Spesifikasi Teknikal Paparan LED 7-Segmen Biru LTC-5689TBZ - Ketinggian Digit 0.56 Inci - Voltan Kehadapan 3.6V - Cip Biru InGaN - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTC-5689TBZ ialah modul paparan alfanumerik tujuh segmen tiga digit berprestasi tinggi. Ia direka untuk aplikasi yang memerlukan bacaan nombor yang jelas, terang dengan kebolehlihatan yang sangat baik. Komponen teras paparan ini ialah cip LED biru InGaN (Indium Gallium Nitride) yang ditumbuhkan secara epitaksial pada substrat nilam, yang memberikan pancaran cahaya yang stabil dan cekap. Ciri bersepadu utama ialah diod Zener untuk setiap segmen, menawarkan perlindungan daripada lonjakan voltan songsang, faktor kritikal untuk meningkatkan kebolehpercayaan jangka panjang paparan dalam persekitaran elektrik yang bising.

Paparan ini mempunyai muka hitam dengan segmen putih, menghasilkan penampilan kontras tinggi yang meningkatkan kebolehbacaan dengan ketara di bawah pelbagai keadaan pencahayaan. Ia dikategorikan sebagai paparan Jenis Anod Sepunya, yang merupakan konfigurasi piawai untuk litar pemacu berbilang yang biasa digunakan dalam sistem berasaskan mikropengawal. Peranti ini mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), memastikan ia dikilangkan dengan bahan bebas plumbum.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama LTC-5689TBZ berasal daripada reka bentuk optoelektronik dan pembinaan teguhnya. Penggunaan teknologi InGaN memberikan kecerahan tinggi dan warna biru yang konsisten dengan panjang gelombang dominan biasanya sekitar 470-475 nm. Segmen yang berterusan dan seragam memastikan penampilan aksara yang profesional dan lancar, yang amat penting untuk antara muka pengguna dalam elektronik pengguna, panel kawalan perindustrian, instrumentasi, dan peralatan ujian.

Keperluan kuasa rendahnya menjadikannya sesuai untuk peranti berkuasa bateri atau sedar tenaga. Sudut pandangan yang luas memastikan paparan kekal boleh dibaca walaupun dilihat dari sisi, mengembangkan kebolehgunaannya dalam aplikasi pemasangan panel. Kebolehpercayaan keadaan pepejal LED, digabungkan dengan perlindungan diod Zener tambahan, menjadikan paparan ini pilihan yang tahan lama untuk aplikasi yang memerlukan jangka hayat operasi yang panjang dan kestabilan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Memahami penarafan maksimum mutlak adalah penting untuk mengelakkan kegagalan peranti semasa reka bentuk dan operasi litar. Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal mungkin berlaku.

• Pelesapan Kuasa per Segmen:70 mW. Ini ialah kuasa maksimum yang boleh dilesapkan dengan selamat sebagai haba oleh satu segmen yang menyala di bawah operasi berterusan.
• Arus Kehadapan Puncak per Segmen:100 mA. Arus ini dibenarkan hanya di bawah keadaan berdenyut dengan kitar tugas 1/10 dan lebar denyut 0.1 ms. Ia tidak boleh digunakan untuk mengira keadaan operasi biasa.
• Arus Kehadapan Berterusan per Segmen:20 mA pada 25°C. Ini ialah arus maksimum yang disyorkan untuk operasi piawai. Faktor penyahkadar linear 0.21 mA/°C terpakai apabila suhu ambien (Ta) meningkat melebihi 25°C. Sebagai contoh, pada 50°C, arus berterusan maksimum akan menjadi lebih kurang 20 mA - (0.21 mA/°C * 25°C) = 14.75 mA.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-35°C hingga +85°C. Peranti ini dinilai untuk julat suhu perindustrian.
• Keadaan Pateri:Peranti ini boleh menahan proses pateri gelombang atau alir semula di mana suhu pateri pada 1/16 inci (lebih kurang 1.6 mm) di bawah satah dudukan ialah 260°C untuk maksimum 3 saat.

2.2 Ciri Elektrik & Optik (Ta=25°C)

Parameter ini diukur di bawah keadaan ujian tertentu dan mewakili prestasi tipikal peranti.

