LTP-2157AKD LED Dot Matrix Display Datasheet - Urefu wa Inchi 2.0 - Safu ya 5x7 - Nyekundu ya Juu (650nm) - 40mW/Dot - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTP-2157AKD ni moduli thabiti ya onyesho la herufi na nambari iliyoundwa kwa matumizi yanayohitaji pato la kuona linalo wazi, lenye mwangaza na linaloaminika. Kazi yake ya msingi ni kuonyesha herufi na alama kwa kutumia gridi ya diodes zinazotoa mwanga (LED) ambazo zinaweza kudhibitiwa kibinafsi. Nyanja kuu za matumizi zinajumuisha paneli za udhibiti wa viwanda, vifaa vya kupimia, vituo vya mauzo, vifaa vya onyesho vya matibabu, na vifaa mbalimbali vya kielektroniki vya watumiaji ambapo usomaji rahisi wa herufi zenye rangi moja unatosha.

Kanuni ya msingi ya uendeshaji inategemea usanidi wa safu ya nukta 5x7. Hii inamaanisha kuwa kila herufi huundwa kwa kuangaza muundo maalum ndani ya gridi ya safu 5 na safu 7 za saizi za LED. Kwa kutumia kwa kuchagua voltage ya mbele kwa mstari wa anode (safu) na cathode (safu) unaolingana na kila saizi inayotakiwa, nukta maalum huwashwa ili kuunda maumbo yanayotambulika kama herufi na nambari. Kifaa kinatumia mpango wa udhibiti mchanganyiko, ambapo safu huamilishwa kwa mpangilio kwa mzunguko wa juu, na hivyo kuunda hisia ya herufi thabiti, iliyowashwa kikamilifu huku ikipunguza idadi ya pini za udhibiti zinazohitajika na matumizi ya nishati.

2. Vigezo vya Kiufundi: Ufafanuzi wa Kina na Kitu

2.1 Tabia za Mwangaza na Mwanga

Utendaji wa mwanga umefafanuliwa chini ya hali za kawaida za majaribio kwa joto la mazingira (Ta) la 25°C. Kigezo muhimu, Nguvu ya Mwangaza ya Wastani (Iv), ina thamani ya kawaida ya microcandelas 3500 (µcd) inapoendeshwa kwa mkondo wa kilele (Ip) wa 32mA kwenye mzunguko wa kazi 1/16. Hii inaonyesha pato lenye mwangaza mkubwa linalofaa kwa mazingira yaliyowashwa vizuri. Thamani ya chini iliyobainishwa ni 1500 µcd, ambayo inafafanua mpaka wa chini wa utendaji wa bidhaa.

Tabia za rangi zimedhamiriwa na nyenzo ya semikondukta ya AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Phosphide). Urefu wa Wimbi la Utoaji wa Kilele (λp) kwa kawaida ni nanomita 650 (nm), na hivyo kuweka katika eneo la nyekundu ya juu ya wigo unaoonekana. Urefu wa Wimbi Kuu (λd) umebainishwa kuwa 639 nm. Tofauti kati ya urefu wa wimbi la kilele na la kuu, pamoja na Upana wa Nusu wa Mstari wa Wigo (Δλ) wa 20 nm, inaelezea usafi wa wigo na kivuli maalum cha nyekundu kinachotolewa. Uwiano wa Kulinganisha Nguvu ya Mwangaza wa 2:1 (upeo) umebainishwa, ikimaanisha kuwa mwangaza wa sehemu yenye mwangaza mdogo zaidi katika herufi haupaswi kuwa chini ya nusu ya mwangaza wa sehemu yenye mwangaza mkubwa zaidi chini ya hali sawa za udhibiti, na hivyo kuhakikisha muonekano sawa.

