LTS-5701AKF LED Display Datasheet - Ketinggian Digit 0.56 Inci - Warna Kuning-Oren - Voltan Kehadapan 2.6V - Penyerakan Kuasa 70mW - Dokumen Teknikal Bahasa Inggeris

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTS-5701AKF ialah paparan alfanumerik tujuh segmen satu digit yang direka untuk aplikasi yang memerlukan petunjuk berangka atau alfanumerik terhad yang jelas dan terang. Fungsi terasnya adalah untuk memberikan output visual dengan menyala segmennya (A hingga G dan titik perpuluhan) secara terpilih untuk membentuk aksara. Peranti ini dibina menggunakan teknologi semikonduktor Aluminum Indium Gallium Phosphide (AlInGaP), yang ditumbuhkan pada substrat Gallium Arsenide (GaAs). Sistem bahan ini dipilih khusus untuk kecekapannya dalam menghasilkan cahaya kuning-oren berkeamatan tinggi. Paparan ini mempunyai muka hadapan kelabu, yang meningkatkan kontras dengan mengurangkan pantulan cahaya ambien, dan garis besar segmen putih untuk definisi aksara yang jelas apabila tidak menyala. Ia dikategorikan sebagai jenis anod sepunya, bermakna anod semua segmen LED disambungkan secara dalaman, memudahkan sumber arus dalam litar tipikal yang didorong oleh mikropengawal.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama paparan ini berpunca daripada pembinaan dan reka bentuk AlInGaP-nya. Ia menawarkan keamatan bercahaya yang tinggi dan kontras yang sangat baik, memastikan kebolehbacaan walaupun dalam persekitaran yang terang. Sudut pandangan yang luas adalah ciri kritikal untuk aplikasi di mana paparan mungkin dilihat dari pelbagai kedudukan. Kebolehpercayaan keadaan pepejalnya, tanpa bahagian bergerak dan pembinaan semikonduktor yang kukuh, membawa kepada jangka hayat operasi yang panjang dan rintangan terhadap kejutan dan getaran. Keperluan kuasa yang rendah menjadikannya sesuai untuk peranti berkuasa bateri atau yang peka tenaga. Gabungan ciri-ciri ini mensasarkan pasaran termasuk instrumentasi perindustrian (contohnya, meter panel, pemasa, pembilang), perkakas pengguna (contohnya, ketuhar gelombang mikro, pembuat kopi), papan pemuka automotif (untuk paparan tambahan), peralatan ujian dan pengukuran, dan mana-mana sistem terbenam yang memerlukan bacaan berangka yang mudah dan boleh dipercayai.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan tafsiran terperinci dan objektif mengenai parameter elektrik dan optik utama yang dinyatakan dalam lembaran data, menerangkan kepentingannya untuk jurutera reka bentuk.

2.1 Absolute Maximum Ratings

Penarafan ini menentukan had tekanan yang jika dilampaui boleh menyebabkan kerosakan kekal pada peranti. Ia bukan syarat untuk operasi normal.

• Kuasa Terlesap per Segmen (70 mW): Ini adalah jumlah maksimum kuasa elektrik yang boleh ditukar menjadi haba (dan cahaya) oleh satu segmen tanpa risiko kerosakan. Melebihi had ini, biasanya dengan menggunakan arus atau voltan hadapan yang terlalu tinggi, boleh menyebabkan pemanasan melampau, penuaan dipercepat (susut nilai lumen), atau kegagalan katastrofik.
• Arus Ke Hadapan Puncak per Segmen (60 mA pada kitar tugas 1/10, denyut 0.1ms): Penarafan ini membenarkan denyut arus yang singkat melebihi penarafan berterusan. Ia berguna untuk skim multipleks atau untuk mencapai kecerahan lebih tinggi seketika. Kitar tugas dan lebar denyut yang ditentukan adalah kritikal; pengendalian di luar keadaan denyut ini pada 60mA adalah tidak selamat.
• Arus Ke Hadapan Berterusan per Segmen (25 mA): Arus DC maksimum yang boleh dikenakan pada satu segmen secara berterusan dalam keadaan suhu ambien yang ditetapkan. Lembaran data memberikan faktor penurunan nilai 0.33 mA/°C melebihi 25°C. Sebagai contoh, pada suhu ambien (Ta) 85°C, arus berterusan maksimum yang dibenarkan ialah: 25 mA - [(85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C] = 25 mA - 19.8 mA = 5.2 mA. Penurunan nilai ini adalah penting untuk pengurusan haba.
• Reverse Voltage per Segment (5 V): Voltan maksimum yang boleh dikenakan dalam arah songsang (katod positif relatif kepada anod) tanpa menyebabkan kerosakan. Melebihi had ini boleh merosakkan simpang PN LED.
• Operating & Storage Temperature Range (-35°C to +85°C): Menentukan had persekitaran untuk operasi yang boleh dipercayai dan penyimpanan semasa tidak beroperasi.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur di bawah keadaan ujian tertentu (Ta=25°C melainkan dinyatakan sebaliknya).

