Spesifikasi Teknikal Paparan LED 7-Segmen Digit Tunggal 0.56 Inci - Ketinggian Digit 14.22mm - Hijau AlInGaP - Voltan Hadapan 2.6V - Penyerakan Kuasa 70mW - Dokumen Teknikal MS - Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Peranti ini ialah paparan alfanumerik tujuh segmen digit tunggal yang direka untuk aplikasi yang memerlukan bacaan angka yang jelas dan terang. Fungsi utamanya ialah mewakili digit 0-9 dan beberapa huruf secara visual menggunakan segmen yang boleh dikawal secara individu. Teknologi teras adalah berdasarkan bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP), yang direka khusus untuk pancaran cahaya berkecekapan tinggi dalam spektrum hijau-kuning. Sistem bahan ini ditumbuhkan pada substrat Gallium Arsenida (GaAs) tidak lutsinar, yang membantu mengurus keluaran cahaya dan kontras. Paparan ini mempunyai muka plat berwarna kelabu yang berfungsi untuk meningkatkan nisbah kontras antara segmen hijau yang menyala dan latar belakang, meningkatkan kebolehbacaan dalam pelbagai keadaan pencahayaan. Peranti ini dikategorikan oleh keamatan pencahayaannya, memastikan konsistensi dalam tahap kecerahan untuk aplikasi di mana penampilan seragam merentasi berbilang unit adalah kritikal.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan pecahan terperinci tentang had operasi dan ciri prestasi peranti di bawah keadaan yang ditentukan.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Parameter ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi pada atau berhampiran had ini tidak disyorkan untuk prestasi jangka panjang yang boleh dipercayai.

• Penyerakan Kuasa per Segmen:70 mW. Ini ialah jumlah kuasa maksimum yang boleh ditukar dengan selamat kepada haba dan cahaya oleh satu segmen tanpa risiko kerosakan terma.
• Arus Hadapan Puncak per Segmen:60 mA. Penarafan ini terpakai di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms). Ia membenarkan tempoh singkat arus yang lebih tinggi untuk mencapai kecerahan yang sangat tinggi untuk aplikasi pemultipleksan atau strobing.
• Arus Hadapan Berterusan per Segmen:25 mA pada 25°C. Arus ini mesti dikurangkan secara linear pada kadar 0.33 mA/°C apabila suhu persekitaran (Ta) meningkat melebihi 25°C untuk mengelakkan terlalu panas.
• Voltan Songsang per Segmen:5 V. Melebihi voltan ini dalam arah pincang songsang boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-35°C hingga +85°C. Peranti ini dinilai untuk persekitaran suhu gred perindustrian.
• Suhu Pateri:Peranti ini boleh menahan suhu pateri 260°C selama 3 saat pada jarak 1/16 inci (lebih kurang 1.59 mm) di bawah satah tempat duduk.

2.2 Ciri Elektrik & Optik (Ta=25°C)

Ini ialah parameter prestasi tipikal yang diukur di bawah keadaan ujian piawai, memberikan tingkah laku yang dijangkakan bagi peranti dalam operasi normal.

• Keamatan Pencahayaan Purata (I_V):320 μcd (Min), 900 μcd (Tip) pada I_F=1mA. Ini mengukur kecerahan yang dirasakan bagi segmen. Julat yang luas menunjukkan proses pengelasan untuk keamatan.
• Panjang Gelombang Puncak Pancaran (λ_p):571 nm (Tip) pada I_F=20mA. Ini ialah panjang gelombang di mana keluaran kuasa optik adalah maksimum, meletakkan pancaran dalam kawasan hijau-kuning spektrum boleh lihat.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):15 nm (Tip) pada I_F=20mA. Parameter ini menerangkan ketulenan spektrum cahaya yang dipancarkan; separuh lebar yang lebih sempit menunjukkan warna yang lebih monokromatik.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):572 nm (Tip) pada I_F=20mA. Ini ialah panjang gelombang tunggal yang dirasakan oleh mata manusia yang paling sesuai dengan warna cahaya yang dipancarkan, berkait rapat dengan panjang gelombang puncak.
• Voltan Hadapan per Segmen (V_F):2.05V (Min), 2.6V (Tip) pada I_F=20mA. Ini ialah susutan voltan merentasi segmen LED apabila mengalirkan arus yang ditentukan. Ia adalah penting untuk mereka bentuk litar penghad arus.
• Arus Songsang per Segmen (I_R):100 μA (Maks) pada V_R=5V. Ini ialah arus bocor kecil yang mengalir apabila segmen itu dipincang songsang.
• Nisbah Padanan Keamatan Pencahayaan (I_V-m):2:1 (Tip) pada I_F=1mA. Nisbah ini mentakrifkan variasi kecerahan maksimum yang dibenarkan antara segmen berbeza bagi digit yang sama atau antara peranti berbeza, memastikan keseragaman visual.