• Keamatan Bercahaya Purata (Iv):5400 - 9000 µcd (mikrokandela) pada arus kehadapan (IF) 10 mA. Julat luas ini menunjukkan peranti dikategorikan untuk keamatan. Pereka mesti mengambil kira variasi ini apabila mensasarkan kecerahan yang konsisten merentasi berbilang unit atau paparan.
• Voltan Kehadapan per Segmen (VF):3.3V (Min), 3.6V (Tip) pada IF=20 mA. Parameter ini adalah penting untuk mereka nilai perintang pembatas arus. Menggunakan bekalan 5V piawai, nilai perintang akan menjadi R = (Vcc - VF) / IF = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70 Ohm. Nilai yang sedikit lebih tinggi (cth., 75-100 Ohm) sering digunakan untuk kebolehpercayaan dan untuk mengambil kira variasi VF.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λp):468 nm (Tip). Ini ialah panjang gelombang di mana keamatan cahaya yang dipancarkan adalah tertinggi.
• Panjang Gelombang Dominan (λd):470 - 475 nm (Tip). Ini ialah panjang gelombang yang dilihat oleh mata manusia dan mentakrifkan warna LED.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):25 nm (Tip). Ini menunjukkan ketulenan spektrum; nilai yang lebih kecil bermaksud cahaya yang lebih monokromatik.
• Arus Songsang per Segmen (IR):100 µA (Maks) pada Voltan Songsang (VR) 5V.Nota Kritikal:Keadaan ujian ini adalah untuk jaminan kualiti (ujian IR) sahaja. Peranti ini TIDAK direka untuk beroperasi secara berterusan di bawah pincang songsang. Diod Zener bersepadu bertujuan untuk perlindungan sementara, bukan untuk operasi voltan songsang keadaan mantap.
• Nisbah Padanan Keamatan Bercahaya:2:1 (Maks). Ini menentukan nisbah maksimum yang dibenarkan antara segmen paling terang dan paling malap dalam satu digit atau merentasi kawasan terang yang serupa, memastikan keseragaman visual.

3. Sistem Pengkategorian dan Pembungkusan

Lembaran data menyatakan dengan jelas peranti ini "Dikategorikan untuk Keamatan Bercahaya." Ini adalah amalan biasa dalam pembuatan LED untuk mengumpulkan produk berdasarkan parameter prestasi yang diukur.

• Pengkategorian Keamatan Bercahaya:Julat Iv 5400-9000 µcd mencadangkan berbilang kategori keamatan. Untuk aplikasi yang memerlukan kecerahan konsisten (cth., paparan berbilang digit atau panel dengan beberapa unit), adalah dinasihatkan untuk menentukan kategori yang lebih ketat atau mendapatkan daripada lot pengeluaran yang sama.
• Pengkategorian Panjang Gelombang/Warna:Walaupun tidak diterangkan secara terperinci dengan kod, julat tipikal λd 470-475 nm membayangkan pengisihan warna yang berpotensi. Panjang gelombang dominan yang konsisten adalah kunci untuk penampilan warna yang seragam.
• Pengisihan Voltan Kehadapan:Julat VF (3.3V hingga 3.6V) juga mungkin tertakluk kepada pengkategorian, yang boleh menjejaskan reka bentuk bekalan kuasa dan pengurusan haba dalam tatasusunan besar.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data merujuk kepada "Lengkung Ciri Elektrik/Optik Tipikal." Walaupun graf khusus tidak disediakan dalam petikan, lengkung LED piawai boleh disimpulkan dan adalah kritikal untuk reka bentuk.

• Arus Kehadapan vs. Voltan Kehadapan (Lengkung I-V):LED mempamerkan hubungan I-V eksponen. VF yang ditentukan pada 20 mA memberikan satu titik pada lengkung ini. Lengkung menunjukkan voltan hidup dan bagaimana arus meningkat dengan cepat dengan voltan melebihi titik ini, menyerlahkan keperluan mekanisme pembatas arus.
• Keamatan Bercahaya vs. Arus Kehadapan (Lengkung L-I):Output cahaya secara amnya berkadar dengan arus kehadapan, tetapi ia boleh tepu pada arus tinggi disebabkan kesan haba. Beroperasi pada atau di bawah 20 mA yang disyorkan memastikan kelinearan dan jangka hayat.
• Keamatan Bercahaya vs. Suhu Ambien:Output cahaya LED berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Penyahkadar arus berterusan (0.21 mA/°C) berkaitan secara langsung dengan menguruskan kesan haba ini untuk mengekalkan kecerahan dan kebolehpercayaan.
• Taburan Spektrum:Graf akan menunjukkan keamatan relatif cahaya yang dipancarkan merentasi panjang gelombang, berpusat sekitar 470-475 nm dengan separuh lebar tipikal 25 nm.

