Dokumen Teknikal LTD-5721AJF - Paparan LED 0.56 Inci - AlInGaP Jingga Kuning - Voltan Hadapan 2.6V - Penyerakan Kuasa 70mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTD-5721AJF ialah modul paparan alfanumerik tujuh segmen dua digit yang direka untuk aplikasi yang memerlukan bacaan angka yang jelas dan terang. Fungsi utamanya adalah untuk mewakili nombor dan beberapa aksara alfanumerik terhad secara visual menggunakan segmen LED yang boleh dialamatkan secara individu. Teknologi teras menggunakan bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP) yang didepositkan pada substrat Gallium Arsenida (GaAs) tidak lutsinar untuk menghasilkan pancaran cahaya jingga kuning ciriannya. Peranti ini mempunyai muka hadapan kelabu dengan tanda segmen putih, yang meningkatkan kontras dan kebolehbacaan apabila segmen menyala atau tidak menyala. Paparan ini dikategorikan berdasarkan keamatan bercahaya, memastikan konsistensi tahap kecerahan untuk aplikasi di mana penampilan seragam merentasi pelbagai unit adalah kritikal.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Paparan ini menawarkan beberapa faedah utama yang menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi industri dan pengguna. Kecerahan tinggi dan nisbah kontras yang sangat baik memastikan kebolehbacaan walaupun dalam persekitaran yang terang. Sudut pandangan yang luas membolehkan maklumat yang dipaparkan dibaca dari pelbagai kedudukan tanpa kehilangan kejelasan yang ketara. Sebagai peranti keadaan pepejal, ia menawarkan kebolehpercayaan tinggi, jangka hayat operasi yang panjang, dan rintangan terhadap kejutan dan getaran berbanding teknologi paparan mekanikal atau lama seperti paparan pendarfluor vakum (VFD). Keperluan kuasa rendah menjadikannya cekap tenaga. Ciri-ciri ini menjadikan LTD-5721AJF sesuai untuk pasaran sasaran termasuk peralatan ujian dan pengukuran, panel kawalan industri, terminal titik jualan, instrumentasi papan pemuka automotif, dan pelbagai elektronik pengguna di mana paparan angka yang boleh dipercayai diperlukan.

2. Analisis Mendalam Parameter Teknikal

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

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had tekanan di luar mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak bertujuan untuk operasi normal.

• Penyerakan Kuasa per Segmen:70 mW. Ini adalah kuasa maksimum yang dibenarkan yang boleh diserakkan sebagai haba oleh satu segmen LED di bawah sebarang keadaan. Melebihi ini boleh menyebabkan terlalu panas dan degradasi dipercepatkan cip LED.
• Arus Hadapan Puncak per Segmen:60 mA (pada kitar tugas 1/10, lebar nadi 0.1 ms). Penarafan ini adalah untuk operasi berdenyut ringkas, sering digunakan dalam skim multipleks untuk mencapai kecerahan yang dirasakan lebih tinggi tanpa melebihi had arus purata.
• Arus Hadapan Berterusan per Segmen:25 mA (dikurangkan secara linear dari 25°C pada 0.33 mA/°C). Ini adalah arus DC maksimum yang disyorkan untuk operasi berterusan pada 25°C. Faktor pengurangan menunjukkan bahawa arus operasi selamat mesti dikurangkan apabila suhu ambien (Ta) meningkat untuk mencegah pelarian haba.
• Voltan Songsang per Segmen:5 V. Menggunakan voltan pincang songsang lebih tinggi daripada ini boleh menyebabkan kerosakan dan kegagalan simpang LED.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-35°C hingga +85°C. Peranti ini dinilai untuk berfungsi dan disimpan dalam julat suhu ini.
• Suhu Pateri:260°C selama 3 saat, diukur 1/16 inci di bawah satah dudukan. Ini menentukan keadaan profil pateri refluks untuk mengelakkan kerosakan pada pakej atau ikatan dalaman.

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

Ini adalah parameter prestasi tipikal di bawah keadaan ujian yang ditentukan.

