Spesifikasi Teknikal Paparan LED LSHD-5503 - Ketinggian Digit 0.56 Inci - Merah AlInGaP - Voltan Hadapan 2.6V - Penyerakan Kuasa 70mW - Dokumen Teknikal MS - Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LSHD-5503 ialah modul paparan nombor satu digit berprestasi tinggi yang direka untuk aplikasi yang memerlukan bacaan angka yang jelas, terang dan boleh dipercayai. Teknologi terasnya adalah berdasarkan cip LED merah Aluminium Indium Gallium Fosfida Semikonduktor Lanjutan (AS-AlInGaP), yang ditumbuhkan secara epitaksial pada substrat Gallium Arsenida (GaAs). Sistem bahan ini terkenal dengan kecekapan tinggi dan ketulenan warna yang sangat baik dalam spektrum merah. Peranti ini mempunyai muka plat berwarna kelabu muda dengan delineasi segmen putih, memberikan kontras tinggi untuk kebolehbacaan optimum di bawah pelbagai keadaan pencahayaan. Matlamat reka bentuk utama adalah penggunaan kuasa rendah, keluaran kecerahan tinggi, pencahayaan segmen seragam dan kebolehpercayaan keadaan pepejal, menjadikannya sesuai untuk integrasi ke dalam pelbagai produk pengguna, industri dan instrumentasi di mana persembahan data angka adalah kritikal.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Prestasi LSHD-5503 ditakrifkan oleh satu set parameter elektrik dan optik yang komprehensif, setiap satunya kritikal untuk reka bentuk litar yang betul dan ramalan prestasi.

2.1 Ciri Fotometrik dan Optik

Prestasi bercahaya adalah pembeza utama. Keamatan bercahaya purata setiap segmen dinyatakan dengan nilai minimum, tipikal dan maksimum di bawah keadaan pacuan yang berbeza. Pada arus hadapan (I_F) 1 mA, keamatan berjulat dari 320 μcd (min) hingga 1300 μcd (maks), dengan nilai tipikal diberikan. Pada arus pacuan lebih tinggi 10 mA, keamatan tipikal meningkat dengan ketara kepada 5400 μcd, menunjukkan keupayaan peranti untuk aplikasi kecerahan tinggi. Nisbah padanan keamatan bercahaya antara segmen dinyatakan sebagai 2:1 maksimum pada I_F=1mA, memastikan keseragaman visual merentasi digit. Panjang gelombang dominan (λ_d) ialah 624 nm, dan panjang gelombang pancaran puncak (λ_p) ialah 632 nm pada I_F=20mA, meletakkannya dengan kukuh dalam bahagian merah spektrum cahaya nampak. Lebar separuh garis spektrum (Δλ) ialah 20 nm, menunjukkan lebar jalur spektrum yang agak sempit yang menyumbang kepada warna merah tulen.

2.2 Ciri Elektrik

Voltan hadapan (V_F) setiap segmen adalah antara 2.1V (min) dan 2.6V (maks) apabila dipacu pada 20 mA. Parameter ini adalah penting untuk mengira nilai perintang pembatas arus yang diperlukan dalam litar: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Arus songsang (I_R) dihadkan kepada maksimum 100 μA pada voltan songsang (V_R) 5V, yang merupakan keadaan ujian piawai dan bukan mod operasi berterusan.

2.3 Penarafan Maksimum Mutlak dan Pengurusan Terma

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal mungkin berlaku. Arus hadapan berterusan setiap segmen ialah 25 mA. Arus hadapan puncak setiap segmen dinilai pada 90 mA, tetapi hanya di bawah keadaan berdenyut (frekuensi 1 kHz, kitar tugas 15%), yang berguna untuk skim multipleks untuk mencapai kecerahan purata yang lebih tinggi. Penyerakan kuasa setiap segmen ialah 70 mW, dikira sebagai V_F* I_F. Faktor penurunan arus hadapan 0.28 mA/°C dinyatakan di atas suhu ambien 25°C (T_a). Ini bermakna untuk setiap darjah Celsius di atas 25°C, arus berterusan maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan sebanyak 0.28 mA untuk mengelakkan kepanasan berlebihan. Sebagai contoh, pada 50°C, arus maksimum akan menjadi 25 mA - (0.28 mA/°C * 25°C) = 18 mA. Julat suhu operasi dan penyimpanan ialah -35°C hingga +105°C, menunjukkan ketahanan untuk persekitaran yang sukar.

