Dokumen Teknikal - Spesifikasi Paparan Tujuh Segmen Putih 7.62mm - Ketinggian Digit 0.3" - Voltan Hadapan 2.4V - Arus Hadapan 25mA

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk paparan alfanumerik tujuh segmen dengan ketinggian digit 7.62mm (0.3 inci). Peranti ini direka untuk pemasangan lubang tembus (THT) dan mempunyai segmen pemancar cahaya putih pada permukaan latar belakang kelabu. Gabungan ini memberikan kontras tinggi dan kebolehbacaan yang sangat baik walaupun dalam keadaan pencahayaan ambien yang terang, menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi penunjuk dan bacaan. Produk ini dikategorikan untuk keamatan cahaya dan mematuhi piawaian alam sekitar bebas plumbum dan RoHS.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Kelebihan utama paparan ini termasuk tapak kaki piawai industri, yang memastikan keserasian dengan susun atur PCB dan soket sedia ada, serta ciri-ciri penggunaan kuasa rendah. Peranti ini dibina untuk kebolehpercayaan dan jangka hayat yang panjang. Pasaran sasaran utamanya termasuk perkakas rumah pengguna, panel instrumen industri dan automotif, serta paparan bacaan digital tujuan umum di mana maklumat berangka atau alfanumerik terhad yang jelas perlu dipaparkan.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

Prestasi paparan ditakrifkan oleh satu set penarafan maksimum mutlak dan ciri elektro-optik piawai yang diukur pada suhu ambien (Ta) 25°C.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak boleh dilampaui di bawah sebarang keadaan operasi.

• Voltan Songsang (V_R):5 V - Voltan maksimum yang boleh dikenakan dalam arah songsang merentasi segmen LED.
• Arus Hadapan (I_F):25 mA - Arus DC berterusan maksimum yang dibenarkan melalui satu segmen.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):60 mA - Arus berdenyut maksimum, hanya dibenarkan di bawah kitar tugas 1/10 pada frekuensi 1 kHz.
• Pelesapan Kuasa (P_d):60 mW - Kuasa maksimum yang boleh dipelesapkan oleh satu segmen.
• Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C - Julat suhu ambien di mana peranti direka untuk berfungsi.
• Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +100°C - Julat suhu untuk penyimpanan bukan operasi.
• Suhu Paterian (T_sol):260°C - Suhu maksimum untuk paterian gelombang atau tangan, dengan masa pendedahan tidak melebihi 5 saat.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

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

• Keamatan Cahaya (I_v):5.6 mcd (Min), 11.0 mcd (Tip) per segmen, diukur pada I_F= 10 mA. Toleransi ialah ±10%.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):632 nm (Tip) pada I_F= 20 mA. Ini menunjukkan panjang gelombang di mana keamatan cahaya yang dipancarkan adalah tertinggi.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):624 nm (Tip) pada I_F= 20 mA. Ini adalah panjang gelombang yang dilihat oleh mata manusia, mentakrifkan warna (putih, dalam kes ini, berdasarkan bahan cip).
• Lebar Jalur Sinaran Spektrum (Δλ):20 nm (Tip) pada I_F= 20 mA. Ini mentakrifkan lebar spektrum cahaya yang dipancarkan.
• Voltan Hadapan (V_F):2.0 V (Tip), 2.4 V (Maks) pada I_F= 20 mA. Toleransi ialah ±0.1V. Ini adalah susut voltan merentasi LED semasa beroperasi.
• Arus Songsang (I_R):100 µA (Maks) pada V_R= 5 V.

3. Penjelasan Sistem Pengkategorian

Datasheet menunjukkan bahawa peranti "Dikategorikan untuk keamatan cahaya." Ini membayangkan sistem pengkategorian digunakan.

3.1 Pengkategorian Keamatan Cahaya

Walaupun kod kategori khusus tidak disenaraikan dalam petikan yang diberikan, keamatan cahaya tipikal ialah 11.0 mcd dengan minimum 5.6 mcd pada 10mA. Pengeluar biasanya mengumpulkan LED ke dalam kategori berdasarkan keluaran cahaya yang diukur untuk memastikan konsistensi dalam satu kelompok pengeluaran. Pereka bentuk harus merujuk dokumentasi pengkategorian penuh pengeluar untuk memilih gred keamatan yang sesuai untuk aplikasi mereka, memastikan kecerahan seragam merentasi semua digit dalam paparan berbilang digit.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Datasheet merujuk kepada lengkung ciri tipikal yang penting untuk memahami tingkah laku peranti di bawah keadaan bukan piawai.

4.1 Taburan Spektrum

Lengkung taburan spektrum (pada Ta=25°C) akan menunjukkan secara grafik keamatan cahaya relatif merentasi panjang gelombang yang berbeza, berpusat di sekitar panjang gelombang puncak tipikal 632 nm. Lengkung ini membantu dalam memahami ketulenan warna dan aplikasi potensi dalam senario penapisan optik.

