LTC-46454JF LED Ekran Veri Sayfası - 0,4 inç Rakam Yüksekliği - Sarı-Turuncu Renk - 2,6V İleri Gerilim - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTC-46454JF, net ve parlak sayısal okumalar gerektiren uygulamalar için tasarlanmış, dört haneli, yedi segmentli alfanümerik bir ekran modülüdür. Temel işlevi, sayısal verileri görsel olarak temsil etmektir ve yaygın olarak ölçüm cihazlarında, endüstriyel kontrol panellerinde, tüketici elektroniğinde ve test ekipmanlarında kullanılır. Bu cihazın temel avantajı, LED çiplerinde gelişmiş AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit) yarı iletken teknolojisini kullanmasıdır; bu, standart GaAsP LED'ler gibi eski teknolojilere kıyasla üstün performans sağlar.

Hedef pazar, güç verimliliği, okunabilirlik ve güvenilirliğin kritik olduğu ürünler geliştiren tasarımcıları ve mühendisleri içerir. Bu, taşınabilir pil ile çalışan cihazları, panel sayaçlarını, tıbbi ekipman ekranlarını ve tutarlı, düşük bakım gerektiren görsel çıktı gerektiren herhangi bir sistemi kapsar. Cihazın düşük akım gereksinimi, özellikle enerjiye duyarlı uygulamalar için uygun kılar.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Fotometrik ve Optik Özellikler

Optik performans, ortam sıcaklığının (Ta) 25°C olduğu standart test koşullarında tanımlanır. Ana parametre olan Ortalama Işık Şiddeti (Iv), segment başına 1mA ileri akım (IF) ile sürüldüğünde tipik olarak 650 µcd değerine sahiptir. Bu ölçüm, CIE fotopik göz tepki eğrisine yaklaşan bir sensör ve filtre kullanılarak alınır, böylece değerin insan görsel algısıyla ilişkili olması sağlanır. Minimum 200 µcd'den tipik 650 µcd'ye kadar olan geniş aralık, parlaklık için olası bir sınıflandırma (binning) sürecine işaret eder.

Renk özellikleri dalga boyu ile tanımlanır. Tepe Salınım Dalga Boyu (λp) tipik olarak 611 nm, Baskın Dalga Boyu (λd) ise tipik olarak 605 nm'dir; her ikisi de IF=20mA'da ölçülür. Tepe ve baskın dalga boyu arasındaki fark LED'ler için normaldir ve salınım spektrumunun şekliyle ilgilidir. Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ) 17 nm'dir; bu, maksimum yoğunluğunun yarısında yayılan ışık spektrumunun genişliğini tanımlar. Daha dar bir yarı genişlik, daha saf, doygun bir renk anlamına gelir. Bu parametrelerin kombinasyonu, ekranın belirgin sarı-turuncu tonunu tanımlar.

2.2 Elektriksel Özellikler

Elektriksel parametreler, ekranın çalışma sınırlarını ve koşullarını tanımlar. Mutlak Maksimum Değerler, güvenli çalışma sınırlarını belirler. Segment başına Sürekli İleri Akım, 25°C'de 25 mA olarak derecelendirilmiştir ve 0,33 mA/°C'lik bir güç azaltma faktörü vardır. Bu, aşırı ısınmayı ve hasarı önlemek için izin verilen maksimum sürekli akımın ortam sıcaklığı 25°C'nin üzerine çıktıkça azaldığı anlamına gelir. Darbe çalışması için, belirli koşullar altında (1/10 görev döngüsü ve 0,1ms darbe genişliği) 90 mA'lik bir Tepe İleri Akımına izin verilir. Segment başına maksimum Ters Gerilim 5V'dur; bunun aşılması LED bağlantısına zarar verebilir.

Ana çalışma parametresi, İleri Gerilim (VF)'dir. Bu değer, segment başına 20mA test akımında tipik olarak 2,6V ve maksimum 2,6V'dur. Minimum değer 2,05V olarak listelenmiştir. Bu Vf aralığı, akım sınırlayıcı devre tasarımı için çok önemlidir. Ters Akım (IR), 5V ters gerilim (VR) uygulandığında maksimum 100 µA olarak belirtilmiştir; bu, kapalı durumdaki sızıntı akımını gösterir.

2.3 Termal ve Çevresel Özellikler

Cihaz, -35°C ila +85°C arasında bir Çalışma Sıcaklığı Aralığı için derecelendirilmiştir. Bu geniş aralık, endüstriyel soğuk hava depolarından sıcak muhafazalara kadar çeşitli çevresel koşullarda işlevselliği garanti eder. Depolama Sıcaklığı Aralığı aynıdır (-35°C ila +85°C). Kritik bir montaj özelliği, maksimum Lehim Sıcaklığı'dır: oturma düzleminin 1,6mm altında ölçüldüğünde, maksimum 3 saniye süreyle 260°C. Bu kılavuz, LED çiplerine veya epoksi paketine termal hasarı önlemek için dalga lehimleme veya yeniden akış işlemleri için gereklidir.