2.2 Tabia za Umeme na Joto

Vipimo vya Juu Kabisa vinafafanua mipaka ya uendeshaji ambayo inaweza kusababisha uharibifu wa kudumu. Matumizi ya Nguvu ya Wastani kwa Nukta imekadiriwa kuwa miliwati 40 (mW). Mkondo wa Mbele wa Kilele kwa Nukta unaweza kufikia 90mA kwa uendeshaji wa msukumo, huku Mkondo wa Mbele wa Wastani kwa Nukta ukiwa na kiwango cha msingi cha 15mA kwa 25°C, ukipungua kwa mstari kwa 0.2 mA/°C kadiri joto linavyoongezeka. Kupungua huku ni muhimu kwa usimamizi wa joto na uaminifu wa muda mrefu. Voltage ya Juu ya Nyuma kwa Nukta ni 5V.

Chini ya hali za kawaida za uendeshaji (Mkondo wa Mbele IF=20mA), Voltage ya Mbele kwa Sehemu (VF) inatofautiana kutoka 2.1V (ch) hadi 2.6V (upeo). Kigezo hiki ni muhimu kwa kubuni saketi ya kudhibiti mkondo katika kifaa cha udhibiti. Mkondo wa Nyuma (IR) ni mdogo sana, kwa kawaida 2.3 hadi 2.8 microamperes (µA) kwenye voltage ya juu ya nyuma ya 5V, na hivyo kuonyesha tabia nzuri ya diode.

Kifaa kimekadiriwa kwa Safu ya Joto la Uendeshaji ya -35°C hadi +85°C, na safu sawa ya Joto la Hifadhi. Safu hii pana inafanya kifaa kifae kwa mazingira magumu. Joto la juu la kuuza limetajwa kuwa 260°C kwa muda wa juu wa sekunde 3, kilichopimwa 1.6mm (1/16 inchi) chini ya ndege ya kukaa, na hii inatoa miongozo wazi kwa michakato ya usakinishaji ya PCB.

3. Taarifa za Mitambo na Ufungashaji

Onyesho lina urefu wa safu uliotajwa wa inchi 2.0 (50.8 mm). Vipimo vya kifurushi vinatolewa kwenye mchoro wa kina na vipimo vyote katika milimita. Mapungufu ya utengenezaji kwa ujumla ni ±0.25 mm (0.01 inchi) isipokuwa ikiwa imetajwa vinginevyo kwenye mchoro. Kifurushi cha kimwili kina uso wa kijivu na rangi ya nukta nyeupe, ambayo inaboresha tofauti wakati LED zimezimwa na kusambaza mwanga wakati zikiwashwa.

Mchoro wa muunganisho wa pini ni muhimu kwa muunganisho sahihi. Kifaa kina usanidi wa pini 14. Saketi ya ndani ni mpangilio wa kawaida wa cathode ya pamoja kwa safu, na anode za safu 7 zimeletwa kwenye pini za kibinafsi. Ni muhimu kuzingatia muunganisho wa ndani: Pini 4 na Pini 11 zimeunganishwa ndani (zote mbili ni Cathode ya Safu 3), na Pini 5 na Pini 12 zimeunganishwa ndani (zote mbili ni Anode ya Safu 4). Muunganisho huu umefanywa ili kurahisisha muunganisho wa ndani na hauingiliani na mantiki ya udhibiti wa nje.

4. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Waraka wa data unarejelea mikunjo ya kawaida ya tabia za umeme na mwanga. Ingawa michoro maalum haijafafanuliwa kwa kina katika maandishi yaliyotolewa, mikunjo ya kawaida kwa vifaa kama hivi kwa kawaida ingejumuisha:

• Mkondo wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele (Mkunjo wa I-V):Grafu hii inaonyesha uhusiano wa kielelezo, muhimu kwa kubainisha voltage ya usambazaji inayohitajika kwa mkondo maalum wa udhibiti.
• Nguvu ya Mwangaza dhidi ya Mkondo wa Mbele:Mkunjo huu unaonyesha jinsi pato la mwanga linavyoongezeka kwa mkondo, kwa kawaida katika uhusiano wa karibu na mstari ndani ya safu ya uendeshaji kabla ya ufanisi kupungua kwenye mikondo ya juu sana.
• Nguvu ya Mwangaza dhidi ya Joto la Mazingira:Hii inaonyesha athari ya kuzima kwa joto, ambapo pato la LED linapungua kadiri joto la kiungo linavyoongezeka. Kuelewa hii ni muhimu kwa matumizi yenye joto la juu la mazingira au utoaji duni wa joto.
• Usambazaji wa Wigo:Njama ya nguvu ya jamaa dhidi ya urefu wa wimbi, inayoonyesha mkusanyiko wa pato la mwanga karibu na kilele cha 650nm na upana wa nusu wa 20nm uliobainishwa.

