LTC-2621JG LED Ekran Veri Sayfası - 0.28 inç Rakam Yüksekliği - Yeşil Renk - 2.6V İleri Voltaj - İngilizce Teknik Belge

1. Ürün Genel Bakışı

LTC-2621JG, net ve parlak sayısal okumalar gerektiren uygulamalar için tasarlanmış kompakt, yüksek performanslı üç haneli sayısal gösterge modülüdür. Temel işlevi, katı hal LED teknolojisi kullanarak üç haneli sayısal veriyi görsel olarak temsil etmektir. Kullanılan çekirdek teknoloji, yüksek verimli yeşil ışık yayılımı üretmek için özel olarak tasarlanmış, GaAs substratı üzerinde büyütülmüş AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfür) epitaksiyel katmanlarıdır. Bu malzeme sistemi, standart GaP gibi eski teknolojilere kıyasla üstün ışık verimliliği ve renk saflığı nedeniyle seçilmiştir; bu da daha düşük sürücü akımlarında bile mükemmel parlaklık ve karakter görünümü sağlar. Cihaz, ortak anotlu, çoklanmış bir ekran olarak sınıflandırılır; yani her bir hane için tüm anotlar dahili olarak birbirine bağlanmıştır ve zaman bölmeli çoklama yoluyla birden fazla hanenin daha az sayıda mikrodenetleyici G/Ç pini ile verimli bir şekilde kontrol edilmesine olanak tanır.

1.1 Temel Özellikler ve Avantajlar

Ekran, geniş bir endüstriyel, tüketici ve enstrümantasyon uygulama yelpazesi için uygun kılan birkaç belirgin avantaj sunar.

• Optik Performans: 0,28 inç (7,0 mm) rakam yüksekliği ile sürekli ve düzgün segmentlere sahiptir, boşlukları ortadan kaldırarak temiz ve profesyonel bir görünüm sunar. Yüksek parlaklık ve yüksek kontrast kombinasyonu, çeşitli ortam aydınlatma koşullarında mükemmel okunabilirlik sağlar. Geniş görüş açısı, ekranın eksen dışı konumlardan da net bir şekilde okunmasına olanak tanır.
• Elektriksel Verimlilik: Cihaz düşük güç gereksinimlerine sahiptir, bu da enerji verimli sistem tasarımına katkıda bulunur. AlInGaP teknolojisinin kullanımı, nispeten düşük ileri akım ile yüksek ışık şiddeti sağlar.
• Güvenilirlik ve Tutarlılık: Katı hal cihazı olarak, hareketli parçası olmadığı ve şok ile titreşime dayanıklı olduğu için yüksek güvenilirlik sunar. Birimler ışık şiddetine göre kategorize edilir, farklı ekranlar arasında tutarlı parlaklık seviyeleri sağlanır; bu da çoklu ürünler için kritik öneme sahiptir.
• Çevresel Uyumluluk: Paket kurşunsuzdur, RoHS (Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması) direktiflerine uyar ve bu da onu katı çevre düzenlemelerine sahip pazarlarda satılan ürünlerde kullanıma uygun hale getirir.

1.2 Fiziksel Tanım

Ekran, ortam ışığını emmeye ve kontrastı iyileştirmeye yardımcı olan gri bir ön panele sahiptir. Segmentlerin kendisi, güç verildiğinde beyaz renkli bir ışık yayar ve bu ışık gri yüzeyden geçerek görünür karakterleri oluşturur. Bu kombinasyon, optimum okunabilirlik için seçilmiştir. Cihaz üç haneli bir ekrandır, yani 000'dan 999'a kadar sayıları gösterebilir.

2. Teknik Özellikler Derinlemesine İnceleme

Bu bölüm, veri sayfasında belirtilen elektriksel, optik ve termal parametrelerin detaylı ve nesnel bir analizini sunar. Bu limitleri ve özellikleri anlamak, güvenilir devre tasarımı için esastır.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu derecelendirmeler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırlarda veya ötesinde çalışma garanti edilmez ve kaçınılmalıdır.

