Dokumen Teknikal LTD-5023AJR - Paparan LED Super Merah AlInGaP 0.56 Inci - Ketinggian Digit 14.22mm - Voltan Hadapan 2.6V - Kuasa Terserap 70mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTD-5023AJR ialah modul paparan LED tujuh segmen berprestasi tinggi dan berkuasa rendah. Fungsi utamanya adalah untuk memberikan output aksara numerik dan alfanumerik terhad yang jelas dan terang untuk peranti elektronik yang memerlukan bacaan digital. Teknologi terasnya adalah berdasarkan bahan semikonduktor AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida), yang direka khas untuk menghasilkan warna super merah dengan kecekapan dan kebolehpercayaan yang tinggi.

Peranti ini dikategorikan sebagai jenis katod sepunya, bermakna semua katod LED untuk setiap digit disambungkan secara dalaman. Konfigurasi ini memudahkan litar pemacu, terutamanya untuk aplikasi berbilang. Ia mempunyai titik perpuluhan sebelah kanan bagi setiap digit, membolehkan perwakilan numerik yang fleksibel. Paparan ini dicirikan oleh pembinaan keadaan pepejal, menawarkan kelebihan berbanding teknologi lama seperti paparan pendarfluor vakum atau pijar dari segi rintangan hentakan, jangka hayat, dan kecekapan kuasa.

2. Penerangan Mendalam Spesifikasi Teknikal

2.1 Ciri-ciri Fotometrik dan Optik

Prestasi optik adalah teras kepada fungsi paparan ini. Warna utama ditakrifkan sebagai "super merah," dicapai melalui cip AlInGaP. Parameter optik utama yang diukur pada suhu ambien 25°C termasuk:

• Keamatan Pencahayaan Purata (I_V):Julat dari minimum 320 µcd hingga maksimum tipikal 700 µcd apabila didorong pada arus hadapan (I_F) yang sangat rendah iaitu 1mA per segmen. Kecerahan tinggi pada arus rendah ini adalah ciri yang penting.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_p):Biasanya 639 nanometer (nm). Ini mentakrifkan titik khusus keamatan tertinggi dalam spektrum cahaya yang dipancarkan.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):Biasanya 631 nm. Ini adalah panjang gelombang yang dilihat oleh mata manusia dan penting untuk spesifikasi warna.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):Kira-kira 20 nm. Parameter ini menunjukkan ketulenan spektrum atau kelebaran jalur cahaya yang dipancarkan.
• Nisbah Padanan Keamatan Pencahayaan (I_V-m):Maksimum 2:1 pada I_F=1mA. Ini memastikan keseragaman kecerahan antara segmen berbeza bagi digit yang sama, penting untuk penampilan visual yang konsisten.

Semua ukuran keamatan pencahayaan dilakukan menggunakan gabungan sensor dan penapis yang ditentukur kepada lengkung tindak balas mata fotopik CIE, memastikan data relevan dengan penglihatan manusia.

2.2 Penarafan Elektrik dan Maksimum Mutlak

Pematuhan kepada penarafan ini adalah penting untuk operasi yang boleh dipercayai dan mencegah kerosakan kekal pada peranti.

• Arus Hadapan Berterusan per Segmen:Maksimum mutlak ialah 25 mA. Faktor penurunan linear 0.33 mA/°C digunakan untuk suhu ambien (T_A) melebihi 25°C.
• Arus Hadapan Puncak per Segmen:Maksimum 90 mA, tetapi hanya di bawah keadaan berdenyut dengan kitar tugas 1/10 dan lebar denyut 0.1ms. Ini membolehkan pendorongan berlebihan ringkas untuk mencapai kecerahan puncak yang lebih tinggi dalam sistem berbilang.
• Kuasa Terserap per Segmen:Maksimum 70 mW. Had ini, digabungkan dengan penarafan arus hadapan, menentukan voltan hadapan maksimum yang dibenarkan di bawah keadaan operasi.
• Voltan Songsang per Segmen:Maksimum 5 Volt. Melebihi ini boleh merosakkan simpang LED.
• Voltan Hadapan per Segmen (V_F):Biasanya 2.6V, dengan maksimum 2.6V pada arus ujian (I_F) 20mA. Minimum disenaraikan sebagai 2V.
• Arus Songsang per Segmen (I_R):Maksimum 100 µA apabila voltan songsang (V_R) 5V dikenakan.