• Keamatan Bercahaya Purata (I_V):320 - 900 µcd (Tipikal 900 µcd) pada I_F=1mA. Ini mengukur kuasa output cahaya seperti yang dirasakan oleh mata manusia. Julat menunjukkan proses pembin; pereka mesti mengambil kira nilai minimum (320 µcd) untuk memastikan kecerahan mencukupi dalam aplikasi mereka.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_p):611 nm (Tipikal) pada I_F=20mA. Ini adalah panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum cahaya yang dipancarkan adalah maksimum. Ia menentukan warna yang dirasakan (jingga kuning).
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):17 nm (Tipikal) pada I_F=20mA. Parameter ini menunjukkan ketulenan spektrum atau lebar jalur cahaya yang dipancarkan. Nilai yang lebih kecil bermaksud output yang lebih monokromatik (warna tulen).
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):605 nm (Tipikal) pada I_F=20mA. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang paling sesuai dengan warna LED yang dirasakan oleh mata manusia, sering digunakan untuk spesifikasi warna.
• Voltan Hadapan per Segmen (V_F):2.05 - 2.6 V (Tipikal 2.6V) pada I_F=20mA. Ini adalah susutan voltan merentasi LED semasa beroperasi. Ia adalah penting untuk mereka bentuk litar pembatas arus. Nilai maksimum (2.6V) harus digunakan untuk reka bentuk kes terburuk untuk memastikan voltan pemacu mencukupi.
• 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 nisbah maksimum yang dibenarkan antara segmen paling terang dan paling malap dalam satu peranti atau antara peranti dari bin yang sama. Nisbah 2:1 bermaksud segmen paling malap boleh tidak kurang daripada separuh terang daripada yang paling terang, memastikan keseragaman visual.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Lembaran data menunjukkan peranti ini "dikategorikan untuk keamatan bercahaya." Ini merujuk kepada proses pembin atau pengisihan yang dilakukan semasa pembuatan.

3.1 Pembin Keamatan Bercahaya

Disebabkan variasi semula jadi dalam pembuatan semikonduktor, cip LED dari kumpulan pengeluaran yang sama boleh mempunyai output cahaya yang berbeza. Untuk memastikan konsistensi untuk pelanggan, LED diuji dan diisih ke dalam kumpulan (bin) berdasarkan keamatan bercahaya yang diukur pada arus ujian piawai (contohnya, 1mA). Julat yang ditentukan LTD-5721AJF 320 hingga 900 µcd mungkin mewakili sebaran merentasi pelbagai bin. Kod pesanan khusus atau akhiran dalam nombor bahagian penuh biasanya menunjukkan bin yang dibeli, menjamin keamatan jatuh dalam julat yang lebih sempit dan ditentukan terlebih dahulu (contohnya, 700-900 µcd). Pereka mesti merujuk dokumentasi pembin pengilang atau menentukan bin yang diperlukan semasa membuat pesanan untuk menjamin konsistensi kecerahan dalam produk mereka.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun petikan PDF yang disediakan menyebut "Lengkung Ciri Elektrik / Optik Tipikal," graf khusus tidak disertakan dalam teks. Berdasarkan tingkah laku LED piawai, lengkung ini biasanya akan menggambarkan hubungan berikut, yang kritikal untuk memahami prestasi peranti di bawah keadaan bukan piawai:

• Arus Hadapan (I_F) vs. Voltan Hadapan (V_F):Menunjukkan ciri I-V eksponen diod. Penting untuk menentukan voltan pemacu yang diperlukan untuk arus yang dikehendaki.
• Keamatan Bercahaya (I_V) vs. Arus Hadapan (I_F):Secara amnya menunjukkan hubungan hampir linear pada arus rendah, berpotensi tepu pada arus yang sangat tinggi disebabkan kesan haba. Penting untuk kawalan kecerahan melalui modulasi arus atau PWM.
• Keamatan Bercahaya (I_V) vs. Suhu Ambien (T_a):Biasanya menunjukkan penurunan output cahaya apabila suhu meningkat. Pengurangan haba ini mesti dipertimbangkan untuk aplikasi yang beroperasi dalam persekitaran suhu tinggi.
• Taburan Spektrum:Graf yang memplot keamatan relatif terhadap panjang gelombang, menunjukkan puncak pada ~611 nm dan bentuk yang ditentukan oleh separuh lebar 17 nm.

