Dokumen Teknikal LTC-561JG Paparan LED - Ketinggian Digit 0.56 Inci - AlInGaP Hijau - Voltan Hadapan 2.6V

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTC-561JG ialah modul paparan tujuh segmen tiga digit berprestasi tinggi dan berkuasa rendah. Aplikasi utamanya adalah dalam peranti yang memerlukan bacaan angka yang jelas dan terang seperti peralatan ujian, panel kawalan industri, instrumentasi, dan elektronik pengguna. Kelebihan utama peranti ini terletak pada penggunaan teknologi semikonduktor AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida) yang maju untuk cip LED, yang memberikan kecekapan bercahaya dan ketulenan warna yang lebih baik berbanding bahan tradisional.

Paparan ini mempunyai ketinggian digit 0.56 inci (14.2 mm), menawarkan kebolehbacaan yang sangat baik. Ia direka sebagai konfigurasi anod sepunya berbilang, yang memudahkan litar pemacu apabila berinteraksi dengan pengawal mikro atau pemacu paparan. Matlamat reka bentuk utama adalah mencapai prestasi cemerlang pada arus pemacu yang sangat rendah, menjadikannya sesuai untuk aplikasi berkuasa bateri atau sensitif tenaga. Segmen adalah berterusan dan seragam, dan peranti ini dikategorikan untuk keamatan bercahaya bagi memastikan konsistensi dalam kumpulan pengeluaran.

2. Penerangan Mendalam Spesifikasi Teknikal

2.1 Ciri Fotometrik dan Optik

Prestasi optik adalah teras kepada fungsi paparan ini. Pada arus ujian piawai 1mA setiap segmen, keamatan bercahaya purata (Iv) mempunyai nilai tipikal 577 µcd, dengan nilai minimum yang ditetapkan 200 µcd. Ini memastikan paparan cukup terang untuk kebanyakan keadaan pencahayaan dalaman. Pancaran cahaya dicirikan oleh panjang gelombang puncak (λp) 571 nm dan panjang gelombang dominan (λd) 572 nm, meletakkannya dengan kukuh dalam kawasan hijau tulen spektrum cahaya nampak. Lebar separuh garis spektrum (Δλ) ialah 15 nm, menunjukkan output warna yang agak sempit dan jelas.

2.2 Ciri Elektrik

Parameter elektrik menentukan had operasi dan keperluan kuasa. Penarafan maksimum mutlak memberikan had untuk operasi selamat: penyebaran kuasa maksimum 70 mW setiap segmen, arus hadapan puncak 60 mA (di bawah keadaan berdenyut dengan kitar tugas 1/10), dan arus hadapan berterusan 25 mA pada 25°C, menyusut secara linear sebanyak 0.33 mA/°C di atas suhu itu. Voltan songsang maksimum setiap segmen ialah 5V.

Di bawah keadaan operasi tipikal (Ta=25°C), voltan hadapan (Vf) setiap segmen ialah 2.6V pada arus pemacu 20mA. Ciri utama yang ditonjolkan dalam datasheet ialah ciri arus rendah yang sangat baik peranti ini; ia diuji dan dipilih untuk berprestasi baik dengan arus pemacu serendah 1mA setiap segmen, yang mengurangkan penggunaan kuasa sistem keseluruhan dengan ketara. Arus songsang (Ir) ditetapkan pada maksimum 100 µA pada pincang songsang penuh 5V.

2.3 Spesifikasi Terma dan Persekitaran

Peranti ini dinilai untuk julat suhu operasi -35°C hingga +105°C dan julat suhu penyimpanan yang sama. Julat luas ini menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam persekitaran yang sukar, dari peti sejuk beku industri hingga peralatan berhampiran sumber haba. Datasheet juga memberikan panduan pematerian khusus: komponen boleh dikenakan pematerian gelombang atau aliran semula dengan suhu pada 1/16 inci (lebih kurang 1.6 mm) di bawah satah dudukan tidak melebihi 260°C selama 3 saat. Maklumat ini adalah kritikal untuk pemasangan PCB bagi mengelakkan kerosakan terma pada cip LED atau pakej plastik.

3. Sistem Pengkategorian dan Pemadanan

LTC-561JG dikategorikan untuk keamatan bercahaya. Ini bermakna unit diuji dan disusun ke dalam kategori berdasarkan output cahaya yang diukur pada keadaan ujian piawai (biasanya 1mA). Proses pengkategorian ini memastikan pereka menerima paparan dengan tahap kecerahan yang konsisten, yang penting untuk paparan berbilang digit atau produk di mana berbilang unit digunakan bersebelahan. Datasheet menetapkan nisbah pemadanan keamatan bercahaya (untuk kawasan bercahaya serupa) maksimum 2:1. Nisbah ini mentakrifkan variasi yang dibenarkan dalam kecerahan antara segmen peranti tunggal, memastikan keseragaman visual merentasi nombor yang dipaparkan.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun graf khusus tidak terperinci dalam teks yang diberikan, lengkung tipikal untuk peranti sedemikian akan termasuk:

• Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V):Lengkung ini menunjukkan hubungan tak linear antara arus melalui LED dan voltan merentasinya. Ia adalah penting untuk mereka bentuk litar penghad arus.
• Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan:Graf ini menunjukkan bagaimana kecerahan meningkat dengan arus pemacu. Ia biasanya sub-linear, bermakna kecekapan berkurangan pada arus yang sangat tinggi.
• Keamatan Bercahaya vs. Suhu Persekitaran:Lengkung ini menunjukkan penyusutan terma output cahaya. Apabila suhu meningkat, kecekapan bercahaya umumnya berkurangan.
• Taburan Spektrum:Plot keamatan relatif berbanding panjang gelombang, menunjukkan puncak sempit sekitar 571-572 nm.

Lengkung ini membolehkan jurutera mengoptimumkan keadaan pemacu untuk aplikasi tertentu, mengimbangi kecerahan, penggunaan kuasa, dan jangka hayat peranti.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Fizikal

Pakej adalah jenis lubang tembus piawai. Semua dimensi kritikal disediakan dalam milimeter. Toleransi untuk kebanyakan dimensi ialah ±0.25 mm, memastikan keserasian dengan susun atur PCB dan soket piawai. Nota khusus menyebut toleransi anjakan hujung pin +0.4 mm, yang penting untuk peralatan pemasangan automatik.

5.2 Susunan Pin dan Litar Dalaman

Peranti mempunyai konfigurasi 12 pin. Gambar rajah litar dalaman menunjukkan ia adalah paparan anod sepunya berbilang. Tiga digit berkongsi katod segmen mereka, dan setiap digit mempunyai pin anod sepunya sendiri (pin 12, 9, dan 8 untuk Digit 1, 2, dan 3 masing-masing). Ini membolehkan pengawal mikro menyala satu digit pada satu masa dengan menghidupkan anodnya dan menyalurkan arus melalui pin katod segmen yang sesuai. Sambungan pin adalah: 1:E, 2:D, 3:DP (Titik Perpuluhan), 4:C, 5:G, 6:NC (Tiada Sambungan), 7:B, 8:Anod Digit 3, 9:Anod Digit 2, 10:F, 11:A, 12:Anod Digit 1.

6. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

Seperti yang disebut dalam spesifikasi terma, suhu pematerian maksimum yang dibenarkan ialah 260°C selama 3 saat, diukur 1.6mm di bawah satah dudukan. Adalah penting untuk mematuhi ini bagi mengelakkan pakej plastik daripada meleding atau ikatan wayar dalaman daripada gagal. Untuk pematerian aliran semula, profil dengan suhu puncak di bawah 260°C dan masa terhad di atas likuidus adalah disyorkan. Untuk pematerian manual, besi terkawal suhu harus digunakan dengan masa sentuhan minimum. Peranti harus disimpan dalam beg penghalang kelembapan asal sehingga digunakan untuk mengelakkan penyerapan kelembapan, yang boleh menyebabkan "popcorning" semasa aliran semula.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Litar Aplikasi Tipikal

Reka bentuk anod sepunya berbilang memerlukan litar pemacu. Ini biasanya melibatkan penggunaan pengawal mikro dengan pin I/O yang mencukupi atau cip pemacu paparan LED khusus (seperti MAX7219 atau TM1637). Pemacu akan mengaktifkan anod setiap digit secara berurutan (melalui suis transistor) sambil mengeluarkan corak untuk segmen yang harus dinyalakan pada digit itu. Perintang penghad arus diperlukan secara bersiri dengan setiap talian katod segmen (atau dibina dalam cip pemacu). Nilai perintang ini dikira berdasarkan arus segmen yang dikehendaki dan voltan hadapan LED. Contohnya, dengan bekalan 5V dan arus dikehendaki 5mA: R = (Vcc - Vf) / I = (5V - 2.6V) / 0.005A = 480Ω (perintang piawai 470Ω akan digunakan).

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Kadar Segar Semula:Apabila berbilang, kadar segar semula mestilah cukup tinggi (biasanya >60 Hz) untuk mengelakkan kelipan yang kelihatan.
• Penghad Arus:Sentiasa gunakan perintang penghad arus. Memacu LED terus dari pin pengawal mikro boleh merosakkan kedua-dua LED dan pengawal mikro.
• Urutan Kuasa:Elakkan menggunakan voltan songsang atau melebihi penarafan maksimum mutlak.
• Sudut Pandangan:Sudut pandangan yang luas adalah bermanfaat, tetapi kedudukan pemasangan masih harus dipertimbangkan relatif kepada garis penglihatan tipikal pengguna.