2.3 Spesifikasi Terma dan Persekitaran

• Julat Suhu Operasi:-35°C hingga +85°C. Julat luas ini menjadikan paparan sesuai untuk pelbagai keadaan persekitaran, dari kawalan industri hingga elektronik pengguna.
• Julat Suhu Penyimpanan:-35°C hingga +85°C.
• Suhu Pateri:Peranti ini boleh menahan suhu pateri 260°C selama 3 saat, diukur 1/16 inci (kira-kira 1.6mm) di bawah satah dudukan. Ini serasi dengan proses pateri alir semula tanpa plumbum standard.

3. Sistem Pengkategorian dan Pembahagian

Lembaran data menyatakan dengan jelas bahawa peranti ini "dikategorikan untuk keamatan pencahayaan." Ini menunjukkan proses pembahagian pengeluaran di mana paparan disusun berdasarkan output cahaya yang diukur pada arus ujian piawai (mungkin 1mA atau 20mA). Bahagian ditakrifkan oleh nilai keamatan minimum dan/atau tipikal (contohnya, julat 320-700 µcd). Ini membolehkan pereka memilih bahagian dengan tahap kecerahan yang konsisten untuk aplikasi mereka, memastikan penampilan seragam merentasi berbilang unit dalam produk. Walaupun tidak terperinci dalam lembaran khusus ini, peranti serupa selalunya mempunyai bahagian untuk voltan hadapan (V_F) dan panjang gelombang dominan (λ_d) untuk menjamin konsistensi elektrik dan warna.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data merujuk kepada "Lengkung Ciri Elektrik/Optik Tipikal." Walaupun graf khusus tidak disediakan dalam teks, lengkung piawai untuk peranti sedemikian biasanya termasuk:

• Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V):Menunjukkan hubungan eksponen, penting untuk mereka bentuk litar penghad arus. Voltan lutut adalah sekitar V_Ftipikal 2.6V.
• Keamatan Pencahayaan vs. Arus Hadapan (Lengkung I-L):Menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus, biasanya dalam hubungan hampir linear dalam julat operasi. Ia menyerlahkan kecekapan tinggi pada arus rendah (1mA).
• Keamatan Pencahayaan vs. Suhu Ambien:Menunjukkan penurunan output cahaya apabila suhu simpang meningkat, penting untuk aplikasi suhu tinggi atau kuasa tinggi.
• Lengkung Taburan Spektrum:Plot keamatan relatif berbanding panjang gelombang, berpusat di sekitar kawasan 631-639 nm dengan separuh lebar 20 nm yang ditentukan.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Fizikal

Paparan ini mempunyai ketinggian digit 0.56 inci (14.22 mm). Lukisan dimensi pakej dirujuk, menentukan semua ukuran dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Pakej fizikal menempatkan dua digit tujuh segmen lengkap ditambah titik perpuluhan masing-masing.

5.2 Sambungan Pin dan Litar Dalaman

Peranti ini mempunyai konfigurasi 18 pin. Susunan pin ditakrifkan dengan jelas:

• Pin 1-12, 15-18: Sambungan anod untuk segmen individu (A-G, DP) untuk Digit 1 dan Digit 2.
• Pin 13 dan 14: Katod Sepunya untuk Digit 2 dan Digit 1, masing-masing.

Gambarajah litar dalaman menunjukkan susunan katod sepunya: semua LED untuk digit tertentu berkongsi pin katod sepunya, manakala setiap segmen (dan titik perpuluhan) mempunyai pin anod bebas sendiri. Ini adalah konfigurasi piawai untuk paparan berbilang digit katod sepunya.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Spesifikasi pemasangan utama yang disediakan ialah profil pateri: 260°C selama 3 saat pada titik 1.6mm di bawah satah dudukan. Ini selaras dengan piawaian IPC/JEDEC untuk pateri alir semula peranti permukaan. Amalan terbaik termasuk:

• Menggunakan ketuhar alir semula terkawal dengan profil yang meningkat dan menyejuk dari suhu puncak dengan sesuai untuk mengurangkan tekanan terma.
• Mengelak pateri tangan terus ke pakej LED untuk mencegah pemanasan berlebihan dan merosakkan cip semikonduktor atau kanta plastik.
• Memastikan paparan disimpan dalam persekitaran kering sebelum pemasangan untuk mencegah penyerapan lembapan, yang boleh menyebabkan "popcorning" semasa alir semula.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

