LTS-313AJD LED Gösterge Veri Sayfası - 0.3 inç Rakam Yüksekliği - Hiper Kırmızı Renk - 2.6V İleri Gerilim - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, kompakt, tek haneli, yedi segmentli alfanümerik bir gösterge modülünün teknik özelliklerini detaylandırmaktadır. Cihaz, net ve parlak sayısal gösterim ile minimum güç tüketimi gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır. Temel tasarım felsefesi, küçük bir form faktöründe mükemmel okunabilirlik ve güvenilirlik sağlamaya odaklanmaktadır.

Gösterge, karakteristik çıktısını elde etmek için gelişmiş yarı iletken malzemeler kullanır. Tutarlı ışık şiddeti için kategorize edilmiştir; bu, seri üretimde tekdüzelik ve son kullanıcı uygulamalarında öngörülebilir performans sağlar.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu göstergenin birincil avantajları arasında, pil ile çalışan veya enerjiye duyarlı devreler için uygun kılan çok düşük akım gereksinimi yer alır. Yüksek parlaklık ve kontrast oranı, geniş bir görüş açısı ile birleştiğinde, çeşitli aydınlatma koşullarında ve farklı bakış açılarından okunabilirliği garanti eder. Katı hal yapısı, mekanik veya filaman tabanlı göstergelere kıyasla doğal güvenilirlik ve uzun çalışma ömrü sunar.

0.3 inçlik rakam yüksekliği, onu taşınabilir cihazlar, tüketici elektroniği, panel ölçerler, endüstriyel kontrol arayüzleri ve alanın değerli olduğu ancak net sayısal geri bildirimin gerekli olduğu herhangi bir gömülü sistem için ideal konuma getirir. Sürekli ve tekdüzel segment tasarımı, mükemmel karakter görünümüne katkıda bulunarak kullanıcı deneyimini geliştirir.

2. Teknik Özellikler Derinlemesine İnceleme

Bu bölüm, veri sayfasında tanımlanan elektriksel, optik ve fiziksel parametrelerin nesnel ve detaylı bir analizini sunar.

2.1 Fotometrik ve Optik Karakteristikler

Işık yayan elemanlar, Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) yarı iletken teknolojisine, özellikle Hiper Kırmızı renk formülasyonuna dayanmaktadır. Bu malzeme sistemi, kırmızı-turuncu dalga boyu bölgesinde yüksek verimlilik ve iyi sıcaklık kararlılığı ile bilinir.

• Ortalama Işık Şiddeti (I_V):Standart 1mA test akımında 200 ila 600 mikrokandela (μcd) aralığındadır. Bu parametre, algılanan parlaklığı tanımlar. Bahsedilen kategorizasyon, cihazların ölçülen şiddete göre bu garanti edilen aralığa düşecek şekilde gruplandırıldığını veya sıralandığını ima eder.
• Tepe Emisyon Dalga Boyu (λ_p):Tipik olarak 650 nanometre (nm). Bu, optik güç çıktısının maksimum olduğu dalga boyudur.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d):Tipik olarak 639 nm. Bu, insan gözü tarafından algılanan ve rengi (Hiper Kırmızı) tanımlayan ana metrik olan dalga boyudur.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):Yaklaşık 20 nm. Bu, spektral saflığı veya tepe noktası etrafında yayılan dalga boylarının yayılımını gösterir. 20nm değeri, AlInGaP LED'lerin karakteristiğidir.
• Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı:Maksimum 2:1 olarak belirtilmiştir. Bu, çok haneli göstergeler veya birden fazla segment kullanan uygulamalar için kritik bir parametredir; en parlak ve en sönük segment arasındaki parlaklık değişiminin bu oranı aşmamasını sağlayarak tekdüze bir görünüm sağlar.

2.2 Elektriksel Parametreler

Elektriksel karakteristikler, cihazın çalışma sınırlarını ve tipik koşullarını tanımlar.

