Dokumen Teknikal LTS-4301JG Paparan LED - Ketinggian Digit 0.4 Inci - AlInGaP Hijau - Voltan Hadapan 2.6V

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTS-4301JG ialah modul paparan nombor satu digit padat berprestasi tinggi yang direka untuk aplikasi yang memerlukan bacaan berangka yang jelas, terang, dan boleh dipercayai. Fungsi terasnya adalah untuk mewakili digit 0-9 dan beberapa aksara alfanumerik terhad secara visual menggunakan tujuh segmen yang boleh dikawal secara individu dan satu titik perpuluhan. Peranti ini direka untuk integrasi ke dalam pelbagai peralatan elektronik di mana ruang adalah premium tetapi kebolehbacaan adalah paling utama.

Paparan ini menggunakan teknologi semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP) termaju untuk elemen pemancar cahayanya. Sistem bahan ini terkenal kerana menghasilkan pancaran cahaya berkecekapan tinggi dalam spektrum merah, oren, ambar, dan kuning-hijau. Dalam peranti khusus ini, ia ditala untuk menghasilkan warna hijau yang berbeza. Penggunaan AlInGaP pada substrat Gallium Arsenida (GaAs) tidak lutsinar menyumbang kepada nisbah kontras tinggi paparan, kerana substrat membantu mencegah penyebaran cahaya dalaman, menjadikan "muka kelabu" yang tidak menyala kelihatan gelap dan "segmen putih" yang menyala kelihatan terang dan hidup.

Pasaran sasaran untuk komponen ini adalah luas, merangkumi panel kawalan industri, peralatan ujian dan pengukuran, perkakas pengguna, papan pemuka automotif (untuk paparan sekunder), peranti perubatan, dan terminal titik jualan. Proposisi nilai utamanya terletak pada menawarkan pakej prestasi visual yang unggul - dicirikan oleh kecerahan tinggi, kontras yang sangat baik, dan sudut pandangan yang luas - sambil mengekalkan kebolehpercayaan keadaan pepejal dan penggunaan kuasa yang agak rendah berbanding teknologi paparan lama seperti paparan pendarfluor vakum (VFD) atau mentol pijar.

2. Sorotan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Ciri-ciri Optik

Prestasi optik adalah teras kepada fungsi paparan. Keamatan Pencahayaan Purata (Iv)ditentukan dengan nilai tipikal 850 \u00b5cd (mikrokandela) pada arus hadapan (I_F) 1 mA. Minimum ialah 320 \u00b5cd, dan tiada maksimum yang dinyatakan dalam jadual, menunjukkan spesifikasi berasaskan sasaran. Parameter ini mentakrifkan kecerahan yang dirasakan bagi satu segmen di bawah keadaan operasi standard. Pengukuran dilakukan menggunakan sensor dan penapis yang ditentukur kepada fungsi kecemerlangan fotopik CIE, yang meniru kepekaan spektrum mata manusia di bawah keadaan pencahayaan biasa, memastikan nilai yang dilaporkan berkorelasi secara langsung dengan persepsi visual.

Ciri-ciri warna ditakrifkan oleh parameter panjang gelombang. Panjang Gelombang Pancaran Puncak (\u03bb_p)ialah 571 nm, iaitu panjang gelombang di mana output kuasa optik adalah maksimum. Panjang Gelombang Dominan (\u03bb_d)ialah 572 nm; ini adalah panjang gelombang tunggal cahaya monokromatik yang paling hampir sepadan dengan warna yang dirasakan bagi output LED. Kedekatan kedua-dua nilai ini (571 nm vs. 572 nm) menunjukkan warna hijau yang tulen secara spektrum dengan anjakan minimum antara puncak fizikal dan warna yang dirasakan. Separuh Lebar Garisan Spektrum (\u0394\u03bb)ialah 15 nm, mewakili lebar jalur di mana keamatan cahaya yang dipancarkan adalah sekurang-kurangnya separuh daripada nilai puncaknya. Separuh lebar yang lebih sempit secara amnya menunjukkan warna yang lebih tepu dan tulen.

Nisbah Padanan Keamatan Pencahayaan (I_V-m)ditentukan sebagai 2:1 maksimum. Ini adalah parameter kritikal untuk keseragaman paparan, memastikan perbezaan kecerahan antara segmen paling malap dan paling terang dalam satu digit tidak melebihi faktor dua apabila didorong di bawah keadaan yang sama. Nisbah ini adalah penting untuk mencapai aksara berangka yang konsisten dan kelihatan profesional.

