Dokumen Teknikal Paparan Tujuh Segmen Merah-Jingga 7.62mm - Saiz 19.0x13.2x8.0mm - Voltan Hadapan 2.0V - Kuasa 60mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi teknikal untuk paparan alfanumerik tujuh segmen dengan ketinggian digit 7.62mm (0.3 inci). Peranti ini direka untuk pemasangan lubang tembus (THT) dan menggunakan teknologi cip AlGaInP untuk memancarkan cahaya merah-jingga. Ia mempunyai segmen pemancar cahaya putih pada permukaan latar belakang kelabu, yang meningkatkan kontras dan kebolehbacaan, terutamanya dalam keadaan pencahayaan ambien yang terang. Produk ini dikategorikan untuk keamatan bercahaya dan mematuhi piawaian alam sekitar bebas plumbum dan RoHS, menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi elektronik yang memerlukan bacaan berangka atau alfanumerik terhad yang boleh dipercayai.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Kelebihan utama paparan ini termasuk pematuhannya terhadap tapak kaki piawaian industri, memastikan keserasian dengan susun atur PCB dan soket sedia ada yang direka untuk saiz biasa ini. Penggunaan kuasa rendahnya adalah manfaat utama untuk peranti beroperasi bateri atau cekap tenaga. Resin permukaan kelabu meningkatkan kontras dengan ketara dengan mengurangkan pantulan cahaya ambien, menjadikan segmen bercahaya lebih jelas kelihatan. Peranti ini terutamanya disasarkan untuk aplikasi yang memerlukan paparan berangka yang tahan lama, mudah dibaca dan kos efektif, seperti perkakas rumah pengguna, panel instrumen perindustrian, dan pelbagai sistem bacaan digital.

2. Analisis Mendalam Parameter Teknikal

Bahagian berikut memberikan analisis objektif terperinci tentang spesifikasi elektrik, optik dan termal peranti seperti yang ditakrifkan dalam lembaran data.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Voltan Songsang (V_R):5V. Melebihi voltan ini dalam pincang songsang boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Arus Hadapan Berterusan (I_F):25mA. Ini adalah arus DC maksimum yang disyorkan untuk operasi berterusan.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):60mA. Ini hanya dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas ≤ 10%, frekuensi ≤ 1kHz) dan tidak boleh digunakan untuk pincang DC.
• Pelesapan Kuasa (P_d):60mW. Ini adalah kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh pakej pada suhu ambien (T_a) 25°C. Lengkung penurunan kuasa mesti dirujuk untuk suhu yang lebih tinggi.
• Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C. Peranti dijamin berfungsi dalam julat suhu ambien ini.
• Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +100°C.
• Suhu Paterian (T_sol):260°C untuk tempoh maksimum 5 saat, yang tipikal untuk proses paterian gelombang atau tangan.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada suhu ambien piawai 25°C dan mentakrifkan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa.

• Keamatan Bercahaya (I_v):Nilai tipikal ialah 17.6 mcd per segmen apabila didorong pada arus hadapan (I_F) 10mA. Nilai minimum yang ditetapkan ialah 7.8 mcd. Toleransi ±10% digunakan untuk keamatan bercahaya. Pereka harus menggunakan nilai minimum untuk pengiraan kecerahan kes terburuk.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):621 nm (tipikal). Ini adalah panjang gelombang di mana pancaran spektrum paling kuat.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):615 nm (tipikal). Panjang gelombang ini menerangkan warna cahaya yang dilihat dan lebih relevan untuk penglihatan manusia berbanding panjang gelombang puncak.
• Lebar Jalur Sinaran Spektrum (Δλ):18 nm (tipikal). Ini menunjukkan ketulenan spektrum; lebar jalur yang lebih kecil bermakna warna yang lebih monokromatik.
• Voltan Hadapan (V_F):2.0V tipikal, 2.4V maksimum pada I_F=20mA. Toleransi ialah ±0.1V. Parameter ini adalah penting untuk mereka bentuk litar pembatas arus.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 100 µA pada V_R=5V. Ini adalah arus bocor apabila peranti dipincang songsang.

3. Penjelasan Sistem Pengkategorian

Lembaran data menunjukkan bahawa peranti "Dikategorikan untuk keamatan bercahaya." Ini membayangkan proses pengkategorian atau pengisihan selepas pembuatan.