• Segment Başına İleri Gerilim (V_F):Tipik olarak 2.1V, maksimum 2.6V, 20mA ileri akımında (I_F) ölçülmüştür. Bu, aydınlatılmış bir segment üzerindeki gerilim düşüşüdür. Tasarımcılar, sürücü devrenin yeterli gerilimi sağlayabildiğinden emin olmalıdır.
• Segment Başına Sürekli İleri Akım (I_F):25°C'de mutlak maksimum değer 25mA'dır. 25°C üzerinde 0.33 mA/°C'lık bir güç azaltma faktörü uygulanır; bu, aşırı ısınmayı önlemek için izin verilen sürekli akımın ortam sıcaklığı arttıkça azaldığı anlamına gelir.
• Tepe İleri Akımı:Belirli koşullar altında (1/10 görev döngüsü, 0.1ms darbe genişliği) maksimum 90mA'lık bir darbe akımına izin verilir. Bu, çoklama şemalarına veya daha yüksek parlaklıkta kısa patlamalara olanak tanır.
• Ters Gerilim (V_R):Maksimum 5V. Bunun aşılması LED eklemini hasara uğratabilir. Ters gerilim olasılığı varsa devre tasarımları koruma içermelidir.
• Ters Akım (I_R):Tam 5V ters gerilimde maksimum 100 μA, kapalı durumdaki sızıntı akımını gösterir.
• Segment Başına Güç Dağılımı:Maksimum 70 mW. Bu termal limit, akım güç azaltması ile birleştiğinde, güvenilirlik hesaplamaları için çok önemlidir.

2.3 Termal ve Çevresel Değerler

• Çalışma Sıcaklığı Aralığı:-35°C ila +85°C. Cihaz, endüstriyel sınıf ortamlar için derecelendirilmiştir.
• Depolama Sıcaklığı Aralığı:-35°C ila +85°C.
• Lehimleme Sıcaklığı:Oturma düzleminin 1.6mm (1/16 inç) altında ölçüldüğünde maksimum 3 saniye için maksimum 260°C. Bu, paket veya çipe termal hasarı önlemek için dalga veya yeniden akış lehimleme işlemleri için standart bir yönergedir.

3. Gruplandırma Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, cihazın \"ışık şiddeti için kategorize edildiğini\" açıkça belirtmektedir. Bu, LED üretiminde \"binning\" (gruplandırma) olarak bilinen yaygın bir uygulamaya işaret eder.

Yarı iletken epitaksiyel büyüme ve üretim sürecindeki doğal küçük varyasyonlar nedeniyle, aynı üretim partisinden gelen LED'ler, ışık şiddeti ve ileri gerilim gibi ana parametrelerde hafif farklılıklar gösterebilir. Müşteriler için tutarlılığı sağlamak amacıyla, üreticiler her LED'i test eder ve farklı performans gruplarına veya \"gruplara\" ayırır. Işık şiddeti için kategorize edilmiş bir ürün, birimlerin belirtilen şiddet aralığını (bu durumda 200-600 μcd) karşılayacağının garanti edildiği anlamına gelir ve genellikle, yüksek tekdüzelik gerektiren uygulamalar için bu aralık içinde daha dar gruplar talep edilebilir. Bu kısa veri sayfasında detaylandırılmamış olsa da, diğer yaygın gruplandırma parametreleri arasında baskın dalga boyu (renk tutarlılığı için) ve ileri gerilim yer alabilir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası tipik karakteristik eğrilerine atıfta bulunur. Metinde spesifik grafikler sağlanmamış olsa da, listelenen parametrelere dayanarak standart içeriklerini ve önemlerini çıkarabiliriz.

4.1 Akım vs. Gerilim (I-V) Eğrisi

Tipik bir I-V eğrisi, ileri akım ve ileri gerilim arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. Eğri, 20mA'da tipik V_Fnoktası olan 2.1V'dan geçer. Bu eğri, basit bir direnç veya sabit akımlı sürücü kullanılsın, akım sınırlayıcı devre tasarımı için çok önemlidir.

4.2 Işık Şiddeti vs. İleri Akım (I_Vvs. I_F)

Bu grafik, parlaklığın akımla nasıl arttığını gösterir. Genellikle bir aralıkta doğrusaldır ancak daha yüksek akımlarda termal ve verim düşüşü nedeniyle doyuma ulaşır. Eğri, 1mA test koşulundaki şiddeti gösterir ve maksimum sürekli akıma kadar performansı gösterir.

