Dokumen Teknikal Lembaran Data Paparan LED LTS-4801JD - Ketinggian Digit 0.39 Inci - AlInGaP Merah Hiper - Voltan Hadapan 2.6V - Penyerakan Kuasa 70mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTS-4801JD ialah modul paparan tujuh segmen satu digit berprestasi tinggi yang direka untuk aplikasi yang memerlukan bacaan angka yang jelas dan terang. Fungsi terasnya adalah untuk mewakili digit 0-9 dan beberapa huruf secara visual menggunakan segmen LED yang boleh dialamatkan secara individu. Peranti ini direka untuk kebolehpercayaan dan kemudahan integrasi ke dalam pelbagai sistem elektronik.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Paparan ini menawarkan beberapa kelebihan utama yang menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi. Faedah utamanya termasuk penampilan aksara yang sangat baik dengan segmen seragam berterusan, kecerahan dan kontras tinggi untuk keterlihatan unggul walaupun dalam keadaan cahaya terang, dan sudut pandangan luas yang memastikan kebolehbacaan dari pelbagai kedudukan. Tambahan pula, ia mempunyai keperluan kuasa rendah dan kebolehpercayaan keadaan pepejal, menyumbang kepada jangka hayat operasi yang panjang dan kecekapan tenaga. Peranti ini dikategorikan untuk keamatan bercahaya, memberikan konsistensi dalam tahap kecerahan. Sasaran pasaran termasuk panel kawalan perindustrian, peralatan ujian dan pengukuran, perkakas pengguna, papan pemuka automotif (paparan sekunder), dan mana-mana sistem terbenam yang memerlukan paparan angka yang padat dan boleh dipercayai.

2. Penyelaman Mendalam Spesifikasi Teknikal

Prestasi LTS-4801JD ditakrifkan oleh satu set parameter elektrik dan optik yang tepat yang mesti dipertimbangkan oleh pereka untuk pelaksanaan yang betul.

2.1 Ciri Fotometrik dan Optik

Prestasi optik adalah teras kepada fungsinya. Peranti ini menggunakan cip LED AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida) Merah Hiper. Output cahaya dicirikan oleh keamatan bercahaya purata tipikal (Iv) 200 hingga 650 mikrokandela (μcd) apabila didorong pada arus hadapan (IF) 1mA. Warna ditakrifkan oleh panjang gelombang pancaran puncak (λp) 650 nanometer (nm) dan panjang gelombang dominan (λd) 639 nm, kedua-duanya diukur pada IF=20mA. Separuh lebar garisan spektrum (Δλ) ialah 20 nm, menunjukkan warna merah yang agak tulen. Padanan keamatan bercahaya antara segmen ditentukan pada nisbah maksimum 2:1, memastikan penampilan seragam merentasi digit.

2.2 Parameter Elektrik

Spesifikasi elektrik memastikan operasi yang selamat dan berkesan. Penarafan maksimum mutlak mentakrifkan had operasi: penyerakan kuasa per segmen ialah 70mW, arus hadapan puncak per segmen ialah 90mA (pada kitaran tugas 1/10, lebar nadi 0.1ms), dan arus hadapan berterusan per segmen ialah 25mA pada 25°C, menyusut secara linear pada 0.33 mA/°C. Voltan songsang maksimum per segmen ialah 5V. Di bawah keadaan operasi tipikal (Ta=25°C, IF=20mA), voltan hadapan per segmen (VF) adalah antara 2.1V hingga 2.6V. Arus songsang (IR) adalah maksimum 100 μA pada VR=5V.

2.3 Spesifikasi Terma dan Persekitaran

Peranti ini dinilai untuk julat suhu operasi -35°C hingga +85°C dan julat suhu penyimpanan yang sama. Julat luas ini menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang mengalami variasi suhu yang ketara. Penarafan suhu pateri menyatakan bahawa peranti boleh menahan 260°C selama 3 saat pada titik 0.116 inci (atau kira-kira 2.95mm) di bawah satah dudukan, yang merupakan maklumat kritikal untuk proses pemasangan.