Mikunjo hii inawaruhusu wabunifu kuboresha utendaji na kuelewa usawazishaji kati ya mwangaza, ufanisi, mkondo wa udhibiti, na usimamizi wa joto.

5. Miongozo ya Kuuza na Usakinishaji

Usakinishaji lazima uzingatie wasifu maalum wa kuuza ili kuzuia uharibifu. Joto la juu linaloruhusiwa la kuuza ni 260°C, na kifaa kisipaswi kufunikwa na joto hili kwa zaidi ya sekunde 3. Hii kwa kawaida hufikiwa kwa kutumia mchakato wa udhibiti wa kuuza kwa kurudia na wasifu ambao unaongeza joto, kushikilia kwenye kilele, na kupoa ndani ya mipaka maalum. Kuuza kwa mkono kwa chuma kinahitaji uangalifu mkubwa ili kudhibiti joto na kuepuka kuzidi vigezo hivi.

Kwa ajili ya hifadhi, kifaa kinapaswa kuhifadhiwa ndani ya safu maalum ya joto ya -35°C hadi +85°C katika mazingira yenye unyevunyevu mdogo. Inapendekezwa kutumia vipengele ndani ya muda wao wa maisha na kufuata tahadhari za kawaida za ESD (Utoaji wa Umeme wa Tuli) wakati wa kushughulikia ili kulinda viungo vya semikondukta vinavyohisi.

6. Mapendekezo ya Matumizi na Mazingatio ya Ubunifu

6.1 Saketi za Kawaida za Matumizi

LTP-2157AKD inahitaji saketi ya udhibiti ya nje. Ubunifu wa kawaida hutumia microcontroller yenye pini za I/O za kutosha au kifaa maalum cha udhibiti cha onyesho la LED (kama MAX7219 au kifaa sawa). Kifaa cha udhibiti lazima kutekeleza mchanganyiko: kinamilisha kwa mpangilio kila moja ya mistari 7 ya anode ya safu huku kikitoa data ya cathode ya safu kwa safu husika. Kiwango cha kufanya upya lazima kiwe cha juu vya kutosha (kwa kawaida >100Hz) ili kuepuka kuwaka kwa mwanga unaoonekana. Vipinga vya kudhibiti mkondo ni lazima kwa kila mstari wa safu (au kuunganishwa ndani ya kifaa cha udhibiti) ili kuweka mkondo wa mbele kwa thamani inayotakiwa (mfano, 20mA kwa mwangaza wa kawaida). Hesabu ya thamani ya kipinga ni R = (Vcc - Vf - Vdriver_sat) / If, ambapo Vcc ni voltage ya usambazaji, Vf ni voltage ya mbele ya LED (~2.6V upeo), Vdriver_sat ni voltage ya kutosha ya kifaa cha udhibiti, na If ni mkondo wa mbele unaotakiwa.

6.2 Mazingatio ya Ubunifu

• Usambazaji wa Nguvu:Hakikisha usambazaji wa nguvu unaweza kutoa mkondo wa kilele unaohitajika. Kwa safu 5 zinazowashwa kwa kila safu na mkondo wa kilele wa hadi 20mA kwa nukta, safu moja inaweza kuchukua 100mA. Usambazaji lazima ushughulikie mzigo huu wa msukumo.
• Utoaji wa Joto:Ingawa nukta binafsi hutumia 40mW tu kwa upeo, uendeshaji endelevu wa nukta nyingi unaweza kuzalisha joto kubwa. Hakikisha uingizaji hewa wa kutosha au utoaji joto ikiwa unafanya kazi kwenye joto la juu la mazingira au kiwango cha juu cha vipimo.
• Pembe ya Kuona na Tofauti:Ubunifu wa uso wa kijivu/nukta nyeupe unatoa tofauti nzuri katika hali ya kuzimwa. Zingatia pembe ya kuona inayokusudiwa wakati wa kusakinisha onyesho; mwangaza wa LED mara nyingi ni mkubwa zaidi kwenye mhimili.
• Programu:Firmware ya microcontroller inahitaji kujumuisha ramani ya fonti (jedwali la kutafuta linalofafanua muundo wa 5x7 kwa kila herufi) na utaratibu wa mchanganyiko.

7. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Tofauti kuu ya onyesho hili ni matumizi yake ya teknolojia ya LED ya AlInGaP Hyper Red. Ikilinganishwa na LED za zamani za nyekundu za GaAsP (Gallium Arsenide Phosphide), AlInGaP inatoa ufanisi mkubwa zaidi wa mwangaza, na hivyo kusababisha mwangaza mkubwa kwa mkondo sawa wa udhibiti, au mwangaza sawa kwa nguvu ya chini. Pia inatoa usafi bora wa rangi na uthabiti juu ya joto na muda.

Ikilinganishwa na onyesho rahisi la sehemu 7, safu ya nukta 5x7 inatoa kubadilika kwa zaidi, na uwezo wa kuonyesha seti kamili ya herufi na nambari (A-Z, 0-9, alama) na hata michoro rahisi, huku onyesho la sehemu 7 likiwa na ukomo hasa kwa nambari na herufi chache. Usawazishaji ni ongezeko la utata katika vifaa vyote (pini zaidi za udhibiti) na programu (uzalishaji wa herufi).

8. Maswali ya Kawaida Kulingana na Vigezo vya Kiufundi

Q: Je, naweza kuendesha onyesho hili kwa mkondo wa DC wa mara kwa mara bila mchanganyiko?

A: Kiufundi, ndiyo, lakini haifai kabisa na hairuhusiwi. Kuendesha nukta zote 35 kwa wakati mmoja kwa 20mA kungehitaji mkondo wa 700mA na uzalishaji mkubwa wa joto. Mchanganyiko ndio njia ya kawaida na inayokusudiwa, ikipunguza nguvu na idadi ya pini.

Q: Kuna tofauti gani kati ya Urefu wa Wimbi la Utoaji wa Kilele (650nm) na Urefu wa Wimbi Kuu (639nm)?

A: Urefu wa wimbi la kilele ni hatua ya nguvu ya juu kabisa katika pato la wigo. Urefu wa wimbi kuu ni urefu wa wimbi mmoja wa mwanga wa monokromati ambao ungeonekana kuwa na rangi sawa kwa jicho la mwanadamu. Tofauti hutokea kwa sababu LED inatoa wigo wa mwanga (upana wa 20nm), sio urefu wa wimbi mmoja safi.

Q: Mchoro wa pini unaonyesha pini mbili za Safu 3 na pini mbili za Safu 4. Je, nahitaji kuunganisha zote mbili?

A: Hapana, pini hizi zimeunganishwa ndani. Kuunganisha kwa mojawapo kunatosha. Muunganisho huu wa ndani ni kitu cha utengenezaji ili kurahisisha muunganisho wa die. Kuunganisha zote mbili haisababishi madhara lakini si lazima.

Q: Ninahesabuje matumizi ya wastani ya nguvu?

A: Kwa onyesho la mchanganyiko, mkondo wa wastani ni takriban (Idadi ya nukta zilizowashwa katika herufi iliyowashwa kikamilifu / Jumla ya idadi ya nukta) * Mkondo kwa nukta * Mzunguko wa Kazi. Kwa mfano, kwa herufi inayotumia nukta 24 zilizowashwa kwa 20mA na mzunguko wa kazi 1/7 (safu 7): Mkondo wa Wastani ≈ (24/35) * 20mA * (1/7) ≈ 2mA kwa herufi. Zidisha kwa idadi ya herufi kwa mzigo wa jumla.

9. Uchambuzi wa Kesi ya Matumizi ya Vitendo

Hali: Kubuni usomaji rahisi wa joto la herufi moja kwa tanuri ya viwanda.