4.3 Sıcaklık Bağımlılığı

25°C dışındaki sıcaklıklarda belirtilen karakteristik eğriler, ana bağımlılıkları gösterir:

• İleri Gerilim vs. Sıcaklık:AlInGaP LED'ler için, V_Ftipik olarak sıcaklık arttıkça azalır (negatif sıcaklık katsayısı). Bu, termal yönetim ve sabit akımlı sürücü tasarımı için önemlidir.
• Işık Şiddeti vs. Sıcaklık:Çıkış şiddeti genellikle eklem sıcaklığı arttıkça azalır. Sürekli akımın güç azaltması, parlaklığı ve ömrü korumak için bu termal etkiyi yönetmekle doğrudan bağlantılıdır.

4.4 Spektral Dağılım

Bir spektral çizim, yayılan ışığın güç dağılımını dalga boyları boyunca görselleştirir; 20nm yarı genişlikle 650nm (tepe) civarında merkezlenir ve Hiper Kırmızı renk noktasını doğrular.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

Cihaz, beyaz segmentli gri bir yüze sahiptir; bu, ortam ışığı yansımasını azaltarak kontrastı artırır. Paket boyutları milimetre cinsinden verilmiştir ve standart tolerans ±0.25mm'dir. Tam ayak izi ve pin aralığı PCB düzeni için kritiktir. İç devre şeması, tüm segmentler ve ondalık noktalar için ortak katot yapılandırmasını doğrular. Bu, LED segmentlerinin tüm katotlarının (negatif terminaller) dahili olarak ortak pinlere (1 ve 6) bağlı olduğu, her segment anodunun (pozitif terminal) ise kendi özel pinine sahip olduğu anlamına gelir. Bu yapılandırma yaygındır ve mikrodenetleyici tabanlı uygulamalarda çoklamayı basitleştirir.

6. Pin Bağlantısı ve Devre Arayüzü

10 pinli cihaz aşağıdaki pin yapısına sahiptir:

1. Ortak Katot
2. Anot F (Üst segment)
3. Anot G (Orta segment)
4. Anot E (Sol alt segment)
5. Anot D (Alt segment)
6. Ortak Katot (dahili olarak pin 1'e bağlı)
7. Anot RDP (Sağ Ondalık Nokta)
8. Anot C (Sağ alt segment)
9. Anot B (Sağ üst segment)
10. Anot A (Üst segment)

Not: Veri sayfası ayrıca \"Sağ ve Sol Ondalık\" ifadesine de yer verir; bu, cihazın hem sağ hem sol ondalık noktalarını içerdiğini gösterir, ancak pin bağlantı tablosunda yalnızca sağ ondalık nokta (RDP) anodu listelenmiştir. Sol ondalık nokta muhtemelen dahili olarak başka bir segment anoduna bağlıdır veya bu versiyonda ayrıca erişilebilir değildir. Pin 1 ve 6'daki ortak katot bağlantısı, PCB yönlendirmesi ve ısı dağılımı için esneklik sağlar.

7. Lehimleme ve Montaj Yönergeleri

Sağlanan ana yönerge, lehimleme sıcaklık limitidir: oturma düzleminin 1.6mm altında, maksimum 3 saniye için 260°C. Bu, delikli bileşenler için standart IPC yönergeleriyle uyumludur. Dalga lehimleme için bu, ön ısıtma ve temas süresini kontrol etmek anlamına gelir. Manuel lehimleme için, uzun süreli ısı uygulamasından kaçınmak için sıcaklık kontrollü bir havya kullanılmalıdır. LED'ler statik elektriğe duyarlı olduğundan, işleme sırasında standart ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemleri alınmalıdır. Depolama, düşük nemli bir ortamda belirtilen sıcaklık aralığında yapılmalıdır.

8. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Taşınabilir Multimetreler ve Test Ekipmanları:Düşük akım çekimi, pil ömrü için idealdir.
• Tüketici Cihazları:Zamanlayıcılar, fırın veya ısıtıcılarda sıcaklık okumaları.
• Endüstriyel Kontrol Panelleri:Durum göstergeleri, sayaç ekranları.
• Otomotiv Yan Sanayi Göstergeleri:Yardımcı göstergeler (gerilim, sıcaklık) için.
• Eğitim Kitleri ve Prototipleme:Basitliği ve ortak arayüzü nedeniyle.