• Segment Başına Güç Dağılımı: 70 mW. Bu, tek bir LED segmenti tarafından güvenle ısı olarak dağıtılabilecek maksimum güçtür. Bu değerin aşılması, aşırı ısınmaya ve ömrün kısalmasına veya arızaya yol açabilir.
• Segment Başına Tepe İleri Akımı: 60 mA (1 kHz'de, %25 görev döngüsü). Bu, bir segmentin darbe koşullarında kaldırabileceği maksimum anlık akımdır. Sürekli DC çalışma için, sınırlayıcı faktör sürekli ileri akım değeridir.
• Segment Başına Sürekli İleri Akım: 25°C'de 25 mA. Ortam sıcaklığı (Ta) 25°C'nin üzerine çıktıkça bu akım 0.28 mA/°C ile doğrusal olarak düşürülmelidir. Örneğin, 85°C'de izin verilen maksimum sürekli akım şöyle olacaktır: 25 mA - [0.28 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 25 mA - 16.8 mA = 8.2 mA.
• Segment Başına Ters Gerilim: 5 V. Bu değerden daha yüksek bir ters öngerilim uygulamak, LED jonksiyonunun bozulmasına ve hasar görmesine neden olabilir.
• Operating & Storage Temperature Range: -35°C ila +85°C. Cihaz, bu geniş sıcaklık aralığı içinde çalışmak ve depolanmak üzere derecelendirilmiştir, bu da onu zorlu ortamlar için uygun kılar.
• Lehimleme Koşulu: Bileşenin oturma düzleminin en az 1/16 inç (yaklaşık 1.6 mm) altında lehim ucu ile, 260°C'de 3 saniye. Bu, montaj sırasında termal hasarı önlemek için standart bir kurşunsuz reflow profil kılavuzudur.

2.2 Electrical & Optical Characteristics (Ta=25°C)

Bunlar, belirtilen test koşulları altında ölçülen tipik performans parametreleridir. Tasarımcılar devre hesaplamaları için bu değerleri kullanmalıdır.

• Ortalama Işık Şiddeti (I_V): 320 μcd (Min), 692 μcd (Typ) I_F = 1 mA. Bu, ışık çıkışının bir ölçüsüdür. Geniş aralık, bir sınıflandırma sistemi kullanıldığını gösterir; tasarımcılar, tüm birimlerde yeterli parlaklığı sağlamak için minimum değeri hesaba katmalıdır.
• Tepe Emisyon Dalga Boyu (λ_p): 571 nm (Tip) I_F = 20 mA. Bu, LED'in en fazla optik gücü yaydığı, spektrumun yeşil bölgesindeki dalga boyudur.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ): 15 nm (Tip.). Bu, spektral saflığı belirtir; daha dar bir genişlik, daha saf, doygun bir yeşil renk anlamına gelir.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d): 572 nm (Tip.). Bu, insan gözünün algıladığı ve bu yeşil LED'in tepe dalga boyuyla yakından eşleşen tek dalga boyudur.
• Segment Başına İleri Gerilim (V_F): I_F = 20 mA. Bu, LED iletimdeyken üzerindeki voltaj düşüşüdür. Akım sınırlama direnci değeri, maksimum V kullanılarak hesaplanmalıdır._F minimum gerekli akımı garanti etmek için.
• Segment Başına Ters Akım (I_R): V'de 100 μA (Maks.)_R = 5 V. Bu, LED maksimum derecesi dahilinde ters öngerilimli olduğunda akan küçük sızıntı akımıdır.
• Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı: 2:1 (Maks.). Bu, "benzer ışık alanı" içindeki (genellikle bir rakam içinde veya rakamlar arasında) herhangi iki segment arasındaki parlaklık farkının iki katı aşmayacağını belirtir. Bu, görsel düzgünlüğü sağlar.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, cihazın "ışık şiddeti için kategorize edildiğini" açıkça belirtir. Bu, üretim sonrası bir sınıflandırma işlemine atıfta bulunur.

