Kandungan
- 1. Gambaran Keseluruhan Produk
- 1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran
- 2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal
- 2.1 Penarafan Maksimum Mutlak
- 2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik
- Lembaran data menunjukkan produk ini "dikategorikan untuk keamatan cahaya." Ini merujuk kepada proses pengisihan selepas pengeluaran yang dikenali sebagai "binning." Selepas pembuatan, paparan individu diuji dan diisih ke dalam kumpulan prestasi (bin) yang berbeza berdasarkan parameter utama. Untuk LTS-5601AJG, ciri utama yang diisih ialah keamatan cahayanya pada arus ujian piawai (mungkin 1mA atau 20mA). Ini memastikan pelanggan menerima unit dengan tahap kecerahan yang konsisten. Walaupun lembaran data memberikan julat Min/Tip penuh, lot pengeluaran biasanya ditawarkan dalam jalur keamatan yang lebih ketat. Pereka bentuk harus merujuk dokumentasi perolehan khusus atau pengeluar untuk kod bin yang tersedia. Binning yang konsisten adalah penting untuk aplikasi di mana berbilang paparan digunakan bersebelahan, mengelakkan perbezaan kecerahan yang ketara antara unit. 4. Analisis Keluk Prestasi
- 4.1 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Keluk I-V)
- 4.2 Keamatan Cahaya vs. Arus Hadapan
- 4.3 Keamatan Cahaya vs. Suhu Persekitaran
- 4.4 Keamatan Relatif vs. Panjang Gelombang (Spektrum)
- 5. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan
- 6. Garis Panduan Pateri & Pemasangan
- 7. Cadangan Aplikasi
- 7.1 Litar Aplikasi Biasa
- 7.2 Pertimbangan Reka Bentuk
- 8. Perbandingan & Pembezaan Teknikal
- 9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter)
- 9.1 Apakah tujuan mempunyai dua pin anod sepunya (3 dan 8)?
- 9.2 Bolehkah saya memacu paparan ini dengan sistem mikropengawal 3.3V?
- 9.3 Bagaimana saya mengira jumlah penggunaan kuasa paparan?
- 10. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal
- 11. Prinsip Operasi
- 12. Trend Teknologi
LTS-5601AJG ialah modul paparan alfanumerik satu digit tujuh segmen berprestasi tinggi. Fungsi utamanya adalah untuk memberikan perwakilan aksara angka dan abjad terhad yang jelas dan terang dalam peranti elektronik. Teknologi teras adalah berdasarkan bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Phosphide (AlInGaP), yang direka khas untuk pancaran cahaya berkecekapan tinggi dalam spektrum hijau-kuning. Peranti ini dikategorikan sebagai konfigurasi anod sepunya, bermakna anod semua segmen LED disambungkan secara dalaman kepada pin sepunya, memudahkan litar pemacu arus. Paparan ini mempunyai muka plat kelabu yang meningkatkan kontras dan kebolehbacaan di bawah pelbagai keadaan pencahayaan persekitaran dengan mengurangkan pantulan. Segmen itu sendiri memancarkan warna hijau yang berbeza, dipilih untuk kecekapan cahaya tinggi dan keterlihatan yang sangat baik kepada mata manusia. Produk ini direka untuk aplikasi yang memerlukan petunjuk angka yang boleh dipercayai, tahan lama, dan cekap tenaga.
Paparan ini menawarkan beberapa kelebihan utama yang menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi industri dan pengguna. Keperluan kuasa rendahnya adalah faedah yang ketara, membolehkan integrasi ke dalam sistem berkuasa bateri atau sedar tenaga. Kecerahan tinggi dan nisbah kontras memastikan kebolehbacaan walaupun dalam persekitaran yang terang benderang. Sudut pandangan yang luas memberikan prestasi visual yang konsisten dari pelbagai perspektif, yang penting untuk meter panel dan instrumentasi. Kebolehpercayaan keadaan pepejal teknologi LED, tanpa bahagian bergerak dan rintangan tinggi terhadap kejutan dan getaran, memastikan jangka hayat operasi yang panjang. Peranti ini juga dikategorikan untuk keamatan cahaya, bermakna unit diisih dan diuji untuk memenuhi kriteria kecerahan tertentu, menjamin konsistensi prestasi dalam pengeluaran. Pasaran sasaran untuk komponen ini termasuk peralatan ujian dan pengukuran, panel kawalan industri, peranti perubatan, papan pemuka automotif (untuk paparan selepas pasaran atau tambahan), perkakas pengguna, dan mana-mana sistem elektronik yang memerlukan bacaan angka yang tahan lama dan jelas.
