LTD-322KD-31 LED Onyesho Datasheet - Urefu wa Tarakimu 0.3-inch - Nyekundu ya Juu (Hyper Red) - Voltage ya Mbele 2.6V - Hati ya Kiufundi ya Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTD-322KD-31 ni moduli ya onyesho la LED yenye tarakimu mbili na sehemu saba, iliyoundwa kwa matumizi ya usomaji wa nambari. Ina urefu wa tarakimu wa inchi 0.3 (milimita 7.62), ikitoa herufi zilizo wazi na zinazosomeka zinazofaa kwa vifaa mbalimbali vya elektroniki. Kifaa hiki hutumia teknolojia ya semikondukta ya AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Phosphide) kutoa mwanga wa rangi ya Nyekundu ya Juu, unaojulikana kwa mwangaza wa juu na usafi bora wa rangi. Onyesho lina uso mweusi na sehemu nyeupe, likiunda muonekano wa tofauti kubwa (contrast) unaoboresha usomaji chini ya hali mbalimbali za mwanga. Limejengwa kwa nyenzo maalum za kukariri mwanga (reflector) zinazoweza kustahimili michakato ya juu ya joto ya kuuza (soldering), na hivyo kuwa imara kwa mstari wa kawaida wa usanikishaji. Kifurushi hiki hakina risasi (lead-free) na kinatii maagizo ya RoHS.

1.1 Vipengele Muhimu

• Urefu wa tarakimu wa inchi 0.3 (milimita 7.62) kwa kuonekana kwa wazi.
• Hutumia chipi za LED za AlInGaP za Nyekundu ya Juu kwa mwangaza wa juu na ufanisi.
• Sehemu zinazoendelea na kuwa sawa huhakikisha muonekano thabiti wa herufi.
• Mahitaji ya chini ya nguvu, yanayofaa kwa vifaa vinavyotumia betri.
• Muonekano bora wa herufi na tofauti kubwa ya mwanga (uso mweusi, sehemu nyeupe).
• Pembe pana ya kuona kwa usakinishaji rahisi na uwekaji wa mtumiaji.
• Uaminifu wa juu kutokana na ujenzi wa hali ngumu (solid-state).
• Uzito wa mwanga (Luminous intensity) umepangwa katika makundi (binned) kwa usawazishaji thabiti wa utendaji.
• Kifurushi kisicho na risasi kinachotii kanuni za mazingira.

1.2 Maelezo ya Kifaa

Nambari ya sehemu LTD-322KD-31 inaashiria haswa onyesho la tarakimu mbili (duplex), lenye cathode ya pamoja (common cathode) na nukta ya desimali upande wa kulia. Usanidi wa cathode ya pamoja hurahisisha mzunguko wa kuendesha, kwani LED zote za sehemu kwa tarakimu fulani zinashiriki muunganisho wa ardhini (ground) wa pamoja. Nukta ya desimali upande wa kulia imejumuishwa kwa ajili ya kuonyesha thamani za sehemu.

2. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

2.1 Vipimo vya Kifurushi

Muundo wa mitambo wa onyesho umefafanuliwa katika hati ya maelezo (datasheet) na vipimo vyote vinatolewa kwa milimita. Vidokezo muhimu vya vipimo vinajumuisha:

• Toleo la jumla la vipimo ni ±0.25 mm isipokuwa ikiwa imebainishwa vinginevyo.
• Toleo la mabadiliko ya ncha ya pini ni ±0.4 mm.
• Vigezo maalum vya ubora vimefafanuliwa kwa eneo la sehemu: uchafu wa kigeni ≤10 mil, uchafuzi wa wino ≤20 mil, na mapovu ≤10 mil.
• Kupinda kwa kikariri mwanga (reflector) kimewekewa kikomo cha 1% ya urefu wake.
• Kipenyo cha shimo cha bodi ya mzunguko iliyochapishwa (PCB) cha 1.0 mm kinapendekezwa kwa usanikishaji bora.

2.2 Muonekano wa Kimwili na Utambulisho wa Polarity

Onyesho lina uso mweusi. Pande nne za kifurushi zimepakwa rangi nyeusi kwa kutumia wino, wakati upande mmoja maalum umepakwa kwa kutumia kalamu nyeusi, na kusababisha tofauti ndogo ya kuona. Upande huu hutumika kama alama ya kimwili ya polarity au mwelekeo wakati wa usanikishaji. Muunganisho wa pini umefafanuliwa kwa uwazi ili kuzuia kuingizwa vibaya.