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

Lengkung ini (pada Ta=25°C) menggambarkan hubungan bukan linear antara arus yang mengalir melalui segmen LED dan voltan merentasinya. Ia adalah penting untuk mereka bentuk litar pembatas arus (biasanya perintang dalam siri) untuk memastikan operasi stabil pada kecerahan yang dikehendaki tanpa melebihi arus hadapan maksimum.

4.3 Lengkung Penurunan Arus Hadapan

Ini adalah salah satu lengkung paling kritikal untuk reka bentuk yang boleh dipercayai. Ia menunjukkan bagaimana arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan (I_F) mesti dikurangkan apabila suhu operasi ambien meningkat melebihi 25°C. Beroperasi pada 85°C, sebagai contoh, akan memerlukan arus pacuan yang jauh lebih rendah daripada penarafan maksimum mutlak 25mA untuk mengelakkan terlalu panas dan degradasi dipercepatkan.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Paparan mengikuti tapak kaki ketinggian digit piawai industri 7.62mm untuk pemasangan lubang tembus. Lukisan berdimensi terperinci menyediakan semua ukuran kritikal termasuk ketinggian keseluruhan, saiz digit, jarak pin (pic), dan diameter pin. Toleransi lalai untuk dimensi ialah ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Pematuhan tepat kepada dimensi ini adalah perlu untuk susun atur PCB yang betul dan kesesuaian mekanikal.

5.2 Susunan Pin dan Pengenalpastian Polarity

Gambarajah litar dalaman menunjukkan konfigurasi anod sepunya bagi tujuh segmen dan titik perpuluhan (jika ada). Gambarajah mengenal pasti nombor pin yang sepadan dengan setiap segmen (a hingga g) dan pin anod sepunya. Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa pemasangan; menggunakan voltan songsang melebihi 5V boleh merosakkan simpang LED.

6. Garis Panduan Paterian dan Pemasangan

6.1 Parameter Paterian

Penarafan maksimum mutlak menentukan suhu paterian (T_sol) 260°C untuk tempoh tidak melebihi 5 saat. Ini terpakai untuk proses paterian gelombang atau paterian tangan. Untuk paterian alir semula, profil yang serasi dengan pakej plastik peranti mesti digunakan, biasanya kekal dalam had suhu resin epoksi.

6.2 Langkah Berjaga-jaga Nyahcas Elektrostatik (ESD)

Dadu LED di dalam paparan adalah sensitif kepada nyahcas elektrostatik. Langkah berjaga-jaga pengendalian sangat disyorkan: gunakan tali pergelangan tangan dan stesen kerja yang dibumikan, gunakan tikar lantai dan tikar meja konduktif, dan gunakan pengion untuk meneutralkan cas di kawasan dengan bahan penebat. Pembumian yang betul untuk semua peralatan yang digunakan dalam pemasangan diperlukan.

6.3 Keadaan Penyimpanan

Peranti harus disimpan dalam julat suhu penyimpanan yang ditentukan -40°C hingga +100°C, dalam persekitaran kering untuk mengelakkan penyerapan lembapan yang boleh menyebabkan "popcorning" semasa paterian.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pembungkusan

Format pembungkusan piawai ialah 26 keping setiap tiub. Tiub ini kemudiannya dibungkus ke dalam kotak, dengan 88 tiub setiap kotak. Akhirnya, 4 kotak dibungkus ke dalam karton utama.

7.2 Penjelasan Label

Label produk termasuk beberapa medan utama: Nombor Produk Pelanggan (CPN), Nombor Produk pengeluar (P/N), Kuantiti Pembungkusan (QTY), Pangkat Keamatan Cahaya (CAT), dan Nombor Lot (LOT No). Pangkat keamatan (CAT) berkorelasi dengan pengkategorian yang disebutkan sebelumnya.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Tipikal

Sebagai paparan anod sepunya, setiap katod segmen didorong secara bebas, biasanya oleh pin GPIO mikropengawal atau IC pemacu khusus (seperti daftar anjakan 74HC595 atau MAX7219). Perintang pembatas arus mesti disambung secara siri dengan setiap katod segmen. Nilai perintang dikira menggunakan R = (V_bekalan- V_F) / I_F, di mana V_Fdan I_Fadalah titik operasi yang dikehendaki dari datasheet (contohnya, 2.0V pada 10mA). Untuk bekalan 5V, R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 Ohm.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pembatas Arus:Sentiasa gunakan perintang pembatas arus luaran. Memacu LED terus dari pin mikropengawal atau sumber voltan berkemungkinan akan melebihi arus hadapan maksimum dan memusnahkan segmen.
• Pemultipleksan:Untuk paparan berbilang digit, pemultipleksan adalah biasa untuk mengurangkan bilangan pin. Pastikan arus puncak dalam operasi berbilang tidak melebihi penarafan I_FP, dengan mengambil kira kitar tugas.
• Pengurusan Haba:Patuhi lengkung penurunan arus hadapan. Dalam aplikasi suhu ambien tinggi, kurangkan arus pacuan untuk mengekalkan kebolehpercayaan.
• Sudut Pandangan:Latar belakang kelabu meningkatkan kontras dalam keadaan cahaya ambien tinggi tetapi mungkin menjejaskan ciri sudut pandangan berbanding latar belakang hitam.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding paparan serupa dengan latar belakang hitam, permukaan kelabu model ini menawarkan kebolehbacaan yang lebih baik dalam persekitaran yang terang dengan mengurangkan silau pantulan. Penggunaan bahan cip AlGaInP untuk cahaya putih (mungkin jenis penukaran fosfor) biasanya menawarkan kecekapan dan kestabilan yang baik. Reka bentuk lubang tembus menyediakan sambungan mekanikal yang kukuh, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang terdedah kepada getaran atau di mana kebolehpercayaan paterian adalah penting, berbeza dengan peranti pemasangan permukaan.