Bahagian ini memberikan analisis objektif terperinci tentang parameter elektrik, optik, dan haba utama yang dinyatakan dalam lembaran data. Memahami nilai-nilai ini adalah kritikal untuk reka bentuk litar yang betul dan memastikan paparan beroperasi dalam tetingkap prestasi selamat dan optimum.
Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak bertujuan untuk operasi biasa.
Pelesapan Kuasa per Segmen:
70 mW. Ini adalah jumlah maksimum kuasa elektrik yang boleh ditukar menjadi haba (dan cahaya) oleh satu segmen tanpa risiko kerosakan. Melebihi nilai ini, terutamanya secara berterusan, boleh menyebabkan terlalu panas, penyusutan lumen dipercepatkan, dan kegagalan akhirnya.
Arus Hadapan Puncak per Segmen:
60 mA (pada kitaran tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms). Penarafan ini membenarkan denyutan ringkas arus yang lebih tinggi untuk mencapai puncak kecerahan seketika, berguna untuk skim multipleks atau penyerlahan. Kitaran tugas dan lebar denyut yang ditentukan adalah kritikal; arus purata masih mesti mematuhi penarafan berterusan.
- Arus Hadapan Berterusan per Segmen:25 mA (pada 25°C). Ini adalah arus maksimum yang disyorkan untuk pencahayaan keadaan mantap, berterusan bagi satu segmen. Lembaran data menentukan faktor penyahkadar 0.33 mA/°C di atas 25°C. Ini bermakna jika suhu persekitaran (Ta) meningkat, arus berterusan maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan secara linear untuk mengelakkan terlalu panas. Contohnya, pada 50°C, arus maksimum akan menjadi 25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA.
- Voltan Songsang per Segmen:5 V. LED mempunyai voltan pecah songsang yang rendah. Menggunakan bias songsang lebih besar daripada 5V boleh menyebabkan peningkatan mendadak dalam arus songsang, berpotensi merosakkan simpang PN.
- Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-35°C hingga +85°C. Peranti ini dinilai untuk berfungsi dan disimpan dalam julat suhu luas ini, menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang keras.
- Suhu Pateri:260°C selama 3 saat, diukur 1/16 inci (≈1.6mm) di bawah satah dudukan. Ini mentakrifkan profil pateri refluks untuk mengelakkan kerosakan haba pada cip LED semasa pemasangan.
- Parameter ini diukur di bawah keadaan ujian tertentu (biasanya Ta=25°C) dan mentakrifkan prestasi tipikal peranti.Keamatan Cahaya Purata (I
- ):320 μcd (Min), 900 μcd (Tip) pada I
=1mA. Ini adalah ukuran kuasa cahaya yang dipancarkan oleh satu segmen. Julat luas (Min ke Tip) menunjukkan variasi semula jadi dalam pembuatan; pereka bentuk harus menggunakan nilai minimum untuk pengiraan kecerahan kes terburuk. Arus ujian 1mA adalah keadaan arus rendah piawai untuk mencirikan kecekapan kecerahan.
Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ
- ):V571 nm (Tip) pada I=20mA. Ini adalah panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum cahaya yang dipancarkan adalah maksimum. 571 nm berada dalam kawasan hijau-kuning spektrum boleh lihat.FSeparuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):
- 15 nm (Tip). Ini menunjukkan ketulenan spektrum atau lebar jalur cahaya yang dipancarkan. Nilai 15 nm adalah agak sempit, ciri LED AlInGaP, menghasilkan warna hijau tepu.pPanjang Gelombang Dominan (λ):F572 nm (Tip). Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang paling sesuai dengan warna cahaya. Ia sangat hampir dengan panjang gelombang puncak dalam kes ini.
- Voltan Hadapan per Segmen (V):
- 2.05V (Min), 2.6V (Tip) pada Id=20mA. Ini adalah susut voltan merentasi segmen LED semasa beroperasi. Ia adalah penting untuk mereka bentuk litar had arus. Voltan bekalan pemacu mesti lebih tinggi daripada V. Tipikal 2.6V adalah lebih tinggi daripada LED merah GaAsP piawai tetapi lebih rendah daripada banyak LED biru/putih.
- Arus Songsang per Segmen (IF):100 μA (Maks) pada VF=5V. Ini adalah arus bocor apabila voltan songsang maksimum digunakan.FNisbah Padanan Keamatan Cahaya (I
- V-mR):2:1 (Maks). Ini menentukan nisbah maksimum yang dibenarkan antara segmen paling terang dan paling malap dalam satu peranti apabila dipacu di bawah keadaan yang sama (IR=1mA). Nisbah 2:1 memastikan keseragaman munasabah dalam penampilan.