8. Perbandingan Teknikal dan Kelebihan

Pembeza utama LTC-561JG ialah penggunaan teknologi AlInGaP untuk pancaran hijau. Berbanding teknologi lama seperti GaP (Gallium Fosfida), AlInGaP menawarkan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan paparan yang lebih terang untuk arus yang sama, atau kecerahan setara pada kuasa yang lebih rendah. "Keperluan kuasa rendah" dan keupayaan untuk beroperasi serendah 1mA setiap segmen adalah hasil langsung kelebihan bahan ini. Tambahan pula, pembinaan "muka kelabu dan segmen putih" meningkatkan nisbah kontras, menjadikan segmen hijau yang bercahaya lebih jelas menonjol terhadap latar belakang, terutamanya dalam keadaan cahaya persekitaran tinggi.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah arus minimum yang diperlukan untuk melihat paparan yang kelihatan?

J: Peranti ini dicirikan sehingga 1mA setiap segmen, yang akan menghasilkan output yang kelihatan (minimum 200 µcd). Untuk aplikasi kuasa sangat rendah, arus dalam julat 1-2mA boleh digunakan.

S: Bolehkah saya memacu paparan ini dengan pengawal mikro 3.3V?

J: Ya. Voltan hadapan tipikal ialah 2.6V. Dengan bekalan 3.3V, terdapat 0.7V merentasi perintang penghad arus, yang mencukupi untuk pengawalan arus stabil pada arus rendah hingga sederhana (contohnya, 5-10mA).

S: Mengapa terdapat pin "Tiada Sambungan" (Pin 6)?

J: Ini adalah biasa dalam pakej paparan untuk mengekalkan kiraan pin dan tapak kaki piawai merentasi varian produk yang berbeza (contohnya, dengan atau tanpa titik perpuluhan, warna berbeza). Ia memberikan kestabilan mekanikal tetapi tidak boleh disambungkan secara elektrik.

S: Bagaimanakah saya mencapai kecerahan seragam merentasi ketiga-tiga digit?

J: Dalam operasi berbilang, pastikan masa hidup (kitar tugas) adalah sama untuk setiap digit. Juga, gunakan maklumat pengkategorian keamatan bercahaya; menetapkan kategori ketat dari pembekal anda membantu.

10. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Senario: Paparan Multimeter Mudah Alih

Seorang pereka mencipta multimeter digital mudah alih. Keperluan utama adalah: operasi bateri (9V), kebolehbacaan dalam/luar yang jelas, dan penggunaan kuasa rendah untuk jangka hayat bateri yang panjang. LTC-561JG adalah calon yang ideal. Pereka memilih untuk memacu setiap segmen pada 2mA. Menggunakan cip pemacu berbilang dikuasakan dari bateri 9V (diturunkan kepada 5V untuk logik), arus purata yang ditarik untuk paparan "888" yang dinyalakan sepenuhnya boleh dikira. Dengan 3 digit * 7 segmen = 21 segmen dinyalakan, tetapi disebabkan berbilang, hanya satu digit hidup pada satu masa. Arus puncak setiap digit ialah 7 segmen * 2mA = 14mA. Dengan kitar tugas 1/3, arus purata adalah ~4.7mA. Menambah arus rehat untuk pemacu, jumlahnya adalah jauh di bawah 10mA, membolehkan beratus-ratus jam operasi pada bateri 9V piawai. Kecerahan tinggi dan kontras memastikan kebolehbacaan dalam pelbagai keadaan pencahayaan.

11. Prinsip Operasi

Peranti ini beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan melebihi voltan hidup diod (lebih kurang 2.05V untuk peranti AlInGaP ini) dikenakan, elektron dari kawasan jenis-n dan lubang dari kawasan jenis-p bergabung semula dalam kawasan aktif. Dalam AlInGaP, penggabungan semula ini membebaskan tenaga terutamanya dalam bentuk foton dalam julat panjang gelombang hijau (sekitar 572 nm). Setiap tujuh segmen (A hingga G) dan titik perpuluhan (DP) mengandungi satu atau lebih cip LED ini. Dalam konfigurasi anod sepunya, semua anod LED untuk digit tertentu disambungkan bersama secara dalaman. Untuk menyalakan segmen, katodnya disambungkan ke voltan lebih rendah (bumi melalui perintang) sementara anod sepunya digitnya disambungkan ke voltan bekalan positif.

12. Trend Teknologi

Walaupun paparan tujuh segmen kekal ada di mana-mana untuk bacaan angka, teknologi LED asas terus berkembang. AlInGaP mewakili sistem bahan yang matang dan sangat cekap untuk LED merah, oren, ambar, dan hijau. Trend semasa dalam teknologi paparan termasuk peralihan ke arah mikro-LED berasaskan silikon sepenuhnya dan peminiaturan lanjut. Walau bagaimanapun, untuk paparan digit bersaiz sederhana lubang tembus, AlInGaP menawarkan keseimbangan prestasi, kebolehpercayaan, dan kos yang sangat baik. Trend ke arah penggunaan kuasa yang lebih rendah dalam semua peranti elektronik selaras sempurna dengan keupayaan paparan ini untuk beroperasi pada arus yang sangat rendah. Tambahan pula, pematuhan RoHS (pakej bebas plumbum) yang disebut dalam datasheet mencerminkan pergerakan seluruh industri ke arah proses pembuatan mesra alam.