3. Penjelasan Sistem Pengkategorian

Lembaran data menunjukkan peranti ini "dikategorikan untuk keamatan bercahaya." Ini membayangkan sistem pengkategorian digunakan, kemungkinan berdasarkan keamatan bercahaya purata (Iv) yang diukur pada keadaan ujian piawai (IF=1mA). Kategori akan mengumpulkan peranti dengan tahap output cahaya yang serupa (contohnya, 200-350 μcd, 350-500 μcd, 500-650 μcd). Ini membolehkan pereka memilih bahagian dengan kecerahan yang konsisten untuk paparan berbilang digit atau aplikasi di mana padanan kecerahan adalah kritikal. Nisbah padanan keamatan bercahaya maksimum 2:1 yang ditentukan adalah jaminan prestasi dalam satu peranti, manakala pengkategorian memastikan konsistensi merentasi pelbagai peranti.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun petikan lembaran data yang disediakan merujuk kepada "Lengkung Ciri Elektrik / Optik Tipikal," lengkung tipikal untuk peranti sedemikian akan menggambarkan secara grafik hubungan utama yang penting untuk reka bentuk.

4.1 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)

Lengkung I-V tipikal akan menunjukkan hubungan eksponen antara arus hadapan (IF) dan voltan hadapan (VF) untuk cip LED AlInGaP. Lengkung akan mula mengalir dengan ketara sekitar 1.8V-2.0V dan menunjukkan cerun yang agak curam dalam julat operasi normal (contohnya, 5-30mA), dengan VF meningkat kepada tipikal 2.1V-2.6V pada 20mA. Lengkung ini adalah penting untuk mereka bentuk litar penghad arus.

4.2 Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan

Lengkung ini adalah penting untuk kawalan kecerahan. Ia biasanya akan menunjukkan bahawa keamatan bercahaya (Iv) meningkat secara linear dengan arus hadapan (IF) dalam julat yang ketara sebelum berpotensi tepu pada arus yang sangat tinggi. Cerun garis ini menentukan kecekapan (lumen per watt atau kandela per ampere). Pereka menggunakan ini untuk memilih arus operasi yang diperlukan untuk mencapai tahap kecerahan yang dikehendaki.

4.3 Keamatan Bercahaya vs. Suhu Ambien

Output cahaya LED berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Lengkung penyusutan akan menggambarkan keamatan bercahaya relatif sebagai fungsi suhu ambien (Ta) atau suhu simpang (Tj). Untuk LED AlInGaP, output boleh menurun dengan ketara apabila suhu meningkat, yang mesti diambil kira dalam pengurusan terma dan reka bentuk yang bertujuan untuk persekitaran suhu tinggi.

4.4 Taburan Spektrum

Graf taburan kuasa spektrum akan menunjukkan keamatan relatif cahaya yang dipancarkan merentasi panjang gelombang yang berbeza, berpusat di sekitar puncak 650 nm. Separuh lebar spektrum 20 nm menunjukkan lebar puncak ini pada separuh keamatan maksimumnya, mengesahkan sifat monokromatik cahaya merah.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

Pembinaan fizikal LTS-4801JD ditakrifkan untuk integrasi mekanikal.

5.1 Dimensi dan Lukisan Garis Besar

Pakej ini mempunyai ketinggian digit 0.39 inci (10.0 mm). Lukisan berdimensi terperinci (dirujuk dalam lembaran data) menentukan panjang, lebar, dan ketinggian keseluruhan pakej, dimensi dan jarak segmen, jarak dan panjang pendawaian (pin), dan kedudukan titik perpuluhan sebelah kanan. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Lukisan ini adalah penting untuk mencipta tapak PCB dan memastikan pemasangan yang betul dalam selungkup.

