Dokumen Teknikal Lembaran Data Paparan LED LTC-4724JS - Ketinggian Digit 0.4 Inci - LED Kuning AlInGaP - Voltan Kehadapan 2.6V - Penyerakan Kuasa 40mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTC-4724JS ialah modul paparan tujuh segmen tiga digit yang padat dan berprestasi tinggi, direka untuk aplikasi yang memerlukan bacaan angka yang jelas. Fungsi utamanya adalah untuk mewakili tiga digit (0-9) dan titik perpuluhan yang berkaitan secara visual menggunakan segmen LED individu. Peranti ini direka untuk integrasi ke dalam pelbagai sistem elektronik di mana kecekapan ruang, kebolehbacaan, dan kebolehpercayaan adalah pertimbangan utama.

Teknologi teras menggunakan bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP) untuk cip LED. Sistem bahan ini terkenal dengan kecekapannya yang tinggi dan prestasi cemerlang dalam kawasan spektrum kuning hingga merah. Cip-cip ini difabrikasi pada substrat Gallium Arsenida (GaAs) yang tidak lutsinar, yang membantu mengarahkan output cahaya ke hadapan, meningkatkan kecerahan dan kontras. Paparan ini mempunyai muka hadapan kelabu dengan tanda segmen putih, menyediakan latar belakang kontras tinggi yang meningkatkan kebolehbacaan aksara di bawah pelbagai keadaan pencahayaan.

Paparan ini menggunakan konfigurasi katod sepunya berbilang. Reka bentuk ini mengurangkan bilangan pin pemacu yang diperlukan dengan ketara berbanding kaedah pemacu statik. Daripada memerlukan pin khusus untuk setiap segmen setiap digit, katod setiap digit disambungkan bersama dan dikawal secara berurutan (berbilang), manakala anod untuk setiap jenis segmen (A-G, DP) dikongsi merentasi semua digit. Ini menjadikannya sangat cekap untuk sistem berasaskan mikropengawal dengan pin I/O yang terhad.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Ciri Fotometrik dan Optik

Prestasi optik adalah teras kepada fungsi paparan. Parameter utama diukur di bawah keadaan ujian piawai, biasanya pada suhu ambien (Ta) 25°C.

• Keamatan Bercahaya Purata (I_V):Parameter ini mentakrifkan kecerahan yang dirasakan bagi sesuatu segmen. Dengan arus ujian (I_F) 1mA, nilai tipikal ialah 650 µcd (mikrokandela), dengan nilai minimum terjamin 200 µcd. Julat yang luas menunjukkan proses pengkategorian atau 'binning' untuk keamatan, yang biasa dalam pembuatan LED untuk memastikan tahap prestasi minimum.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_p):Diukur pada I_F=20mA, panjang gelombang puncak tipikal ialah 588 nanometer (nm). Ini meletakkan pancaran dengan tegas dalam kawasan kuning spektrum cahaya nampak.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):Ini ialah 587 nm, sangat hampir dengan panjang gelombang puncak. Panjang gelombang dominan ialah panjang gelombang tunggal yang paling mewakili warna cahaya yang dirasakan dan adalah penting untuk aplikasi kritikal warna.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):Pada 15 nm (tipikal), parameter ini menunjukkan ketulenan spektrum atau lebar jalur cahaya yang dipancarkan. Separuh lebar yang agak sempit, seperti yang dilihat di sini, adalah ciri LED AlInGaP dan menyumbang kepada warna kuning yang tepu dan tulen.
• Nisbah Padanan Keamatan Bercahaya (I_V-m):Nisbah ini, ditetapkan sebagai maksimum 2:1, mentakrifkan variasi yang dibenarkan dalam kecerahan antara segmen yang berbeza dalam paparan yang sama. Nisbah 2:1 bermaksud segmen paling terang tidak boleh lebih daripada dua kali lebih terang daripada segmen paling malap di bawah keadaan pemacu yang sama, memastikan penampilan seragam.

Semua ukuran keamatan bercahaya dilakukan menggunakan gabungan penderia cahaya dan penapis yang ditentukur untuk menghampiri lengkung tindak balas mata fotopik piawai CIE (Commission Internationale de l'Eclairage), memastikan ukuran berkorelasi dengan persepsi visual manusia.

2.2 Ciri Elektrik dan Penarafan Maksimum Mutlak

Pematuhan terhadap had ini adalah kritikal untuk jangka hayat peranti dan mencegah kegagalan bencana.