- Lembaran data menunjukkan produk ini "dikategorikan untuk keamatan cahaya." Ini merujuk kepada proses pengisihan selepas pengeluaran yang dikenali sebagai "binning." Selepas pembuatan, paparan individu diuji dan diisih ke dalam kumpulan prestasi (bin) yang berbeza berdasarkan parameter utama. Untuk LTS-5601AJG, ciri utama yang diisih ialah keamatan cahayanya pada arus ujian piawai (mungkin 1mA atau 20mA). Ini memastikan pelanggan menerima unit dengan tahap kecerahan yang konsisten. Walaupun lembaran data memberikan julat Min/Tip penuh, lot pengeluaran biasanya ditawarkan dalam jalur keamatan yang lebih ketat. Pereka bentuk harus merujuk dokumentasi perolehan khusus atau pengeluar untuk kod bin yang tersedia. Binning yang konsisten adalah penting untuk aplikasi di mana berbilang paparan digunakan bersebelahan, mengelakkan perbezaan kecerahan yang ketara antara unit.Lembaran data merujuk "Keluk Ciri Elektrik / Optik Biasa." Walaupun graf khusus tidak disediakan dalam teks, kita boleh membuat kesimpulan kandungan piawai dan kepentingannya. Keluk ini mewakili secara visual hubungan antara parameter utama, memberikan pandangan yang lebih mendalam daripada data titik tunggal.Keluk asas ini menunjukkan hubungan eksponen antara arus yang mengalir melalui LED dan voltan merentasinya. Ia menggambarkan secara grafik spesifikasi voltan hadapan (V). Keluk akan menunjukkan voltan "lutut" (sekitar 2V) selepas itu arus meningkat dengan cepat dengan peningkatan kecil dalam voltan. Ini menekankan mengapa LED mesti dipacu oleh sumber terhad arus, bukan sumber voltan, untuk mengelakkan pelarian haba.FKeluk ini menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus pemacu. Untuk LED AlInGaP, hubungannya secara amnya linear dalam julat arus yang luas, tetapi akhirnya akan menjadi sub-linear pada arus yang sangat tinggi disebabkan kejatuhan kecekapan (penjanaan haba meningkat). Keluk ini membantu pereka bentuk memilih arus operasi untuk mencapai kecerahan yang dikehendaki sambil mengimbangi kecekapan dan jangka hayat.
Keluk ini menggambarkan pergantungan haba output cahaya. Apabila suhu simpang LED meningkat, keamatan cahayanya biasanya berkurangan. Kecerunan keluk ini mengkuantifikasi penyahkadar haba kecerahan. Ini adalah kritikal untuk reka bentuk yang beroperasi dalam persekitaran suhu tinggi, kerana paparan mungkin kelihatan lebih malap daripada yang dijangkakan pada suhu bilik.
Graf ini memplot taburan kuasa spektrum, menunjukkan keamatan cahaya yang dipancarkan pada setiap panjang gelombang. Ia akan berpusat sekitar panjang gelombang puncak/dominan 571-572 nm dengan bentuk yang ditakrifkan oleh separuh lebar 15 nm. Keluk ini mengesahkan ciri warna LED.
Peranti ini dibentangkan dengan lukisan dimensi pakej terperinci (dirujuk tetapi tidak terperinci dalam teks). Ciri mekanikal utama termasuk ketinggian digit 0.56 inci (14.22 mm), yang merupakan saiz piawai untuk paparan angka sederhana-besar. Pakej adalah jenis lubang melalui (DIP - Dual In-line Package) dengan 10 pin pada pic 0.1 inci (2.54 mm), piawai biasa untuk pemasangan PCB mudah dan prototaip manual. Muka kelabu dan segmen hijau adalah sebahagian daripada reka bentuk pakej. Nota "Rt. Hand Decimal" dalam penerangan menunjukkan kedudukan titik perpuluhan relatif kepada digit. Titik perpuluhan tangan kanan adalah piawai untuk kebanyakan paparan angka. Gambar rajah litar dalaman menunjukkan sambungan anod sepunya: pin 3 dan 8 disambungkan secara dalaman sebagai anod sepunya untuk semua segmen, manakala pin 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, dan 10 adalah katod individu untuk segmen E, D, C, DP, B, A, F, dan G masing-masing. Konfigurasi ini adalah optimum untuk multipleks dengan mikropengawal, di mana anod sepunya dipacu secara berurutan (disumber) dan katod disambungkan ke bumi melalui perintang had arus untuk menerangi segmen tertentu.
