Dokumen Teknikal Lembaran Data Paparan LED LTS-4301JD - Ketinggian Digit 0.4 Inci - Hiper Merah 650nm - Voltan Kehadapan 2.6V - Penyerakan Kuasa 70mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTS-4301JD ialah modul paparan nombor satu digit yang padat dan berprestasi tinggi, direka untuk aplikasi yang memerlukan bacaan angka yang jelas dan terang. Fungsi terasnya adalah untuk mewakili digit 0 hingga 9 secara visual menggunakan konfigurasi tujuh segmen standard, ditambah dengan titik perpuluhan di sebelah kanan. Peranti ini direka untuk integrasi ke dalam pelbagai jenis peralatan elektronik di mana ruang, kecekapan kuasa, dan kebolehbacaan adalah faktor kritikal.

Paparan ini menggunakan teknologi semikonduktor AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida) termaju untuk elemen pemancar cahayanya. Sistem bahan ini dipilih khusus untuk kecekapannya dalam menghasilkan cahaya merah berkeamatan tinggi. Cip-cip ini difabrikasi pada substrat GaAs (Gallium Arsenida) yang tidak lutsinar, yang meningkatkan kontras dengan mengelakkan serakan cahaya dalaman dan memperbaiki definisi segmen yang tidak menyala. Pakej ini mempunyai muka hadapan kelabu dengan tanda segmen putih, memberikan penampilan luar keadaan yang sangat baik dan kontras tinggi apabila segmen-segmen itu diterangi.

Pasaran sasaran utama untuk komponen ini termasuklah instrumentasi industri, perkakas pengguna, peralatan ujian dan pengukuran, sistem titik jualan, dan paparan papan pemuka automotif. Keamatan bercahaya yang dikategorikan memastikan tahap kecerahan yang konsisten merentasi kumpulan pengeluaran, yang amat penting untuk aplikasi yang memerlukan prestasi visual yang seragam.

2. Tafsiran Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Ciri Fotometrik dan Optik

Prestasi optik ditakrifkan di bawah keadaan ujian piawai pada suhu ambien (Ta) 25°C. Parameter utama, Keamatan Bercahaya Purata (Iv), mempunyai nilai tipikal 650 µcd (mikrokandela) apabila didorong pada arus kehadapan (IF) 1 mA. Nilai minimum yang ditetapkan ialah 200 µcd, memastikan tahap kecerahan asas. Keamatan bercahaya diukur menggunakan gabungan penderia dan penapis yang ditentukur kepada keluk tindak balas mata fotopik piawai CIE (Commission Internationale de l'Eclairage), menjamin nilai yang dilaporkan sepadan dengan persepsi visual manusia.

Peranti ini memancarkan cahaya dalam spektrum hiper-merah. Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λp) biasanya 650 nanometer (nm). Panjang Gelombang Dominan (λd), yang lebih berkait rapat dengan warna yang dilihat, ditetapkan pada 639 nm. Lebar Separuh Garisan Spektrum (Δλ) ialah 20 nm, menunjukkan ketulenan spektrum dan julat panjang gelombang yang dipancarkan yang sempit, menghasilkan warna merah yang tepu. Nisbah Padanan Keamatan Bercahaya maksimum 2:1 ditetapkan, bermakna perbezaan kecerahan antara mana-mana dua segmen di bawah keadaan dorongan yang sama tidak akan melebihi nisbah ini, memastikan penampilan digit yang terbentuk adalah seragam.

2.2 Parameter Elektrik

Ciri-ciri elektrik menentukan sempadan operasi dan prestasi tipikal. Voltan Kehadapan per segmen (VF) berjulat dari 2.1V hingga 2.6V pada arus ujian 20 mA. Pereka bentuk mesti memastikan litar pemacu dapat menyediakan voltan yang mencukupi untuk mengatasinya. Penarafan Maksimum Mutlak menetapkan had yang ketat: Arus Kehadapan Berterusan per segmen tidak boleh melebihi 25 mA, dengan faktor penyahkadar linear 0.33 mA/°C di atas 25°C. Penyahkadaran ini adalah penting untuk pengurusan haba; apabila suhu ambien meningkat, arus maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan untuk mengelakkan kepanasan berlebihan dan kerosakan kekal.

Arus Kehadapan Puncak 90 mA dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1 ms), yang boleh digunakan untuk skim pemultipleksan atau peningkatan kecerahan jangka pendek. Voltan Songsang Maksimum (VR) per segmen ialah 5V; melebihi ini boleh merosakkan simpang PN LED. Arus Songsang (IR) ditetapkan maksimum 100 µA apabila 5V digunakan dalam pincang songsang, menunjukkan ciri kebocoran simpang.