10. Soalan Lazim (FAQ)

S: Bolehkah saya memacu paparan ini terus dari pin mikropengawal 5V pada 20mA?

J: Tidak. Anda mesti menggunakan perintang pembatas arus siri untuk setiap segmen. Keupayaan sumber/penyerapan arus pin mikropengawal dan V_FLED mesti kedua-duanya dipertimbangkan dalam pengiraan perintang.

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

J: Panjang gelombang puncak adalah puncak fizikal spektrum pancaran. Panjang gelombang dominan adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang sepadan dengan warna cahaya. Untuk LED putih, mereka sering berbeza dengan ketara.

S: Bagaimana saya memilih kategori keamatan cahaya yang betul?

J> Untuk penampilan seragam dalam produk berbilang unit, nyatakan kategori keamatan yang diperlukan (kod CAT) kepada pengedar atau pengeluar anda. Menggunakan peranti dari kategori campuran boleh mengakibatkan tahap kecerahan yang berbeza secara ketara.

S: Adakah penyejuk haba diperlukan?

J> Untuk operasi berterusan pada arus penarafan maksimum (25mA) berhampiran hujung atas julat suhu operasi, susun atur PCB yang teliti untuk pelesapan haba adalah dinasihatkan. Untuk operasi tipikal pada 10-20mA dalam persekitaran sederhana, tiada penyejuk haba khas diperlukan.

11. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk bacaan voltmeter 4 digit mudah untuk aplikasi papan pemuka automotif (suhu ambien sehingga 70°C).

Langkah Reka Bentuk:

1. Litar Pacuan:Gunakan mikropengawal dengan pemacu periferal 4 digit, 7 segmen atau IC pemacu luaran seperti MAX7219 untuk pemultipleksan, memudahkan pendawaian.

2. Tetapan Arus:Rujuk lengkung penurunan. Pada 70°C, arus berterusan maksimum adalah lebih rendah daripada 25mA. Memilih arus pacuan 8-10mA per segmen memastikan kebolehpercayaan dan kecerahan yang mencukupi.

3. Pengiraan Perintang:Dengan mengandaikan bekalan 5V dan V_F= 2.0V pada 10mA, R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 Ohm. Gunakan perintang nilai piawai 300Ω atau 330Ω per katod segmen.

4. Susun Atur PCB:Letakkan paparan di bahagian atas PCB. Pastikan lubang pin sepadan dengan dimensi datasheet. Sediakan satah bumi yang sedikit lebih besar di sekitar kawasan paparan untuk membantu pelesapan haba.

12. Prinsip Operasi

Paparan tujuh segmen adalah himpunan berbilang Diod Pemancar Cahaya (LED) yang disusun dalam corak angka lapan. Setiap tujuh segmen segi empat tepat (dilabel a hingga g) adalah LED individu. Dengan menyala secara selektif gabungan tertentu segmen ini, angka 0-9 dan beberapa huruf boleh dibentuk. Dalam konfigurasi anod sepunya seperti ini, semua anod LED segmen disambungkan bersama kepada bekalan voltan positif sepunya. Setiap segmen dihidupkan dengan menggunakan logik RENDAH (atau laluan bumi) ke pin katod masing-masing melalui perintang pembatas arus.

13. Trend Teknologi

Trend dalam teknologi paparan bergerak ke arah peranti ketumpatan lebih tinggi, warna penuh, dan pemasangan permukaan. Walau bagaimanapun, paparan tujuh segmen lubang tembus seperti ini kekal sangat relevan kerana kesederhanaan, kekukuhan, kos rendah, dan kemudahan penggunaan dalam prototaip, kit pendidikan, kawalan industri, dan aplikasi di mana kebolehpercayaan dan keterlihatan yang melampau diperlukan. Kemajuan dalam bahan cip LED terus meningkatkan kecekapan (lumen per watt) dan jangka hayat, walaupun untuk jenis pakej klasik ini. Pematuhan kepada piawaian RoHS dan bebas plumbum kini adalah keperluan sejagat, didorong oleh peraturan alam sekitar global.