Paparan ini sesuai untuk aplikasi yang memerlukan bacaan numerik jelas dan berkuasa rendah:

• Peralatan Ujian dan Pengukuran:Multimeter, pembilang frekuensi, bekalan kuasa.
• Kawalan Perindustrian:Meter panel, penunjuk proses, paparan pemasa.
• Elektronik Pengguna:Peralatan audio (penguat, penerima), perkakas dapur, jam.
• Pemasangan Semula Automotif:Gauge dan alat diagnostik (di mana spesifikasi persekitaran sesuai).

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pembatasan Arus:LED adalah peranti didorong arus. Setiap pin anod mesti didorong melalui perintang pembatas arus bersiri. Nilai perintang dikira sebagai R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Menggunakan V_Ftipikal 2.6V dan I_Fyang dikehendaki 5-10mA untuk kecerahan yang baik adalah biasa.
• Pembilangan:Untuk paparan berbilang digit, pembilangan digunakan untuk mengawal banyak segmen dengan pin pemacu yang lebih sedikit. Ini melibatkan kitaran kuasa pantas antara katod sepunya setiap digit sambil menyalakan segmen yang sepadan. Reka bentuk katod sepunya LTD-5023AJR adalah sempurna untuk ini. Penarafan arus puncak (90mA) membolehkan arus segera yang lebih tinggi semasa denyut pembilangan pendek untuk mencapai kecerahan purata setanding dengan arus berterusan yang lebih rendah.
• Antara Muka Pengawal Mikro:Biasanya memerlukan pin GPIO atau IC pemacu LED khusus (seperti daftar anjakan atau pemacu arus malar) untuk mengawal anod dan transistor (NPN atau MOSFET saluran-N) untuk menyerap arus dari setiap pin katod sepunya semasa pembilangan.
• Sudut Pandangan:Lembaran data menyebut "sudut pandangan luas," yang bermanfaat untuk aplikasi di mana paparan mungkin dilihat dari kedudukan luar paksi.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

LTD-5023AJR membezakan dirinya melalui beberapa ciri utama:

• Teknologi AlInGaP:Berbanding LED GaAsP atau GaP lama, AlInGaP menawarkan kecekapan pencahayaan yang jauh lebih tinggi, terutamanya dalam spektrum merah/jingga/amber, menghasilkan output yang lebih terang pada arus yang lebih rendah.
• Operasi Arus Rendah:Ujian dan pemilihan eksplisit untuk ciri arus rendah yang cemerlang (sehingga 1mA/segmen) menjadikannya lebih unggul untuk aplikasi berkuasa bateri atau sensitif tenaga di mana setiap miliampere penting.
• Padanan Segmen:Jaminan nisbah padanan keamatan pencahayaan (maks 2:1) memastikan konsistensi visual, yang tidak selalu diberikan dengan paparan gred rendah.
• Kontras:Gabungan muka kelabu muda dan warna segmen putih, bersama dengan kecerahan tinggi, menyumbang kepada penampilan aksara yang cemerlang dan kontras tinggi untuk kebolehbacaan yang mudah.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya mendorong paparan ini terus dari pin pengawal mikro 5V?

J: Tidak. Anda mesti menggunakan perintang pembatas arus bersiri dengan setiap anod. Untuk bekalan 5V dan arus sasaran 10mA, perintang akan menjadi kira-kira (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ohm.

S: Apakah perbezaan antara panjang gelombang puncak dan panjang gelombang dominan?

J: Panjang gelombang puncak ialah titik fizikal output tenaga tertinggi dari LED. Panjang gelombang dominan ialah persepsi warna satu panjang gelombang oleh mata manusia, yang mungkin berbeza sedikit. Kedua-duanya disediakan untuk spesifikasi optik lengkap.

S: Bagaimanakah saya menggunakan dua digit secara bebas?

J: Anda mengawalnya melalui pin katod sepunya berasingan mereka (Pin 14 untuk Digit 1, Pin 13 untuk Digit 2). Dengan menjadikan satu katod rendah (bumi) sambil mengekalkan yang lain tinggi (terputus), anda boleh memilih digit mana yang aktif. Kemudian, kenakan voltan pada pin anod untuk segmen yang anda ingin nyalakan pada digit tersebut.