2.3 Parameter Terma dan Kebolehpercayaan

Peranti ini dinilai untuk Julat Suhu Operasi -35°C hingga +85°C. Julat yang luas ini menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang mengalami variasi suhu yang ketara. Julat Suhu Penyimpanan adalah sama (-35°C hingga +85°C). Penyerakan Kuasa per segmen adalah terhad kepada 70 mW. Menguruskan penyerakan ini melalui had arus yang betul dan, jika perlu, penyejukan haba adalah penting untuk kebolehpercayaan jangka panjang. Lembaran data juga menyatakan profil suhu pematerian: peranti boleh menahan 260°C selama 3 saat pada titik 1/16 inci (lebih kurang 1.6 mm) di bawah satah dudukan, yang membimbing proses pematerian alir semula.

3. Penjelasan Sistem Pengkategorian

Lembaran data menunjukkan bahawa peranti-peranti ini \"Dikategorikan untuk Keamatan Bercahaya.\" Ini membayangkan proses pengkategorian atau pengisihan selepas pembuatan. Walaupun butiran kod kategori khusus tidak disediakan dalam petikan ini, pengkategorian tipikal untuk paparan sedemikian melibatkan pengumpulan unit berdasarkan keamatan bercahaya yang diukur pada arus ujian piawai (contohnya, 1 mA). Ini memastikan pelanggan menerima produk dengan tahap kecerahan yang konsisten. Pereka bentuk yang membekalkan komponen ini harus mengesahkan struktur pengkategorian khusus daripada pengeluar untuk memastikan kategori keamatan yang dipilih memenuhi keperluan aplikasi mereka untuk keseragaman, terutamanya apabila beberapa paparan digunakan bersebelahan.

4. Analisis Keluk Prestasi

Lembaran data merujuk kepada \"Keluk Ciri Elektrik / Optik Tipikal\" pada halaman terakhir. Walaupun graf khusus tidak diperincikan dalam teks yang disediakan, keluk sedemikian yang biasanya dimasukkan dalam lembaran data penuh adalah kritikal untuk reka bentuk. Ini biasanya akan menggambarkan:

• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Arus Kehadapan (Keluk I-V):Graf ini menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus pemacu. Ia biasanya tidak linear, dengan kecekapan sering menurun pada arus yang sangat tinggi.
• Voltan Kehadapan vs. Arus Kehadapan:Keluk ini membantu dalam mereka bentuk litar penghad arus dengan menunjukkan rintangan dinamik LED.
• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Suhu Ambien:Ini menunjukkan penyahkadaran output cahaya apabila suhu meningkat, yang penting untuk aplikasi yang beroperasi dalam keadaan bukan ambien.
• Taburan Spektrum:Plot keamatan relatif berbanding panjang gelombang, mengesahkan secara visual spesifikasi panjang gelombang puncak dan dominan serta lebar separuh spektrum.

Jurutera harus menggunakan keluk ini untuk mengoptimumkan keadaan pemacu untuk keseimbangan kecerahan, kecekapan, dan jangka hayat, dan bukannya beroperasi semata-mata pada penarafan maksimum mutlak.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

Peranti ini dibentangkan dengan lukisan dimensi pakej yang terperinci. Semua dimensi disediakan dalam milimeter, dengan toleransi umum ±0.25 mm (0.01 inci) melainkan dinyatakan sebaliknya. Paparan ini mempunyai ketinggian digit 0.4 inci (10.0 mm). Lukisan mekanikal akan menentukan panjang, lebar, dan ketinggian keseluruhan pakej, penempatan segmen dan titik perpuluhan, jarak dan dimensi lead (pin), dan sebarang ciri kekunci atau orientasi. Maklumat ini adalah penting untuk mencipta tapak kaki PCB, memastikan pemasangan yang betul dalam selongsong produk, dan menyelaraskan paparan dengan betul pada papan.

6. Sambungan Pin dan Litar Dalaman

LTS-4301JD ialah peranti Katod Sepunya. Gambar rajah sambungan pin disediakan dengan jelas:

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

Kehadiran dua pin katod sepunya (3 dan 8) adalah tipikal, berfungsi untuk mengurangkan ketumpatan arus dalam pakej dan meningkatkan kebolehpercayaan. Gambar rajah litar dalaman menunjukkan bahawa semua anod segmen (A-G dan DP) terpencil secara elektrik antara satu sama lain, manakala katod mereka disambungkan bersama secara dalaman kepada dua pin katod sepunya. Konfigurasi ini memerlukan litar pemacu untuk membekalkan arus kepada anod segmen individu dan menyalurkan arus gabungan melalui sambungan katod sepunya.