3. Sifa za Umeme na Mwanga

3.1 Viwango Vya Juu Kabisa (Absolute Maximum Ratings)

Viwango hivi hufafanua mipaka ambayo kuzidi kwao kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Vimebainishwa kwa joto la mazingira (Ta) la 25°C.

• Mtawanyiko wa Nguvu kwa Kila Sehemu: 70 mW
• Mkondo wa Mbele wa Kilele kwa Kila Sehemu: 90 mA (kwa mzunguko wa kazi 1/10, upana wa pigo 0.1ms)
• Mkondo wa Mbele unaoendelea kwa Kila Sehemu: 25 mA (kupunguzwa kwa mstari kwa 0.33 mA/°C juu ya 25°C)
• Safu ya Joto la Uendeshaji: -35°C hadi +85°C
• Safu ya Joto la Hifadhi: -35°C hadi +85°C
• Hali ya Kuuza (Solder): 265 ±5°C kwa sekunde 5, na ncha ya chuma cha kuuza (soldering iron) ikiwekwa inchi 1/16 chini ya ndege ya kukaa.

3.2 Sifa za Umeme/Mwanga

Hizi ni vigezo vya kawaida vya uendeshaji vilivyopimwa kwa Ta=25°C.

• Uzito wa Mwanga wa Wastani kwa Kila Sehemu (IV):
  • KIWANGO CHINI (MIN): 320 µcd, KIWANGO CHA KAWAIDA (TYP): 900 µcd kwa IF=1mA
  • KIWANGO CHA KAWAIDA (TYP): 11700 µcd kwa IF=10mA
• Urefu wa Wimbi wa Utoaji wa Kilele (λp): 650 nm (kwa IF=20mA)
• Nusu-Upana wa Mstari wa Wigo (Δλ): 20 nm (kwa IF=20mA)
• Urefu wa Wimbi Kuu (λd): 639 nm (tolewa ±1 nm) (kwa IF=20mA)
• Voltage ya Mbele kwa Kila Chipi (VF): KIWANGO CHA KAWAIDA (TYP) 2.6V, safu 2.1V hadi 2.6V (tolewa ±0.1V) (kwa IF=20mA)
• Mkondo wa Nyuma kwa Kila Sehemu (IR): KIWANGO CHA JUU (MAX) 100 µA (kwa VR=5V) - Kumbuka: Hii ni kwa ajili ya majaribio tu, sio kwa uendeshaji unaoendelea.
• Uwiano wa Ulinganifu wa Uzito wa Mwanga: KIWANGO CHA JUU (MAX) 2:1 (kati ya sehemu katika eneo la mwanga sawa kwa IF=1mA)
• Maelezo ya Mazungumzo ya Kuvuka (Cross Talk): ≤ 2.5%

3.3 Usambazaji wa Safu ya Makundi (Bin Range Distribution) (Mfumo wa Daraja)

Uzito wa mwanga wa LED umepangwa katika makundi (bins) ili kuhakikisha uthabiti ndani ya kundi la uzalishaji. Msimbo wa makundi (F, G, H, J, K) unalingana na thamani maalum za chini na za juu za uzito wa mwanga katika mikrokandela (µcd), kila moja ikiwa na tolewa la ±15%. Hii inawaruhusu wabunifu kuchagua maonyesho yenye viwango vya mwangaza vilivyolingana.

4. Mzunguko wa Ndani na Usanidi wa Pini

4.1 Mchoro wa Mzunguko wa Ndani

Onyesho lina mzunguko wa ndani ambapo kila moja ya sehemu saba (A hadi G) na nukta ya desimali (DP) katika kila tarakimu ni LED ya kibinafsi. Cathode za sehemu zote za Tarakimu 1 zimeunganishwa pamoja kwa pini ya pamoja, na vivyo hivyo kwa Tarakimu 2. Hii huunda usanidi wa cathode ya pamoja kwa kila tarakimu.