Pengendalian yang betul adalah penting untuk mengekalkan kebolehpercayaan. Penarafan maksimum mutlak menentukan suhu pateri 260°C selama 3 saat, diukur 1.6mm di bawah satah dudukan. Ini sejajar dengan profil pateri refluks bebas plumbum piawai (contohnya, IPC/JEDEC J-STD-020). Semasa pateri gelombang atau pateri tangan, penjagaan mesti diambil untuk meminimumkan jumlah masa pendedahan haba untuk mengelakkan kerosakan pada cip LED, ikatan wayar, atau pakej plastik. Penggunaan penyerap haba pada kaki semasa pateri manual adalah disyorkan. Elakkan menggunakan tekanan mekanikal pada pakej atau kaki. Penyimpanan harus dalam persekitaran kering, anti-statik dalam julat suhu yang ditentukan -35°C hingga +85°C untuk mengelakkan penyerapan lembapan (yang boleh menyebabkan "popcorning" semasa refluks) dan degradasi bahan.
Kaedah pemacu paling biasa untuk paparan anod sepunya seperti LTS-5601AJG adalah multipleks. Dalam litar multipleks, pin anod sepunya (3 & 8) disambungkan ke pengumpul (atau longkang) transistor NPN (atau MOSFET saluran-N) yang bertindak sebagai suis sisi tinggi. Pemancar/sumber disambungkan kepada bekalan positif (Vcc). Tapak/get dikawal oleh pin GPIO mikropengawal. Setiap pin katod segmen disambungkan kepada perintang had arus, yang kemudiannya disambungkan kepada transistor kedua atau cip pemacu LED khusus (dikonfigurasikan sebagai sink arus) yang dikawal oleh mikropengawal. Mikropengawal mengitar dengan cepat melalui menghidupkan transistor anod satu digit pada satu masa sambil menetapkan corak katod yang sesuai untuk digit itu. Ketekalan penglihatan membuatkan semua digit kelihatan terus menyala. Arus hadapan tipikal 10-20 mA per segmen digunakan, dengan perintang dikira sebagai R = (Vcc - V
- VFCE(sat)
) / I
. Untuk bekalan 5V, V
=2.6V, dan V
CE(sat)
=0.2V, mensasarkan I
=15mA memberikan R = (5 - 2.6 - 0.2) / 0.015 ≈ 147 Ω (gunakan 150 Ω).
Had Arus:
Sentiasa gunakan perintang siri atau pemacu arus malar. Jangan sekali-kali menyambungkan LED terus ke sumber voltan.
Frekuensi Multipleks:
Gunakan kadar segar semula yang cukup tinggi untuk mengelakkan kelipan yang kelihatan, biasanya >60 Hz per digit. Untuk multipleks 4 digit, kadar imbasan harus >240 Hz.
Arus Puncak dalam Multipleks:
Oleh kerana setiap digit hanya menyala untuk sebahagian kecil masa (kitaran tugas = 1/N untuk N digit), arus seketika per segmen boleh ditetapkan lebih tinggi daripada penarafan DC berterusan untuk mencapai kecerahan purata yang dikehendaki, tetapi ia tidak boleh melebihi penarafan arus hadapan puncak. Contohnya, dalam multipleks 4 digit (1/4 kitaran tugas), untuk mencapai kecerahan purata bersamaan dengan 10mA DC, anda boleh memacu dengan denyutan 40mA, yang berada dalam penarafan puncak 60mA.