7. Panduan Pematerian dan Pemasangan

Panduan pemasangan utama yang disediakan ialah had suhu pematerian: komponen boleh menahan 260°C selama 3 saat pada titik 1.6 mm di bawah satah dudukan. Ini adalah rujukan profil alir semula IPC piawai. Untuk pemasangan:

• Gunakan profil alir semula yang disyorkan untuk pematerian tanpa plumbum (seperti yang ditunjukkan oleh suhu puncak 260°C).
• Pastikan reka bentuk pad PCB sepadan dengan dimensi pakej untuk mengelakkan 'tombstoning' atau ketidakselarasan.
• Elakkan tekanan mekanikal pada lead semasa pengendalian. Kanta plastik tidak boleh disentuh secara langsung dengan alat yang tercemar.
• Ikuti langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) piawai semasa pengendalian dan pemasangan untuk melindungi simpang semikonduktor.
• Patuhi julat suhu penyimpanan yang ditetapkan (-35°C hingga +85°C) dan keadaan kelembapan sebelum digunakan.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Tipikal

Paparan ini sesuai untuk mana-mana peranti yang memerlukan bacaan angka tunggal yang sangat mudah dibaca. Aplikasi biasa termasuk: termometer/higrometer digital, paparan pemasa dan pembilang, bacaan meter voltan/arus, panel kawalan perkakas (contohnya, ketuhar, ketuhar gelombang mikro), paparan kalkulator asas, dan penunjuk kod status pada peralatan rangkaian atau industri.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Penghad Arus:Sentiasa gunakan perintang penghad arus bersiri untuk setiap anod segmen. Nilai perintang dikira sebagai R = (Bekalan V - VF) / IF, di mana VF ialah voltan kehadapan (gunakan nilai maks untuk keselamatan) dan IF ialah arus operasi yang dikehendaki (tidak melebihi penarafan berterusan).
• Pemultipleksan:Untuk aplikasi berbilang digit yang menggunakan beberapa paparan sedemikian, skim pemacu berbilang adalah piawai. Ini melibatkan pengaktifan katod sepunya satu digit pada satu masa secara berurutan sambil membentangkan data segmen untuk digit tersebut. Penarafan arus puncak membenarkan arus berdenyut yang lebih tinggi dalam mod ini, tetapi kitar tugas dan arus purata mesti diuruskan untuk kekal dalam had penyerakan kuasa berterusan.
• Antara Muka Pengawal Mikro:Paparan ini mudah didorong oleh pin GPIO pengawal mikro, selalunya melalui IC pemacu atau tatasusunan transistor untuk mengendalikan keperluan arus yang lebih tinggi, terutamanya untuk katod sepunya.
• Sudut Pandangan:Lembaran data mendakwa sudut pandangan yang luas. Untuk penempatan optimum, pertimbangkan garis penglihatan utama pengguna akhir berbanding paparan yang dipasang.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan teknologi lama seperti LED merah GaAsP (Gallium Arsenide Phosphide), teknologi AlInGaP dalam LTS-4301JD menawarkan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan kecerahan yang lebih besar untuk arus input yang sama atau kecerahan setara pada kuasa yang lebih rendah. Penggunaan substrat tidak lutsinar meningkatkan kontras berbanding peranti pada substrat lutsinar, kerana ia menghalang pancaran yang tidak diingini dari sisi cip. Muka kelabu dengan segmen putih menawarkan penampilan profesional dan kontras tinggi walaupun tanpa kuasa, yang lebih baik daripada paparan hitam keseluruhan atau muka lutsinar dalam banyak keadaan pencahayaan ambien. Ketinggian digit 0.4 inci memenuhi niche khusus antara paparan yang lebih kecil dan kurang mudah dibaca dengan paparan yang lebih besar dan lebih banyak menggunakan kuasa.

10. Soalan Lazim Berdasarkan Parameter Teknikal

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

J: Tidak. Anda mesti menggunakan perintang penghad arus bersiri dengan setiap segmen. Untuk bekalan 5V dan arus yang dikehendaki 20 mA, menggunakan VF maksimum 2.6V, nilai perintang akan menjadi (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 Ohm. Sentiasa sahkan keupayaan pembekalan arus pin pengawal mikro.

S: Apakah maksud \"katod sepunya\" untuk reka bentuk litar saya?

J: Ia bermaksud semua katod (sisi negatif) segmen LED disambungkan bersama di dalam pakej. Untuk menyalakan segmen, anda menggunakan voltan positif (melalui perintang) pada pin anod khususnya dan menyambungkan pin katod sepunya ke bumi (0V).