3. Sistem Pengelasan dan Pembahagian

Spesifikasi menyatakan dengan jelas bahawa peranti ini "Dikelaskan mengikut Keamatan Pencahayaan." Ini adalah proses kawalan kualiti dan pemilihan yang kritikal. Semasa pembuatan, variasi berlaku. Pengelasan melibatkan ujian keluaran cahaya setiap unit pada arus ujian piawai (mungkin 1 mA atau 10 mA seperti yang dinyatakan dalam spesifikasi) dan mengumpulkannya ke dalam julat keamatan tertentu atau "kelas." Ini membolehkan pereka memilih komponen dengan tahap kecerahan yang konsisten untuk aplikasi mereka, memastikan rupa seragam dalam paparan berbilang digit atau merentasi produk yang berbeza. Walaupun spesifikasi memberikan julat min/maks keseluruhan, kod kelas tertentu dan julat keamatan yang sepadan biasanya ditakrifkan dalam dokumen pengelasan berasingan daripada pengeluar.

4. Analisis Keluk Prestasi

Spesifikasi merujuk kepada "Keluk Ciri Elektrik / Optik Biasa" yang penting untuk memahami tingkah laku peranti di luar spesifikasi titik tunggal. Walaupun graf khusus tidak terperinci dalam teks yang diberikan, keluk piawai untuk peranti sedemikian biasanya termasuk:

• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Arus Hadapan (I_Vvs. I_F):Menunjukkan bagaimana keluaran cahaya meningkat dengan arus, biasanya dalam cara sub-linear pada arus yang lebih tinggi disebabkan pemanasan dan penurunan kecekapan.
• Voltan Hadapan vs. Arus Hadapan (V_Fvs. I_F):Memperlihatkan ciri I-V diod, penting untuk reka bentuk pemacu.
• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Suhu Ambien (I_Vvs. T_a):Menggambarkan bagaimana keluaran cahaya berkurangan apabila suhu simpang meningkat, menekankan kepentingan pengurusan terma.
• Taburan Spektrum:Plot keamatan relatif vs. panjang gelombang, menunjukkan puncak pada ~632 nm dan lebar separuh 20 nm.

Keluk ini membolehkan jurutera memodelkan prestasi di bawah keadaan bukan piawai (cth., arus pacuan berbeza, suhu) dan mengoptimumkan reka bentuk mereka.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

LSHD-5503 mempunyai ketinggian digit 0.56 inci (14.22 mm). Dimensi pakej disediakan dalam lukisan terperinci dengan semua ukuran kritikal dalam milimeter. Toleransi umumnya ±0.25 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Maklumat ini adalah penting untuk reka bentuk tapak kaki PCB, memastikan muat yang betul dalam selongsong, dan mengekalkan penjajaran titik perpuluhan. Pakej ini menempatkan cip LED, topeng muka kelabu muda/segmen putih, dan pin penyambung.

6. Sambungan Pin dan Litar Dalaman

Peranti ini mempunyai konfigurasi 10 pin piawai untuk paparan 7 segmen ditambah titik perpuluhan. Ia menggunakankatod sepunyaseni bina. Ini bermakna katod (terminal negatif) semua segmen LED disambungkan bersama secara dalaman dan dibawa keluar ke pin 3 dan 8, yang juga diikat bersama. Anod (terminal positif) setiap segmen individu (A hingga G) dan titik perpuluhan (DP) dibawa keluar ke pin berasingan (1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10). Gambar rajah litar dalaman mewakili susunan ini secara visual, menunjukkan lapan LED individu (tujuh segmen + DP) dengan anod mereka terpencil dan katod mereka disambungkan ke nod sepunya. Konfigurasi ini adalah ideal untuk multipleks, di mana digit dikuasakan satu demi satu dalam urutan pantas.