• Arus Kehadapan Berterusan per Segmen:Arus DC berterusan maksimum yang dibenarkan melalui mana-mana segmen LED tunggal ialah 25 mA pada 25°C. Melebihi suhu ini, penarafan mesti dikurangkan secara linear pada kadar 0.33 mA per darjah Celsius peningkatan suhu ambien.
• Arus Kehadapan Puncak per Segmen:Untuk operasi berdenyut, arus yang lebih tinggi dibenarkan. Di bawah kitar tugas 1/10 dengan lebar denyut 0.1ms, arus puncak boleh mencapai 60 mA. Ini berguna untuk skema berbilang di mana kecerahan seketika yang lebih tinggi diperlukan semasa masa ON yang singkat.
• Penyerakan Kuasa per Segmen:Kuasa maksimum yang boleh diserak sebagai haba oleh satu segmen ialah 40 mW. Ini dikira sebagai Voltan Kehadapan (V_F) didarab dengan Arus Kehadapan (I_F). Melebihi had ini berisiko memanaskan persimpangan semikonduktor secara berlebihan.
• Voltan Kehadapan per Segmen (V_F):Pada arus pemacu 20 mA, susut voltan kehadapan tipikal merentasi segmen LED ialah 2.6V, dengan minimum 2.05V. Parameter ini adalah penting untuk mereka bentuk litar pembatas arus dalam pemacu.
• Voltan Songsang per Segmen:Voltan pincang songsang maksimum yang boleh dikenakan merentasi segmen LED ialah 5V. Melebihi ini boleh menyebabkan kerosakan serta-merta dan tidak boleh balik kepada LED disebabkan kerosakan persimpangan.
• Arus Songsang per Segmen (I_R):Dengan pincang songsang 5V dikenakan, arus bocor biasanya 100 µA atau kurang.

2.3 Spesifikasi Terma dan Persekitaran

• Julat Suhu Operasi:Peranti ini ditetapkan untuk berfungsi dengan betul dalam julat suhu ambien -35°C hingga +85°C. Prestasi di luar julat ini tidak dijamin.
• Julat Suhu Penyimpanan:Peranti ini boleh disimpan tanpa operasi dalam julat yang sama -35°C hingga +85°C.
• Suhu Pateri:Semasa pemasangan, peranti ini boleh menahan suhu pateri maksimum 260°C untuk tempoh maksimum 3 saat, diukur 1.6mm di bawah satah dudukan pakej. Ini adalah kritikal untuk proses pateri gelombang atau reflow.

3. Sistem 'Binning' dan Pengkategorian

Lembaran data menyatakan dengan jelas bahawa peranti ini \"Dikategorikan untuk Keamatan Bercahaya.\" Ini membayangkan proses penyusunan selepas pengeluaran ('binning'). Walaupun kod 'bin' khusus tidak disediakan dalam petikan ini, pengkategorian tipikal untuk paparan sedemikian melibatkan pengumpulan unit berdasarkan keamatan bercahaya yang diukur pada arus ujian piawai. Ini memastikan pelanggan menerima paparan dengan tahap kecerahan minimum yang konsisten. Nilai minimum (200 µcd) dan tipikal (650 µcd) yang ditetapkan untuk I_Vmentakrifkan sempadan pengkategorian ini. Pereka harus sedar bahawa kecerahan boleh berbeza antara unit dalam nisbah padanan 2:1 yang ditetapkan dan merentasi 'bin' keamatan, yang mungkin menjejaskan penentukuran sistem untuk kecerahan seragam merentasi pelbagai paparan.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data merujuk kepada \"Lengkung Ciri Elektrik / Optik Tipikal\" yang penting untuk kerja reka bentuk terperinci. Walaupun graf khusus tidak disediakan dalam teks, berdasarkan ciri LED piawai, lengkung ini biasanya termasuk:

• Arus Kehadapan vs. Voltan Kehadapan (Lengkung I-V):Lengkung bukan linear ini menunjukkan hubungan antara voltan yang dikenakan merentasi LED dan arus yang terhasil. Ia adalah penting untuk mereka bentuk pemadu arus malar, kerana perubahan kecil dalam voltan boleh menyebabkan perubahan besar dalam arus (dan seterusnya kecerahan). 'Lutut' lengkung, sekitar V_Ftipikal 2.6V pada 20mA, adalah kawasan operasi normal.
• Keamatan Bercahaya vs. Arus Kehadapan (Lengkung I-L):Graf ini menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus pemacu. Ia secara amnya linear dalam julat tetapi akan tepu pada arus yang sangat tinggi disebabkan kejatuhan terma dan kecekapan. Titik ujian 1mA untuk I_Vdan titik 20mA untuk parameter lain menyediakan dua rujukan utama pada lengkung ini.
• Keamatan Bercahaya vs. Suhu Ambien:Output cahaya LED biasanya berkurangan apabila suhu persimpangan meningkat. Lengkung ini adalah penting untuk aplikasi yang beroperasi dalam julat suhu yang luas untuk memastikan kebolehbacaan dikekalkan pada suhu tinggi.
• Taburan Spektrum:Plot keamatan relatif berbanding panjang gelombang, menunjukkan puncak pada ~588 nm dan separuh lebar sempit 15 nm, mengesahkan pancaran warna kuning tulen.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Fizikal dan Toleransi

Lukisan pakej menyediakan data mekanikal kritikal untuk susun atur PCB dan reka bentuk sarung. Semua dimensi disediakan dalam milimeter. Toleransi umum untuk dimensi yang tidak ditentukan ialah ±0.25 mm (yang bersamaan dengan ±0.01 inci). Pereka mesti menggabungkan toleransi ini ke dalam reka bentuk mekanikal mereka untuk memastikan pemasangan yang betul. Lukisan akan memperincikan panjang, lebar, dan ketinggian keseluruhan modul paparan, jarak antara digit, saiz segmen, dan kedudukan dan diameter pin pemasangan.

5.2 Konfigurasi Pin dan Gambar Rajah Sambungan

Jadual sambungan pin adalah peta antara muka antara litar dalaman dan dunia luar. LTC-4724JS menggunakan susunan 15 pin (dengan beberapa pin ditanda sebagai \"Tiada Sambungan\" atau \"Tiada Pin\").

• Katod Sepunya:Pin 1, 5, 7, dan 14 adalah sambungan katod. Pin 1 adalah untuk Digit 1, Pin 5 untuk Digit 2, Pin 7 untuk Digit 3, dan Pin 14 adalah katod sepunya untuk titik perpuluhan sebelah kiri (L1, L2, L3). Struktur ini membolehkan skema berbilang.
• Anod Segmen:Pin yang tinggal (2, 3, 4, 6, 8, 11, 12, 15) adalah anod untuk segmen tertentu: A, B, C, D, E, F, G, dan DP (titik perpuluhan). Segmen C dan G dikongsi dengan titik perpuluhan kiri L3 dan umum, masing-masing, seperti yang ditunjukkan dalam gambar rajah litar dalaman.

Gambar rajah litar dalaman mewakili secara visual seni bina berbilang ini, menunjukkan bagaimana tiga katod digit dan anod segmen yang dikongsi saling bersambung. Memahami gambar rajah ini adalah penting untuk membangunkan pemasaan perisian dan litar pemacu perkakasan yang betul.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Penarafan maksimum mutlak untuk suhu pateri (260°C selama 3 saat pada 1.6mm di bawah satah dudukan) memberikan panduan yang jelas untuk proses pemasangan. Penarafan ini serasi dengan profil pateri reflow bebas plumbum piawai (yang selalunya mempunyai suhu puncak sekitar 245-250°C). Untuk pateri gelombang, masa pendedahan pin kepada pateri cair mesti dikawal untuk kekal dalam had ini. Adalah disyorkan untuk mengikuti garis panduan IPC piawai untuk pateri komponen lubang tembus. Pemanasan awal dinasihatkan untuk mengurangkan kejutan terma. Selepas pateri, paparan harus dibiarkan sejuk secara beransur-ansur. Prosedur pengendalian ESD (Nyahcas Elektrostatik) yang betul harus sentiasa diikuti semasa pemasangan untuk mencegah kerosakan pada persimpangan LED yang sensitif.

7. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

LTC-4724JS sangat sesuai untuk pelbagai aplikasi yang memerlukan paparan angka yang padat, terang, dan boleh dipercayai. Kegunaan biasa termasuk:

• Peralatan Ujian dan Pengukuran:Multimeter digital, pembilang frekuensi, bekalan kuasa, di mana resolusi 3 digit mencukupi (contohnya, menunjukkan 0-999).
• Kawalan dan Instrumentasi Perindustrian:Meter panel untuk suhu, tekanan, kelajuan, atau paparan kiraan.
• Elektronik Pengguna:Peralatan audio (paparan volum penguat), perkakas dapur (pemasa, bacaan suhu).
• Pemasangan Semula Automotif:Gauge dan paparan untuk voltan, RPM, atau suhu.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

• Litar Pemacu:Litar pemacu berbilang diperlukan. Ini biasanya melibatkan mikropengawal atau IC pemacu paparan khusus yang boleh menyerap arus melalui katod digit (biasanya melalui transistor) dan membekalkan arus kepada anod segmen. Perintang pembatas arus adalah wajib untuk setiap anod segmen (atau mungkin dikongsi jika menggunakan pemadu arus malar) untuk menetapkan I_Fkepada nilai yang selamat, biasanya antara 10-20 mA untuk keseimbangan kecerahan dan jangka hayat.
• Frekuensi Berbilang:Kadar segar semula mestilah cukup tinggi untuk mengelakkan kelipan yang kelihatan, biasanya melebihi 60 Hz. Dengan tiga digit, setiap digit diterangi selama kira-kira 1/3 kitaran. Arus puncak boleh ditetapkan lebih tinggi (sehingga penarafan berdenyut 60mA) untuk mengimbangi kitar tugas yang dikurangkan dan mengekalkan kecerahan purata.
• Bekalan Kuasa:Keperluan voltan kehadapan (~2.6V) bermaksud bekalan kuasa sistem mesti menyediakan voltan lebih tinggi daripada ini untuk membenarkan susut voltan merentasi perintang pembatas arus dan litar pemacu. Bekalan 5V adalah biasa dan mudah.
• Sudut Pandangan dan Kontras:Lembaran data mendakwa \"sudut pandangan luas\" dan \"kontras tinggi.\" Muka kelabu/segmen putih meningkatkan kontras. Untuk pandangan optimum, paparan harus dipasang berserenjang dengan arah pandangan utama. Dalam keadaan cahaya ambien tinggi, kecerahan tinggi (650 µcd tipikal) adalah bermanfaat.
• Pengurusan Terma:Walaupun penyerakan kuasa per segmen adalah rendah, haba terkumpul daripada pelbagai segmen yang menyala serentak, terutamanya pada arus yang lebih tinggi, harus dipertimbangkan. Pengudaraan yang mencukupi dalam sarung adalah disyorkan, terutamanya jika beroperasi berhampiran had suhu atas.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Faktor pembezaan utama LTC-4724JS terletak pada teknologi bahan dan pakejnya. Berbanding teknologi lama seperti LED GaP atau GaAsP piawai, AlInGaP menawarkan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan kecerahan yang lebih besar untuk arus pemacu yang sama. Warna kuning yang dihasilkan juga lebih tepu dan tulen. Berbanding alternatif kontemporari, ketinggian digit 0.4 inci menawarkan keseimbangan khusus antara saiz dan kebolehbacaan. Reka bentuk katod sepunya berbilang adalah piawai untuk paparan berbilang digit, tetapi pinout khusus dan litar dalaman (termasuk katod sepunya untuk perpuluhan kiri) adalah unik untuk nombor bahagian ini dan mesti dipadankan oleh perisian pemacu. Pengkategorian untuk keamatan bercahaya menyediakan tahap kawalan kualiti yang mungkin tidak hadir dalam semua paparan.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

• S: Bolehkah saya memacu paparan ini dengan mikropengawal 3.3V?J: Mungkin, tetapi reka bentuk yang teliti diperlukan. V_Ftipikal ialah 2.6V. Selepas mengambil kira susut voltan kecil dalam transistor pemacu dan perintang pembatas arus, ruang kepala daripada bekalan 3.3V mungkin sangat ketat atau tidak mencukupi, terutamanya memandangkan variasi V_F. Bekalan 5V adalah lebih boleh dipercayai. Anda mungkin memerlukan pengalih aras atau IC pemacu yang dikuasakan daripada rel 5V berasingan.
• S: Mengapakah arus puncak (60mA) lebih tinggi daripada arus berterusan (25mA)?J: LED boleh mengendalikan arus seketika yang lebih tinggi jika kitar tugas rendah, kerana penyerakan kuasa purata dan suhu persimpangan kekal dalam had selamat. Ini dieksploitasi dalam berbilang untuk mencapai kecerahan yang dirasakan lebih tinggi.
• S: Apakah tujuan pin \"Tiada Sambungan\"?J: Ia mungkin pemegang tempat mekanikal untuk muat dengan tapak kaki DIP (Dual In-line Package) 15 pin piawai. Ia menyediakan kestabilan fizikal semasa pateri tetapi tidak mempunyai fungsi elektrik. Jangan sambungkannya ke mana-mana litar.
• S: Bagaimanakah saya mengira nilai perintang pembatas arus?J: Gunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F- V_{susut_pemacu}) / I_F. Untuk bekalan 5V, V_F2.6V, susut pemacu 0.2V, dan I_Fyang dikehendaki 15mA: R = (5 - 2.6 - 0.2) / 0.015 = 146.7 Ω. Perintang piawai 150 Ω adalah sesuai. Sentiasa sahkan penyerakan kuasa dalam perintang: P = I²* R.

10. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Pertimbangkan mereka bentuk voltmeter 3 digit mudah menggunakan mikropengawal. ADC mikropengawal membaca voltan, menukarnya kepada nombor antara 0 dan 999, dan perlu memaparkannya.

1. Antara Muka Perkakasan:Tiga pin I/O mikropengawal dikonfigurasikan sebagai output untuk mengawal transistor NPN (atau tatasusunan transistor) yang menyerap arus daripada tiga pin katod digit (1,5,7). Lapan pin I/O lain (atau daftar anjakan untuk menjimatkan pin) dikonfigurasikan sebagai output untuk membekalkan arus kepada lapan pin anod segmen (A,B,C,D,E,F,G,DP) melalui perintang pembatas arus 150Ω individu.
2. Rutin Perisian:Gelung utama melaksanakan berbilang. Ia mematikan semua katod digit. Kemudian ia menetapkan corak segmen pada pin anod untuk Digit 1 (contohnya, untuk menunjukkan \"5\"). Kemudian ia membolehkan (menyediakan laluan bumi melalui transistor) katod untuk Digit 1. Ia menunggu untuk masa yang singkat (contohnya, 2-3 ms). Kemudian ia melumpuhkan Digit 1, menetapkan corak segmen untuk Digit 2, membolehkan katod Digit 2, menunggu, dan mengulangi untuk Digit 3. Kitaran ini berulang secara berterusan. Arus puncak per segmen boleh ditetapkan kepada ~20mA. Dengan kitar tugas 1/3, arus purata ialah ~6.7mA, dalam penarafan berterusan.
3. Keputusan:Disebabkan kesinambungan penglihatan, ketiga-tiga digit kelihatan menyala serentak dan stabil, memaparkan voltan yang diukur.

11. Pengenalan Prinsip Teknologi

LTC-4724JS adalah berdasarkan teknologi pencahayaan keadaan pepejal menggunakan semikonduktor AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida). Apabila voltan kehadapan melebihi voltan jurang jalur diod dikenakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif struktur semikonduktor. Mereka bergabung semula, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus aloi AlInGaP menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, kuning (~587-588 nm). Substrat GaAs yang tidak lutsinar menyerap sebarang cahaya yang dipancarkan ke belakang, meningkatkan kecekapan keseluruhan dengan mengurangkan pantulan dalaman yang tidak menyumbang kepada output cahaya ke hadapan yang berguna. Format tujuh segmen adalah kaedah piawai untuk membentuk aksara angka dengan menerangi secara selektif tujuh segmen LED berbentuk bar bebas (dilabelkan A hingga G).

12. Trend dan Konteks Teknologi

Walaupun bahagian khusus ini menggunakan teknologi AlInGaP yang matang, landskap paparan LED yang lebih luas terus berkembang. Trend termasuk penggunaan bahan yang lebih cekap seperti InGaN untuk biru/hijau/putih, pembangunan pakej cip-atas-papan (COB) dan peranti pemasangan permukaan (SMD) untuk ketumpatan lebih tinggi dan tapak kaki lebih kecil, dan integrasi pemacu dan pengawal terus ke dalam modul paparan (paparan pintar). Walau bagaimanapun, untuk aplikasi khusus yang memerlukan warna kuning tulen dan cekap dalam pakej lubang tembus piawai, paparan berasaskan AlInGaP seperti LTC-4724JS kekal sebagai penyelesaian yang boleh dipercayai dan kos efektif. Kesederhanaan, ketahanan, dan kemudahan antara muka dengan mikropengawal asas memastikan relevansinya berterusan dalam banyak reka bentuk perindustrian dan pengguna di mana paparan grafik tersuai tidak diperlukan.