Sudut Pandangan:FLetakkan paparan dengan mempertimbangkan sudut pandangan luasnya untuk memastikan kebolehbacaan untuk pengguna akhir.Perlindungan ESD:Walaupun tidak dinyatakan secara eksplisit sebagai sensitif, langkah berjaga-jaga ESD piawai semasa pengendalian dan pemasangan adalah dinasihatkan untuk semua peranti semikonduktor.FLTS-5601AJG membezakan dirinya terutamanya melalui penggunaan teknologi AlInGaP. Berbanding teknologi lama seperti GaAsP piawai (Gallium Arsenide Phosphide) yang digunakan untuk LED merah dan kuning, AlInGaP menawarkan kecekapan cahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan paparan yang lebih terang untuk arus input yang sama, atau kecerahan setara pada kuasa yang lebih rendah. Ia juga memberikan kestabilan suhu dan ketepuan warna yang lebih baik. Berbanding LED hijau GaP (Gallium Phosphide), AlInGaP hijau biasanya mempunyai warna hijau yang lebih tulen (panjang gelombang lebih pendek) dan kecekapan yang lebih tinggi. Apabila dibandingkan dengan LED biru/hijau/putih InGaN (Indium Gallium Nitride) moden, AlInGaP secara amnya lebih cekap dalam spektrum merah-amber-kuning-hijau tetapi tidak boleh menghasilkan cahaya biru atau putih. Untuk paparan angka hijau tulen, AlInGaP mewakili pilihan teknologi matang berprestasi tinggi. Konfigurasi anod sepunya juga merupakan kelebihan praktikal untuk sistem berasaskan mikropengawal, kerana ia memudahkan bahagian sumber litar pemacu.F9.1 Apakah tujuan mempunyai dua pin anod sepunya (3 dan 8)?Kedua-dua pin disambungkan secara dalaman. Reka bentuk ini berfungsi untuk pelbagai tujuan: 1) Ia memberikan simetri dan kestabilan mekanikal untuk pakej. 2) Ia membenarkan pengagihan arus yang lebih baik, mengurangkan ketumpatan arus melalui satu pin, yang bermanfaat untuk aplikasi kecerahan tinggi. 3) Ia menawarkan fleksibiliti dalam susun atur PCB; pereka bentuk boleh memilih untuk menyambungkan satu atau kedua-dua pin ke litar pemacu.9.2 Bolehkah saya memacu paparan ini dengan sistem mikropengawal 3.3V?FYa, tetapi reka bentuk yang teliti diperlukan. Voltan hadapan tipikal (2.6V) adalah kurang daripada 3.3V, jadi ia adalah mungkin. Walau bagaimanapun, ruang kepala voltan (3.3V - 2.6V = 0.7V) adalah rendah untuk perintang siri mudah. Susut voltan kecil ini bermakna variasi kecil dalam V
atau voltan bekalan akan menyebabkan perubahan besar dalam arus. Untuk operasi yang stabil, adalah lebih baik menggunakan cip pemacu LED arus malar khusus atau sumber arus berasaskan transistor yang boleh beroperasi dengan voltan ruang kepala rendah, daripada perintang mudah.
- 9.3 Bagaimana saya mengira jumlah penggunaan kuasa paparan?Untuk paparan statik (bukan multipleks) dengan semua segmen dan titik perpuluhan menyala: Kuasa = Bilangan_segmen_menyala * I
- * V. Untuk 8 segmen (7+DP) pada I
- =20mA dan V=2.6V, P = 8 * 0.02 * 2.6 = 0.416 W. Dalam aplikasi multipleks, kuasa purata adalah jumlah kuasa dalam setiap segmen yang menyala yang dipuratakan mengikut masa. Untuk multipleks 4 digit dengan satu digit aktif pada satu masa, arus purata per segmen adalah I
- / 4.Senario:
- Mereka bentuk paparan voltmeter 4 digit mudah menggunakan mikropengawal.Pelaksanaan:
Empat paparan LTS-5601AJG digunakan. Anod sepunya setiap digit disambungkan kepada empat pin GPIO berasingan melalui transistor NPN (contohnya, 2N3904). Lapan katod segmen (A-G dan DP) dari semua empat paparan disambungkan bersama dan kemudian disambungkan kepada lapan pin GPIO lain melalui perintang had arus 150Ω. Mikropengawal mengukur voltan dengan ADCnya, menukarnya kepada nombor perpuluhan, dan mengekstrak empat digit. Ia kemudian memasuki gelung berterusan: ia mematikan semua transistor anod, menetapkan corak katod untuk nilai Digit 1, menghidupkan transistor anod Digit 1, menunggu untuk masa singkat (~2ms), kemudian mengulangi untuk Digit 2, 3, dan 4. Kitaran ini berulang pada kadar lebih 100 Hz, membuatkan paparan kelihatan pejal. Kecerahan dikawal oleh nilai perintang had arus dan/atau kitaran tugas (masa hidup) dalam tempoh setiap digit.
LTS-5601AJG adalah berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang PN semikonduktor. Kawasan aktif terdiri daripada lapisan AlInGaP yang ditumbuhkan pada substrat GaAs tidak lutsinar. Apabila voltan bias hadapan melebihi potensi terbina dalam simpang digunakan (anod positif relatif kepada katod), elektron dari bahan jenis-N dan lubang dari bahan jenis-P disuntik ke dalam kawasan aktif. Di sana, mereka bergabung semula, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Komposisi khusus aloi AlInGaP menentukan tenaga jurang jalur, yang seterusnya menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, hijau (~572 nm). Substrat tidak lutsinar membantu memantulkan cahaya yang dipancarkan ke luar, meningkatkan kecekapan pengekstrakan cahaya keseluruhan. Penapis muka kelabu menyerap cahaya persekitaran, meningkatkan kontras dengan mengurangkan pantulan daripada bahan asas.