8.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:Her segment anodu için daima seri bir direnç veya sabit akımlı sürücü kullanın. Direnç değeri R = (Besleme Gerilimi - V_F) / I_F formülüyle hesaplanabilir. 5V besleme, 10mA hedef ve tipik V_Fdeğeri 2.1V için: R = (5 - 2.1) / 0.01 = 290Ω. 270Ω veya 330Ω standart bir direnç uygun olacaktır.
• Çok haneli göstergeler için, ortak katot yapılandırması kolayca çoklanabilir. Her hanenin ortak katodunu sırayla aktif hale getirerek ve o haneye ait segment verisini sunarak, daha az I/O pini ile birçok haneyi kontrol etmek mümkündür. Tepe akım derecesi, çoklama döngüsü sırasında ortalama parlaklığı elde etmek için daha yüksek darbe akımlarına izin verir.For multi-digit displays, a common cathode configuration is easily multiplexed. By sequentially enabling the common cathode of each digit and presenting the segment data for that digit, many digits can be controlled with fewer I/O pins. The peak current rating allows for higher pulsed currents during the multiplex cycle to achieve average brightness.
• Mikrodenetleyici Arayüzü:Çoklanmamışsa, genellikle hanesi başına 8 I/O hattı (7 segment + 1 ondalık) gerektirir; ayrıca, o hanedeki tüm aydınlatılmış segmentlerin akımlarının toplamı olan ortak katot akımını çekmek için bir transistör veya sürücü IC gerekir.
• Görüş Açısı:Geniş görüş açısı, esnek montaj pozisyonlarına izin verir, ancak optimal okunabilirlik için birincil kullanıcı görüş hattını göz önünde bulundurun.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Akkor veya vakum floresan göstergeler (VFD) gibi eski teknolojilerle karşılaştırıldığında, bu LED gösterge önemli ölçüde daha düşük güç tüketimi, daha uzun ömür ve daha yüksek şok/titreşim direnci sunar. LED gösterge ailesi içinde, Hiper Kırmızı için AlInGaP kullanımı, eski GaAsP kırmızı LED'lere göre avantajlar sunar; tipik olarak daha yüksek verimlilik (mA başına daha fazla ışık), daha iyi sıcaklık kararlılığı ve daha doygun bir kırmızı renk sağlar. 0.3 inç boyut, yaygın 0.5 inç veya 0.56 inç göstergelerden daha küçüktür ve daha yüksek yoğunluk veya daha kompakt tasarımlar sunar. Düşük akım gereksinimi (1mA'da bile etkili), standart parlaklık için segment başına 5-20mA gerektiren göstergelere kıyasla, güç kısıtlı tasarımlar için önemli bir farklılaştırıcıdır.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

10.1 İki ortak katot pininin (1 ve 6) amacı nedir?

Dahili olarak birbirine bağlıdırlar. İki pin sağlamak, daha iyi akım dağılımı sağlar, pin başına akım yoğunluğunu azaltır, PCB düzeni esnekliğine (her iki taraftan yönlendirme) yardımcı olur ve çipten ısı dağılımını iyileştirebilir.

10.2 Bu göstergeyi doğrudan bir mikrodenetleyici pininden sürebilir miyim?

Segment anotlarını mikrodenetleyici çıkış pinlerine bağlayabilirsiniz, ancakher pinle seri olarak bir akım sınırlayıcı dirençeklemelisiniz. Mikrodenetleyici pini tek başına akımı güvenli bir şekilde sınırlayamaz. Ayrıca, ortak katot akımı (maksimum 25mA x aydınlatılmış segment sayısı) muhtemelen tek bir mikrodenetleyici pininin çekme kapasitesini aşacaktır; bu da katodu anahtarlamak için harici bir transistör veya sürücü IC (ULN2003 gibi) gerektirir.

10.3 \"Hiper Kırmızı\", standart Kırmızı'ya kıyasla ne anlama gelir?

\"Hiper Kırmızı\", baskın dalga boyu yaklaşık 630-640nm civarında olan AlInGaP LED'ler için sıklıkla kullanılan bir pazarlama terimidir. Biraz daha uzun dalga boylu (660-670nm) \"Derin Kırmızı\" veya daha kısa, daha turuncumsu standart \"Kırmızı\" (620-625nm) ile karşılaştırıldığında, daha derin, daha turuncu tonlu bir kırmızı olarak görünür. Görsel parlaklık ve renk ayrımı arasında iyi bir denge sunar.

10.4 Çok haneli bir tasarımda tüm haneler arasında tekdüze parlaklık nasıl sağlanır?