S: Arus berterusan maksimum ialah 25 mA, tetapi keadaan ujian untuk VF menggunakan 20 mA. Yang mana patut saya gunakan?

J: 20 mA ialah keadaan ujian piawai dan titik operasi tipikal yang selamat yang memberikan kecerahan yang baik sambil mengekalkan jangka hayat. Anda boleh beroperasi sehingga 25 mA jika kecerahan yang lebih tinggi diperlukan, tetapi anda mesti mematuhi peraturan suhu ambien dan penyahkadaran dengan ketat. Beroperasi pada atau berhampiran penarafan maksimum mungkin mengurangkan jangka hayat operasi.

S: Mengapa terdapat dua pin katod sepunya?

J: Untuk simetri mekanikal dan untuk mengagihkan jumlah arus katod (yang merupakan jumlah arus dari semua segmen yang menyala) merentasi dua pin. Ini mengurangkan ketumpatan arus per pin, meningkatkan kebolehpercayaan, dan boleh memudahkan susun atur PCB.

11. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Bacaan Voltmeter Digital Mudah.

Seorang pereka bentuk mencipta voltmeter DC 0-5V. Penukar analog-ke-digital (ADC) dengan output 3 digit disambungkan kepada pengawal mikro. Perisian tegar pengawal mikro menukar bacaan digital kepada nombor 3 digit (contohnya, 4.23V). Untuk memaparkan ini, tiga unit LTS-4301JD digunakan. Reka bentuk menggunakan pemultipleksan pembahagian masa. Pengawal mikro menggunakan port untuk mendorong anod segmen (A-G, DP) untuk ketiga-tiga paparan secara selari. Tiga transistor NPN (atau IC pemacu khusus) digunakan untuk menyalurkan arus melalui katod sepunya setiap digit, satu demi satu, dalam urutan pantas (contohnya, pada 100 Hz per digit). Perisian tegar menyelaraskan data segmen dengan katod digit aktif. Perintang penghad arus diletakkan pada setiap lapan talian segmen. Kecerahan dan kontras tinggi memastikan bacaan jelas walaupun dalam persekitaran yang terang. Keamatan bercahaya yang dikategorikan memastikan ketiga-tiga digit kelihatan sama terang.

12. Pengenalan Prinsip

Paparan tujuh segmen ialah sejenis peranti paparan elektronik yang terdiri daripada tujuh diod pemancar cahaya (LED) yang disusun dalam corak angka lapan segi empat tepat. Setiap LED dipanggil segmen kerana ia membentuk sebahagian daripada digit apabila diterangi. Dengan menyalakan gabungan khusus ketujuh-tujuh segmen ini secara selektif, paparan boleh mewakili sepuluh digit perpuluhan (0-9) dan beberapa huruf perenambelasan (A, b, C, d, E, F). LED tambahan untuk titik perpuluhan (DP) sering disertakan. LTS-4301JD melaksanakan prinsip ini menggunakan bahan semikonduktor AlInGaP. Apabila voltan pincang kehadapan melebihi keupayaan simpang diod dikenakan merentasi anod dan katod segmen, elektron dan lubang bergabung semula di rantau aktif semikonduktor, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya) pada panjang gelombang yang ditentukan oleh jurang jalur bahan—dalam kes ini, lebih kurang 650 nm (merah). Substrat tidak lutsinar menyerap foton sesat, meningkatkan kontras.

13. Trend Pembangunan

Evolusi paparan tujuh segmen mengikuti trend yang lebih luas dalam optoelektronik. Walaupun faktor bentuk tujuh segmen asas kekal berguna untuk bacaan angka, teknologi asas terus maju. Terdapat dorongan berterusan ke arah keberkesanan bercahaya yang lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per watt input elektrik), yang meningkatkan kecekapan tenaga dan membolehkan operasi kuasa lebih rendah atau kecerahan meningkat. Gamut warna yang lebih luas dan pembangunan LED hijau dan biru yang lebih cekap berdasarkan bahan seperti InGaN (Indium Gallium Nitrida) telah membolehkan paparan matriks titik berwarna penuh, berbilang digit menjadi lebih biasa, walaupun tujuh segmen kekal dominan untuk aplikasi angka tulen kerana kesederhanaan dan keberkesanan kosnya. Integrasi adalah trend lain, dengan elektronik pemacu, pengawal mikro, dan kadangkala penderia digabungkan menjadi modul \"paparan pintar\". Walau bagaimanapun, komponen diskret seperti LTS-4301JD mengekalkan kedudukan yang kukuh dalam reka bentuk yang memerlukan fleksibiliti, ciri prestasi khusus, atau pengoptimuman kos pada volum yang lebih tinggi.