2.2 Ciri-ciri Elektrik

Spesifikasi elektrik mentakrifkan batasan operasi dan keadaan untuk penggunaan yang boleh dipercayai. Voltan Hadapan per Segmen (V_F)mempunyai nilai tipikal 2.6V dan maksimum 2.6V pada I_F=20 mA. Minimum disenaraikan sebagai 2.05V. Voltan hadapan ini adalah ciri teknologi AlInGaP dan adalah penting untuk mereka bentuk litar had semasa, biasanya perintang, untuk setiap segmen.

TheArus Songsang per Segmen (I_R)adalah maksimum 100 \u00b5A pada Voltan Songsang (V_R) 5V. Parameter ini menunjukkan tahap arus bocor apabila LED terpincang songsang, yang secara amnya sangat rendah untuk peranti keadaan pepejal.

Penarafan Maksimum Mutlakmenetapkan had keras untuk kelangsungan peranti. Penarafan utama termasuk:
- Arus Hadapan Berterusan per Segmen:25 mA (dikurangkan secara linear dari 25\u00b0C).
- Arus Hadapan Puncak per Segmen:60 mA (dibenarkan di bawah keadaan berdenyut: 1/10 kitaran tugas, lebar denyut 0.1 ms).
- Pelesapan Kuasa per Segmen:70 mW.
- Voltan Songsang per Segmen:5 V.
Mengoperasi atau melebihi had ini berisiko merosakkan cip LED secara kekal.

2.3 Ciri-ciri Terma dan Persekitaran

Peranti ini dinilai untuk Julat Suhu Operasidaripada -35\u00b0C hingga +85\u00b0C. Julat luas ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi dalam persekitaran yang keras, daripada keadaan luar beku kepada persekitaran industri panas. Julat Suhu Penyimpananadalah sama (-35\u00b0C hingga +85\u00b0C).

Parameter pemasangan kritikal ialah Suhu Paterispesifikasi: peranti boleh menahan 260\u00b0C selama 3 saat pada titik 1/16 inci (lebih kurang 1.6 mm) di bawah satah dudukan. Ini adalah rujukan standard untuk proses pateri gelombang atau pateri aliran semula, membimbing pengeluar tentang penyediaan profil terma untuk mengelakkan kerosakan pada pakej plastik atau ikatan wayar dalaman.

3. Penjelasan Sistem Binning

Dokumen teknikal menyatakan dengan jelas bahawa peranti ini Dikategorikan untuk Keamatan Pencahayaan. Ini menunjukkan pengeluar menggunakan proses binning atau pengisihan. Dalam pembuatan LED, terdapat variasi semula jadi dalam output disebabkan oleh perbezaan kecil dalam pertumbuhan epitaksial dan pemprosesan cip. Untuk memastikan konsistensi untuk pelanggan, LED diuji selepas pengeluaran dan diisih ke dalam "bin" yang berbeza berdasarkan parameter utama.

Untuk LTS-4301JG, kriteria binning utama ialah keamatan pencahayaan pada arus ujian tetap (mungkin 1 mA atau 20 mA). Peranti dikumpulkan supaya semua unit dalam pesanan atau batch tertentu mempunyai keamatan pencahayaan yang jatuh dalam julat yang ditetapkan (contohnya, julat 320-850 \u00b5cd yang disebut dalam spesifikasi mungkin mewakili bin standard, atau mungkin terdapat sub-bin yang lebih ketat tersedia). Ini membolehkan pereka bentuk memilih paparan dengan kecerahan minimum yang dijamin, memastikan penampilan seragam merentasi semua digit dalam pemasangan berbilang digit. Walaupun tidak terperinci dalam dokumen teknikal ringkas ini, parameter binning biasa lain untuk LED berwarna boleh termasuk panjang gelombang dominan (untuk memastikan konsistensi warna) dan voltan hadapan.

