Lembaran Data Paparan LED LTC-4724JF - Ketinggian Digit 0.4 Inci - Warna Kuning-Oren - Voltan Kehadapan 2.6V - Penyerakan Kuasa 70mW - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTC-4724JF ialah modul paparan LED tujuh segmen tiga digit yang padat dan berprestasi tinggi. Fungsi utamanya adalah untuk memberikan bacaan angka yang jelas dan terang dalam pelbagai peranti elektronik dan instrumentasi. Peranti ini dibina menggunakan teknologi semikonduktor AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida) termaju, yang terkenal dengan penghasilan pancaran cahaya berkecekapan tinggi dalam spektrum kuning-oren. Pemilihan bahan khusus ini menghasilkan keamatan bercahaya dan ketulenan warna yang sangat baik. Paparan ini mempunyai muka kelabu dengan tanda segmen putih, mencipta penampilan kontras tinggi yang meningkatkan kebolehbacaan di bawah pelbagai keadaan pencahayaan. Ia direka sebagai jenis katod sepunya berbilang (multiplex), iaitu konfigurasi piawai untuk paparan berbilang digit untuk meminimumkan bilangan pin pemacu yang diperlukan.

1.1 Ciri dan Kelebihan Utama

LTC-4724JF menawarkan beberapa kelebihan tersendiri untuk pereka dan jurutera:

• Saiz Padat dengan Kebolehbacaan Tinggi:Ketinggian digit 0.4 inci (10.0 mm) memberikan keseimbangan yang baik antara reka bentuk penjimatan ruang dan keterlihatan yang jelas, menjadikannya sesuai untuk meter panel, peralatan ujian, dan elektronik pengguna di mana ruang panel hadapan adalah terhad.
• Prestasi Optik Unggul:Penggunaan cip AlInGaP memberikan kecerahan tinggi dan kontras yang sangat baik. Segmen yang berterusan dan seragam memastikan penampilan aksara yang konsisten dan profesional tanpa jurang atau titik malap.
• Kecekapan Tenaga:Ia mempunyai keperluan kuasa yang rendah, yang bermanfaat untuk aplikasi berkuasa bateri atau peka tenaga. Voltan kehadapan tipikal adalah agak rendah, mengurangkan penggunaan kuasa keseluruhan subsistem paparan.
• Sudut Pandangan Luas:Paparan mengekalkan keterlihatan yang baik pada sudut yang luas, memastikan bacaan boleh dilihat dari pelbagai kedudukan, yang amat kritikal untuk peralatan yang dipasang pada panel.
• Kebolehpercayaan Tinggi:Sebagai peranti keadaan pepejal, ia menawarkan jangka hayat operasi yang panjang dan ketahanan terhadap getaran dan hentakan berbanding paparan mekanikal.
• Jaminan Kualiti:Peranti-peranti ini dikategorikan (dibin) untuk keamatan bercahaya. Ini bermakna unit disusun berdasarkan output cahaya yang diukur, membolehkan pereka memilih tahap kecerahan yang konsisten untuk aplikasi mereka, mengelakkan pencahayaan tidak sekata dalam persediaan paparan berbilang.
• Pematuhan Alam Sekitar:Pakej ini bebas plumbum, mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam produk yang dijual di pasaran dengan peraturan alam sekitar yang ketat.

2. Spesifikasi Teknikal dan Tafsiran Mendalam

Bahagian ini memberikan analisis terperinci tentang parameter elektrik dan optik yang menentukan sempadan prestasi dan keadaan operasi LTC-4724JF.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah atau pada had ini tidak dijamin.

• Penyerakan Kuasa per Segmen:70 mW. Ini adalah kuasa maksimum yang boleh diserakkan dengan selamat sebagai haba oleh satu segmen LED. Melebihi ini boleh menyebabkan terlalu panas dan degradasi dipercepatkan simpang semikonduktor.
• Arus Kehadapan Puncak per Segmen:90 mA (di bawah keadaan berdenyut: kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms). Penarafan ini adalah untuk denyutan jangka pendek, sering digunakan dalam skim berbilang (multiplexing) untuk mencapai kecerahan puncak yang lebih tinggi.
• Arus Kehadapan Berterusan per Segmen:25 mA pada 25°C. Ini adalah arus DC maksimum yang disyorkan untuk operasi berterusan. Lembaran data menentukan faktor penyahkadaratan 0.33 mA/°C melebihi 25°C. Sebagai contoh, pada suhu ambien (Ta) 65°C, arus berterusan maksimum yang dibenarkan ialah: 25 mA - [ (65°C - 25°C) * 0.33 mA/°C ] = 25 mA - 13.2 mA =11.8 mA. Penyahkadaratan ini adalah penting untuk pengurusan haba dan kebolehpercayaan jangka panjang.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-35°C hingga +85°C. Peranti ini dinilai untuk julat suhu perindustrian, sesuai untuk persekitaran di luar keadaan pejabat tipikal.
• Keadaan Pateri:260°C selama 3 saat, diukur 1/16 inci (lebih kurang 1.6 mm) di bawah satah tempat duduk. Ini membimbing profil pateri alir semula (reflow) untuk pemasangan PCB.

