Dokumen Teknikal Paparan LED Tujuh Segmen Empat Digit 0.28 Inci - Ketinggian Digit 7mm - Warna Merah Super

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk paparan LED tujuh segmen empat digit dengan ketinggian digit 0.28 inci (7 mm). Peranti ini direka untuk aplikasi yang memerlukan paparan nombor yang jelas, terang dengan kebolehlihatan yang sangat baik. Ia menggunakan teknologi semikonduktor AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida) yang maju untuk elemen pemancar cahayanya, direka khas untuk menghasilkan output warna merah super. Paparan ini mempunyai muka kelabu dan segmen putih, yang menyumbang kepada kontras tinggi dan penampilan aksara yang unggul di bawah pelbagai keadaan pencahayaan.

Falsafah reka bentuk teras memberi tumpuan kepada penyediaan penyelesaian keadaan pepejal yang boleh dipercayai dengan keperluan kuasa yang rendah, menjadikannya sesuai untuk pelbagai produk pengguna, industri dan instrumentasi di mana persembahan data berangka adalah kritikal.

2. Ciri dan Kelebihan Utama

Paparan ini menggabungkan beberapa ciri reka bentuk yang meningkatkan prestasi dan kebolehgunaannya:

• Ketinggian Digit:0.28 inci (7.0 mm), menawarkan saiz yang seimbang untuk kebolehbacaan yang baik tanpa penggunaan ruang panel yang berlebihan.
• Reka Bentuk Segmen:Segmen seragam yang berterusan memastikan pencahayaan yang konsisten dan penampilan aksara yang profesional dan bersih.
• Prestasi Optik:Memberikan kecerahan tinggi dan kontras tinggi, difasilitasi oleh cip AlInGaP dan reka bentuk muka kelabu/segmen putih.
• Sudut Pandangan:Sudut pandangan yang luas memastikan paparan kekal boleh dibaca dari pelbagai posisi berbanding pengguna.
• Operasi Kuasa Rendah:Direka untuk output cahaya yang cekap berbanding input kuasa, sesuai untuk aplikasi berkuasa bateri atau yang peka tenaga.
• Kebolehpercayaan:Sebagai peranti keadaan pepejal, ia menawarkan kebolehpercayaan tinggi dan jangka hayat operasi yang panjang berbanding paparan mekanikal.
• Pengkategorian (Binning):Keamatan bercahaya dikategorikan (dibin), membolehkan konsistensi dalam kecerahan merentasi berbilang unit dalam satu pusingan pengeluaran.

3. Sorotan Mendalam Spesifikasi Teknikal

3.1 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Prestasi paparan ditakrifkan di bawah keadaan ujian piawai pada suhu ambien (T_A) 25°C. Parameter utama termasuk:

• Keamatan Bercahaya Purata (I_V):Julat dari minimum 200 µcd kepada tipikal 600 µcd apabila didorong pada arus hadapan (I_F) 1 mA per segmen. Parameter ini diukur menggunakan sensor yang ditapis untuk menghampiri keluk tindak balas mata fotopik CIE.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_p):Biasanya 639 nm, mentakrifkan titik warna utama pancaran merah super.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):Kira-kira 20 nm, menunjukkan ketulenan spektrum cahaya yang dipancarkan.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):Biasanya 631 nm, satu lagi metrik utama untuk menentukan warna yang dilihat.
• Voltan Hadapan per Segmen (V_F):Biasanya 2.6 V dengan maksimum 2.6 V pada I_F= 20 mA. Ini adalah penting untuk mereka bentuk litar pemacu.
• Arus Songsang per Segmen (I_R):Maksimum 100 µA apabila voltan songsang (V_R) 5 V dikenakan.
• Nisbah Padanan Keamatan Bercahaya (I_V-m):Nisbah maksimum 2:1, memastikan keseragaman munasabah dalam kecerahan antara segmen berbeza bagi digit yang sama atau merentasi digit.

3.2 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di luar had ini tidak dinasihatkan.