4. Analisis Keluk Prestasi

Dokumen teknikal merujuk kepada Keluk Ciri Elektrik / Optik Biasa. Walaupun graf khusus tidak disediakan dalam petikan teks, keluk standard untuk peranti sedemikian biasanya termasuk:

Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Arus Hadapan (Keluk I-V):Graf ini akan menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus pemacu. Untuk LED, hubungan ini secara amnya linear dalam julat yang ketara tetapi akan tepu pada arus yang sangat tinggi disebabkan oleh kesan terma dan penurunan kecekapan. Keluk ini membolehkan pereka bentuk memilih arus operasi yang memberikan kecerahan yang diingini tanpa memberi tekanan berlebihan pada peranti atau mengurangkan jangka hayatnya.

Voltan Hadapan vs. Arus Hadapan:Keluk ini menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Ia penting untuk menentukan keperluan bekalan kuasa dan untuk mengira penurunan voltan yang diperlukan merentasi perintang had semasa siri.

Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Suhu Ambien:Output cahaya LED berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Keluk ini mengukur penurunan nilai itu, menunjukkan peratusan output cahaya yang tinggal pada suhu tinggi (contohnya, pada 85\u00b0C). Ini adalah kritikal untuk aplikasi yang beroperasi dalam persekitaran suhu tinggi untuk memastikan paparan kekal cukup terang.

Keluk Taburan Spektrum:Ini akan menjadi plot keamatan relatif berbanding panjang gelombang, menunjukkan keluk berbentuk loceng berpusat sekitar 571-572 nm dengan separuh lebar 15 nm. Ia mengesahkan secara visual ketulenan warna cahaya yang dipancarkan.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

LTS-4301JG datang dalam pakej LED tujuh segmen satu digit standard. Lukisan Dimensi Pakejdirujuk, dengan semua dimensi diberikan dalam milimeter dan toleransi standard \u00b10.25 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Tapak fizikal dan susunan segmen mengikut corak standard industri untuk penggantian dan susun atur PCB yang mudah.

TheSambungan Pinditakrifkan dengan jelas untuk konfigurasi 10-pin. Ia adalah reka bentuk Katod Biasa, bermakna katod (terminal negatif) semua segmen dan titik perpuluhan disambungkan secara dalaman dan dibawa keluar ke dua pin biasa (Pin 3 dan Pin 8). Setiap anod segmen (terminal positif) mempunyai pin khususnya sendiri (Pin 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10). Pin 6 khusus untuk anod Titik Perpuluhan (D.P.). Konfigurasi katod biasa ini digunakan secara meluas dan memudahkan litar pemacu, terutamanya apabila menggunakan teknik multipleks dengan port I/O mikropengawal.

TheGambarajah Litar Dalamanmewakili konfigurasi elektrik ini secara visual, menunjukkan lapan LED individu (segmen A-G tambah DP) dengan anod mereka dipisahkan dan katod mereka diikat bersama ke pin biasa.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Seperti yang disebut dalam ciri-ciri terma, garis panduan utama ialah had suhu pateri: 260\u00b0C selama 3 saat pada 1/16 inci (1.6mm) di bawah satah dudukan. Ini adalah parameter kritikal untuk jurutera proses menyediakan ketuhar pateri aliran semula atau mesin pateri gelombang. Profil terma mesti direka supaya suhu pada kaki peranti tidak melebihi had ini lebih lama daripada masa yang ditetapkan untuk mengelakkan keretakan pakej, pengelupasan, atau kerosakan pada lekatan die dalaman dan ikatan wayar.

Langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) standard harus dipatuhi semasa pengendalian dan pemasangan, kerana cip LED sensitif kepada elektrik statik. Adalah disyorkan untuk menyimpan dan mengendalikan peranti dalam pembungkusan anti-statik dan menggunakan stesen kerja dibumikan.

Untuk pembersihan selepas pateri, proses standard yang serasi dengan bahan plastik peranti (mungkin epoksi atau serupa) harus digunakan. Isopropil alkohol atau pencuci elektronik khusus biasanya selamat, tetapi keserasian harus disahkan jika menggunakan pelarut agresif.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Litar Aplikasi Biasa

Kaedah pemacu paling biasa untuk paparan katod biasa seperti LTS-4301JG ialah menggunakan mikropengawal. Setiap pin anod segmen disambungkan ke pin output mikropengawal melalui perintang had semasa. Nilai perintang ini (R_had) dikira menggunakan Hukum Ohm: R_had= (V_bekalan- V_F) / I_F. Untuk bekalan 5V, V_F2.6V, dan I_Fyang dikehendaki 10 mA, perintang akan menjadi (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ohm. Dua pin katod biasa disambungkan bersama dan kemudian ke pin mikropengawal yang dikonfigurasikan sebagai output ditetapkan kepada logik RENDAH (0V) untuk membolehkan paparan. Untuk memacu berbilang digit, multipleks digunakan: talian segmen untuk semua digit disambungkan secara selari, dan katod biasa setiap digit dikawal secara individu, menghidupkan hanya satu digit pada satu masa secara berturut-turut pantas. Ini menjimatkan sejumlah besar pin I/O.