4.2 Jedwali la Muunganisho wa Pini

Kifaa kina usanidi wa pini 10. Usanidi wa pini ni kama ifuatavyo:

• Pini 1: Anode G (Sehemu G)
• Pini 2: Hakuna Muunganisho (N/C)
• Pini 3: Anode A (Sehemu A)
• Pini 4: Anode F (Sehemu F)
• Pini 5: Cathode ya Pamoja ya Tarakimu 2
• Pini 6: Anode D (Sehemu D)
• Pini 7: Anode E (Sehemu E)
• Pini 8: Anode C (Sehemu C)
• Pini 9: Anode B (Sehemu B)
• Pini 10: Cathode ya Pamoja ya Tarakimu 1

Mpangilio huu unaruhusu kuendesha kwa njia nyingi (multiplexed), ambapo tarakimu mbili huangazwa mbadilishana kwa mzunguko wa juu ili kuunda hisia ya kuwa zote zimewashwa wakati mmoja.

5. Miongozo ya Matumizi na Tahadhari

5.1 Matumizi Yanayokusudiwa na Mazingatio ya Ubunifu

Onyesho hili limeundwa kwa vifaa vya kawaida vya elektroniki vinavyojumuisha vifaa vya ofisi, vifaa vya mawasiliano, na matumizi ya nyumbani. Kwa matumizi yanayohitaji uaminifu wa kipekee ambapo kushindwa kunaweza kuhatarisha usalama (k.m., ndege, mifumo ya matibabu), mashauriano yanahitajika kabla ya matumizi. Mazingatio muhimu ya ubunifu yanajumuisha:

• Mzunguko wa Kuendesha:Kuendesha kwa mkondo thabiti (constant current) kunapendekezwa sana ili kuhakikisha utoaji thabiti wa mwanga na uimara. Mzunguko lazima ubuniwe ili kustahimili safu kamili ya voltage ya mbele (VF: 2.1V hadi 2.6V) ili kuhakikisha mkondo wa kuendesha unaokusudiwa unatolewa chini ya hali zote.
• Usimamizi wa Mkondo na Joto:Kuendesha onyesho juu ya mkondo au joto la mazingira lililopendekezwa kutasababisha kupungua kwa kasi kwa utoaji wa mwanga na uwezekano wa kushindwa mapema. Mkondo wa kuendesha lazima upunguzwe kwa joto la juu la mazingira.
• Mizunguko ya Kinga:Mzunguko wa kuendesha unapaswa kujumuisha kinga dhidi ya voltages za nyuma na mabadiliko ya ghafla ya voltage (voltage spikes) ambayo yanaweza kutokea wakati wa kuwasha au kuzima nguvu, kwani hizi zinaweza kuharibu chipi za LED.
• Kuepuka Upendeleo wa Nyuma (Reverse Bias):Upendeleo wa nyuma unaoendelea unapaswa kuepukwa kwani unaweza kusababisha uhamaji wa metali ndani ya semikondukta, na kuongeza mkondo wa uvujaji au kusababisha mzunguko mfupi.

5.2 Tahadhari za Usanikishaji na Ushughulikiaji

• Kuuza (Soldering):Zingatia kwa uthabiti hali maalum ya kuuza (265°C ±5°C kwa sekunde 5). Joto la mwili wa onyesho lenyewe halipaswi kuzidi viwango vya juu kabisa wakati wa usanikishaji.
• Mkazo wa Mitambo:Usitumie nguvu isiyo ya kawaida kwa mwili wa onyesho wakati wa usanikishaji. Tumia zana na mbinu zinazofaa.
• Hali ya Mazingira:Epuka mabadiliko ya ghafla ya joto la mazingira, hasa katika mazingira yenye unyevu mwingi, ili kuzuia umande kuunda kwenye uso wa LED, ambao unaweza kuathiri utendaji au kusababisha uharibifu.
• Hifadhi:Hifadhi ndani ya safu maalum ya joto (-35°C hadi +85°C). Vidokezo vya ziada vya hali ya hifadhi vinatahadharisha dhidi ya mazingira ambayo yanaweza kusababisha kuingia kwa unyevu au mkazo wa mitambo.
• Mwingiliano wa Paneli ya Mbele/Kichujio:Ikiwa filamu ya kuchapisha au kichujio cha muundo kitatumika kwenye uso wa onyesho kwa kutumia gundi yenye usikivu wa shinikizo (pressure-sensitive adhesive), haipendekezwi kuacha upande huu uwe katika mawasiliano mabaya na paneli ya mbele au kifuniko. Shinikizo au msuguano unaweza kusababisha filamu kuhama kutoka kwenye nafasi yake ya asili.