• Pelesapan Kuasa per Segmen:Maksimum 70 mW.
• Arus Hadapan Puncak per Segmen:Maksimum 90 mA di bawah keadaan berdenyut (1/10 kitaran tugas, 0.1 ms lebar denyut).
• Arus Hadapan Berterusan per Segmen:Maksimum 25 mA pada 25°C. Penarafan ini menyusut secara linear pada 0.33 mA/°C apabila suhu meningkat.
• Voltan Songsang per Segmen:Maksimum 5 V.
• Julat Suhu Operasi:-35°C hingga +85°C.
• Julat Suhu Penyimpanan:-35°C hingga +85°C.
• Suhu Pateri:Peranti boleh menahan suhu pateri 260°C selama 3 saat pada jarak 1/16 inci (kira-kira 1.6 mm) di bawah satah dudukan.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

Peranti ini datang dalam pakej paparan LED piawai. Lukisan dimensi yang disediakan menentukan jejak fizikal yang tepat, termasuk jarak antara digit, ketinggian keseluruhan, lebar, kedalaman, dan kedudukan serta diameter pin. Semua dimensi diberikan dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.25 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Maklumat ini adalah kritikal untuk susun atur PCB (Papan Litar Bercetak) dan integrasi mekanikal ke dalam sarung produk akhir.

5. Konfigurasi Pin dan Litar Dalaman

Paparan ini mempunyai konfigurasi 16 pin. Ia dikonfigurasikan sebagai jeniskatod sepunya berbilang (multiplex common cathode). Ini bermakna katod setiap digit disambung secara berasingan, manakala anod untuk segmen yang sepadan (contohnya, semua segmen 'A') disambungkan bersama merentasi digit. Seni bina ini membolehkan pemultipleksan, di mana digit diterangi satu demi satu secara berturutan dengan pantas, mengurangkan jumlah pin pemacu yang diperlukan dan penggunaan kuasa keseluruhan.

Konfigurasi pin adalah seperti berikut:

• Pin 1: Katod Sepunya (Digit 1)
• Pin 2: Anod untuk segmen C dan L3
• Pin 3: Anod untuk Titik Perpuluhan (D.P.)
• Pin 5: Anod untuk segmen E
• Pin 6: Anod untuk segmen D
• Pin 7: Anod untuk segmen G
• Pin 8: Katod Sepunya (Digit 4)
• Pin 11: Katod Sepunya (Digit 3)
• Pin 12: Katod Sepunya untuk penunjuk L1, L2, L3
• Pin 13: Anod untuk segmen A dan L1
• Pin 14: Katod Sepunya (Digit 2)
• Pin 15: Anod untuk segmen B dan L2
• Pin 16: Anod untuk segmen F
• Pin 4, 9, 10 dicatatkan sebagai "Tiada Sambungan" atau "Tiada Pin".

Gambarajah litar dalaman biasanya menunjukkan sambungan antara cip LED untuk setiap segmen dan digit, menjelaskan struktur katod sepunya berbilang.

6. Penjelasan Sistem Pengkategorian (Binning)

Dokumen teknikal menunjukkan bahawa peranti "Dikategorikan untuk Keamatan Bercahaya." Ini merujuk kepada proses pengkategorian atau pengisihan berdasarkan output cahaya yang diukur. Semasa pembuatan, variasi kecil berlaku. Dengan menguji dan mengumpulkan unit ke dalam kategori keamatan tertentu (contohnya, julat nilai µcd), pengeluar dan pereka boleh memastikan semua paparan yang digunakan dalam satu produk atau kelompok pengeluaran mempunyai tahap kecerahan yang sangat serupa. Ini menghalang variasi ketara dalam keamatan paparan antara unit, yang penting untuk kualiti produk dan pengalaman pengguna. Pereka harus menentukan kategori yang diperlukan semasa membuat pesanan untuk menjamin konsistensi.