S: Adakah paparan ini sesuai untuk penggunaan luar?

J: Julat suhu operasi (-35°C hingga +85°C) agak kukuh. Walau bagaimanapun, lembaran data tidak menentukan penarafan Perlindungan Kemasukan (IP) terhadap habuk dan air. Untuk penggunaan luar, ia mungkin memerlukan penutup pelindung tambahan atau selungkup.

10. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka bentuk bacaan voltmeter 2 digit mudah menggunakan pengawal mikro.

1. Sambungan Perkakasan:Sambungkan 18 pin paparan ke sistem pengawal mikro. Dua pin katod sepunya (13, 14) disambungkan ke dua transistor NPN (contohnya, 2N3904), dengan pengumpul transistor ke katod, pemancar ke bumi, dan tapak ke pin GPIO pengawal mikro melalui perintang tapak. 16 pin anod (untuk segmen A-G dan DP kedua-dua digit) disambungkan ke 16 pin GPIO pengawal mikro, setiap satu melalui perintang pembatas arus 220-330 Ohm.
2. Logik Perisian (Pembilangan):Firmware menjalankan gangguan pemasa setiap beberapa milisaat. Dalam rutin perkhidmatan gangguan:
   • Matikan kedua-dua transistor pemacu katod (tetapkan GPIO tinggi).
   • Tetapkan GPIO untuk pin anod yang sepadan dengan segmen yang perlu dihidupkan untukDigit 1.
   • Hidupkan transistor untukkatod Digit 1(tetapkan GPIO rendah).
   • Tunggu untuk tempoh pendek (contohnya, 1-5ms).
   • Matikan katod Digit 1.
   • Tetapkan GPIO untuk pin anod untukDigit 2.
   • Hidupkan transistor untukkatod Digit 2 cathode.
   • Tunggu untuk tempoh pendek.
   • Ulangi. Mata manusia melihat pensuisan pantas ini sebagai kedua-dua digit yang sentiasa menyala.
3. Pengiraan Arus:Jika setiap digit dihidupkan untuk 50% masa (kitar tugas 50%) dan anda mahukan arus segmen purata 5mA, anda akan menetapkan arus segera semasa masa ON kepada 10mA. Nilai perintang akan dikira menggunakan angka 10mA ini.

11. Prinsip Operasi

Peranti ini beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang P-N semikonduktor. Apabila voltan hadapan melebihi potensi terbina dalam simpang (kira-kira 2.0-2.6V untuk AlInGaP) dikenakan, elektron dari bahan jenis-N bergabung semula dengan lubang dari bahan jenis-P di kawasan aktif. Peristiwa penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus kekisi kristal AlInGaP menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, dalam spektrum merah (631-639 nm). Tujuh segmen adalah cip LED individu yang disusun dalam corak angka lapan. Dengan mendorong gabungan berbeza segmen ini secara selektif, angka 0-9 dan beberapa huruf boleh dibentuk.

12. Trend dan Konteks Teknologi

Produk ini mewakili segmen teknologi paparan LED yang matang dan sangat dioptimumkan. AlInGaP adalah sistem bahan yang mantap untuk LED merah, jingga, dan amber berkecekapan tinggi. Trend semasa dalam teknologi paparan bergerak ke arah penyelesaian berwarna penuh berketumpatan tinggi seperti OLED dan mikro-LED untuk grafik kompleks. Walau bagaimanapun, paparan LED tujuh segmen kekal tidak boleh diganti dalam aplikasi yang mengutamakan kebolehpercayaan melampau, jangka hayat panjang (selalunya melebihi 100,000 jam), kos rendah, kecerahan tinggi, kesederhanaan antara muka, dan kebolehbacaan cemerlang dalam pelbagai keadaan pencahayaan. Perkembangan dalam bidang ini memberi tumpuan kepada peningkatan kecekapan (lumen per watt), meningkatkan nisbah kontras, dan membolehkan arus pemanduan yang lebih rendah untuk peranti IoT kuasa ultra rendah, memastikan relevansi berterusan teknologi ini dalam aplikasi perindustrian, instrumentasi, dan pengguna tertentu untuk masa hadapan yang boleh dijangka.