dengan menyesuaikan nisbah Al, In, Ga, dan P. Jurang jalur yang lebih besar sepadan dengan pancaran cahaya panjang gelombang lebih pendek (tenaga lebih tinggi). Komposisi yang digunakan di sini mencipta jurang jalur yang menghasilkan pancaran foton dalam kawasan jingga kuning (sekitar 611 nm) apabila elektron bergabung semula dengan lubang merentasi simpang PN di bawah pincang hadapan.

\"Substrat GaAs tidak lutsinar\" adalah penting. LED merah awal menggunakan substrat GaP lutsinar, tetapi lapisan AlInGaP lebih sepadan kekisi dengan GaAs. Substrat itu sendiri menyerap sebahagian cahaya yang dihasilkan, tetapi reka bentuk cip moden menggunakan teknik seperti pemantul Bragg teragih (DBR) atau ikatan wafer ke substrat lutsinar (seperti GaP) dalam peranti gred lebih tinggi untuk meningkatkan kecekapan pengekstrakan cahaya. Fakta bahawa dokumen teknikal ini menyebut substrat tidak lutsinar menunjukkan reka bentuk cip piawai, kos efektif.

12. Trend dan Konteks Teknologi

Walaupun dokumen teknikal khusus ini dari tahun 2000, teknologi AlInGaP asas kekal sangat relevan untuk LED merah, jingga, dan kuning kerana kecekapannya dan kestabilan warna. Walau bagaimanapun, landskap paparan yang lebih luas telah berkembang.

• Trend ke arah Integrasi:Aplikasi moden sering menggunakan paparan OLED atau LCD matriks titik untuk fleksibiliti yang lebih besar dalam menunjukkan teks dan grafik. Walau bagaimanapun, LED tujuh segmen kekal tidak terkalahkan untuk paparan nombor mudah, kecerahan tinggi, kos rendah di mana penyesuaian tidak diperlukan.
• Penambahbaikan Kecekapan:Penyelidikan berterusan dalam bahan AlInGaP dan reka bentuk cip (seperti reka bentuk cip terbalik filem nipis) terus mendorong keberkesanan bercahaya (lumen per watt) lebih tinggi, membolehkan paparan yang lebih terang pada arus yang lebih rendah atau penjanaan haba yang dikurangkan.
• Pencampuran Warna:Untuk aplikasi warna penuh, LED merah AlInGaP digabungkan dengan LED biru dan hijau Indium Gallium Nitride (InGaN). Varian jingga kuning seperti LTD-5221AJF menemui niche dalam aplikasi monokromatik di mana warna khusus dan kecekapan tinggi dikehendaki.
• Integrasi Pemacu:Trend moden ialah integrasi paparan LED dengan IC pemacu dalam satu pakej atau modul, memudahkan reka bentuk dan mengurangkan bilangan komponen, walaupun mungkin pada kos unit yang lebih tinggi.

Kesimpulannya, LTD-5221AJF mewakili penyelesaian matang, dioptimumkan untuk keperluan aplikasi khusus dan berkekalan: paparan nombor yang boleh dipercayai, terang, kuasa rendah.