7. Analisis Keluk Prestasi

Dokumen teknikal merujuk "Keluk Ciri Elektrik / Optik Biasa." Walaupun graf khusus tidak diperincikan dalam teks, keluk sedemikian yang biasanya disertakan dalam dokumen teknikal penuh adalah penting untuk reka bentuk:

• Arus Hadapan (I_F) lwn. Voltan Hadapan (V_F):Keluk IV ini menunjukkan hubungan tak linear, membantu menentukan tetapan perintang had arus atau pemacu arus malar yang sesuai untuk voltan bekalan tertentu.
• Keamatan Bercahaya (I_V) lwn. Arus Hadapan (I_F):Keluk ini menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus, selalunya secara sub-linear pada arus yang lebih tinggi, memaklumkan keputusan mengenai arus pemacu untuk kecerahan yang dikehendaki lwn. kecekapan.
• Keamatan Bercahaya lwn. Suhu Ambien:Menunjukkan bagaimana output cahaya berkurangan apabila suhu simpang LED meningkat. Ini adalah kritikal untuk aplikasi yang beroperasi dalam persekitaran suhu tinggi.
• Taburan Spektrum:Graf keamatan relatif lwn. panjang gelombang, mengesahkan secara visual spesifikasi puncak (639 nm) dan separuh lebar (20 nm).

8. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Berdasarkan Penarafan Maksimum Mutlak, peranti boleh menahan proses pateri gelombang atau alir semula. Parameter utama yang ditentukan ialah profil suhu pateri: 260°C selama 3 saat pada titik 1/16 inci (1.6 mm) di bawah satah dudukan. Ini selaras dengan profil pateri tanpa plumbum biasa. Pereka dan pemasang mesti memastikan proses pateri mereka tidak melebihi tekanan haba ini untuk mengelakkan kerosakan pada ikatan wayar dalaman atau cip LED itu sendiri. Langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) piawai harus dipatuhi semasa pengendalian.

9. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

9.1 Senario Aplikasi Biasa

Paparan ini sangat sesuai untuk mana-mana peranti yang memerlukan paparan nombor yang jelas dan boleh dipercayai:

• Peralatan Ujian dan Pengukuran:Multimeter, osiloskop, bekalan kuasa, pembilang frekuensi.
• Kawalan Industri:Meter panel, penunjuk proses, paparan pemasa, paparan pembilang.
• Elektronik Pengguna:Peralatan audio (penguat, penerima), perkakas dapur, jam.
• Pemasaran Semula Automotif:Gauge dan alat diagnostik (di mana spesifikasi persekitaran sesuai).
• Peranti Perubatan:Pemantau pesakit, peralatan diagnostik (tertakluk kepada keperluan kawal selia tambahan).

9.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Litar Pemacu:Mesti melaksanakan pemultipleksan untuk digit katod sepunya. Ini memerlukan mikropengawal atau IC pemacu khusus yang mampu menenggelamkan arus secara berurutan untuk katod setiap digit sambil membekalkan arus ke anod segmen yang sesuai. Had arus yang betul (melalui perintang atau pemacu arus malar) adalah penting berdasarkan V_Fdan I_F.
• Kawalan Kecerahan:Kecerahan boleh dikawal dengan melaraskan arus hadapan puncak (dalam penarafan) atau, lebih biasa dalam reka bentuk berbilang, dengan mengubah kitaran tugas isyarat pemultipleksan (PWM).
• Sudut Pandangan:Sudut pandangan yang luas adalah satu kelebihan, tetapi reka bentuk mekanikal masih harus mempertimbangkan garis penglihatan utama pengguna.
• Pengurusan Haba:Walaupun kuasa rendah, operasi berterusan pada suhu ambien tinggi berhampiran penarafan maksimum mungkin memerlukan penyusutan arus hadapan seperti yang ditentukan (0.33 mA/°C di atas 25°C) untuk mengekalkan kebolehpercayaan dan mencegah penyusutan lumen yang dipercepat.

10. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pembeza utama paparan ini ialah penggunaan teknologiAlInGaPuntuk warna merah super. Berbanding teknologi lama seperti LED merah GaAsP (Gallium Arsenide Phosphide) piawai, AlInGaP menawarkan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan kecerahan yang lebih besar untuk input arus yang sama, atau kecerahan setara pada kuasa yang lebih rendah. Ia juga secara amnya memberikan kestabilan suhu dan ketulenan warna yang lebih baik. Muka kelabu dengan segmen putih adalah pilihan reka bentuk khusus untuk memaksimumkan kontras, yang mungkin menawarkan kelebihan berbanding paparan semua-merah atau semua-hijau dalam keadaan cahaya ambien tinggi.

11. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah tujuan pin "Tiada Sambungan"?

J: Ia adalah pin yang hadir secara fizikal tetapi tidak disambungkan secara elektrik kepada mana-mana elemen dalaman. Ia mungkin digunakan untuk kestabilan mekanikal semasa pateri atau untuk muat dengan jejak pakej piawai. Ia tidak boleh digunakan untuk sambungan elektrik.

S: Bagaimana saya mengira perintang had arus untuk satu segmen?

J: Gunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Untuk bekalan 5V, V_Ftipikal 2.6V, dan I_Fyang dikehendaki 20 mA: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. Sentiasa gunakan V_Fmaksimum dari dokumen teknikal untuk reka bentuk yang konservatif untuk mengelakkan arus berlebihan.

S: Bolehkah saya memacu paparan ini tanpa pemultipleksan?

J: Pacuan langsung (pacuan statik) secara teori mungkin dengan mengalamatkan setiap segmen setiap digit secara individu, tetapi ia akan memerlukan bilangan pin I/O yang sangat tinggi (4 digit * 7 segmen + titik perpuluhan + penunjuk = lebih 30 pin) dan sangat tidak cekap. Pemultipleksan adalah kaedah yang dimaksudkan dan praktikal.

S: Apakah maksud "Nisbah Padanan Keamatan Bercahaya 2:1"?

J: Ia bermakna keamatan bercahaya yang diukur bagi mana-mana satu segmen atau digit tidak akan lebih daripada dua kali ganda keamatan mana-mana segmen atau digit lain di bawah keadaan ujian yang sama. Ia mentakrifkan variasi maksimum yang dibenarkan dalam satu peranti.

12. Prinsip Operasi

Paparan tujuh segmen terdiri daripada tujuh segmen LED segi empat tepat (dilabelkan A hingga G) disusun dalam corak angka '8', ditambah satu LED bulat tambahan untuk titik perpuluhan (DP). Dengan menerangi kombinasi spesifik segmen ini secara selektif, semua digit perpuluhan (0-9) dan beberapa huruf boleh dibentuk. Dalam reka bentuk katod sepunya berbilang seperti ini, semua anod untuk jenis segmen tertentu merentasi semua digit disambungkan bersama (contohnya, semua anod segmen 'A'). Setiap digit mempunyai sambungan katod berasingan sendiri. Untuk memaparkan nombor, mikropengawal mengaktifkan (menetapkan tinggi) talian anod yang sepadan dengan segmen yang diperlukan untuk digit itu dan serentak mengaktifkan (menetapkan rendah/menenggelamkan arus) talian katod untuk digit khusus itu. Ia memegang ini untuk tempoh yang singkat (contohnya, 1-5 ms), kemudian beralih ke digit seterusnya, mengitar semua digit dengan pantas. Ketekalan penglihatan mata manusia menggabungkan denyutan pantas ini menjadi nombor berbilang digit yang stabil, kelihatan terus menyala.

13. Trend dan Konteks Industri

Walaupun paparan LED tujuh segmen kekal sebagai penyelesaian yang teguh, kos efektif dan sangat boleh dipercayai untuk paparan nombor, industri telah menyaksikan pertumbuhan selari dalam teknologi alternatif. Paparan OLED dan LCD matriks titik menawarkan fleksibiliti yang jauh lebih besar untuk memaparkan aksara alfanumerik, simbol, dan juga grafik ringkas. Walau bagaimanapun, untuk aplikasi di mana hanya nombor perlu dipaparkan dengan kejelasan maksimum, kecerahan, sudut pandangan luas, dan kesederhanaan antara muka, paparan LED tujuh segmen seperti ini terus menjadi pilihan utama. Trend dalam segmen ini adalah ke arah bahan kecekapan lebih tinggi (seperti AlInGaP menggantikan yang lama), voltan operasi lebih rendah, saiz pakej lebih kecil untuk ketumpatan lebih tinggi, dan litar pemacu bersepadu untuk memudahkan reka bentuk. Peranti yang diterangkan di sini mewakili pelaksanaan teknologi berkekalan ini yang matang dan dioptimumkan.