• Işık Şiddeti Sınıflandırması: Üretimden sonra, LED'ler standart bir test akımında (bu durumda 1 mA) ölçülen ışık çıkışlarına göre test edilir ve sınıflandırılır (gruplandırılır). LTC-2621JG için belirtilen minimum değer 320 μcd, tipik değer ise 692 μcd'dir. Birimler, daha dar ışık şiddeti aralıklarına sahip gruplara (örn. 320-400 μcd, 400-500 μcd vb.) ayrılır. Bu, müşterilerin bir üründeki birden fazla ekranda tutarlı parlaklık için bir grup seçmesine olanak tanır. Veri sayfası genel aralığı sağlar; sipariş için genellikle üreticiden spesifik grup kodları temin edilebilir.
• İleri Yön Gerilimi: Açıkça sınıflandırılmış olarak belirtilmese de, verilen aralık (2.05V ila 2.6V) doğal varyasyonu gösterir. Güç tüketiminin veya sürücü devre tasarımının kritik olduğu tasarımlarda, gerilim sınıfları için üreticiye danışmak gerekli olabilir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, "Tipik Elektriksel/Optik Karakteristik Eğrileri"ne atıfta bulunmaktadır. Metinde spesifik grafikler sağlanmamış olsa da, bunların standart içeriğini ve önemini çıkarabiliriz.

• Göreceli Işık Şiddeti - İleri Akım (I_V / I_F Eğrisi): Bu grafik, ışık çıkışının sürücü akımıyla nasıl arttığını gösterir. Genellikle doğrusal değildir ve verimlilik (mA başına ışık çıkışı) çok yüksek akımlarda genellikle düşer. Bu eğri, tasarımcıların parlaklık ve verimliliği dengeleyen bir çalışma akımı seçmelerine yardımcı olur.
• İleri Voltaj - İleri Akım (V_F / I_F Eğrisi): Bu, LED diyodun üstel I-V karakteristiğini gösterir. Akım sınırlayıcı devre tasarımı için çok önemlidir.
• Bağıl Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı: Bu eğri, eklem sıcaklığı arttıkça ışık çıkışının nasıl azaldığını göstermektedir. Yüksek ortam sıcaklıklarında veya yüksek sürüş akımlarında çalışan uygulamalar için hayati önem taşır, çünkü güç düşürme veya soğutucu kullanımını gerektirebilir.
• Spektral Dağılım: 571-572 nm civarında merkezlenmiş, yaklaşık 15 nm yarı genişliğe sahip dalga boyları boyunca bağıl optik gücü gösteren bir grafik, yeşil renk yayılımını doğrulamaktadır.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Paket Boyutları ve Çizimi

Cihaz, delikli PCB montajına uygun standart çift sıralı paket (DIP) formatını kullanır. Temel boyutsal notlar şunlardır: belirli bir özellik farklı bir tolerans belirtmediği sürece tüm boyutlar milimetre cinsindendir ve genel tolerans ±0.25 mm'dir (yaklaşık ±0.01 inç). Tasarımcılar, doğru PCB ayak izleri oluşturmak ve muhafaza içinde uygun oturmayı sağlamak için tam delik aralığı, pin çapı, gövde genişliği, yükseklik ve rakam aralığı için detaylı mekanik çizime (sağlanan metinde tam olarak detaylandırılmamıştır) başvurmalıdır.

5.2 Pin Bağlantısı ve Dahili Devre

Görüntü biriminde 16 pin pozisyonu bulunur, ancak hepsine fiziksel pin takılı değildir (Pin 10, 11 ve 14 için "NO PIN" belirtilmiştir). Pin 9 "NO CONNECTION" dur. Dahili devre şeması çoklanmış ortak anot konfigürasyonunu göstermektedir.