Untuk pemanduan arus malar atau aplikasi prestasi lebih tinggi, pemacu LED IC khusus (seperti MAX7219 atau TM1637) boleh digunakan. Cip ini mengendalikan multipleks, pengawalan arus, dan kadangkala penyahkodan digit dalaman, sangat memudahkan reka bentuk perisian dan perkakasan.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

Had Semasa:Jangan sekali-kali menyambungkan LED terus ke sumber voltan tanpa mekanisme had semasa (perintang atau pemandu arus malar). Voltan hadapan bukan ambang tetap tetapi ciri aliran arus; tanpa had, arus akan meningkat secara merosakkan.

Kawalan Kecerahan:Kecerahan boleh dikawal dalam dua cara utama: 1) Melaraskan arus hadapan (melalui nilai perintang had dalam skim pemanduan voltan). 2) Menggunakan Modulasi Lebar Denyut (PWM) pada talian segmen atau katod biasa. PWM lebih cekap dan menyediakan julat malap yang lebih luas dan lebih linear.

Sudut Pandangan:Dokumen teknikal mendakwa "Sudut Pandangan Luas." Untuk kebolehbacaan optimum, paparan harus dipasang supaya arah pandangan utama adalah lebih kurang berserenjang dengan muka paparan. Sudut luas memberikan fleksibiliti untuk pandangan luar paksi.

Pelesapan Haba:Walaupun pelesapan kuasa per segmen adalah rendah (70 mW maks), dalam aplikasi multipleks di mana berbilang segmen menyala serentak, jumlah kuasa dalam pakej boleh bertambah. Pastikan pengudaraan mencukupi jika paparan tertutup, terutamanya dalam persekitaran suhu ambien tinggi.

8. Perbandingan Teknikal dan Kelebihan

Berbanding teknologi tujuh segmen lama, LTS-4301JG menawarkan kelebihan berbeza:
- vs. Paparan Berasaskan Pijar/Lampu:Penggunaan kuasa jauh lebih rendah, jangka hayat lebih panjang (puluhan ribu jam vs. ratusan/ribuan), rintangan hentakan dan getaran lebih tinggi, dan operasi lebih sejuk.
- vs. Paparan Pendarfluor Vakum (VFD):Voltan operasi lebih rendah (2-5V vs. puluhan volt untuk VFD), elektronik pemacu lebih mudah, tiada keperluan untuk bekalan kuasa filamen, dan biasanya prestasi lebih baik dalam persekitaran kelembapan tinggi. VFD mungkin menawarkan sudut pandangan lebih luas dan warna berbeza (sering biru-hijau), tetapi LED secara amnya lebih teguh.
- vs. Paparan Hablur Cecair (LCD):LED adalah pancaran dan oleh itu bersinar sendiri, memberikan keterlihatan sangat baik dalam keadaan cahaya rendah dan tiada cahaya tanpa lampu latar. Mereka mempunyai masa tindak balas lebih pantas dan julat suhu operasi lebih luas. LCD, bagaimanapun, menggunakan kuasa lebih kurang dalam mod paparan statik dan boleh memaparkan grafik lebih kompleks.

Penggunaan teknologi AlInGaPkhususnya, berbanding LED hijau GaP (Gallium Fosfida) lama, memberikan kecekapan pencahayaan lebih tinggi, menghasilkan paparan lebih terang untuk arus input sama, atau kecerahan sama pada kuasa lebih rendah. Warna juga lebih tepu dan menarik secara visual.

9. Soalan Lazim (FAQ)

S: Apakah tujuan mempunyai dua pin katod biasa (Pin 3 dan Pin 8)?
J: Ini terutamanya untuk simetri mekanikal dan elektrik pada pakej dua baris. Ia membantu mengimbangi pengagihan arus jika berbilang segmen menyala serentak dan memberikan fleksibiliti dalam penghalaan PCB. Secara dalaman, kedua-dua pin ini disambungkan, jadi anda boleh menggunakan salah satu atau kedua-duanya diikat bersama.