5. Maklumat Mekanikal & Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini mempunyai pakej LED tujuh segmen dua digit piawai. Lukisan (dirujuk tetapi tidak terperinci dalam teks) akan menunjukkan panjang, lebar, dan ketinggian keseluruhan modul, ketinggian digit (0.56 inci / 14.22 mm), dimensi segmen, dan jarak antara digit. Ia juga akan menentukan lokasi dan diameter lubang pemasangan, jika ada. Toleransi biasanya ±0.25 mm melainkan dinyatakan sebaliknya pada lukisan.

5.2 Sambungan Pin dan Polarity

LTD-5721AJF mempunyai konfigurasi 18 pin dan menggunakan seni bina litarAnod Biasa. Ini bermaksud anod semua LED untuk setiap digit disambungkan bersama secara dalaman ke pin biasa (Pin 13 untuk Digit 2, Pin 14 untuk Digit 1). Untuk menyala segmen, pin katod yang sepadan mesti didorong ke tahap logik rendah (bumi atau sink arus) manakala anod biasa untuk digit itu dikekalkan pada voltan positif (melalui perintang pembatas arus). Senarai pinout menyediakan sambungan katod khusus untuk setiap segmen (A-G dan DP) untuk kedua-dua digit. Pengenalpastian yang betul pin 1 (sering ditanda oleh takuk, serong, atau titik pada pakej) adalah penting untuk orientasi yang betul semasa pemasangan.

5.3 Gambar Rajah Litar Dalaman

Skema (dirujuk dalam PDF) mewakili struktur anod biasa secara visual. Ia menunjukkan dua blok (satu untuk setiap digit), setiap satu mengandungi tujuh segmen LED (A-G) dan satu titik perpuluhan (DP) LED. Semua anod dalam blok digit diikat bersama ke pin anod biasa untuk digit itu. Katod setiap segmen individu dibawa keluar ke pin berasingan, membolehkan kawalan bebas.

6. Panduan Pateri & Pemasangan

Penarafan Maksimum Mutlak menentukan parameter pateri utama: pakej boleh menahan suhu puncak 260°C selama 3 saat, diukur pada titik 1/16 inci (lebih kurang 1.6 mm) di bawah satah dudukan (biasanya permukaan PCB). Ini adalah penarafan piawai untuk proses pateri gelombang atau refluks menggunakan pateri bebas plumbum (SnAgCu). Pereka harus memastikan profil ketuhar refluks mereka tidak melebihi gabungan masa-suhu ini untuk mengelakkan kerosakan pada pakej plastik, ikatan wayar dalaman, atau cip LED itu sendiri. Langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) piawai harus dipatuhi semasa pengendalian dan pemasangan. Penyimpanan harus dalam julat -35°C hingga +85°C yang ditentukan dalam persekitaran kelembapan rendah.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Litar Aplikasi Tipikal