6. Uchambuzi wa Utendaji na Ulinganisho wa Kiufundi

6.1 Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Wakati mikunjo maalum ya michoro inarejelewa katika hati ya maelezo (datasheet), utendaji wa kawaida wa LED za AlInGaP za Nyekundu ya Juu unaweza kudhaniwa:

• Mviringo wa IV (Mkondo-Voltage):Inaonyesha sifa ya kawaida ya diode na voltage ya mbele kwa kawaida karibu 2.6V kwa 20mA. Mviringo huu ni mwinuko kiasi, ukionyesha upitishaji mzuri wa umeme mara tu voltage ya kuwasha (turn-on voltage) imefikiwa.
• Uzito wa Mwanga dhidi ya Mkondo (LI-I):Utoaji wa mwanga huongezeka kwa njia ya juu ya mstari (super-linearly) na mkondo katika viwango vya chini, na kuwa zaidi ya mstari katika mikondo ya juu. Kuendesha kwa 10mA hutoa mwangaza mkubwa zaidi kuliko kwa 1mA, kama ilivyoonyeshwa katika maelezo.
• Utegemezi wa Joto:Voltage ya mbele (VF) ina mgawo hasi wa joto (hupungua kadiri joto linavyoongezeka). Uzito wa mwanga kwa kawaida hupungua kadiri joto la kiungo (junction temperature) linavyopanda, ndiyo sababu usimamizi wa joto na kupunguzwa kwa mkondo ni muhimu.
• Usambazaji wa Wigo:Urefu wa wimbi wa kilele wa 650 nm na urefu wa wimbi kuu wa 639 nm huweka LED hii katika eneo la nyekundu nene/nyekundu ya juu ya wigo. Nusu-upana nyembamba wa wigo (20 nm) unaonyesha usafi mzuri wa rangi.

6.2 Tofauti na Teknolojia Zingine

Ikilinganishwa na LED za zamani za GaAsP au nyekundu za kawaida za GaP, teknolojia ya AlInGaP inatoa faida kadhaa:

• Ufanisi na Mwangaza wa Juu Zaidi:AlInGaP hutoa ufanisi bora wa mwanga, na kusababisha utoaji wa juu wa mwanga kwa mkondo sawa wa kuendesha.
• Uthabiti Bora wa Joto:Ingawa bado ina usikivu wa joto, AlInGaP kwa ujumla hudumisha utendaji bora katika joto la juu kuliko teknolojia za zamani.
• Rangi Bora:Rangi ya nyekundu ya juu mara nyingi huonekana kama yenye uhai zaidi na iliyojaa.
• Matumizi ya msingi (substrate) wa GaAs usio wa uwazi husaidia katika kuelekeza mwanga mbele, na kuboresha ufanisi wa jumla ikilinganishwa na miundo mingine ya msingi ya uwazi.

7. Mazingira ya Kawaida ya Matumizi na Kesi ya Ubunifu

7.1 Mazingira ya Matumizi

LTD-322KD-31 ni bora kwa kifaa chochote kinachohitaji onyesho la nambari lenye ukubwa mdogo, lenye mwangaza, na la kuaminika. Matumizi ya kawaida yanajumuisha:

• Vifaa vya kupima na kipimo (multimeters, vifaa vya usambazaji wa umeme).
• Elektroniki za watumiaji (vikuza sauti, redio za saa, vifaa vya jikoni).
• Paneli za udhibiti wa viwanda na vipima wakati.
• Vituo vya mauzo (point-of-sale) na vikokotozi.
• Vifaa vya ziada vya baada ya mauzo ya magari (k.m., vipima voltage).

7.2 Kesi ya Ubunifu: Mzunguko wa Kuendesha kwa Njia Nyingi (Multiplexed)

Ubunifu wa kawaida hutumia kontrolla ndogo (microcontroller) kuendesha onyesho hili katika usanidi wa njia nyingi (multiplexed). Kontrolla ndogo ingekuwa na seti mbili za matokeo 8 (sehemu 7 + desimali) zilizounganishwa na anode za sehemu (pini 1,3,4,6,7,8,9 na anode ya nukta ya desimali ikiwa itatumika). Pini mbili za ziada za kontrolla ndogo, zilizosanidiwa kama wazi-mashimo (open-drain) au zilizounganishwa kupitia transistor, zingedhibiti pini za cathode ya pamoja (5 na 10). Utaratibu wa programu ungefanya:

1. Kuzima viendeshi vyote viwili vya cathode ya pamoja.
2. Kutoa muundo wa sehemu kwa Tarakimu 1 kwenye mistari ya sehemu.
3. Kuwezesha kwa ufupi (kuweka ardhini) cathode ya pamoja ya Tarakimu 1.
4. Baada ya kucheleweshwa kwa muda mfupi (k.m., 5-10ms), kuzima cathode ya Tarakimu 1.
5. Kutoa muundo wa sehemu kwa Tarakimu 2.
6. Kuwezesha kwa ufupi cathode ya pamoja ya Tarakimu 2.
7. Kurudia mzunguko kwa mzunguko wa juu wa kutosha ili kuepuka kuwaka kwa mwanga unaoonekana (kwa kawaida >60Hz).