5.2 Pinout dan Pengenalpastian Polarity

Peranti ini mempunyai konfigurasi 10 pin. Ia mempunyai seni bina anod sepunya, bermakna anod semua segmen LED disambungkan secara dalaman dan dibawa keluar ke pin tertentu. Sambungan pin adalah seperti berikut: Pin 3 dan Pin 8 adalah Anod Sepunya (dan disambungkan secara dalaman). Katod untuk setiap segmen adalah pada pin individu: Pin 1 (G), Pin 2 (F), Pin 4 (E), Pin 5 (D), Pin 6 (D.P. untuk titik perpuluhan), Pin 7 (C), Pin 9 (B), Pin 10 (A). Penomboran pin dan lokasi pin 1 mesti dikenal pasti dari lukisan mekanikal. Penerangan "Rt. Hand Decimal" mengesahkan titik perpuluhan terletak di sebelah kanan digit.

5.3 Gambar Rajah Litar Dalaman

Gambar rajah litar dalaman yang dirujuk mewakili secara visual konfigurasi anod sepunya. Ia akan menunjukkan satu nod sepunya (anod) disambungkan kepada bekalan positif, dengan setiap segmen LED (A hingga G, tambah DP) mempunyai katodnya disambungkan ke pin berasingan. Untuk menyala segmen, pin katod yang sepadan mesti didorong rendah (disambungkan ke bumi melalui perintang penghad arus) manakala anod sepunya dikekalkan tinggi.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Pengendalian yang betul diperlukan untuk mengekalkan integriti peranti.

6.1 Parameter Pateri Alir Semula

Parameter kritikal yang disediakan ialah suhu pateri maksimum: 260°C selama 3 saat, diukur 0.116 inci (2.95mm) di bawah satah dudukan. Ini selaras dengan profil alir semula bebas plumbum tipikal (contohnya, IPC/JEDEC J-STD-020). Profil alir semula piawai dengan zon pemanasan awal, peningkatan terma pantas, zon suhu puncak tidak melebihi 260°C untuk masa yang ditentukan, dan zon penyejukan terkawal harus digunakan. Profil mesti memastikan suhu pada pendawaian pakej tidak melebihi maksimum mutlak.

6.2 Langkah Berjaga-jaga dan Pengendalian

Langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) piawai harus dipatuhi semasa pengendalian dan pemasangan, kerana cip LED sensitif kepada elektrik statik. Elakkan menggunakan tekanan mekanikal pada pendawaian atau pakej plastik. Pembersihan selepas pateri harus menggunakan kaedah yang serasi dengan bahan pakej (kemungkinan epoksi).

6.3 Keadaan Penyimpanan

Peranti harus disimpan dalam julat suhu penyimpanan yang ditentukan -35°C hingga +85°C. Adalah dinasihatkan untuk menyimpan komponen dalam persekitaran kelembapan rendah dan dalam pembungkusan perlindungan ESD sehingga sedia untuk digunakan untuk mengelakkan penyerapan lembapan dan kerosakan elektrostatik.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Litar Aplikasi Tipikal

Kaedah pacuan paling biasa untuk paparan anod sepunya seperti LTS-4801JD ialah pemultipleksan, terutamanya apabila berbilang digit digunakan. Mikropengawal atau pemacu paparan IC khusus akan mengalirkan kuasa anod sepunya setiap digit secara berurutan sambil mengeluarkan corak katod untuk segmen yang sepatutnya menyala pada digit tersebut. Kaedah ini menjimatkan pin I/O. Untuk aplikasi satu digit, pacuan statik yang lebih mudah boleh digunakan: sambungkan pin anod sepunya (3 & 8) kepada voltan bekalan positif (Vcc) melalui perintang penghad arus untuk keseluruhan paparan, dan sambungkan setiap pin katod (A-G, DP) ke pin I/O mikropengawal atau transistor pemacu. Setiap pin I/O memerlukan perintang penghad arus bersiri untuk segmen masing-masing.