• Common Anodes: Pin 2, 5, 8 ve 13 ortak anot pinleridir. Pin 2, Rakam 1'i kontrol eder; Pin 5, Rakam 2'yi kontrol eder; Pin 8 ise Rakam 3'ü kontrol eder. Pin 13, üç nokta gösterge LED'leri (L1, L2, L3) için ortak anottur.
• Segment Katotları: Diğer pinler, belirli segmentler (A, B, C, D, E, F, G, DP) ve göstergeler için katottur. Örneğin, Rakam 1 üzerindeki 'A' segmentini yakmak için, devrenin A segmenti katodunu (Pin 15) toprağa bağlarken, Rakam 1 anoduna (Pin 2) pozitif voltaj uygulaması gerekir.
• Sağ Taraflı Ondalık Noktası: Açıklamada "Sağ Taraflı Ondalık" notu düşülmüştür ve Pin 3, D.P. (ondalık noktası) için katottur; bu da ondalık noktasının üç hanenin sağında konumlandığını gösterir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Belirtilen lehimleme koşullarına uyulması, uzun vadeli güvenilirlik için kritik öneme sahiptir.

• El ile Lehimleme: El ile lehimleme gerekliyse, kılavuz ilke, her pin için maksimum 3 saniye boyunca 260°C'de bir lehim havya uygulanmasıdır. Havya ucu, aşırı ısının pinler boyunca ilerleyerek dahili epoksi veya tel bağlantılarını hasarlamasını önlemek için, display gövdesinin oturma düzleminin en az 1.6 mm altına konumlandırılmalıdır.
• Dalga veya Reflow Lehimleme: Otomatik işlemler için, 260°C'de zirve yapan standart kurşunsuz sıcaklık profili uygundur. Cihazın depolama ve çalışma sıcaklık aralığı (-35°C ila +85°C), tipik SMT reflow termal döngülerine dayanabileceğini göstermektedir, ancak delikli paket, dalga lehimlemenin asıl amaçlanan yöntem olduğunu düşündürmektedir.
• Depolama Koşulları: Cihazlar, uçların oksidasyonunu önlemek için orijinal nem bariyerli torbalarında, depolama sıcaklık aralığı (-35°C ila +85°C) içinde ve düşük nemli bir ortamda saklanmalıdır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

LTC-2621JG, net, güvenilir ve düşük güç tüketimli sayısal bir ekran gerektiren herhangi bir gömülü sistem için idealdir.

• Test ve Ölçüm Ekipmanları: Multimetreler, frekans sayaçları, güç kaynakları, sensör okuma cihazları.
• Endüstriyel Kontroller: Makinelerde sıcaklık, basınç, RPM, sayım göstergeleri için panel ölçerler.
• Tüketici Cihazları: Mikrodalga fırınlar, dijital saatler, ses ekipmanı ayarlayıcıları, banyo tartıları.
• Otomotiv Yan Sanayi: Yardımcı sistemler için göstergeler ve ekranlar (voltaj, sıcaklık).

7.2 Tasarım Hususları ve Sürücü Devresi

Bu ekranla tasarım yapmak, sürücü metodolojisine özel dikkat gerektirir.

• Multiplexing Driver: A microcontroller must sequentially activate each digit's common anode (Pins 2, 5, 8) at a high refresh rate (typically >100 Hz) while outputting the corresponding segment cathode pattern for that digit. This persistence of vision creates the illusion of all digits being lit simultaneously. The colon anode (Pin 13) can be driven separately or included in the multiplexing sequence.
• Akım Sınırlama: Her segment katot hattında seri bir akım sınırlama direnci bulunmalıdır. Direnç değeri, R = (V_supply - V_F) / I_F. Minimum istenen I'yi sağlamak için veri sayfasındaki maksimum V_F (2.6V) kullanın_F her zaman sağlanır. Örneğin, 5V besleme ve 10 mA hedef akımı ile:_F R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. Standart bir 220 Ω veya 270 Ω direnç uygun olacaktır.
• Güç Dağılımı: Segment başına gücün (V_F * Ben_F) 70 mW'yi aşmaz ve yüksek ortam sıcaklıklarında sürekli akımı, bölüm 2.1'de açıklandığı gibi düşürün.
• Görüş Açısı: Geniş görüş açısı, kullanıcıya göre montaj konumunda esneklik sağlar.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Diğer ekran teknolojileri ve eski LED türleriyle karşılaştırıldığında, LTC-2621JG belirli avantajlar sunar.