2.2 Ciri Elektrik & Optik (Tipikal pada 25°C)

Ini adalah parameter prestasi tipikal di bawah keadaan ujian yang ditentukan, mewakili tingkah laku yang dijangkakan bagi peranti.

• Keamatan Bercahaya Purata (I_V):200 hingga 650 µcd (mikrokandela) pada I_F=1mA. Julat luas ini menunjukkan proses pengkategorian (binning). Minimum ialah 200 µcd, tetapi unit tipikal akan lebih terang. Arus ujian 1mA adalah keadaan arus rendah piawai untuk membandingkan kecerahan.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_p):611 nm. Ini adalah panjang gelombang di mana output spektrum LED berada pada keamatan maksimumnya. Ia mentakrifkan warna "kuning-oren" yang dilihat.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):17 nm. Ini mengukur penyebaran panjang gelombang cahaya yang dipancarkan. Nilai 17 nm menunjukkan pancaran warna yang agak sempit dan tulen, yang merupakan ciri teknologi AlInGaP.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):605 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang paling mewakili warna cahaya yang dilihat oleh mata manusia, sedikit berbeza daripada panjang gelombang puncak.
• Voltan Kehadapan per Segmen (V_F):2.05V hingga 2.6V pada I_F=20mA. Ini adalah parameter kritikal untuk reka bentuk pemacu. Litar pemacu mesti dapat menyediakan sekurang-kurangnya 2.6V untuk memastikan arus 20mA yang dikehendaki mengalir melalui semua segmen, walaupun yang berada pada hujung tinggi V_F distribution.
• Arus Songsang (I_R):100 µA maksimum pada V_R=5V. Ini menentukan arus bocor maksimum apabila LED terpincang songsang. Walaupun kecil, ia mengesahkan ciri penyekatan diod.
• Nisbah Padanan Keamatan Bercahaya (I_V-m):2:1 maksimum pada I_F=10mA. Ini adalah nisbah maksimum yang dibenarkan antara segmen paling terang dan paling malap dalam satu digit atau antara segmen yang sama pada digit berbeza. Nisbah 2:1 memastikan keseragaman visual.

3. Penjelasan Sistem Pengkategorian (Binning)

LTC-4724JF menggunakan sistem pengkategorian (binning) terutamanya untukKeamatan Bercahaya. Seperti yang ditunjukkan oleh julat I_V(200-650 µcd), unit diuji dan disusun ke dalam kategori berbeza berdasarkan output cahaya mereka pada arus ujian piawai (1mA). Ini membolehkan pelanggan:

• Pastikan Konsistensi:Untuk aplikasi yang menggunakan pelbagai paparan (contohnya, instrumen berbilang digit), memesan bahagian dari kategori keamatan yang sama menjamin semua digit akan mempunyai kecerahan yang sepadan, mengelakkan penampilan tidak sekata dan berbelak.
• Pilih untuk Keperluan Aplikasi:Reka bentuk yang memerlukan kecerahan sangat tinggi mungkin menentukan unit dari kategori keamatan lebih tinggi, manakala reka bentuk sensitif kuasa mungkin menggunakan kategori lebih rendah.

Lembaran data tidak menyebut secara eksplisit kategori berasingan untuk panjang gelombang (warna) atau voltan kehadapan untuk nombor bahagian khusus ini, membayangkan bahawa proses AlInGaP menghasilkan kawalan yang cukup ketat pada parameter ini, atau ia termasuk dalam pengkategorian keamatan utama.