Çoklama tekniğini kullanın ve tüm hanelerdeki karşılık gelen segmentler için akım sınırlayıcı dirençlerin aynı olduğundan emin olun. Veri sayfasındaki şiddet eşleştirme oranı özelliği (maks. 2:1) yardımcı olur, ancak en iyi sonuçlar için aynı üretim grubundan LED'ler kullanın veya sürücünüz darbe genişlik modülasyonuna (PWM) izin veriyorsa yazılımsal parlaklık kalibrasyonu uygulayın.

11. Tasarım ve Kullanım Örneği

Senaryo: Basit bir 3 haneli voltmetre göstergesi tasarlama.

1. Devre Topolojisi:Çoklanmış yapılandırmada üç LTS-313AJD gösterge kullanın. Üç göstergenin segment anotları (A-G, DP) paralel olarak bağlanır. Her göstergenin ortak katot pinleri, ayrı bir NPN transistörün (örn., 2N3904) kollektörüne, emitörü toprağa bağlanır. Transistörün beyz'i, bir taban direnci üzerinden bir mikrodenetleyici pini tarafından sürülür.
2. Mikrodenetleyici Rolü:Bir ADC gerilimi okur. Yazılım değeri üç haneye dönüştürür. Daha sonra hızlı bir döngüye girer: tüm katot transistörlerini kapatır, Hane 1 için segment desenini paralel anot hatlarına (seri dirençler üzerinden) çıkarır, Hane 1'in katot transistörünü açar, kısa bir süre bekler (örn., 2ms), ardından Hane 2 ve Hane 3 için tekrarlar. Döngü, sabit, titremesiz bir ekran olarak görünecek kadar hızlı (örn., >60Hz) tekrarlanır.
3. Hesaplamalar:Her segment aktif zamanında 5mA ile sürülüyorsa ve her hanede üç segment aydınlatılıyorsa (örn., \"1\" gösteriliyorsa), segment başına tepe akım 5mA'dır. Segment başına ortalama akım 5mA / 3 (3 haneli çoklama için) ≈ 1.67mA'dır; bu sınırlar içindedir ve güç tasarrufu sağlar. Katot transistörü 3 segment * 5mA = 15mA çekmelidir; bu kolayca karşılanabilir.

12. Çalışma Prensibi Giriş

Yedi segmentli bir LED gösterge, bir sekiz rakamı deseninde düzenlenmiş bir ışık yayan diyot dizisidir. Her diyot (segment), bir p-n eklemli yarı iletken cihazdır. Eklem eşiğini aşan bir ileri gerilim (bu AlInGaP tipi için yaklaşık 2.1V) uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgede yeniden birleşir ve foton (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarır. Işığın spesifik dalga boyu (rengi), AlInGaP bileşiğinde tasarlanan yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. Yedi segmente (A'dan G'ye) farklı kombinasyonlarda akım uygulayarak, 0-9 arası rakamlar ve bazı harfler oluşturulabilir. Ortak katot yapılandırması, bu diyotların tüm negatif taraflarını dahili olarak birbirine bağlayarak harici kontrolü basitleştirir.

13. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

Bunun gibi ayrık yedi segmentli LED göstergeler, olgun ve güvenilir bir teknolojiyi temsil eder. Ekran teknolojisindeki mevcut trendler, I2C veya SPI üzerinden iletişim kuran, dahili denetleyicili (örn., TM1637 veya MAX7219 sürücüler) çok haneli modüller gibi daha yüksek entegrasyona doğru ilerlemektedir; bu, mikrodenetleyici I/O ve yazılım yükünü büyük ölçüde azaltır. Ayrıca, daha karmaşık grafikler için organik LED (OLED) ve esnek ekranlara doğru bir kayma vardır. Ancak, zorlu ortamlarda (geniş sıcaklık aralığı, yüksek parlaklık gereksinimi) basit, parlak, düşük maliyetli ve düşük güçlü sayısal gösterim için, ayrık LED segmentler hala baskın ve optimal bir çözüm olmaya devam etmektedir. Daha verimli AlInGaP ve InGaN (mavi/yeşil için) gibi LED malzemelerindeki devam eden gelişmeler, bu tür göstergelerin verimliliğini, parlaklığını ve renk seçeneklerini geliştirmeye devam etmektedir.