Teknologi AlInGaP adalah penyelesaian matang dan sangat dioptimumkan untuk LED merah, amber, dan hijau tulen berkecekapan tinggi. Trend semasa dalam teknologi paparan untuk penunjuk sedemikian termasuk dorongan berterusan untuk kecekapan cahaya yang lebih tinggi (lebih banyak lumen per watt) untuk membolehkan penggunaan kuasa yang lebih rendah dan penjanaan haba yang berkurangan. Terdapat juga pembangunan berterusan dalam pembungkusan untuk membenarkan arus pemacu maksimum yang lebih tinggi dan pengurusan haba yang lebih baik, membolehkan paparan yang lebih terang. Tambahan pula, integrasi adalah trend utama; walaupun paparan tujuh segmen diskret kekal popular untuk kesederhanaan dan keberkesanan kosnya, terdapat pasaran yang semakin berkembang untuk modul paparan bersepadu yang termasuk cip pemacu, antara muka mikropengawal (seperti I2C atau SPI), dan kadangkala penjana aksara, memudahkan proses reka bentuk untuk jurutera akhir. Walau bagaimanapun, untuk aplikasi yang memerlukan penyesuaian, kecerahan tinggi, atau faktor bentuk mekanikal tertentu, komponen diskret seperti LTS-5601AJG terus menjadi pilihan penting dan boleh dipercayai.
.1 What is the purpose of having two common anode pins (3 and 8)?
The two pins are internally connected. This design serves multiple purposes: 1) It provides symmetry and mechanical stability for the package. 2) It allows for better current distribution, reducing the current density through a single pin, which is beneficial for high-brightness applications. 3) It offers flexibility in PCB layout; the designer can choose to connect one or both pins to the drive circuit.
.2 Can I drive this display with a 3.3V microcontroller system?
Yes, but careful design is needed. The typical forward voltage (2.6V) is less than 3.3V, so it is possible. However, the voltage headroom (3.3V - 2.6V = 0.7V) is low for a simple series resistor. This small voltage drop means that minor variations in VFor the supply voltage will cause large changes in current. For stable operation, it is better to use a dedicated constant-current LED driver IC or a transistor-based current source that can operate with low headroom voltage, rather than a simple resistor.
.3 How do I calculate the total power consumption of the display?
For a static (non-multiplexed) display with all segments and the decimal point lit: Power = Number_of_lit_segments * IF* VF. For 8 segments (7+DP) at IF=20mA and VF=2.6V, P = 8 * 0.02 * 2.6 = 0.416 W. In a multiplexed application, the average power is the sum of the power in each lit segment averaged over time. For a 4-digit multiplex with one digit active at a time, the average current per segment is IF/ 4.
. Practical Design Case Study
Scenario:Designing a simple 4-digit voltmeter display using a microcontroller.
Implementation:Four LTS-5601AJG displays are used. The common anodes of each digit are connected to four separate GPIO pins via NPN transistors (e.g., 2N3904). The eight segment cathodes (A-G and DP) from all four displays are connected together and then connected to eight other GPIO pins via 150Ω current-limiting resistors. The microcontroller measures a voltage with its ADC, converts it to a decimal number, and extracts four digits. It then enters a continuous loop: it turns off all anode transistors, sets the cathode pattern for Digit 1's value, turns on Digit 1's anode transistor, waits for a short time (~2ms), then repeats for Digits 2, 3, and 4. This cycle repeats at a rate of over 100 Hz, making the display appear solid. The brightness is controlled by the value of the current-limiting resistor and/or the duty cycle (on-time) within each digit's period.
. Operating Principle
The LTS-5601AJG is based on the principle of electroluminescence in a semiconductor PN junction. The active region is composed of AlInGaP layers grown on a non-transparent GaAs substrate. When a forward bias voltage exceeding the junction's built-in potential is applied (anode positive relative to cathode), electrons from the N-type material and holes from the P-type material are injected into the active region. There, they recombine, releasing energy in the form of photons. The specific composition of the AlInGaP alloy determines the bandgap energy, which in turn dictates the wavelength (color) of the emitted light—in this case, green (~572 nm). The non-transparent substrate helps reflect emitted light outward, improving overall light extraction efficiency. The gray face filter absorbs ambient light, increasing contrast by reducing reflections off the underlying material.