7.2 Pengiraan Perintang Penghad Arus

Nilai perintang penghad arus adalah kritikal. Ia boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (Vcc - VF) / IF. Sebagai contoh, dengan Vcc 5V, VF tipikal 2.6V, dan IF yang dikehendaki 20mA: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 Ohm. Penarafan kuasa perintang harus sekurang-kurangnya P = (IF)^2 * R = (0.020)^2 * 120 = 0.048W, jadi perintang piawai 1/8W (0.125W) atau 1/4W adalah mencukupi.

7.3 Pertimbangan Reka Bentuk

Kawalan Kecerahan:Kecerahan boleh dilaraskan dengan mengubah arus hadapan (IF) dalam had yang ditentukan, sama ada dengan menukar nilai perintang atau menggunakan PWM (Modulasi Lebar Nadi) pada isyarat pacuan. PWM sangat berkesan untuk penggelapan.

Sudut Pandangan:Sudut pandangan yang luas adalah bermanfaat tetapi pertimbangkan arah pandangan utama apabila meletakkan paparan dalam produk akhir.

Pengurusan Terma:Walaupun penyerakan kuasa rendah, pastikan pengudaraan yang mencukupi jika berbilang paparan digunakan atau jika beroperasi pada suhu ambien tinggi untuk mengelakkan degradasi kecerahan dan memanjangkan jangka hayat.

Peningkatan Kontras:Muka kelabu dan segmen putih memberikan kontras semula jadi. Untuk kebolehbacaan optimum, bezel atau penapis berwarna gelap di sekeliling paparan boleh meningkatkan kontras, terutamanya dalam cahaya ambien terang.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

LTS-4801JD membezakan dirinya terutamanya melalui penggunaan teknologi AlInGaP dan ciri prestasi khusus.

AlInGaP vs. Teknologi LED Lain:Berbanding dengan LED merah GaAsP atau GaP tradisional, LED AlInGaP menawarkan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per unit kuasa elektrik), kestabilan suhu yang lebih baik, dan warna merah yang lebih tepu, "hiper". Berbanding dengan LED putih berkuasa tinggi yang lebih baru digunakan dengan penapis, peranti ini lebih mudah, memerlukan elektronik pacuan yang kurang kompleks, dan menawarkan warna merah tulen dan cekap secara langsung.

Dalam Paparan Tujuh Segmen:Ketinggian digit 0.39 inci meletakkannya dalam kategori saiz biasa untuk instrumen dipasang panel. Kelebihan daya saing utama yang disenaraikan adalah segmen seragam berterusan (untuk penampilan bersih), kecerahan dan kontras tinggi, dan pengkategorian untuk keamatan bercahaya (memastikan konsistensi). Keperluan kuasa rendah juga merupakan faedah untuk peranti berkuasa bateri.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S1: Apakah tujuan mempunyai dua pin anod sepunya (Pin 3 dan Pin 8)?

J1: Mempunyai dua pin untuk sambungan sepunya membantu mengagihkan jumlah arus anod, iaitu jumlah arus semua segmen yang menyala. Ini mengurangkan ketumpatan arus dalam satu pin dan jejak PCB, meningkatkan kebolehpercayaan. Ia disambungkan secara dalaman, jadi hanya satu yang perlu disambungkan dalam litar, tetapi menyambungkan kedua-duanya adalah disyorkan untuk prestasi terbaik.

S2: Bolehkah saya memacu paparan ini secara langsung dari mikropengawal 3.3V tanpa perintang penghad arus?

J2: Tidak. Anda mesti sentiasa menggunakan perintang penghad arus untuk setiap segmen (atau sumber arus terkawal). Voltan hadapan (VF) biasanya 2.1V-2.6V. Menyambungkan 3.3V terus ke LED melalui pin mikropengawal akan cuba memacu arus yang tidak terkawal, berpotensi merosakkan melalui LED, kerana satu-satunya rintangan adalah rintangan dalaman pin MCU dan LED, yang sangat rendah.

S3: Apakah maksud "penyusutan linear dari 25°C" untuk arus hadapan berterusan?