Untuk paparan anod biasa seperti LTD-5721AJF, litar pemacu tipikal melibatkan penggunaan mikropengawal atau IC pemacu paparan khusus. Pin anod biasa (13, 14) disambungkan ke voltan bekalan positif (contohnya, 5V) melalui perintang pembatas arus individu atau melalui suis transistor jika multipleks. Pin katod segmen (1-12, 15-18) disambungkan ke output sink pemacu. Arus untuk setiap segmen mesti dihadkan kepada penarafan Arus Hadapan Berterusan (25 mA maks, biasanya dikendalikan pada 10-20 mA untuk keseimbangan kecerahan dan jangka hayat). Susutan voltan hadapan (maks 2.6V) mesti ditolak dari voltan bekalan untuk mengira nilai perintang pembatas arus yang sesuai: R = (V_bekalan- V_F) / I_F.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Multipleks:Untuk mengawal dua digit dengan pin I/O yang lebih sedikit, teknik multipleks digunakan. Digit-digit dinyalakan satu demi satu secara berturut-turut pantas (contohnya, pada 100Hz atau lebih tinggi). Mata manusia melihat ini sebagai kedua-dua digit sentiasa menyala. Ini memerlukan mendorong anod biasa dengan isyarat pensuisan dan menyelaraskan data segmen untuk setiap digit. Arus puncak per segmen boleh ditingkatkan semasa masa hidup ringkasnya (sehingga penarafan puncak 60mA) untuk mengimbangi kitar tugas yang dikurangkan dan mengekalkan kecerahan purata.
• Pengurusan Haba:Walaupun penyerakan kuasa rendah per segmen, jumlah kuasa untuk semua segmen yang menyala dalam satu digit boleh terkumpul. Pastikan pengudaraan mencukupi jika paparan tertutup, terutamanya dalam suhu ambien tinggi, untuk mengelakkan suhu simpang melebihi had selamat.
• Sudut Pandangan:Sudut pandangan yang luas adalah kelebihan, tetapi reka bentuk mekanikal selongsong produk (contohnya, kedalaman tingkap paparan, penggunaan penapis atau kanta) boleh menjejaskan sudut pandangan berkesan untuk pengguna akhir.

8. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Pembeza utama LTD-5721AJF ialah penggunaannya terhadap teknologi semikonduktorAlInGaPuntuk pancaran jingga kuning. Berbanding teknologi lama seperti LED kuning Gallium Fosfida (GaP) piawai, AlInGaP menawarkan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan kecerahan yang lebih besar untuk arus pemacu yang sama. Ia juga secara amnya memberikan ketepuan warna dan kestabilan yang lebih baik merentasi suhu dan jangka hayat. Berbanding paparan yang menggunakan cahaya berpenapis (contohnya, LED putih dengan penapis warna), AlInGaP memberikan output spektrum yang lebih tulen dan kecekapan lebih tinggi, kerana tiada cahaya hilang dalam proses penapisan. Reka bentuk muka kelabu/segmen putih menawarkan penampilan profesional, kontras tinggi sama ada dihidupkan atau dimatikan, yang mungkin lebih disukai daripada muka hadapan hijau atau merah dalam aplikasi tertentu.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

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

J: Panjang gelombang puncak adalah puncak fizikal spektrum cahaya yang dipancarkan. Panjang gelombang dominan adalah panjang gelombang tunggal cahaya monokromatik yang akan kelihatan mempunyai warna yang sama kepada pemerhati manusia. Ia sering hampir tetapi tidak sama, terutamanya untuk LED dengan lengkung spektrum tidak simetri. Panjang gelombang dominan lebih relevan untuk padanan warna.

S: Bolehkah saya mendorong paparan ini dengan mikropengawal 3.3V tanpa pengalih aras?

J: Mungkin, tetapi pengiraan teliti diperlukan. Jika pin I/O mikropengawal boleh menyerap arus segmen yang diperlukan (contohnya, 10-20mA), dan anda menggunakan bekalan 3.3V untuk anod biasa, susutan voltan hadapan (maks 2.6V) meninggalkan hanya 0.7V untuk perintang pembatas arus. Ini menghasilkan nilai perintang yang sangat kecil (contohnya, 35 ohm untuk 20mA), yang mungkin tidak praktikal dan sensitif kepada variasi dalam V_F. Bekalan 5V untuk anod adalah lebih tipikal dan memberikan ruang kepala yang lebih baik untuk kawalan arus yang stabil.

S: Apakah maksud "Nisbah Padanan Keamatan Bercahaya 2:1" untuk reka bentuk saya?