Vipinga vya kuzuia mkondo (current-limiting resistors) vinahitajika katika mfululizo na kila mstari wa anode ya sehemu. Thamani yao huhesabiwa kulingana na voltage ya usambazaji (Vcc), voltage ya mbele ya LED (VF ~2.6V), na mkondo wa sehemu unaotakiwa (k.m., 10mA kwa mwangaza wa juu): R = (Vcc - VF) / I_segment. Kiendesha cha mkondo thabiti (constant current driver IC) kinaweza kutumiwa badala ya vipinga kwa udhibiti bora na thabiti wa mwangaza.

8. Maswali Yanayoulizwa Mara Kwa Mara (FAQ)

8.1 Madhumuni ya uzito wa mwanga uliokwenda kwenye makundi (binned) ni nini?

Kuweka katika makundi (binning) kunahakikisha uthabiti ndani ya mzunguko mmoja wa uzalishaji. Wakati wa kutumia maonyesho mengi katika bidhaa moja (kama paneli yenye tarakimu nyingi), kubainisha msimbo sawa wa kundi kunahakikisha tarakimu zote zitakuwa na mwangaza uliolingana karibu, na kuzuia baadhi ya tarakimu kuonekana dhaifu au yenye mwangaza zaidi kuliko zingine.

8.2 Je, naweza kuendesha onyesho hili kwa chanzo cha voltage thabiti (constant voltage)?

Haipendekezwi. LED ni vifaa vinavyotumia mkondo (current-driven). Voltage yao ya mbele ina tolewa na inatofautiana na joto. Chanzo cha voltage thabiti chenye kipinga katika mfululizo ni makadirio ya kawaida, lakini kwa utendaji bora na uimara, hasa katika safu pana ya joto, kiendesha cha kweli cha mkondo thabiti ni bora zaidi.

8.3 Kwa nini kuna pini ya "Hakuna Muunganisho" (No Connection)?

Kifurushi cha pini 10 kuna uwezekano wa kuwa ukubwa wa kawaida wa alama (standard footprint). Pini 2 imeachwa kama Hakuna Muunganisho (N/C) katika toleo hili maalum la kifaa. Haipaswi kuunganishwa na mstari wowote wa mzunguko.

8.4 Ninawezaje kufasiri "Maelezo ya mazungumzo ya kuvuka (Cross talk) ≤ 2.5%"?

Mazungumzo ya kuvuka (Cross talk) yanarejelea mwangaza usiotakiwa wa sehemu ambayo inapaswa kuzimwa, unaosababishwa na mkondo wa uvujaji au kuunganishwa kwa uwezo (capacitive coupling) kutoka kwa sehemu zilizo karibu zilizoendeshwa. Thamani ya ≤2.5% inamaanisha uzito wa mwanga wa sehemu "iliyozimwa" haipaswi kuwa zaidi ya 2.5% ya uzito wa sehemu iliyowashwa kabisa chini ya hali maalum, na kuhakikisha tofauti kubwa ya mwanga (contrast) kati ya sehemu zinazofanya kazi na zisizofanya kazi.

8.5 "Nyekundu ya Juu" (Hyper Red) inamaanisha nini ikilinganishwa na nyekundu ya kawaida?

Nyekundu ya Juu kwa kawaida inaashiria LED yenye urefu wa wimbi kuu mrefu zaidi kuliko ule wa LED za kawaida za nyekundu, mara nyingi katika safu ya 630-660 nm. Inaonekana kama rangi ya nyekundu yenye kina zaidi na iliyojaa zaidi. Urefu wa wimbi kuu wa LTD-322KD-31 wa 639 nm unakaa katika jamii hii, na kutoa athari kubwa ya kuona na utendaji mzuri katika matumizi ambapo utofautishaji wa rangi ni muhimu.