Nota mengenai Pengukuran:Keamatan pencahayaan diukur menggunakan gabungan penderia dan penapis yang menghampiri fungsi kecemerlangan fotopik CIE, yang memodelkan kepekaan mata manusia piawai kepada panjang gelombang yang berbeza.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan (Binning)

Spesifikasi menunjukkan peranti ini "Dikategorikan untuk Keamatan Pencahayaan." Ini membayangkan proses pengelasan atau penyusunan berdasarkan keluaran cahaya yang diukur.

• Pengelasan Keamatan Pencahayaan:Keamatan pencahayaan tipikal yang dinyatakan iaitu 900 μcd dengan minimum 320 μcd mencadangkan bahawa peranti diuji dan dikumpulkan (dikelaskan) mengikut kecerahan sebenar yang diukur pada arus ujian piawai 1mA. Ini membolehkan pereka memilih bahagian dengan tahap kecerahan yang konsisten untuk aplikasi mereka, yang amat penting untuk paparan berbilang digit di mana kecerahan tidak sekata akan mengganggu.
• Konsistensi Panjang Gelombang:Walaupun tidak dinyatakan secara eksplisit sebagai parameter pengelasan, nilai tipikal yang ketat untuk Panjang Gelombang Puncak Pancaran (571 nm) dan Panjang Gelombang Dominan (572 nm) menunjukkan proses pembuatan yang menghasilkan keluaran warna yang sangat konsisten, iaitu kelebihan ciri sistem bahan AlInGaP.

4. Analisis Keluk Prestasi

Spesifikasi merujuk kepada "Keluk Ciri Elektrik / Optik Tipikal." Walaupun graf khusus tidak terperinci dalam teks yang diberikan, keluk piawai untuk peranti sedemikian biasanya termasuk:

• Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Keluk I_F-V_F):Keluk tidak linear ini menunjukkan bagaimana voltan hadapan berubah dengan peningkatan arus. Ia penting untuk menentukan voltan pacuan yang diperlukan dan untuk mereka bentuk pemacu arus malar.
• Keamatan Pencahayaan vs. Arus Hadapan (Keluk I_V-I_F):Graf ini menunjukkan hubungan antara arus pacuan dan keluaran cahaya. Ia secara amnya sub-linear; menggandakan arus tidak menggandakan kecerahan dan meningkatkan penjanaan haba.
• Keamatan Pencahayaan vs. Suhu Persekitaran:Keluk ini menunjukkan bagaimana keluaran cahaya berkurangan apabila suhu simpang LED meningkat. Memahami pengurangan penarafan ini adalah kritikal untuk aplikasi yang beroperasi pada suhu persekitaran tinggi.
• Taburan Spektrum:Plot yang menunjukkan kuasa optik relatif merentasi panjang gelombang yang berbeza, berpusat di sekitar panjang gelombang puncak ~571 nm, dengan separuh lebar tipikal 15 nm.

5. Maklumat Mekanikal & Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini mempunyai ketinggian digit 0.56 inci (14.22 mm). Dimensi pakej disediakan dalam lukisan dengan semua ukuran dalam milimeter. Toleransi piawai untuk dimensi ialah ±0.25 mm (±0.01 inci) melainkan dinyatakan sebaliknya pada lukisan. Maklumat ini adalah kritikal untuk reka bentuk tapak kaki PCB dan memastikan pemasangan yang betul dalam sarung produk akhir.

5.2 Sambungan Pin & Gambar Rajah Litar

Paparan ini mempunyai konfigurasi 10 pin dengan reka bentuk katod sepunya. Gambar rajah litar dalaman menunjukkan bahawa semua katod segmen LED (A hingga G dan Titik Perpuluhan) disambungkan secara dalaman kepada dua pin katod sepunya (Pin 3 dan Pin 8). Ini ialah konfigurasi piawai untuk memudahkan litar pacuan dalam aplikasi pemultipleksan.

Pinout:

1. Anod untuk Segmen E
2. Anod untuk Segmen D
3. Katod Sepunya
4. Anod untuk Segmen C
5. Anod untuk Titik Perpuluhan (D.P.)
6. Anod untuk Segmen B
7. Anod untuk Segmen A
8. Katod Sepunya
9. Anod untuk Segmen F
10. Anod untuk Segmen G

Dua pin katod sepunya (3 & 8) biasanya disambungkan bersama pada PCB untuk menyediakan laluan arus dan penyerakan haba yang lebih baik.

6. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Penarafan maksimum mutlak menentukan parameter pateri utama: peranti boleh menahan besi pateri atau profil reflow yang mencapai 260°C pada titik 1/16 inci (1.59 mm) di bawah satah tempat duduk pakej untuk tempoh maksimum 3 saat. Garis panduan ini bertujuan untuk mengelakkan kerosakan terma pada cip LED dan ikatan wayar dalaman semasa proses pemasangan. Untuk pateri gelombang, masa pendedahan kepada pateri harus diminimumkan. Langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) piawai harus dipatuhi semasa pengendalian dan pemasangan untuk mengelakkan kerosakan pada simpang semikonduktor.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

Paparan ini sesuai untuk pelbagai aplikasi yang memerlukan penunjuk angka tunggal yang sangat kelihatan:

• Peralatan Ujian dan Pengukuran:Multimeter digital, pembilang frekuensi, bekalan kuasa, di mana bacaan yang jelas dan terang diperlukan.
• Kawalan Perindustrian:Meter panel, penunjuk proses, paparan pemasa pada jentera.
• Elektronik Pengguna:Pembilang berdiri sendiri, papan mata, paparan perkakas (cth., ketuhar gelombang mikro, peralatan stereo lama).
• Pasaran Selepas Jualan Automotif:Gauge dan alat diagnostik (walaupun spesifikasi persekitaran harus disahkan untuk keperluan automotif khusus).

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pembatasan Arus:LED ialah peranti berpacu arus. Perintang pembatas arus bersiri atau litar pemacu arus malar adalah wajib untuk setiap anod segmen untuk mengelakkan melebihi arus hadapan berterusan maksimum (25 mA pada 25°C). Nilai perintang boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F, di mana V_Fialah voltan hadapan tipikal (cth., 2.6V).
• Pemultipleksan:Untuk paparan berbilang digit, skim pemultipleksan digunakan di mana digit menyala satu demi satu dengan cepat. Penarafan arus hadapan puncak (60 mA) membenarkan arus berdenyut yang lebih tinggi untuk mengimbangi kitar tugas yang dikurangkan, mengekalkan kecerahan yang dirasakan.
• Pengurusan Haba:Walaupun penyerakan kuasa adalah rendah per segmen, dalam aplikasi di mana semua segmen menyala secara berterusan (cth., memaparkan '8.'), jumlah kuasa boleh menghampiri 0.5W. Pastikan pengudaraan atau penyejukan haba yang mencukupi jika beroperasi pada suhu persekitaran tinggi, dan ingat untuk mengurangkan penarafan arus berterusan.
• Sudut Pandangan:Spesifikasi mendakwa "sudut pandangan yang luas," yang tipikal untuk paparan LED tujuh segmen. Ini harus disahkan untuk kon pandangan yang diperlukan oleh aplikasi khusus.

8. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Faktor pembezaan utama paparan ini, berdasarkan data yang diberikan, ialah teknologi bahan dan ciri prestasi khususnya.

• AlInGaP vs. Bahan Tradisional:Berbanding teknologi lama seperti LED hijau GaP (Gallium Fosfida) piawai, AlInGaP menawarkan kecekapan pencahayaan dan kecerahan yang jauh lebih tinggi. Ini menghasilkan kebolehlihatan yang lebih baik dalam keadaan cahaya persekitaran tinggi atau pada arus pacuan yang lebih rendah, meningkatkan kecekapan kuasa.
• Warna dan Kontras:Gabungan segmen hijau AlInGaP dan muka kelabu menyediakan paparan berkontras tinggi yang mudah dibaca. Hijau sering dipilih untuk kecekapannya yang tinggi seperti yang dirasakan oleh mata manusia, menjadikannya kelihatan sangat terang untuk input elektrik yang diberikan.
• Kebolehpercayaan Keadaan Pepejal:Seperti semua LED, ia menawarkan kelebihan berbanding paparan pijar atau pendarfluor vakum (VFD), termasuk rintangan kejutan/getaran, masa tindak balas yang lebih cepat, voltan operasi yang lebih rendah, dan jangka hayat yang lebih panjang.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

1. S: Apakah tujuan dua pin katod sepunya (3 dan 8)?
   
   J: Ia disambungkan secara dalaman. Menyediakan dua pin membantu mengagihkan jumlah arus katod (yang boleh menjadi jumlah sehingga 8 segmen), mengurangkan ketumpatan arus dalam jejak PCB, dan boleh meningkatkan penyerakan haba dari pakej.
2. S: Bolehkah saya memacu paparan ini terus dari pin mikropengawal 5V?
   
   J: Tidak. Anda mesti menggunakan perintang pembatas arus. Untuk bekalan 5V dan arus sasaran 20 mA dengan V_F2.6V, nilai perintang akan menjadi R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ω. Pin mikropengawal juga mesti dapat menyerap atau membekalkan arus segmen yang diperlukan.
3. S: Apakah maksud "Nisbah Padanan Keamatan Pencahayaan 2:1"?
   