• Purata Keamatan Bercahaya (I_V): Min: 800 µcd, Tip: 1667 µcd pada I_F=1mA. Ini adalah ukuran kecerahan segmen yang menyala seperti yang dirasakan. Julat yang luas menunjukkan sistem pengelompokan (lihat Seksyen 3). Pereka mesti menggunakan nilai minimum untuk pengiraan kecerahan kes terburuk.
• Voltan Ke Hadapan per Segmen (V_F): Tip: 2.05V, Maks: 2.6V pada I_F=20mA. Ini adalah voltan susut merentasi LED apabila mengalirkan arus yang ditentukan. Ia amat penting untuk mengira nilai perintang pembatas arus yang diperlukan: R = (V_bekalan - V_F) / I_FMenggunakan voltan maksimum V_F memastikan ruang kepala voltan yang mencukupi.
• Puncak Panjang Gelombang Pancaran (λ_p): 661 nm. Ini adalah panjang gelombang di mana keluaran spektrum LED berada pada tahap maksimum. Untuk LED kuning-jingga AlInGaP, ini biasanya terletak di bahagian spektrum ambar/merah-jingga.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d): 605 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang sepadan dengan warna cahaya LED. Ia adalah parameter yang lebih relevan untuk spesifikasi warna berbanding panjang gelombang puncak.
• Lebar Separuh Garisan Spektrum (Δλ): 17 nm. Ini menunjukkan ketulenan spektrum atau lebar jalur cahaya yang dipancarkan. Nilai yang lebih kecil bermaksud output yang lebih monokromatik (warna tulen).
• Arus Songsang per Segmen (I_R): Maks: 100 µA pada V_R=5V. Ini adalah arus bocor kecil yang mengalir apabila LED dibias terbalik dalam had maksimum penarafannya.
• Nisbah Padanan Keamatan Bercahaya: 2:1 (maks). Ini menentukan nisbah maksimum yang dibenarkan antara segmen paling terang dan paling malap dalam satu digit atau antara digit dalam sistem berbilang digit. Nisbah 2:1 bermaksud segmen paling terang tidak boleh lebih daripada dua kali ganda lebih terang daripada yang paling malap, memastikan penampilan seragam.

3. Penjelasan Sistem Binning

Lembar data menyatakan peranti "Dikategorikan untuk Intensiti Bercahaya." Ini membayangkan proses binning atau pengisihan selepas pembuatan. Disebabkan variasi semula jadi dalam pertumbuhan epitaksial semikonduktor dan fabrikasi cip, LED mempamerkan variasi dalam parameter utama. Untuk memastikan konsistensi bagi pengguna akhir, pengeluar menguji dan mengisih (bin) LED ke dalam kumpulan dengan ciri-ciri yang hampir sepadan.