. Technology Trends
AlInGaP technology is a mature and highly optimized solution for high-efficiency red, amber, and pure green LEDs. Current trends in display technology for such indicators include a continued push for even higher luminous efficacy (more lumens per watt) to enable lower power consumption and reduced heat generation. There is also ongoing development in packaging to allow for higher maximum drive currents and better thermal management, enabling brighter displays. Furthermore, integration is a key trend; while discrete seven-segment displays remain popular for their simplicity and cost-effectiveness, there is a growing market for integrated display modules that include the driver IC, microcontroller interface (like I2C or SPI), and sometimes even a character generator, simplifying the design process for end engineers. However, for applications requiring customization, high brightness, or specific mechanical form factors, discrete components like the LTS-5601AJG continue to be a vital and reliable choice.
Terminologi Spesifikasi LED
Penjelasan lengkap istilah teknikal LED
Prestasi Fotoelektrik
| Istilah | Unit/Perwakilan | Penjelasan Ringkas | Mengapa Penting |
|---|---|---|---|
| Keberkesanan Bercahaya | lm/W (lumen per watt) | Output cahaya per watt elektrik, lebih tinggi bermakna lebih cekap tenaga. | Langsung menentukan gred kecekapan tenaga dan kos elektrik. |
| Fluks Bercahaya | lm (lumen) | Jumlah cahaya yang dipancarkan oleh sumber, biasanya dipanggil "kecerahan". | Menentukan sama ada cahaya cukup terang. |
| Sudut Pandangan | ° (darjah), cth., 120° | Sudut di mana keamatan cahaya turun kepada separuh, menentukan lebar pancaran. | Mempengaruhi julat pencahayaan dan keseragaman. |
| CCT (Suhu Warna) | K (Kelvin), cth., 2700K/6500K | Kehangatan/kesejukan cahaya, nilai lebih rendah kekuningan/panas, lebih tinggi keputihan/sejuk. | Menentukan suasana pencahayaan dan senario yang sesuai. |
| CRI / Ra | Tanpa unit, 0–100 | Keupayaan untuk memaparkan warna objek dengan tepat, Ra≥80 adalah baik. | Mempengaruhi keaslian warna, digunakan di tempat permintaan tinggi seperti pusat beli-belah, muzium. |
| SDCM | Langkah elips MacAdam, cth., "5-langkah" | Metrik konsistensi warna, langkah lebih kecil bermakna warna lebih konsisten. | Memastikan warna seragam merentasi kelompok LED yang sama. |
| Panjang Gelombang Dominan | nm (nanometer), cth., 620nm (merah) | Panjang gelombang yang sepadan dengan warna LED berwarna. | Menentukan rona LED monokrom merah, kuning, hijau. |
| Taburan Spektrum | Lengkung panjang gelombang vs keamatan | Menunjukkan taburan keamatan merentasi panjang gelombang. | Mempengaruhi pemaparan warna dan kualiti. |
Parameter Elektrik
| Istilah | Simbol | Penjelasan Ringkas | Pertimbangan Reka Bentuk |
|---|---|---|---|
| Voltan Hadapan | Vf | Voltan minimum untuk menghidupkan LED, seperti "ambang permulaan". | Voltan pemacu mesti ≥Vf, voltan ditambah untuk LED siri. |
| Arus Hadapan | If | Nilai arus untuk operasi LED normal. | Biasanya pemacu arus malar, arus menentukan kecerahan & jangka hayat. |
| Arus Denyut Maks | Ifp | Arus puncak yang boleh diterima untuk tempoh pendek, digunakan untuk pemudaran atau kilat. | Lebar denyut & kitar tugas mesti dikawal ketat untuk mengelakkan kerosakan. |
| Voltan Songsang | Vr | Voltan songsang maks yang LED boleh tahan, melebihi mungkin menyebabkan kerosakan. | Litar mesti menghalang sambungan songsang atau lonjakan voltan. |
| Rintangan Terma | Rth (°C/W) | Rintangan kepada pemindahan haba dari cip ke pateri, lebih rendah lebih baik. | Rintangan terma tinggi memerlukan penyebaran haba lebih kuat. |