5. Maklumat Mekanikal, Pakej & Pinout

5.1 Dimensi Pakej

Paparan ini mempunyai ketinggian digit 0.56 inci (14.2 mm). Semua dimensi mekanikal disediakan dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.25 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Nota khusus menyebut toleransi anjakan hujung pin +0.4 mm, yang penting untuk reka bentuk tapak kaki PCB untuk memastikan penjajaran dan kebolehpaterian yang betul.

5.2 Gambar Rajah Litar Dalaman dan Sambungan Pin

Gambar rajah litar dalaman mendedahkan seni bina: setiap segmen (A-G, DP1-5) ialah cip LED biru InGaN individu bersiri dengan diod Zener. Semua pasangan LED-Zener ini berkongsi sambungan anod sepunya per digit. Pinout adalah seperti berikut:

• Pin 1-7: Katod untuk segmen A, B, C, D, E, F, G masing-masing.
• Pin 8: Katod sepunya untuk tiga titik perpuluhan sebelah kanan (DP1, DP2, DP3).
• Pin 9, 10, 11: Anod sepunya untuk Digit 3, Digit 2, dan Digit 1 masing-masing. Ini ialah titik bekalan kuasa untuk setiap digit.
• Pin 12: Anod sepunya untuk dua titik perpuluhan sebelah kiri (DP4, DP5).
• Pin 13, 14: Katod untuk DP5 dan DP4 masing-masing.

Konfigurasi ini adalah ideal untuk berbilang. Dengan memacu anod sepunya (pin 9,10,11,12) secara berurutan TINGGI dan menyalurkan arus melalui pin katod segmen yang sesuai, ketiga-tiga digit dan lima titik perpuluhan boleh dikawal dengan bilangan pin yang agak rendah daripada mikropengawal.

6. Garis Panduan Pateri, Pemasangan & Pengendalian

Pematuhan kepada spesifikasi pateri adalah kritikal. Peranti boleh menahan suhu pateri maksimum 260°C selama 3 saat, diukur 1.6 mm di bawah badan pakej. Profil alir semula bebas plumbum piawai (IPC/JEDEC J-STD-020) secara amnya terpakai. Penjagaan mesti diambil untuk mengelakkan tekanan mekanikal pada pin semasa pemasangan dan untuk mengelakkan pemanasan berlebihan semasa pateri tangan. Untuk penyimpanan, julat yang disyorkan ialah -35°C hingga +85°C dalam persekitaran kering, tidak berwap.

7. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Litar Aplikasi Tipikal

Kaedah pemacu yang paling biasa ialah berbilang. Mikropengawal akan menggunakan pin output untuk mengawal suis transistor (cth., PNP atau MOSFET saluran-P) pada talian anod sepunya dan menggunakan port I/O atau pemacu IC (seperti daftar anjakan 74HC595 dengan tatasusunan darlington ULN2003) yang boleh menyalurkan arus pada talian katod. Perintang pembatas arus diperlukan untuk setiap talian katod (atau dibina dalam pemacu). Frekuensi berbilang harus cukup tinggi untuk mengelakkan kelipan (biasanya >60 Hz).

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pembatas Arus:Sentiasa gunakan perintang bersiri. Kira berdasarkan kes terburuk (minimum) VF untuk mengelakkan arus berlebihan.
• Kitar Tugas Berbilang:Oleh kerana setiap digit hanya dikuasakan untuk sebahagian kecil masa, arus seketika per segmen boleh lebih tinggi daripada purata untuk mencapai kecerahan yang dikehendaki. Sebagai contoh, dalam berbilang 3-digit, kitar tugas per digit adalah ~1/3. Untuk mencapai arus purata 10 mA, arus seketika semasa masa aktifnya boleh ditetapkan kepada 30 mA, dengan syarat ia tidak melebihi penarafan arus puncak dan pelesapan kuasa purata adalah dalam had.
• Fungsi Diod Zener:Diod Zener bersepadu mengapit sebarang lonjakan voltan negatif pada segmen, melindungi cip LED yang halus. Ia tidak mengawal selia voltan semasa operasi kehadapan biasa.
• Sudut Pandangan dan Pemasangan:Pastikan paparan dipasang dengan tegak pada PCB dan potongan panel sejajar dengan betul untuk memaksimumkan manfaat sudut pandangan yang luas.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding paparan tujuh segmen piawai tanpa diod perlindungan, LTC-5689TBZ menawarkan ketahanan yang lebih baik terhadap tekanan elektrik berlebihan daripada back-EMF, pensuisan induktif, atau ralat pendawaian. Berbanding paparan yang menggunakan teknologi GaP atau GaAsP lama, cip biru InGaN memberikan kecerahan yang lebih tinggi dan warna biru yang lebih hidup dan tepu. Ketinggian digit 0.56 inci meletakkannya dalam kategori yang sesuai untuk pandangan jarak sederhana, lebih besar daripada paparan SMD miniatur tetapi lebih kecil daripada meter panel besar.