• Pengkategorian Keamatan Bercahaya:Kriteria pengkategorian utama ialah keamatan bercahaya (I_v). Peranti diuji dan dikumpulkan ke dalam julat keamatan tertentu atau kod "CAT" (seperti yang dirujuk dalam label pembungkusan). Ini memastikan konsistensi kecerahan dalam satu kelompok pengeluaran atau pesanan tunggal. Pereka yang menetapkan bahagian ini harus sedar bahawa kecerahan mungkin berbeza antara kod CAT yang berbeza.
• Warna/Panjang Gelombang:Walaupun tidak dinyatakan secara eksplisit sebagai parameter terkategori, nilai tipikal untuk panjang gelombang puncak (621nm) dan dominan (615nm) disediakan. Untuk kebanyakan aplikasi menggunakan AlGaInP untuk merah-jingga, variasi warna biasanya ketat, tetapi aplikasi pemadanan warna kritikal harus disahkan dengan pembekal.
• Voltan Hadapan:Toleransi yang ditetapkan ialah ±0.1V, yang agak ketat. Walaupun tidak semestinya kategori formal, toleransi ketat ini memudahkan reka bentuk pemacu dengan mengurangkan variasi dalam susut voltan merentasi paparan.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data menyediakan lengkung ciri tipikal yang penting untuk memahami tingkah laku peranti di bawah keadaan bukan piawai.

4.1 Taburan Spektrum

Lengkung keluaran spektrum menunjukkan puncak pancaran ciri sekitar 621 nm, mengesahkan warna merah-jingga. Lebar jalur 18nm menunjukkan warna yang agak tepu. Bentuk lengkung adalah tipikal untuk bahan AlGaInP.

4.2 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)

Lengkung ini menggambarkan hubungan tidak linear antara arus dan voltan. Ia menunjukkan bahawa untuk arus hadapan tertentu (contohnya, 20mA), voltan hadapan biasanya akan berada sekitar 2.0V. Kecerunan lengkung mewakili rintangan dinamik simpang LED. Pereka menggunakan ini untuk mengira voltan bekalan yang diperlukan dan nilai perintang siri untuk pengawalan arus yang betul.

4.3 Lengkung Penurunan Arus Hadapan

Ini adalah salah satu graf paling kritikal untuk reka bentuk yang boleh dipercayai. Ia menunjukkan bagaimana arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan apabila suhu ambien meningkat melebihi 25°C. Pada suhu operasi maksimum 85°C, arus berterusan yang dibenarkan adalah jauh lebih rendah daripada penarafan maksimum mutlak 25mA pada 25°C. Mengabaikan penurunan ini boleh menyebabkan penyusutan lumen dipercepatkan, anjakan warna, dan kegagalan bencana disebabkan oleh kepanasan berlebihan.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Paparan ini mempunyai tapak kaki piawai DIP (Dual In-line Package). Dimensi utama daripada lukisan termasuk:

• Ketinggian Keseluruhan: 8.0 mm (maks)
• Lebar Badan: 13.2 mm (nominal)
• Panjang Badan: 19.0 mm (nominal)
• Ketinggian Digit: 7.62 mm (0.3 inci)
• Jarak Kaki (Pin): 2.54 mm (0.1 inci) grid piawai.
• Diameter Kaki: 0.5 mm (tipikal)

Toleransi ialah ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Dimensi ini adalah penting untuk susun atur PCB, memastikan pemasangan yang betul dalam lubang pemasangan dan jarak yang betul untuk paterian gelombang.

5.2 Pinout dan Pengenalpastian Polarity

Gambarajah litar dalaman menunjukkan konfigurasi katod sepunya untuk tujuh segmen. Ini bermakna semua LED segmen berkongsi sambungan negatif sepunya (katod). Anod individu untuk segmen a hingga g berada pada pin berasingan. Pin katod sepunya mesti disambungkan ke bumi (atau potensi voltan rendah) dalam litar. Gambarajah pinout mesti dirujuk semasa reka bentuk PCB untuk mengalirkan isyarat dengan betul ke setiap segmen. Sambungan salah akan mengakibatkan segmen tidak menyala atau nombor/aksara yang salah dipaparkan.

6. Garis Panduan Paterian dan Pemasangan

• Paterian:Suhu paterian maksimum mutlak ialah 260°C sehingga 5 saat. Ini sesuai untuk paterian tangan dengan besi atau proses paterian gelombang. Berhati-hati harus diambil untuk mengelakkan pendedahan haba yang berpanjangan untuk mencegah kerosakan pada pakej plastik dan ikatan wayar dalaman.
• Langkah Berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik):Dadu LED adalah sensitif kepada ESD. Langkah berjaga-jaga pengendalian yang disyorkan termasuk menggunakan gelang pergelangan tangan dibumikan, stesen kerja selamat ESD dengan tikar konduktif, dan pembumian yang betul untuk semua peralatan. Bahan penebat harus dirawat dengan pengion atau disimpan pada kelembapan terkawal untuk melesapkan cas.
• Pembersihan:Walaupun tidak dinyatakan, proses pembersihan PCB piawai yang serasi dengan pakej resin epoksi boleh digunakan. Rujuk pengilang untuk keserasian kimia tertentu.
• Penyimpanan:Peranti harus disimpan dalam julat suhu penyimpanan yang ditetapkan (-40°C hingga +100°C) dalam persekitaran kelembapan rendah, selamat ESD.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