| Kekebalan ESD | V (HBM), cth., 1000V | Keupayaan untuk menahan nyahcas elektrostatik, lebih tinggi bermakna kurang terdedah. | Langkah anti-statik diperlukan dalam pengeluaran, terutama untuk LED sensitif. |
Pengurusan Terma & Kebolehpercayaan
| Istilah | Metrik Utama | Penjelasan Ringkas | Kesan |
|---|---|---|---|
| Suhu Simpang | Tj (°C) | Suhu operasi sebenar di dalam cip LED. | Setiap pengurangan 10°C mungkin menggandakan jangka hayat; terlalu tinggi menyebabkan penyusutan cahaya, anjakan warna. |
| Susut Nilai Lumen | L70 / L80 (jam) | Masa untuk kecerahan turun kepada 70% atau 80% daripada awal. | Langsung mentakrifkan "jangka hayat perkhidmatan" LED. |
| Penyelenggaraan Lumen | % (cth., 70%) | Peratusan kecerahan yang dikekalkan selepas masa. | Menunjukkan pengekalan kecerahan atas penggunaan jangka panjang. |
| Anjakan Warna | Δu′v′ atau elips MacAdam | Darjah perubahan warna semasa penggunaan. | Mempengaruhi konsistensi warna dalam adegan pencahayaan. |
| Penuaan Terma | Kerosakan bahan | Kemerosotan akibat suhu tinggi jangka panjang. | Mungkin menyebabkan penurunan kecerahan, perubahan warna, atau kegagalan litar terbuka. |
Pembungkusan & Bahan
| Istilah | Jenis Biasa | Penjelasan Ringkas | Ciri & Aplikasi |
|---|---|---|---|
| Jenis Pakej | EMC, PPA, Seramik | Bahan perumahan yang melindungi cip, menyediakan antara muka optik/terma. | EMC: rintangan haba baik, kos rendah; Seramik: penyebaran haba lebih baik, hayat lebih panjang. |
| Struktur Cip | Depan, Flip Chip | Susunan elektrod cip. | Flip chip: penyebaran haba lebih baik, keberkesanan lebih tinggi, untuk kuasa tinggi. |
| Salutan Fosfor | YAG, Silikat, Nitrida | Meliputi cip biru, menukar sebahagian kepada kuning/merah, campur kepada putih. | Fosfor berbeza mempengaruhi keberkesanan, CCT, dan CRI. |
| Kanta/Optik | Rata, Mikrokanta, TIR | Struktur optik pada permukaan mengawal taburan cahaya. | Menentukan sudut pandangan dan lengkung taburan cahaya. |
Kawalan Kualiti & Pengelasan
| Istilah | Kandungan Pembin | Penjelasan Ringkas | Tujuan |
|---|---|---|---|
| Bin Fluks Bercahaya | Kod cth. 2G, 2H | Dikumpulkan mengikut kecerahan, setiap kumpulan mempunyai nilai lumen min/maks. | Memastikan kecerahan seragam dalam kelompok yang sama. |
| Bin Voltan | Kod cth. 6W, 6X | Dikumpulkan mengikut julat voltan hadapan. | Memudahkan pemadanan pemacu, meningkatkan kecekapan sistem. |
| Bin Warna | Elips MacAdam 5-langkah | Dikumpulkan mengikut koordinat warna, memastikan julat ketat. | Menjamin konsistensi warna, mengelakkan warna tidak sekata dalam alat. |
| Bin CCT | 2700K, 3000K dll. | Dikumpulkan mengikut CCT, setiap satu mempunyai julat koordinat sepadan. | Memenuhi keperluan CCT adegan berbeza. |
Pengujian & Pensijilan
| Istilah | Piawaian/Ujian | Penjelasan Ringkas | Kepentingan |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Ujian penyelenggaraan lumen | Pencahayaan jangka panjang pada suhu malar, merekodkan penyusutan kecerahan. | Digunakan untuk menganggarkan hayat LED (dengan TM-21). |
| TM-21 | Piawaian anggaran hayat | Menganggarkan hayat di bawah keadaan sebenar berdasarkan data LM-80. | Menyediakan ramalan hayat saintifik. |
| IESNA | Persatuan Kejuruteraan Pencahayaan | Meliputi kaedah ujian optik, elektrik, terma. | Asas ujian diiktiraf industri. |
| RoHS / REACH | Pensijilan alam sekitar | Memastikan tiada bahan berbahaya (plumbum, merkuri). | Keperluan akses pasaran di peringkat antarabangsa. |
| ENERGY STAR / DLC | Pensijilan kecekapan tenaga | Pensijilan kecekapan tenaga dan prestasi untuk pencahayaan. | Digunakan dalam perolehan kerajaan, program subsidi, meningkatkan daya saing. |