J: Ia bermaksud dalam satu unit paparan, segmen paling malap boleh separuh terang daripada segmen paling terang. Jika keseragaman mutlak adalah kritikal (contohnya, dalam peralatan perubatan), anda harus memilih peranti dari bin yang lebih ketat atau melaksanakan penentukuran kecerahan perisian untuk setiap segmen, yang kompleks. Untuk banyak aplikasi, nisbah 2:1 boleh diterima dan tidak mengganggu secara visual.

10. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka bentuk pemasa digital/penjangkamasa mudah.

LTD-5721AJF adalah pilihan yang sangat baik untuk memaparkan minit dan saat (MM:SS). Mikropengawal kos rendah boleh digunakan untuk mengurus penjagaan masa dan mendorong paparan. Dua digit akan dimultipleks. Anod biasa untuk digit "minit" dan digit "saat" akan disambungkan ke dua pin GPIO berasingan yang dikonfigurasikan sebagai output, dihidupkan tinggi (melalui transistor untuk keupayaan arus lebih tinggi) satu demi satu. Tujuh talian katod segmen (A-G) akan disambungkan ke tujuh pin GPIO lain yang dikonfigurasikan sebagai litar terbuka atau didorong rendah secara aktif, dengan perintang bersiri pada setiap talian (atau perintang tunggal pada laluan anod biasa jika keseragaman kecerahan kurang kritikal). Perisian mikropengawal mengemas kini corak segmen untuk digit aktif, kemudian bertukar pantas ke digit lain. Warna jingga kuning sering dikaitkan dengan perhatian atau amaran, menjadikannya sesuai untuk paparan pemasa. Kecerahan tinggi memastikan ia kelihatan dalam pelbagai keadaan pencahayaan.

11. Pengenalan Prinsip Operasi

Peranti ini beroperasi berdasarkan prinsipelektroluminesensdalam simpang p-n semikonduktor. Sistem bahan AlInGaP mempunyai jurang jalur langsung yang sepadan dengan tenaga foton dalam rantau jingga kuning spektrum boleh lihat (~2.0 eV). Apabila voltan pincang hadapan melebihi potensi terbina dalam simpang (voltan hadapan V_F) digunakan, elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik merentasi simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula dalam rantau aktif semikonduktor, mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi aloi khusus Aluminium, Indium, Gallium, dan Fosfida menentukan tenaga jurang jalur dan seterusnya warna (panjang gelombang) cahaya yang dipancarkan. Substrat GaAs tidak lutsinar menyerap sebarang cahaya yang dipancarkan ke bawah, menjadikan peranti lebih cekap dalam arah pandangan yang dimaksudkan.

12. Trend Teknologi

Walaupun AlInGaP kekal sebagai teknologi berprestasi tinggi untuk LED merah, jingga, dan kuning, landskap teknologi paparan yang lebih luas terus berkembang. Untuk paparan angka tujuh segmen, trend termasuk: 1)Integrasi Lebih Tinggi:Modul dengan IC pemacu terbina dalam, pengawal, dan antara muka komunikasi (I2C, SPI) menjadi lebih biasa, memudahkan reka bentuk sistem. 2)Teknologi Alternatif:Segmen LED Organik (OLED) menawarkan profil ultra nipis dan sudut pandangan luas, walaupun jangka hayat dan kos boleh menjadi faktor. 3)Pengecilan & Ketumpatan:Walaupun 0.56 inci adalah saiz piawai, terdapat permintaan untuk paparan yang lebih kecil (untuk peranti mudah alih) dan paparan yang lebih besar, kecerahan lebih tinggi. 4)Pilihan Warna & RGB:Paparan tujuh segmen pelbagai warna atau warna penuh menggunakan cip LED RGB membolehkan pertukaran warna dinamik, walaupun ia memerlukan elektronik pemacu yang lebih kompleks. Kelebihan asas teknologi LED—kebolehpercayaan, kecekapan, dan keteguhan keadaan pepejal—memastikan relevansinya yang berterusan dalam aplikasi paparan angka untuk masa hadapan yang boleh dijangka.