7. Panduan Pateri dan Pemasangan

Penarafan maksimum mutlak termasuk keadaan pateri khusus: peranti boleh dikenakan suhu besi pateri 260°C selama 5 saat, dengan syarat hujung besi mestilah sekurang-kurangnya 1/16 inci (lebih kurang 1.6 mm) di bawah satah dudukan pakej. Ini adalah arahan kritikal untuk mengelakkan haba berlebihan bergerak ke atas pin dan merosakkan cip LED dalaman atau pakej plastik. Untuk pateri gelombang atau aliran semula, profil mesti dikawal dengan teliti untuk kekal dalam had terma pakej, biasanya merujuk kepada piawaian IPC/JEDEC J-STD-020 untuk kepekaan kelembapan dan profil aliran semula, walaupun tidak dinyatakan secara jelas di sini. Prosedur pengendalian ESD (Nyahcas Elektrostatik) yang betul harus sentiasa diikuti semasa pemasangan.

8. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Senario Aplikasi Biasa

LSHD-5503 sesuai untuk sebarang aplikasi yang memerlukan paparan nombor satu digit yang terang dan boleh dipercayai. Kegunaan biasa termasuk: peralatan ujian dan pengukuran (multimeter, pembilang frekuensi), panel kawalan industri (paparan suhu, bacaan pembilang), perkakas pengguna (ketuhar gelombang mikro, mesin basuh, peralatan audio), tolok pasaran selepas automotif, dan terminal titik jualan.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

• Pembatasan Arus:LED adalah peranti dipacu arus. Perintang siri mesti digunakan dengan setiap segmen (atau pemacu arus malar) untuk menghadkan arus hadapan kepada nilai selamat (≤25 mA berterusan). Nilai perintang dikira menggunakan voltan bekalan dan susut voltan hadapan daripada spesifikasi.
• Multipleks:Untuk paparan berbilang digit, peranti katod sepunya seperti LSHD-5503 adalah ideal. Mikropengawal boleh mengaktifkan katod sepunya satu digit secara berurutan sambil memacu anod segmen untuk corak digit tersebut. Penarafan arus puncak (90 mA berdenyut) membolehkan arus segera yang lebih tinggi semasa tempoh multipleks pendek untuk mencapai kecerahan purata yang terang.
• Reka Bentuk Terma:Patuhi keluk penurunan arus. Pastikan pengudaraan yang mencukupi jika beroperasi pada suhu ambien tinggi atau arus berterusan tinggi. Susun atur PCB boleh membantu menyerakkan haba dari pin.
• Sudut Pandangan:Spesifikasi mendakwa sudut pandangan yang luas, yang bermanfaat untuk aplikasi di mana paparan mungkin dilihat dari kedudukan luar paksi.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding teknologi lama seperti LED merah GaAsP (Gallium Arsenida Fosfida) piawai, teknologi AlInGaP dalam LSHD-5503 menawarkan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan kecerahan yang lebih besar untuk arus pacuan yang sama. Ia juga memberikan ketulenan warna dan kestabilan yang lebih baik merentasi suhu dan masa. Berbanding dengan beberapa LED putih moden dengan penapis warna, LED merah AlInGaP secara semula jadi adalah monokromatik dan lebih cekap untuk menghasilkan cahaya merah tulen. Ketinggian digit 0.56 inci meletakkannya dalam kategori saiz biasa, menawarkan keseimbangan yang baik antara kebolehbacaan dan tapak kaki fizikal. Konfigurasi katod sepunya menawarkan kelebihan langsung untuk reka bentuk multipleks berasaskan mikropengawal berbanding jenis anod sepunya dalam topologi litar tertentu.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

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

J: Tidak. Anda mesti menggunakan perintang pembatas arus. LED merah biasa menyusut kira-kira 2V. Menyambung 5V secara langsung akan menyebabkan arus berlebihan, memusnahkan segmen. Kira perintang: R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120Ω (menggunakan V_Fmaks untuk keselamatan).

S: Apakah maksud "Dikelaskan mengikut Keamatan Pencahayaan" untuk reka bentuk saya?

J: Ia bermakna anda boleh memesan komponen dari julat kecerahan tertentu. Jika keseragaman visual merentasi berbilang unit adalah kritikal (cth., panel berbilang digit), nyatakan kod kelas yang dikehendaki kepada pengedar anda untuk memastikan semua digit mempunyai kecerahan yang sepadan.

S: Arus puncak ialah 90mA, tetapi berterusan hanya 25mA. Bolehkah saya menggunakan 90mA untuk keluaran yang lebih terang?