4. Analisis Keluk Prestasi

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

• Arus vs. Voltan Kehadapan (Keluk I-V):Menunjukkan hubungan eksponen. Keluk akan mempunyai "lutut" sekitar V_Ftipikal (2.05-2.6V). Memandu dengan arus malar, seperti yang disyorkan, memastikan kecerahan stabil tanpa mengira variasi V_F variations.
• Keamatan Bercahaya vs. Arus Kehadapan (I_Vvs. I_F):Secara amnya menunjukkan hubungan hampir linear pada arus lebih rendah, berpotensi tepu pada arus sangat tinggi. Graf ini membantu menentukan arus pemacu yang diperlukan untuk mencapai kecerahan sasaran.
• Keamatan Bercahaya vs. Suhu Ambien:Menunjukkan bagaimana output cahaya berkurangan apabila suhu meningkat. Ini adalah penting untuk mereka bentuk sistem yang beroperasi dalam persekitaran suhu tinggi, kerana arus pemacu mungkin perlu ditingkatkan (dalam penarafan) untuk mengimbangi.
• Taburan Spektrum:Plot keamatan relatif vs. panjang gelombang, berpusat sekitar 611 nm dengan lebar 17 nm pada separuh keamatan puncak (FWHM).

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

LTC-4724JF datang dalam format DIP (Dual In-line Package) lubang tembus piawai. Lukisan (dirujuk pada halaman 3) memberikan semua dimensi kritikal termasuk panjang keseluruhan, lebar, tinggi, jarak digit, jarak lead (pitch), dan diameter lead. Nota menyatakan bahawa semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.25 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Maklumat ini adalah penting untuk reka bentuk tapak kaki PCB, saiz potongan panel, dan memastikan kesesuaian mekanikal yang betul dalam produk akhir.

5.2 Sambungan Pin dan Litar Dalaman

Peranti ini mempunyai konfigurasi 14 pin (dengan beberapa pin ditanda "NO PIN"). Gambar rajah litar dalaman (halaman 4) mendedahkan seni bina katod sepunya berbilang (multiplexed):

• Katod Sepunya:Pin 1, 5, dan 7 adalah katod untuk Digit 1, Digit 2, dan Digit 3, masing-masing. Pin 14 adalah katod sepunya untuk tiga titik perpuluhan sebelah kanan (L1, L2, L3).
• Anod Segmen:Anod untuk tujuh segmen utama (A, B, C, D, E, F, G) dan titik perpuluhan dibawa keluar ke pin individu (contohnya, Pin 12 = Segmen A, Pin 2 = Segmen E).

Untuk menerangi segmen tertentu pada digit tertentu, pin anod segmen yang sepadan mesti didorong tinggi (dengan perintang had arus), dan pin katod untuk digit itu mesti ditarik rendah (digroundkan). Teknik berbilang (multiplexing) ini membolehkan 3 digit dan segmen mereka dikawal dengan hanya 14 pin berbanding 24+ pin jika setiap segmen diway secara bebas.

6. Garis Panduan Pateri, Pemasangan dan Penyimpanan

6.1 Pateri dan Pemasangan

• Pateri Alir Semula (Reflow):Ikuti keadaan yang ditentukan: 260°C selama 3 saat. Ini harus disepadukan ke dalam profil pateri alir semula bebas plumbum piawai.
• Tekanan Mekanikal:Elakkan menggunakan daya tidak normal pada badan paparan semasa pemasangan. Gunakan alat yang sesuai untuk mengelakkan retak pakej epoksi atau merosakkan ikatan wayar dalaman.
• Kondensasi:Elakkan perubahan suhu pantas dalam persekitaran lembap untuk mengelakkan kondensasi terbentuk pada paparan, yang boleh menyebabkan litar pintas elektrik atau kakisan.
• Aplikasi Filem:Jika menggunakan filem hiasan atau penapis, ambil perhatian bahawa pelekat sensitif tekanan digunakan. Elakkan membiarkan sisi filem menekan terus pada panel hadapan, kerana daya luar mungkin menggesernya.

6.2 Keadaan Penyimpanan

Penyimpanan yang betul adalah kritikal untuk mengelakkan pengoksidaan lead bersalut timah, yang boleh menyebabkan kebolehpatrian yang lemah.

• Untuk Paparan Lubang Tembus (LTC-4724JF):Simpan dalam pembungkusan asal pada 5°C hingga 30°C dan di bawah 60% RH. Jika beg penghalang kelembapan dibuka selama lebih daripada 6 bulan, bakar pada 60°C selama 48 jam sebelum digunakan dan pasang dalam tempoh satu minggu.
• Prinsip Umum:Gunakan inventori dengan segera. Penyimpanan jangka panjang dalam kuantiti besar tidak digalakkan. Jika pin kelihatan teroksida, penyalutan timah semula mungkin diperlukan sebelum pemasangan.

7. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

LTC-4724JF adalah sesuai untuk aplikasi yang memerlukan paparan angka yang jelas dan boleh dipercayai, seperti:

• Meter panel digital (voltan, arus, suhu)
• Peralatan ujian dan pengukuran
• Bacaan sistem kawalan perindustrian
• Perkakas pengguna (ketuhar gelombang mikro, penimbang, peralatan audio)
• Peranti perubatan (di mana kebolehpercayaan luar biasa bukanlah tanggungjawab tunggal komponen ini - lihat Langkah Berjaga-jaga)

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

• Reka Bentuk Litar Pemacu:
  • Pemacu Arus Malar:Sangat disyorkan berbanding pemacu voltan malar. Ia memastikan kecerahan segmen konsisten tanpa mengira variasi V_Fdan memberikan perlindungan semula jadi terhadap pelarian haba (thermal runaway).
  • Perintang Had Arus:Jika menggunakan pemacu berasaskan perintang mudah, kira nilai perintang berdasarkan voltan bekalan (V_CC), V_Fmaksimum yang dijangkakan (2.6V), dan I_Fyang dikehendaki. Contoh: Untuk V_CC=5V dan I_F=10mA, R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240Ω. Gunakan nilai piawai seterusnya (contohnya, 240Ω atau 220Ω).
  • Ruang Tindakan Voltan (Headroom):Pemacu (pin mikropengawal atau IC khusus) mesti dapat menyumber voltan yang mencukupi untuk mengatasi V_Ftertinggi dalam litar. Sistem 3.3V mungkin sukar dengan segmen pada V_F2.6V selepas mengambil kira voltan tepu pemacu.
  • Perlindungan Voltan Songsang:Litar harus menghalang pincang songsang merentasi LED semasa jujukan kuasa hidup/mati. Ini boleh dicapai dengan jujukan kuasa yang berhati-hati atau dengan menambah diod perlindungan selari dengan paparan (terpincang songsang semasa operasi normal).
• Pengurusan Haba:Patuhi keluk penyahkadaratan arus. Dalam persekitaran suhu ambien tinggi, kurangkan arus pemacu atau tingkatkan pengudaraan untuk mengekalkan suhu simpang LED dalam had selamat.
• Pemacu Berbilang (Multiplexing):Gunakan IC pemacu paparan khusus atau mikropengawal dengan sokongan berbilang (multiplexing). Pastikan frekuensi pengimbasan cukup tinggi (biasanya >60Hz) untuk mengelakkan kelipan yang kelihatan. Arus denyut puncak boleh lebih tinggi daripada penarafan DC (mengikut penarafan 90mA) untuk mengekalkan kecerahan purata.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding teknologi lama seperti LED merah/kuning GaP (Gallium Fosfida) piawai atau GaAsP (Gallium Arsenide Fosfida), teknologi AlInGaP dalam LTC-4724JF menawarkan:

• Kecekapan dan Kecerahan Lebih Tinggi:Lebih banyak output cahaya per miliampere arus.
• Ketepuan Warna Lebih Baik:Lebar spektrum lebih sempit (17 nm) untuk warna kuning-oren yang lebih tulen dan jelas.
• Kestabilan Suhu Unggul:AlInGaP secara amnya mengekalkan kecerahan dan warnanya dengan lebih baik merentasi julat suhu berbanding teknologi lama.

Berbanding LED putih dengan penapis, ia menawarkan penyelesaian yang lebih mudah dan cekap apabila output monokromatik khusus dikehendaki.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

• S: Bolehkah saya memacu paparan ini terus dari pin mikropengawal 5V?J: Mungkin, tetapi dengan berhati-hati. Anda mesti menggunakan perintang had arus. Kira nilai berdasarkan voltan tinggi output pin (yang mungkin kurang daripada 5V) dan V_FLED. Pastikan pin mikropengawal boleh menenggelam/menyumber arus yang diperlukan (contohnya, 10-20mA per segmen), yang mungkin melebihi penarafan maksimum pin, memerlukan transistor atau IC pemacu.
• S: Mengapa pemacu arus malar disyorkan?J: Kecerahan LED dikawal terutamanya oleh arus, bukan voltan. V_Fboleh berbeza dari unit ke unit dan dengan suhu. Sumber arus malar melaraskan voltan secara automatik untuk mengekalkan arus yang ditetapkan, memastikan kecerahan stabil dan boleh diramal serta melindungi LED daripada keadaan arus berlebihan.
• S: Apakah maksud "dikategorikan untuk keamatan bercahaya" untuk reka bentuk saya?J: Ia bermakna anda harus menentukan dan membeli unit dari kod kategori keamatan yang sama jika menggunakan pelbagai paparan dalam satu produk. Ini mengelakkan perbezaan kecerahan yang ketara antara digit atau paparan. Rujuk pembekal untuk ketersediaan kategori khusus.
• S: Arahan penyimpanan menyebut pembakaran. Adakah ini sentiasa perlu?J: Pembakaran adalah proses penyingkiran kelembapan ("bake-out") untuk komponen yang telah menyerap kelembapan dari udara semasa penyimpanan berpanjangan. Ia mengelakkan "popcorning" (retak pakej) semasa proses pateri suhu tinggi. Jika bahagian digunakan sejurus selepas beg tertutup dibuka, pembakaran biasanya tidak diperlukan. Ikuti garis panduan dalam bahagian 6.2.

10. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka bentuk paparan meter voltan DC 3 digit.

1. Mikropengawal & Pemacu:Pilih mikropengawal dengan pin I/O yang mencukupi atau gunakan pemacu LED berbilang (multiplexing) khusus (contohnya, MAX7219, TM1637) untuk mengawal anod segmen dan katod digit.
2. Tetapan Arus:Tentukan arus operasi. Untuk kecerahan baik dalam rumah, 10-15mA per segmen sering mencukupi. Gunakan formula penyahkadaratan untuk menyemak sama ada ini selamat pada suhu ambien maksimum yang dijangkakan anda (contohnya, 50°C).
3. Pengiraan Perintang:Jika pemacu menggunakan had arus perintang, kira seperti yang ditunjukkan dalam bahagian 7.2. Jika menggunakan pemacu arus malar, tetapkan arus kepada nilai yang dikehendaki.
4. Susun Atur PCB:Letakkan perintang had arus dekat dengan IC pemacu atau mikropengawal, tidak semestinya betul-betul di pin paparan. Pastikan jejak ke pin katod sepunya boleh mengendalikan jumlah arus semua segmen dalam satu digit (contohnya, jika semua 7 segmen + DP hidup pada 10mA setiap satu, jejak katod mesti mengendalikan 80mA).
5. Perisian:Laksanakan rutin berbilang (multiplexing) yang mengitar melalui digit 1, 2, dan 3 dengan pantas. Kitar tugas untuk setiap digit ialah 1/3, jadi untuk mencapai kecerahan purata yang sama seperti paparan statik, arus puncak semasa masa aktifnya boleh sehingga 3 kali lebih tinggi (tetapi tidak boleh melebihi penarafan puncak 90mA).
6. Ujian:Sahkan keseragaman kecerahan. Jika digit kelihatan tidak sekata, semak V_CCyang konsisten pada pin paparan, sahkan nilai perintang, dan pastikan semua segmen paparan adalah dari kategori keamatan yang sama.

11. Prinsip Operasi

LTC-4724JF adalah berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang PN semikonduktor. Apabila voltan pincang kehadapan melebihi voltan hidup diod (lebih kurang 2V untuk AlInGaP) dikenakan, elektron dari bahan jenis-N dan lubang dari bahan jenis-P bergabung semula di kawasan aktif (struktur telaga kuantum lapisan AlInGaP). Peristiwa penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus atom Aluminium, Indium, Gallium, dan Fosfida dalam kekisi kristal menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung mentakrifkan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, kuning-oren pada ~611 nm. Substrat GaAs tidak telus membantu memantulkan cahaya ke atas, meningkatkan kecekapan pengekstrakan cahaya keseluruhan dari permukaan atas cip.

12. Trend Teknologi

Walaupun paparan tujuh segmen kekal sebagai asas untuk bacaan angka, teknologi LED asas terus berkembang. AlInGaP mewakili teknologi matang dan berprestasi tinggi untuk warna merah, oren, dan kuning. Trend semasa dalam teknologi paparan termasuk:

• Integrasi:Beralih ke paparan dengan IC pemacu bersepadu ("paparan pintar") yang memudahkan antara muka untuk pengawal utama, hanya memerlukan data bersiri (I2C, SPI) dan bukannya banyak pin selari.
• Pengecilan & Ketumpatan:Pembangunan pic piksel lebih kecil dan modul berbilang digit atau matriks titik berketumpatan tinggi menggunakan pembungkusan termaju.
• Kemajuan Bahan:Penyelidikan berterusan ke dalam bahan seperti sebatian berasaskan GaN untuk gamut warna lebih luas dan kecekapan lebih tinggi, walaupun ini lebih lazim dalam LED biru/hijau/putih.
• Faktor Bentuk Fleksibel & Novel:Penerokaan paparan pada substrat fleksibel untuk permukaan tidak rata.

Untuk aplikasi yang memerlukan penunjuk angka mudah, boleh dipercayai, dan terang, paparan tujuh segmen AlInGaP lubang tembus seperti LTC-4724JF terus menjadi penyelesaian yang kukuh dan kos efektif.