• vs. Standart GaP Yeşil LED'ler: AlInGaP teknolojisi, önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği sağlayarak aynı akımda daha parlak ekranlar veya daha düşük güçte eşdeğer parlaklık sunar. Renk aynı zamanda daha canlı, saf bir yeşildir.
• LCD Ekranlara Karşı: LED'ler ışık yayıcıdır, yani kendi ışıklarını üretirler; arka aydınlatma olmadan düşük ışıkta veya doğrudan güneş ışığında üstün parlaklık ve okunabilirlik sunar. Ayrıca çok daha hızlı bir tepki süresine ve daha geniş bir çalışma sıcaklığı aralığına sahiptirler. Dezavantajı genellikle çok sayıda segment görüntülerken daha yüksek güç tüketimidir.
• vs. Daha Büyük veya Daha Küçük Rakam Gösterimleri: 0.28 inç yükseklik, okunabilirlik ve panel alanı tüketimi arasında iyi bir denge sunar; daha küçük göstergeler ile daha büyük panel ölçerler arasında bir konuma sahiptir.
• vs. Non-Binned Displays: Işık şiddeti kategorizasyonu, bir ürün hattı veya birkaç özdeş okumaya sahip kontrol paneli gibi birden fazla birimde görsel tutarlılık gerektiren uygulamalar için temel bir ayırt edici faktördür.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S1: "NO PIN" ve "NO CONNECTION" pinlerinin amacı nedir?
A1: "NO PIN", paketin fiziksel piminin atlandığı ve pim sırasında bir boşluk bırakıldığı anlamına gelir. "NO CONNECTION" (Pin 9) ise fiziksel bir pimin mevcut olduğu ancak ekranın içinde herhangi bir şeye elektriksel olarak bağlı olmadığı anlamına gelir. Bunlar genellikle, o pimleri kullanabilen bir ailedeki diğer ekranlarla paket ayak izini standartlaştırmak için dahil edilir.

Q2: Uygun akım sınırlayıcı direnci nasıl hesaplarım?
A2: R = (V_supply - V_F) / I_F. Always use the maksimum V_F İstenen minimum akımın tüm koşullar altında akmasını garanti etmek için hesaplamanızda veri sayfasındaki (2.6V) değeri kullanın. Hesaplanan değere eşit veya ondan biraz daha düşük standart bir direnç değeri seçin.

Q3: Bu ekranı çoğullama (multiplexing) kullanmadan sabit bir DC akım ile sürebilir miyim?
A3: Teknik olarak evet, ancak bu son derece verimsizdir. Üç hane anodunu birbirine bağlamanız ve her segment katoduna sürekli akım sağlamanız gerekir. Bu, çoğullamalı bir tasarıma kıyasla (üç özdeş hanede) 3 kat daha fazla akım çeker ve tüm segmentler açık olduğunda muhtemelen maksimum sürekli akım değerlerini aşar. Çoğullama (multiplexing), amaçlanan ve en uygun yöntemdir.

Q4: "Işık şiddeti eşleştirme oranı 2:1" pratikte ne anlama gelir?
A4: Bu, tanımlanmış bir "benzer ışık alanı" içinde (muhtemelen bir ekran içinde), en sönük segmentin parlaklığının, en parlak segmentin parlaklığının yarısından az olmayacağı anlamına gelir. Bu, "8" rakamının (tüm segmentlerin açık olduğu durum) düzgün görünmesini, bazı segmentlerin diğerlerinden belirgin şekilde daha sönük olmamasını sağlar.

10. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: Dijital Voltmetre Göstergesi Tasarımı
Bir tasarımcı, 0-30V DC voltmetre oluşturuyor. Mikrodenetleyicinin ADC'si voltajı okur, 0.00 ile 30.00 arasında bir değere dönüştürür ve bunu üç basamak ve bir ondalık nokta üzerinde (voltun onda biri cinsinden, örn. "12.3") göstermesi gerekir.