Binning Intensiti Bercahaya: Julat luas yang diberikan untuk Purata Keamatan Bercahaya (800 hingga 1667 µcd) mencadangkan bahawa peranti disusun ke dalam tong intensiti yang berbeza. Pesanan pembelian untuk LTS-5701AKF mungkin menyatakan kod tong intensiti tertentu (contohnya, tahap intensiti minimum) untuk menjamin tahap kecerahan tertentu bagi aplikasi tersebut. Pereka bentuk perlu merujuk dokumentasi pengelasan terperinci pengeluar untuk kod yang tersedia.

Pengelasan Gelombang/Warna: Walaupun tidak diterangkan secara terperinci dengan julat min/tip/maks untuk panjang gelombang dominan selain tipikal 605 nm, peranti AlInGaP juga biasanya dikelaskan untuk warna (panjang gelombang dominan atau koordinat kromatisiti) untuk memastikan warna yang konsisten merentasi semua segmen dan digit dalam paparan. Variasi di luar tong yang ditetapkan akan ketara secara visual sebagai warna kuning-oren yang berbeza.

4. Analisis Keluk Prestasi

Lembaran data merujuk kepada "Lengkung Ciri Elektrik / Optik Biasa." Walaupun graf khusus tidak disediakan dalam teks, kita boleh menyimpulkan kandungan dan kepentingan piawaiannya.

Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (I_F-V_F Lengkung): Lengkung bukan linear ini menunjukkan bagaimana V_F meningkat dengan I_F. Ia menunjukkan hubungan eksponen yang tipikal bagi diod. "Lutut" lengkung ini berada sekitar V tipikal_F (2.05V-2.6V). Graf ini penting untuk memahami rintangan dinamik LED dan untuk mereka bentuk litar pemacu yang cekap, terutamanya apabila menggunakan PWM untuk pengawalan kecerahan.

Keamatan Pencahayaan vs. Arus Kehadapan (I_V-I_F Lengkung): Lengkung ini menunjukkan bahawa keluaran cahaya adalah hampir berkadar dengan arus hadapan dalam julat operasi normal. Walau bagaimanapun, kecekapan (lumen per watt) selalunya memuncak pada arus yang lebih rendah daripada penarafan maksimum. Memacu LED pada arus yang sangat tinggi membawa kepada ketepuan haba dan pengurangan kecekapan.

Keamatan Bercahaya vs. Suhu Persekitaran (I_V-T_a Lengkung): Bagi LED AlInGaP, keamatan bercahaya biasanya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Lengkung ini mengukur penurunan nilai tersebut, yang amat kritikal untuk aplikasi yang beroperasi pada suhu persekitaran tinggi. Ia berkaitan secara langsung dengan faktor penurunan nilai arus yang dinyatakan dalam Penarafan Maksimum Mutlak.

Keamatan Relatif vs. Panjang Gelombang (Lengkung Taburan Spektrum): Lengkung berbentuk loceng ini akan menunjukkan keamatan cahaya yang dipancarkan merentasi spektrum, berpusat pada panjang gelombang puncak (661 nm) dengan lebar ditakrifkan oleh separuh lebar (17 nm). Ia mengesahkan ciri-ciri warna LED.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej dan Lukisan

Peranti ini menggunakan pakej LED tujuh segmen satu digit 10-pin standard. Nota dimensi utama daripada helaian data termasuk: semua dimensi adalah dalam milimeter, dengan toleransi umum ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Toleransi khusus diberikan untuk anjakan hujung pin: +/- 0.4 mm, yang penting untuk reka bentuk tapak kaki PCB bagi memastikan penjajaran dan kebolehpaterian yang betul. Dimensi tepat untuk ketinggian, lebar, ketinggian digit (14.22mm), saiz segmen, dan jarak pin ditakrifkan dalam lukisan pakej (dirujuk tetapi tidak terperinci dalam teks). Jurutera mesti mendapatkan lukisan mekanikal penuh untuk susun atur PCB yang tepat.

5.2 Sambungan Pin dan Pengenalpastian Polarity

Susunan pin ditakrifkan dengan jelas:

• Pin 3 dan 8: Common Anode (CA). Ia disambungkan secara dalaman dan mesti disambungkan ke voltan bekalan positif.
• Pin 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10: Katod untuk segmen E, D, C, DP (Decimal Point), B, A, F, G masing-masing. Pin ini disambungkan ke tanah (atau sink arus) melalui perintang pengehad arus untuk menyala segmen yang sepadan.