J: Hanya dalam mod berdenyut, seperti yang dinyatakan (1 kHz, kitar tugas 15%). Arus purata dalam kes itu akan menjadi 90mA * 0.15 = 13.5mA, yang berada dalam penarafan berterusan. Operasi berterusan pada 90mA akan melebihi had penyerakan kuasa dan menyebabkan kegagalan pantas.

S: Bagaimanakah saya menyambung dua pin katod sepunya (3 dan 8)?

J: Ia disambungkan secara dalaman. Anda boleh menggunakan salah satu atau menyambung kedua-duanya ke litar pemacu anda (cth., sink transistor) untuk pengagihan arus dan prestasi terma yang lebih baik.

11. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Senario: Mereka bentuk paparan voltmeter 3 digit mudah.

Tiga paparan LSHD-5503 digunakan. Mikropengawal dengan pin I/O yang mencukupi dipilih. Reka bentuk menggunakan multipleks pembahagian masa:

1. Pin katod sepunya setiap digit disambungkan ke transistor NPN individu (atau IC pemacu khusus) yang dikawal oleh mikropengawal.

2. Pin anod segmen (A-G, DP) ketiga-tiga digit disambungkan bersama dan dihubungkan ke mikropengawal melalui perintang pembatas arus.

3. Perisian mikropengawal: a) Mematikan semua pemacu transistor katod. b) Mengira segmen mana yang perlu dinyalakan untuk digit ratusan. c) Mengaktifkan corak segmen pada talian anod. d) Secara ringkas mengaktifkan transistor untuk katod digit ratusan. e) Mengulangi langkah b-d untuk digit puluh dan unit secara berturut-turut pantas (cth., pada kadar keseluruhan 1 kHz).

Arus segmen puncak semasa masa hidup ringkasnya boleh ditetapkan lebih tinggi (cth., 40-60 mA) untuk mengimbangi kitar tugas rendah (≈33% setiap digit dalam sistem 3 digit), mencapai paparan yang terang dan bebas kelip sambil mengekalkan kuasa purata dan haba dalam had.

12. Pengenalan Prinsip Teknologi

LSHD-5503 adalah berdasarkan bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP) yang ditumbuhkan secara epitaksial pada substrat Gallium Arsenida (GaAs). Ini adalah semikonduktor sebatian dari kumpulan III-V. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif. Penggabungan semula mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Tenaga jurang jalur khusus aloi AlInGaP menentukan panjang gelombang cahaya yang dipancarkan; dalam kes ini, ia ditala untuk menghasilkan cahaya merah sekitar 624-632 nm. Penggunaan bahan jurang jalur langsung seperti AlInGaP menghasilkan kecekapan kuantum dalaman yang tinggi. Cahaya dipancarkan melalui pakej epoksi acuan yang menggabungkan muka kelabu muda dengan segmen dicat putih. Cat putih memantulkan dan menyebarkan cahaya dari cip LED asas, mencipta segmen bercahaya seragam yang kelihatan kepada pengguna.

13. Trend dan Konteks Teknologi

Walaupun LSHD-5503 mewakili teknologi yang matang dan boleh dipercayai, bidang teknologi paparan yang lebih luas terus berkembang. AlInGaP kekal sebagai teknologi kecekapan tinggi dominan untuk LED merah dan ambar. Trend dalam paparan LED diskret termasuk usaha untuk kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak lumen per watt), yang meningkatkan hayat bateri dalam peranti mudah alih dan mengurangkan beban terma. Terdapat juga trend ke arah pengecilan skala cip itu sendiri, membolehkan tapak kaki pakej yang lebih kecil atau ketumpatan piksel yang lebih tinggi dalam paparan berbilang elemen. Tambahan pula, integrasi adalah trend utama; elektronik pemacu dan kadangkala mikropengawal diintegrasikan ke dalam modul "paparan pintar", memudahkan proses reka bentuk untuk jurutera akhir. Walau bagaimanapun, untuk paparan nombor satu digit piawai yang kos efektif, peranti seperti LSHD-5503, dengan prestasi terbukti dan ketersediaan luas, akan kekal sebagai komponen asas dalam reka bentuk elektronik untuk masa hadapan yang boleh dijangka, terutamanya dalam aplikasi di mana paparan grafik tersuai tidak diperlukan.