• Format Pembungkusan:Peranti dibungkus dalam tiub, kemudian kotak, dan akhirnya karton. Pembungkusan khusus ialah 26 keping setiap tiub, 88 tiub setiap kotak, dan 4 kotak setiap karton, menjumlahkan 9,152 keping setiap karton.
• Maklumat Label:Label pembungkusan termasuk maklumat kritikal untuk kebolehjejakan dan pengenalpastian:
  • CPN: Nombor Bahagian Pelanggan
  • P/N: Nombor Bahagian Pengilang (contohnya, ELS-321USOWA/S530-A4)
  • QTY: Kuantiti dalam pakej
  • CAT: Pangkat Keamatan Bercahaya (kod kategori)
  • No. LOT: Nombor lot pembuatan untuk kebolehjejakan.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Tipikal

Sebagai paparan katod sepunya, ia biasanya didorong oleh mikropengawal atau pemacu paparan khusus IC (contohnya, daftar anjakan 74HC595, MAX7219). Setiap anod segmen disambungkan ke keluaran pemacu melalui perintang pembatas arus. Nilai perintang ini (R_siri) dikira menggunakan Hukum Ohm: R_siri= (V_bekalan- V_F) / I_F. Menggunakan V_Fmaksimum (2.4V) untuk reka bentuk yang teguh, dan I_Fyang dikehendaki 10mA dengan bekalan 5V: R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ω. Perintang piawai 270 Ω adalah sesuai. Pin katod sepunya ditukar ke bumi oleh pengawal untuk mendayakan digit.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pembatas Arus:Sentiasa gunakan perintang siri atau pemacu arus malar. Menyambung terus ke sumber voltan akan memusnahkan LED disebabkan arus berlebihan.
• Pemultipleksan:Untuk paparan berbilang digit, pemultipleksan adalah biasa untuk menjimatkan pin I/O. Pastikan arus puncak dalam reka bentuk berbilang tidak melebihi penarafan I_FP(60mA) dan arus purata dari semasa ke semasa menghormati penurunan I_Funtuk kitar tugas yang digunakan.
• Sudut Pandangan:Latar belakang kelabu meningkatkan kontras tetapi mungkin sedikit menjejaskan sudut pandangan berbanding latar belakang hitam. Pertimbangkan kedudukan pandangan yang dimaksudkan untuk produk akhir.
• Pengurusan Haba:Dalam persekitaran suhu ambien tinggi atau apabila mendorong berhampiran arus maksimum, pastikan pengudaraan yang mencukupi di sekitar paparan untuk mengelakkan suhu simpang melebihi had selamat.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding teknologi lama atau paparan lebih kecil, peranti ini menawarkan kelebihan khusus:

• vs. Paparan Pijar atau VFD:Penggunaan kuasa jauh lebih rendah, jangka hayat lebih panjang, rintangan hentaman/getaran lebih tinggi, dan operasi lebih sejuk.
• vs. Paparan LED Lebih Kecil (contohnya, digit 5mm atau 3mm):Ketinggian digit 7.62mm menawarkan kebolehbacaan unggul pada jarak, menjadikannya sesuai untuk meter panel dan perkakas di mana pengguna mungkin tidak berada dekat.
• vs. Paparan LCD:LED menyala sendiri, memberikan keterlihatan cemerlang dalam keadaan cahaya rendah tanpa lampu latar. Ia juga mempunyai julat suhu operasi yang lebih luas dan masa tindak balas yang lebih pantas.
• Pembeza Utama:Gabungan saiz piawai industri 7.62mm, permukaan kelabu yang meningkatkan kontras, dan teknologi AlGaInP yang boleh dipercayai untuk pancaran merah-jingga memposisikan paparan ini sebagai pilihan yang teguh, mudah dibaca dan cekap tenaga untuk bacaan berangka perindustrian dan pengguna.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

10.1 Bolehkah saya mendorong paparan ini dengan 20mA secara berterusan?

Ya, tetapi dengan berhati-hati. Arus berterusan maksimum mutlak ialah 25mA pada suhu ambien 25°C. Mendoron pada 20mA adalah dalam spesifikasi, tetapi andamestimerujuk lengkung penurunan arus hadapan jika suhu ambien dijangka meningkat. Pada 85°C, arus berterusan maksimum yang dibenarkan adalah jauh lebih rendah. Untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai, mendoron pada 10-15mA selalunya amalan yang lebih selamat yang juga memanjangkan jangka hayat operasi.