   J: Ia bermaksud segmen (atau peranti) yang paling terang tidak akan lebih daripada dua kali ganda lebih terang daripada segmen (atau peranti) yang paling malap di bawah keadaan ujian yang sama. Ini memastikan keseragaman visual merentasi paparan.
4. S: Bagaimanakah saya mencapai kecerahan tipikal 900 μcd?
   
   J: Keamatan pencahayaan tipikal ditentukan pada arus hadapan (I_F) 1 mA. Untuk mencapai tahap kecerahan ini dalam reka bentuk anda, anda harus memacu setiap segmen dengan 1 mA. Untuk kecerahan yang lebih tinggi, anda boleh meningkatkan arus sehingga penarafan berterusan maksimum (25 mA pada 25°C), tetapi rujuk keluk I_V-I_Fkerana hubungannya tidak linear.

10. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Senario: Mereka Bentuk Bacaan Voltmeter Digital Mudah

Seorang pereka mencipta voltmeter DC 0-99V. Mereka memerlukan dua paparan ini. ADC mikropengawal membaca voltan dan menukarnya kepada dua digit. Pereka menggunakan teknik pemultipleksan: Digit 1 (tempat puluh) menyala selama 5ms, kemudian Digit 2 (tempat sa) selama 5ms, berulang secara berterusan. Untuk mengekalkan kecerahan yang dirasakan yang baik semasa kitar tugas 50% per digit, mereka memutuskan untuk memacu setiap segmen dengan arus berdenyut 15 mA (jauh di bawah penarafan puncak 60 mA). Mereka menggunakan transistor pada bahagian katod sepunya untuk setiap digit, dikawal oleh mikropengawal, dan perintang pembatas arus pada setiap anod segmen yang disambungkan ke pin port mikropengawal yang dikonfigurasikan sebagai output. Muka kelabu dan segmen hijau memastikan bacaan jelas walaupun dalam persekitaran bengkel yang sederhana terang. Pereka memilih bahagian dari tong keamatan pencahayaan yang sama untuk menjamin kedua-dua digit mempunyai kecerahan yang sepadan.

11. Prinsip Operasi

Paparan tujuh segmen ialah himpunan tujuh diod pemancar cahaya (LED) yang disusun dalam corak angka lapan. Setiap LED membentuk satu segmen (dilabelkan A hingga G). LED tambahan digunakan untuk titik perpuluhan (DP). Dengan menggunakan pincang hadapan (menghidupkan) gabungan tertentu segmen ini secara selektif, corak untuk angka 0 hingga 9 boleh dibentuk. Contohnya, untuk memaparkan "7," segmen A, B, dan C dihidupkan. Dalam konfigurasi katod sepunya seperti ini, semua katod (terminal negatif) segmen LED disambungkan bersama kepada satu atau lebih pin sepunya. Untuk menyalakan segmen, pin anodnya yang sepadan didorong ke voltan positif (melalui perintang pembatas arus), manakala katod sepunya disambungkan ke bumi. Bahan semikonduktor AlInGaP memancarkan cahaya apabila elektron bergabung semula dengan lubang merentasi simpang p-n peranti, membebaskan tenaga dalam bentuk foton dengan panjang gelombang ciri jurang jalur bahan, dalam kes ini, cahaya hijau.

12. Trend Teknologi

Walaupun paparan LED tujuh segmen diskret kekal relevan untuk aplikasi tertentu, trend yang lebih luas dalam teknologi paparan perlu diberi perhatian. Terdapat peralihan umum ke arah paparan matriks titik bersepadu (kedua-dua LED dan LCD/OLED) yang menawarkan keupayaan alfanumerik dan grafik penuh dalam pakej bersaiz serupa. Ini memberikan fleksibiliti yang lebih besar tetapi selalunya memerlukan elektronik pacuan yang lebih kompleks. Untuk aplikasi di mana hanya nombor diperlukan, format tujuh segmen kekal sangat cekap dan kos efektif. Kemajuan dalam bahan LED, seperti penggunaan AlInGaP dalam spesifikasi ini, terus meningkatkan kecekapan, kecerahan, dan ketulenan warna. Tambahan pula, versi peranti pemasangan permukaan (SMD) paparan tujuh segmen menjadi lebih biasa, membenarkan pemasangan automatik dan faktor bentuk yang lebih kecil berbanding reka bentuk lubang tembus seperti yang mungkin diterangkan dalam dokumen ini. Kelebihan teras LED—jangka hayat panjang, ketahanan, dan kuasa rendah—memastikan ia akan kekal sebagai ruji dalam aplikasi penunjuk dan bacaan mudah untuk masa terdekat.