S: Bolehkah saya memacu paparan ini dengan sistem mikropengawal 3.3V?
J: Ya, tetapi anda mesti mengira semula perintang had semasa. Dengan V_bekalan3.3V dan V_F2.6V, voltan merentasi perintang hanya 0.7V. Untuk arus 10 mA, anda memerlukan perintang 70 Ohm (0.7V / 0.01A). Pastikan pin output mikropengawal boleh menyerap/membekalkan arus yang diperlukan.

S: Keamatan pencahayaan diberikan dalam \u00b5cd. Berapa terang itu dalam praktik?
J: 850 \u00b5cd (0.85 mcd) ialah kecerahan standard untuk LED penunjuk kecil. Untuk paparan tujuh segmen dilihat dalam rumah di bawah cahaya ambien normal, ini memberikan aksara jelas dan mudah dibaca. Untuk aplikasi boleh baca cahaya matahari, kecerahan lebih tinggi (puluhan mcd per segmen) diperlukan.

S: Apakah maksud "Rt. Hand Decimal" dalam penerangan?
J: Ia menunjukkan titik perpuluhan diletakkan di sebelah kanan digit, yang merupakan penempatan standard dan paling biasa untuk paparan berangka.

10. Prinsip Operasi

Prinsip operasi asas adalah berdasarkan elektroluminesens dalam simpang p-n semikonduktor. Cip AlInGaP terdiri daripada lapisan bahan semikonduktor jenis-p dan jenis-n. Apabila voltan hadapan melebihi potensi terbina dalam simpang (lebih kurang V_F) dikenakan, elektron dari kawasan-n dan lubang dari kawasan-p disuntik ke kawasan aktif di mana mereka bergabung semula. Dalam semikonduktor jurang jalur langsung seperti AlInGaP, sebahagian besar gabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang khusus (warna) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor, yang direkayasa semasa proses pertumbuhan kristal dengan melaraskan nisbah Aluminium, Indium, Gallium, dan Fosforus.

Format tujuh segmen adalah cara mudah dan cekap untuk mewakili digit berangka menggunakan bilangan minimum elemen dikawal secara bebas (tujuh segmen tambah satu titik perpuluhan). Dengan menyala kombinasi tertentu segmen ini, semua sepuluh digit perpuluhan (0-9) dan beberapa huruf (seperti A, C, E, F, H, L, P, dll.) boleh dibentuk.

11. Trend Teknologi

Walaupun paparan LED tujuh segmen diskret seperti LTS-4301JG kekal sangat relevan untuk bacaan berangka khusus kerana kesederhanaan, keteguhan, dan keberkesanan kos mereka, trend teknologi paparan yang lebih luas memberi kesan kepada ruang aplikasi mereka.

Integrasi:Terdapat trend ke arah modul paparan bersepadu yang termasuk digit LED, pemacu IC, dan kadangkala mikropengawal dalam satu pakej, berkomunikasi melalui antara muka bersiri (I2C, SPI). Ini mengurangkan bilangan komponen dan kerumitan reka bentuk untuk pengguna akhir.

Evolusi Bahan:Teknologi AlInGaP matang dan cemerlang untuk warna merah-amber-kuning-hijau. Untuk hijau tulen dan biru-hijau, teknologi Indium Gallium Nitrida (InGaN) sering menawarkan kecekapan lebih tinggi. Paparan masa depan mungkin menggunakan LED penukar fosfor termaju atau tatasusunan mikro-LED untuk prestasi lebih baik.

Peralihan Aplikasi:Untuk maklumat alfanumerik atau grafik kompleks, paparan LED matriks titik, OLED, atau TFT LCD semakin digunakan. Walau bagaimanapun, kelebihan tiada tandingan paparan tujuh segmen terletak pada kejelasan melampau untuk nombor, kos ultra-rendah, dan kemudahan penggunaan dalam aplikasi di mana hanya nombor perlu ditunjukkan, memastikan penggunaannya berterusan dalam instrumentasi, kawalan industri, dan perkakas untuk masa terdekat. Trend di sini adalah ke arah kecerahan lebih tinggi, penggunaan kuasa lebih rendah, dan mungkin versi lebih pintar, boleh dialamatkan bagi faktor bentuk klasik ini.