J3: Ia bermaksud arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu ambien meningkat melebihi 25°C. Faktor penyusutan ialah 0.33 mA/°C. Sebagai contoh, pada 50°C (25°C di atas rujukan), arus maksimum akan menjadi 25mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 25mA - 8.25mA = 16.75mA. Ini mengelakkan terlalu panas dan memastikan kebolehpercayaan.

S4: Bagaimanakah saya mentafsir nisbah padanan keamatan bercahaya 2:1?

J4: Ini bermakna dalam satu unit LTS-4801JD, segmen paling malap tidak akan kurang daripada separuh terang daripada segmen paling terang apabila diukur di bawah keadaan yang sama (IF=1mA). Ini memastikan keseragaman visual merentasi digit.

10. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Bacaan Voltmeter Digital Mudah

Seorang pereka mencipta voltmeter digital padat untuk memaparkan 0.0V hingga 19.9V. Mereka memerlukan paparan yang jelas dan berkuasa rendah. Mereka memilih LTS-4801JD untuk kecerahan tinggi dan saiz 0.39 inci, yang boleh dibaca untuk kegunaan yang dimaksudkan. Tiga paparan digunakan untuk tiga digit. ADC mikropengawal membaca voltan, menukarnya kepada nilai, dan memacu paparan melalui skema pemultipleksan menggunakan tatasusunan transistor untuk anod sepunya dan pin I/O MCU (dengan perintang bersiri) untuk katod segmen. Titik perpuluhan sebelah kanan pada digit tengah digunakan untuk menunjukkan tempat persepuluh. Warna merah AlInGaP dipilih untuk kontras tinggi terhadap panel gelap. Pereka mengira nilai perintang untuk sistem 5V untuk memacu setiap segmen pada ~15mA, memberikan kecerahan yang mencukupi sambil kekal dalam penarafan berterusan 25mA pada suhu bilik.

11. Pengenalan Prinsip Operasi

LTS-4801JD beroperasi berdasarkan prinsip asas elektroluminesens dalam bahan semikonduktor. Struktur cip AlInGaP membentuk simpang p-n. Apabila voltan hadapan melebihi ambang simpang (kira-kira 1.8-2.0V) dikenakan, elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik ke dalam rantau aktif di mana ia bergabung semula. Dalam AlInGaP, penggabungan semula ini membebaskan tenaga terutamanya dalam bentuk foton (cahaya) dalam julat panjang gelombang merah (~650 nm). Setiap tujuh segmen (A hingga G) dan titik perpuluhan (DP) mengandungi satu atau lebih cip LED kecil ini tertanam dalam pakej. Konfigurasi anod sepunya memudahkan litar pacuan luaran dengan membenarkan satu sumber voltan positif mengalirkan kuasa ke semua segmen, dengan kawalan individu dicapai dengan membumikan katod segmen yang dikehendaki.

12. Trend dan Konteks Teknologi

Paparan LED tujuh segmen seperti LTS-4801JD mewakili teknologi paparan yang matang dan sangat dioptimumkan. Walaupun teknologi yang lebih baru seperti OLED matriks titik atau LCD TFT menawarkan fleksibiliti yang lebih besar (grafik penuh, pelbagai warna), LED tujuh segmen mengekalkan kelebihan kuat dalam niche tertentu: kesederhanaan melampau elektronik pacuan, kecerahan dan kontras yang sangat tinggi, kebolehbacaan yang sangat baik dalam cahaya matahari langsung, julat suhu operasi yang luas, dan kebolehpercayaan jangka panjang yang luar biasa tanpa lampu latar yang gagal. Trend dalam segmen ini adalah ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak lumen per watt) menggunakan bahan semikonduktor maju seperti AlInGaP, seperti yang dilihat dalam peranti ini, dan ke arah pakej permukaan dipasang untuk pemasangan automatik. Ia kekal sebagai penyelesaian pilihan untuk aplikasi di mana paparan angka yang kos efektif, lasak dan sangat boleh dibaca adalah keperluan utama.