9. Soalan Lazim (FAQ)

S: Bolehkah saya memacu paparan ini dengan sistem mikropengawal 3.3V?

J: Mungkin, tetapi dengan berhati-hati. VF tipikal ialah 3.6V, yang lebih tinggi daripada 3.3V. Anda mungkin mendapat pencahayaan yang sangat malap atau tiada pencahayaan. Litar peningkatan atau pemacu IC yang dikuasakan daripada voltan lebih tinggi (seperti 5V) akan diperlukan untuk bekalan LED, manakala isyarat kawalan boleh kekal pada tahap logik 3.3V.

S: Mengapa terdapat spesifikasi arus songsang (IR) jika saya tidak sepatutnya menggunakan voltan songsang?

J: Ujian IR ialah pemeriksaan kualiti pembuatan untuk memastikan diod Zener dan simpang LED adalah utuh. Ia bukan garis panduan operasi. Pincang songsang berterusan boleh merosakkan peranti.

S: Bagaimanakah saya mengawal titik perpuluhan secara bebas?

J: Lima titik perpuluhan dibahagikan kepada dua kumpulan: DP1/DP2/DP3 (katod sepunya pada Pin 8) dan DP4/DP5 (katod individu pada Pin 14 & 13, anod sepunya pada Pin 12). Ia mesti didorong dengan sewajarnya dalam urutan berbilang.

10. Contoh Aplikasi Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Bacaan Voltmeter 3-Digit Mudah.Mikropengawal dengan ADC mengukur voltan. Perisian tegar menukar bacaan kepada tiga digit. Menggunakan rutin berbilang, ia mengaktifkan anod Digit 1 (Pin 11), kemudian menetapkan pin katod (1-7, 8 untuk DP) kepada corak bumi untuk nilai digit pertama, menunggu selang pendek, kemudian menyahaktifkan Digit 1 dan mengaktifkan Digit 2 (Pin 10), dan seterusnya. Titik perpuluhan (cth., DP2) dinyalakan dengan mengaktifkan kumpulan anod sepunyanya (Pin 12 untuk DP4/DP5, atau termasuk dalam kitaran digit untuk DP1/2/3) dan menarik katod khususnya rendah semasa tempoh aktif digit yang betul. Perintang pembatas arus 100 Ohm pada setiap talian katod akan memberikan titik operasi yang selamat daripada bekalan 5V.

11. Prinsip Operasi

Peranti ini beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan kehadapan melebihi ambang hidup diod (lebih kurang 3.3-3.6V untuk LED InGaN ini) digunakan, elektron dan lubang bergabung semula di kawasan aktif, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Komposisi bahan khusus (InGaN) menentukan tenaga jurang jalur, yang sepadan dengan panjang gelombang biru cahaya yang dipancarkan. Diod Zener bersepadu mengalirkan arus dengan banyak apabila voltan songsang melebihi voltan pecahnya, dengan itu mengalihkan arus songsang berbahaya daripada simpang LED dan melindunginya daripada kerosakan.

12. Trend Teknologi

LED berasaskan InGaN mewakili teknologi yang matang dan sangat cekap untuk pancaran biru dan hijau. Trend dalam teknologi paparan termasuk peralihan ke arah ketumpatan piksel yang lebih tinggi (segmen lebih kecil atau matriks titik), pemacu dan pengawal bersepadu dalam pakej paparan, dan penggunaan pakej peranti pemasangan permukaan (SMD) untuk pemasangan automatik. Walaupun paparan tujuh segmen diskret kekal penting untuk aplikasi tertentu, peranannya semakin dilengkapi oleh modul OLED dan LCD TFT yang menawarkan fleksibiliti yang lebih besar untuk grafik dan output pelbagai warna. Integrasi komponen perlindungan seperti diod Zener, seperti yang dilihat dalam LTC-5689TBZ, mencerminkan tumpuan industri untuk meningkatkan keteguhan dan kebolehpercayaan dalam aplikasi sensitif kos.