1. Donanım Arayüzü: Tasarımcı, üç basamak anotunu (Pin 2,5,8) ve iki nokta/ondalık anotunu (Pin 13) kontrol etmek için dijital çıkış olarak yapılandırılmış 4 mikrodenetleyici pini kullanır. Segment katotlarını (A-G, DP) kontrol etmek için 8 başka pin dijital çıkış olarak yapılandırılır (veya bir kaydırmalı kayıtçı kullanılır).
2. Yazılım Rutini: Donanım yazılımı 500 Hz'de bir zamanlayıcı kesmesi çalıştırır. Her kesme döngüsünde:
   - Tüm anot pinlerini KAPAT.
   - Basamak 1'in (yüzler basamağı) segment desenini katot pinlerine çıktıla.
   - 1. Basamak için anot pini (Pin 2) AÇIN.
   - Kısa bir gecikme bekleyin.
   - 2. Basamak (onlar basamağı, Pin 5) ve 3. Basamak (birler basamağı, Pin 8) için, 2. Basamak aktifken ondalık nokta katodu (Pin 3) dahil olmak üzere işlemi tekrarlayın.
3. Current Calculation: İyi parlaklık ve düşük güç için 5 mA segment akımı hedeflenerek, 5V besleme kullanıldı: R = (5V - 2.6V) / 0.005A = 480 Ω. 8 segment katot hattının her birine seri olarak 470 Ω'luk bir direnç yerleştirilir.
4. Sonuç: Ekran, minimum mikrodenetleyici G/Ç ve güç tüketimi ile ondalık noktalı, kararlı, parlak, 3 haneli bir voltaj okuması gösterir.

11. Teknik Prensip Tanıtımı

Temel çalışma prensibi, bir yarı iletken PN eklemindeki elektrolüminesansa dayanır. AlInGaP malzeme sisteminde, eklemin iç potansiyelini (yaklaşık 2V) aşan bir ileri voltaj uygulandığında, N-tipi bölgeden elektronlar ve P-tipi bölgeden oyuklar eklem boyunca enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları aktif bölgede (AlInGaP epitaksiyel tabakasının kuantum kuyularında) yeniden birleştiğinde, enerjilerini fotonlar (ışık parçacıkları) şeklinde salıverirler. Alüminyum, İndiyum, Galyum ve Fosfür atomlarının spesifik bileşimi, yarı iletkenin bant aralığı enerjisini belirler ve bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) belirler. LTC-2621JG için bu bileşim, yaklaşık 572 nm dalga boyuna sahip fotonlar üretecek şekilde ayarlanmıştır ve insan gözü bunu yeşil ışık olarak algılar. Gri ön panel, ortam ışığını emerek yayılan yeşil segmentlerin daha parlak ve keskin görünmesini sağlayan bir kontrast artırıcı filtre görevi görür.

12. Teknoloji Eğilimleri ve Bağlam

LTC-2621JG gibi göstergeler, optoelektroniğin olgun ve son derece optimize edilmiş bir segmentini temsil eder. Bu tür gösterge sınıfı ekranlardaki trend, artan verimlilik (vat başına daha fazla ışık), gelişmiş sınıflandırma yoluyla iyileştirilmiş tutarlılık ve çevre düzenlemelerine uyum (kurşunsuz, halojensiz) yönünde olmuştur. OLED'ler gibi daha yeni teknolojiler esneklik ve yüksek kontrast sunarken, geleneksel segmentli LED ekranlar yüksek parlaklık, aşırı güvenilirlik, geniş sıcaklık aralığında çalışma ve rakam başına düşük maliyet gerektiren uygulamalarda güçlü konumlarını korumaktadır. Eski GaP:N'den AlInGaP'ye geçiş, yeşil ve sarı LED performansında önemli bir adımdı. Gelecekteki gelişmeler, daha fazla verimlilik artışı ve entegrasyon üzerine odaklanabilir; örneğin, yerleşik sürücülü veya seri arayüzlü (I2C veya SPI gibi) ekranlar, çoklama için gereken mikrodenetleyici yükünü azaltabilir. Ancak, temel delikli, çoklanmış ortak anot ekran, basitliği, sağlamlığı ve genel amaçlı mikrodenetleyicilerle doğrudan arayüz kabiliyeti nedeniyle temel ve yaygın olarak kullanılan bir bileşen olarak kalmaya devam etmektedir.