10.2 Mengapakah voltan hadapan tipikal (2.0V) lebih rendah daripada sesetengah LED putih atau biru?

Voltan hadapan terutamanya ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor. AlGaInP, digunakan untuk warna merah-jingga/merah/amber, mempunyai tenaga jurang jalur yang lebih rendah daripada bahan InGaN yang digunakan untuk LED biru, hijau dan putih. Jurang jalur yang lebih rendah memerlukan kurang tenaga (voltan lebih rendah) untuk elektron melintasi dan memancarkan foton.

10.3 Apakah maksud "dikategorikan untuk keamatan bercahaya" untuk reka bentuk saya?

Ia bermakna paparan dari kelompok pengeluaran berbeza atau dilabel dengan kod "CAT" berbeza mungkin mempunyai tahap kecerahan yang berbeza. Jika kecerahan seragam merentasi semua unit dalam produk anda adalah kritikal, anda harus menetapkan dan memperoleh peranti dari satu kategori keamatan (kod CAT). Untuk kebanyakan aplikasi, variasi dalam toleransi yang ditetapkan (±10%) boleh diterima.

11. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk voltmeter 3 digit mudah untuk bekalan kuasa meja, beroperasi dalam persekitaran sehingga 50°C.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pemilihan Arus Pacuan:Sasarkan 10mA per segmen untuk kecerahan dan jangka hayat yang baik.
2. Perintang Pembatas Arus:Menggunakan bekalan mikropengawal 5V dan V_Fmaksimum 2.4V: R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260Ω. Gunakan 270Ω (nilai piawai terdekat).
3. Pemultipleksan:Untuk mengawal 3 digit (21 segmen + 3 katod sepunya) dengan pin yang lebih sedikit, gunakan pemultipleksan dengan kitar tugas 1/3. Arus puncak per segmen semasa slot masa aktifnya ialah 30mA untuk mengekalkan purata 10mA (kerana ia hanya hidup 1/3 masa). Arus puncak 30mA ini jauh di bawah I_FP rating.
4. Semakan Terma:Pada suhu ambien 50°C, lengkung penurunan mesti diperiksa. Arus berterusan yang dibenarkan adalah lebih rendah daripada 25mA. Walau bagaimanapun, keranapurataarus per segmen kami hanya 10mA, dan paparan berbilang (setiap digit mati 2/3 masa), kenaikan suhu simpang akan minimum, menjadikan reka bentuk ini selamat dari segi terma.
5. Antara Muka Mikropengawal:Gunakan daftar anjakan seperti 74HC595 untuk mengawal anod segmen, dan tiga pin GPIO untuk menenggelamkan katod sepunya melalui transistor (contohnya, transistor NPN 2N3904).

12. Pengenalan Prinsip Operasi

Paparan LED tujuh segmen adalah himpunan tujuh diod pemancar cahaya (LED) individu yang disusun dalam corak angka lapan. Setiap LED membentuk satu segmen (dilabel a hingga g). Dengan menyala secara selektif gabungan tertentu segmen ini, semua angka perpuluhan (0-9) dan beberapa huruf boleh dibentuk. Dalam peranti katod sepunya ini, katod (terminal negatif) semua tujuh LED segmen disambungkan secara dalaman kepada satu atau lebih pin sepunya. Untuk menyalakan segmen, voltan positif mesti dikenakan pada pin anod individunya (melalui perintang pembatas arus), manakala pin katod sepunya disambungkan ke bumi, melengkapkan litar. Pancaran cahaya itu sendiri adalah disebabkan oleh elektroluminesen dalam cip semikonduktor AlGaInP: apabila dipincang hadapan, elektron dan lubang bergabung semula pada simpang p-n, membebaskan tenaga dalam bentuk foton dengan panjang gelombang sepadan dengan jurang jalur bahan (sekitar 615-621 nm untuk merah-jingga).

13. Trend dan Konteks Teknologi

Paparan tujuh segmen lubang tembus seperti ini mewakili teknologi matang dan sangat boleh dipercayai. Walaupun paparan peranti pemasangan permukaan (SMD) semakin biasa untuk pemasangan automatik dan pengecilan, paparan lubang tembus kekal popular untuk prototaip, penggunaan pendidikan, pasaran pembaikan, dan aplikasi di mana keteguhan mekanikal dan kemudahan paterian tangan diutamakan. Penggunaan AlGaInP adalah piawai untuk LED merah, jingga dan amber kecekapan tinggi. Trend dalam pasaran paparan yang lebih luas termasuk integrasi pengawal/pemacu ke dalam modul paparan, pembangunan versi kecerahan ultra-tinggi untuk kebolehbacaan cahaya matahari, dan peralihan ke arah pakej SMD. Walau bagaimanapun, reka bentuk asas dan antara muka elektrik paparan tujuh segmen piawai telah kekal stabil selama beberapa dekad, memastikan ketersediaan jangka panjang dan kebiasaan reka bentuk.