Mahitaji ni kuonyesha joto kutoka 0 hadi 199°C. Microcontroller husoma sensor ya joto. Onyesho moja la LTP-2157AKD linatumiwa. Microcontroller ina pini chache, kwa hivyo inatumia kifaa cha kuhama cha mfululizo-nje/sambamba-nje (kama 74HC595) kuendesha cathode 5 za safu na kutumia pini 7 za I/O zake kuendesha anode za safu kupitia swichi za transistor (kushughulikia mkondo wa juu wa safu).

Firmware inajumuisha fonti ya 5x7 kwa tarakimu 0-9 na alama ya digrii. Utaratibu wa mchanganyiko unafanya kazi kwenye usumbufu wa timer. Onyesho linaonyesha nambari thabiti, nyekundu zenye mwangaza zinazoweza kusomika kutoka umbali wa futi kadhaa katika mazingira ya kiwanda. Safu pana ya joto la uendeshaji ya onyesho (-35°C hadi +85°C) inahakikisha uaminifu hata ikiwa kifurushi cha nje cha kifaa cha udhibiti cha tanuri kinakuwa joto. Tofauti kubwa ya uso wa kijivu inazuia kufifia chini ya taa nyepesi za viwanda.

10. Kanuni ya Teknolojia na Mienendo

10.1 Kanuni ya Msingi ya Teknolojia

Uzalishaji wa mwanga unategemea umeme-mwanga katika kiungo cha p-n cha semikondukta. Wakati voltage ya mbele inatumika, elektroni kutoka kwa safu ya AlInGaP ya aina-n hujumuishwa tena na mashimo kutoka kwa safu ya aina-p. Tukio hili la kujumuishwa tena hutoa nishati kwa njia ya fotoni (mwanga). Pengo maalum la bendi ya nishati ya nyenzo ya AlInGaP huamua urefu wa wimbi (rangi) ya fotoni zinazotolewa, katika kesi hii, mwanga mwekundu karibu na 650nm. Substrate ya GaAs isiyo wazi hufyonza mwanga wowote unaotolewa chini, na hivyo kuboresha ufanisi wa jumla kwa kuakisi mwanga zaidi kutoka juu ya kifaa. Safu ya 5x7 huundwa kwa kuweka na kuunda muundo wa chipi nyingi ndogo za LED au die moja yenye muundo kwenye substrate ya pamoja, na mistari ya anode na cathode iliyounganishwa.

10.2 Mienendo ya Sekta

Wakati onyesho tofauti la safu ya nukta 5x7 kama LTP-2157AKD linabaki muhimu kwa matumizi maalum, yanayohusisha gharama, mienendo pana ya sekta inaelekea kwenye suluhisho zilizounganishwa. Hizi zinajumuisha:

- Safu za Kifaa cha Kusakinisha Uso (SMD):Upeo mdogo wa mguu, usakinishaji wa otomatiki rahisi.

- Onyesho za Udhibiti/Kifaa cha Udhibiti Zilizounganishwa:Moduli zilizo na vidhibiti vilivyojengwa ndani ambavyo vinawasiliana kupitia SPI au I2C, na hivyo kupunguza kwa kiasi kikubwa mzigo wa rasilimali ya microcontroller.

- Uwiano wa Juu na Rangi:Mwelekeo wa kuelekea safu za hatua nyembamba na onyesho kamili za RGB za rangi kwa michoro ya kina zaidi.

- Teknolojia Mbadala:Katika baadhi ya matumizi, onyesho za OLED (LED ya Kikaboni) zinatoa tofauti bora na pembe za kuona, ingawa mara nyingi kwa gharama ya juu na sifa tofauti za maisha.

Faida endelevu za safu tofauti za LED kama hii ni uthabiti wao mkubwa, maisha marefu, mwangaza mkubwa, unyenyekevu, na gharama ya chini kwa kazi za onyesho la herufi zenye rangi moja, na hivyo kuhakikisha matumizi yao ya kuendelea katika mifumo ya viwanda na iliyopachikwa.