Penerangan "Rt. Hand Decimal" dalam nombor bahagian mencadangkan titik perpuluhan terletak di sebelah kanan digit. Kutub ditunjukkan dengan jelas oleh sebutan Anod Sepunya. Menggunakan kutub songsang (menyambungkan CA ke bumi dan katod ke V+) tidak akan menyalakan segmen dan, jika voltan songsang melebihi 5V, boleh merosakkan peranti.

5.3 Gambar Rajah Litar Dalaman

The referenced diagram would show the internal electrical connections: eight individual LED chips (seven segments plus decimal point), each with its anode connected to the common anode pins (3 & 8) and its cathode connected to its respective dedicated pin. This confirms the common anode topology.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Lembaran data menyediakan keadaan paterian khusus: "1/16 inci Di Bawah Satah Dudukan selama 3 Saat pada 260°C." Ini adalah spesifikasi paterian gelombang. Ia bermaksud kaki komponen boleh direndam dalam gelombang pateri hingga kedalaman kira-kira 1.6mm (1/16") di bawah badan plastik paparan untuk tempoh maksimum 3 saat, dengan suhu besen pateri pada 260°C. Ini menghalang haba berlebihan daripada bergerak ke atas melalui kaki dan merosakkan cip LED dalaman atau pakej plastik.

Pertimbangan Penting:

• Paterian Reflow: Jika menggunakan paterian reflow (lazim untuk SMT, tetapi ini adalah komponen lubang tembus), profil mesti dikawal dengan teliti. Penarafan suhu maksimum unit semasa pemasangan tidak boleh dilampaui. Suhu puncak badan biasanya perlu dikekalkan di bawah suhu penyimpanan maksimum (85°C) atau mengikut profil reflow yang lebih spesifik jika disediakan oleh pengilang.
• Pembersihan: Selepas pematerian, gunakan hanya agen pembersih yang serasi dengan bahan plastik paparan untuk mengelakkan keretakan atau kekaburan.
• Pengendalian: Elakkan tekanan mekanikal pada pin. Ambil langkah berjaga-jaga ESD (Lepasan Elektrostatik) yang betul semasa pengendalian dan pemasangan.
• Penyimpanan: Simpan dalam julat suhu yang ditetapkan (-35°C hingga +85°C) dalam persekitaran kelembapan rendah dan anti-statik.

7. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Litar Aplikasi Biasa

The most common drive method is multiplexing, especially for multi-digit displays. Since it's a common anode display, the anodes (pins 3 & 8) would be connected to a microcontroller's I/O pins configured as outputs set HIGH (or to a transistor used as a high-side switch). The cathodes for all segments (A-G, DP) would be connected to current sink drivers, which could be discrete transistors, dedicated LED driver ICs (like 74HC595 shift registers with constant current, or MAX7219), or microcontroller pins with sufficient sink capability. A current-limiting resistor is required in series with each cathode path (or a single resistor per common anode if current is regulated per digit). The resistor value is calculated as: R = (V_bekalan - V_F - V_CE(sat) atau V_drop) / I_F. Gunakan V maksimum_F untuk reka bentuk yang selamat.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Current Limiting: Sentiasa gunakan perintang had arus atau pemacu arus malar. Jangan sekali-kali menyambungkan LED terus ke sumber voltan.
• Frekuensi Multipleks: For multiplexed displays, use a refresh rate high enough to avoid visible flicker (typically >60 Hz per digit). The duty cycle determines the average current. For N digits, the peak current per segment can be up to N times the desired average current, but must not exceed the peak current rating (60mA under specified conditions).
• Sudut Pandangan: Letakkan paparan dengan mengambil kira sudut pandangan luasnya untuk memastikan keterlihatan bagi pengguna akhir.
• Peningkatan Kontras: Muka kelabu membantu, tetapi untuk keadaan cahaya ambien tinggi, pertimbangkan untuk menambah penapis kontras atau hud.
• Pengurusan Terma: Patuhi peraturan penurunan kuasa semasa pada suhu ambien tinggi. Pastikan pengudaraan mencukupi jika berbilang paparan digunakan dalam ruang terkurung.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding teknologi paparan tujuh segmen lain:

• vs. Standard GaAsP atau GaP LED (Merah, Hijau): AlInGaP menawarkan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per mA) dan kestabilan suhu yang lebih baik, menghasilkan paparan yang lebih terang dengan prestasi yang lebih konsisten.
• vs. LCD: LED adalah pancaran (menghasilkan cahaya sendiri), menjadikannya jelas kelihatan dalam kegelapan tanpa lampu latar, manakala LCD reflektif memerlukan cahaya ambien. LED juga mempunyai masa tindak balas yang jauh lebih pantas dan julat suhu operasi yang lebih luas. Walau bagaimanapun, LCD biasanya menggunakan kuasa yang jauh lebih rendah untuk paparan statik.
• vs. VFD (Paparan Pendarfluor Vakum): VFD boleh menawarkan kecerahan tinggi dan sudut pandangan yang luas tetapi memerlukan voltan pemacu yang agak tinggi dan lebih rapuh. LED lebih tahan lasak, memerlukan voltan yang lebih rendah, dan mempunyai jangka hayat yang lebih panjang.
• Dalam Paparan AlInGaP: LTS-5701AKF membezakannya dengan ketinggian digit 0.56" khusus, warna kuning-oren, konfigurasi anod sepunya, titik perpuluhan sebelah kanan, dan keamatan cahaya yang dikategorikan (dibin), memastikan tahap kualiti dan konsistensi untuk aplikasi profesional.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

Q1: Bolehkah saya mengendalikan paparan ini dengan mikropengawal 5V tanpa perintang had semasa jika saya menggunakan had semasa pin I/O?
A: Tidak. Bergantung semata-mata pada had arus pin dalaman mikropengawal adalah tidak selamat atau boleh dipercayai untuk LED. Had pin adalah untuk perlindungan, bukan untuk menetapkan titik operasi yang tepat. Voltan hadapan LED adalah ~2.1-2.6V. Menyambungkannya terus ke pin 5V akan cuba memaksa arus yang sangat tinggi, berpotensi merosakkan kedua-dua pin mikropengawal dan LED. Perintang penghad arus luaran adalah wajib.

Q2: Mengapa terdapat dua pin anod sepunya (3 dan 8)?
A: Ini adalah amalan reka bentuk biasa untuk meningkatkan pengagihan arus dan kebolehpercayaan. Jumlah arus untuk semua segmen menyala mengalir ke anod sepunya. Mempunyai dua pin selari mengurangkan beban arus dan tekanan haba pada setiap pin individu dan wayar ikatan dalaman, meningkatkan jangka hayat dan membolehkan kecerahan keseluruhan yang lebih tinggi.

Q3: Keamatan bercahaya diberikan pada 1mA, tetapi voltan hadapan diberikan pada 20mA. Mana yang patut saya gunakan untuk reka bentuk?
A: Gunakan kedua-duanya, tetapi untuk pengiraan berbeza. Gunakan V_F @ 20mA (atau arus operasi pilihan anda) untuk mengira nilai perintang siri. Gunakan I_V vs. I_F hubungan (daripada lengkung ciri) untuk menganggarkan kecerahan pada arus operasi pilihan anda. Titik ujian piawai 1mA I_V adalah untuk perbandingan dan pengelasan.

Q4: Apakah maksud "Pakej Bebas Plumbum (mengikut RoHS)"?
A: Ia bermaksud bahan yang digunakan dalam pembinaan peranti, termasuk salutan pateri pada kaki, mematuhi arahan Restriction of Hazardous Substances (RoHS). Secara khusus, ia menunjukkan ketiadaan plumbum (Pb), merkuri, kadmium, kromium heksavalen, dan sesetengah bahan perencat api (PBB, PBDE) melebihi paras yang dibenarkan. Ini penting untuk pematuhan alam sekitar di kebanyakan pasaran global.

10. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Contoh 1: Paparan Voltmeter 4-Digit Mudah. Empat digit LTS-5701AKF boleh digunakan untuk memaparkan voltan dari 0.000 hingga 19.99V. Mikropengawal dengan ADC akan mengukur voltan. Paparan akan dipultipleks: mikropengawal akan mengira segmen mana untuk dinyalakan bagi setiap digit dan mengitar melalui empat anod sepunya dengan pantas sambil memacu garis katod dikongsi untuk segmen digit aktif. Penjagaan mesti diambil untuk menghadkan arus puncak per segmen berdasarkan kitaran tugas pemultipleksan (contohnya, 1/4 kitaran tugas = arus puncak boleh 4x arus kecerahan purata yang dikehendaki).

Contoh 2: Pemasa/Pembilang Perindustrian. Dalam persekitaran kilang, peranti mungkin mengira item di atas barisan pengeluaran. Kecerahan tinggi dan sudut pandangan luas LTS-5701AKF menjadikannya sesuai untuk operator melihat kiraan dari jarak jauh. Binaan pepejal lasaknya tahan getaran. Reka bentuk perlu memastikan paparan boleh dibaca dalam keadaan pencahayaan kilang, mungkin memerlukan pelindung matahari.

11. Pengenalan Prinsip Teknologi

The LTS-5701AKF is based on Aluminum Indium Gallium Phosphide (Al_xIn_yGa_1-x-yP) teknologi semikonduktor. Ini adalah semikonduktor sebatian III-V di mana perkadaran relatif Aluminium (Al), Indium (In), dan Gallium (Ga) menentukan tenaga jurang jalur bahan tersebut. Tenaga jurang jalur secara langsung menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan apabila elektron bergabung semula dengan lubang merentasi simpang. AlInGaP amat cekap untuk menghasilkan cahaya dalam kawasan kuning, jingga, ambar, dan merah spektrum. Lapisan epitaksial ditumbuhkan pada substrat Gallium Arsenide (GaAs). Apabila voltan hadapan melebihi keupayaan terbina dalam simpang dikenakan, elektron disuntik ke dalam kawasan-P dan lubang ke dalam kawasan-N. Penggabungan semula mereka di kawasan aktif membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Muka hadapan kelabu menyerap cahaya persekitaran untuk meningkatkan kontras, manakala garis besar segmen putih menyediakan rujukan untuk segmen yang tidak menyala.

12. Tren dan Perkembangan Teknologi

Walaupun paparan LED tujuh segmen tradisional seperti LTS-5701AKF kekal sangat relevan untuk aplikasi tertentu kerana kesederhanaan, kebolehpercayaan dan keberkesanan kosnya, trend yang lebih luas dalam teknologi paparan adalah jelas. Terdapat peralihan umum ke arah integrasi dan kebolehalamatan yang lebih tinggi. Ini termasuk proliferasi paparan LED matriks titik dan OLED yang menawarkan keupayaan alfanumerik dan grafik penuh. Penyelesaian pemacu bersepadu (seperti cip pemacu LED terkawal I2C atau SPI) semakin menjadi piawai, memudahkan antara muka pengawal mikro. Dari segi bahan, walaupun AlInGaP matang dan cekap untuk julat warnanya, penyelidikan berterusan untuk meningkatkan kecekapan (lumen per watt), pemancaran warna, dan kestabilan merentasi suhu dan jangka hayat. Untuk aplikasi khusus yang memerlukan kesederhanaan ekstrem, ketahanan, dan output berangka tertentu, paparan tujuh segmen diskret akan terus menjadi penyelesaian yang boleh dilaksanakan dan selalunya optimum. Trend untuk komponen sedemikian adalah ke arah penggunaan kuasa yang lebih rendah, kecekapan kecerahan yang lebih tinggi, dan berpotensi faktor bentuk yang lebih kecil sambil mengekalkan kebolehbacaan.