3. Sınıflandırma (Binning) Sistemi Açıklaması

Veri sayfası açıkça resmi bir sınıflandırma kodu detaylandırmasa da, ana parametreler için belirtilen aralıklar bir seçim veya sınıflandırmanın gerçekleştiğini ima eder. Işık Şiddeti minimum 200 µcd ve tipik değer 650 µcd'dir; bu, cihazların çıkış parlaklığına göre sıralanabileceğini düşündürür. Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı maksimum 2:1 olarak belirtilmiştir. Bu oran, aynı rakam içindeki farklı segmentler veya rakamlar arasındaki izin verilen maksimum parlaklık değişimini tanımlar ve görsel düzgünlüğü sağlar. Cihazlar bu kriteri karşılamak için test edilir.

Benzer şekilde, İleri Gerilim (VF) bir aralığa sahiptir (20mA'de 2,05V ila 2,6V). Ürünler, bir partide tutarlı sürücü gerilimi gereksinimlerini sağlamak için Vf'ye göre gruplanabilir. Baskın ve tepe dalga boyu özellikleri de sıkı bir renk kontrolünü gösterir; bu bir kromatiklik sınıflandırması şeklidir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, son sayfadaki "Tipik Elektriksel / Optik Karakteristik Eğrileri"ne atıfta bulunur. Metinde spesifik grafikler sağlanmamış olsa da, bu tür cihazlar için standart eğriler tipik olarak şunları içerir:

• Bağıl Işık Şiddeti vs. İleri Akım (I-V Eğrisi):Bu grafik, ışık çıkışının sürücü akımıyla nasıl arttığını gösterir. Genellikle doğrusal değildir; çok yüksek akımlarda verimlilik genellikle termal etkiler nedeniyle düşer.
• İleri Gerilim vs. İleri Akım:Bu, LED'in diyot karakteristiğini gösterir. Gerilim, akımla logaritmik olarak artar.
• Bağıl Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı:Bu eğri, termal güç azaltmayı anlamak için kritiktir. AlInGaP LED'lerin ışık çıkışı, bağlantı sıcaklığı arttıkça genellikle azalır.
• Spektral Dağılım:Bağıl yoğunluğun dalga boyuna karşı çizildiği, 611 nm civarında merkezlenmiş ve 17 nm yarı genişliğe sahip çan şeklinde bir eğri gösteren grafik.

Bu eğriler, tasarımcıların standart dışı koşullar altındaki performansı tahmin etmesine olanak tanır; örneğin 1mA ile 20mA arasında bir akımda sürme veya 25°C dışındaki sıcaklıklarda çalışma.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

Cihaz, standart 0,4 inç (10,0 mm) rakam yüksekliğine sahip bir ekrandır. Paket boyutları bir çizimde sağlanmıştır (metinde referans verilmiş ancak detaylandırılmamıştır); aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsindendir ve standart toleranslar ±0,25 mm'dir. Fiziksel tasarım, beyaz segmentli gri bir yüze sahiptir; bu, LED'ler kapalıyken kontrastı artırır ve açıkken yayılan ışığı eşit şekilde dağıtarak özelliklerde bahsedilen "mükemmel karakter görünümü" ve "yüksek kontrast"a katkıda bulunur.

Pin bağlantı şeması ve iç devre şeması PCB yerleşimi için çok önemlidir. Cihaz 13 pinli bir yapılandırmaya sahiptir. Çoklanmış Ortak Anot mimarisini kullanır. Pin 6, 8, 9 ve 12 sırasıyla 4, 3, 2 ve 1 numaralı rakamların ortak anotlarıdır. Pin 13, Üst İki Nokta Üst Üste (UC) ve Alt İki Nokta Üst Üste (LC) göstergelerinin ortak anotudur. Bireysel segment katotları (A, B, C, D, E, F, G, DP) ayrı pinlere çıkarılmıştır. Bu yapılandırma, rakamların hızlı bir şekilde birer birer aydınlatıldığı ve gerekli sürücü pin sayısını azaltan çoklanmış sürücüye izin verir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Sağlanan ana kılavuz, lehim sıcaklık limitidir: oturma düzleminin 1,6mm altında ölçüldüğünde, maksimum 3 saniye süreyle 260°C. Bu, dalga lehimleme kullanan delikli bileşenler için standart bir özelliktir. Tasarımcılar, lehimleme profillerinin bu termal şoku aşmadığından emin olmalıdır. Manuel lehimleme için sıcaklık kontrollü bir havya kullanılmalı ve pin ile temas süresi en aza indirilmelidir.

LED'ler için genel işleme önlemleri geçerlidir: epoksi merceğe mekanik stres uygulamaktan kaçının, işleme sırasında elektrostatik deşarja (ESD) karşı koruyun ve hemen kullanılmayacaksa uygun antistatik, nem kontrollü ortamlarda saklayın.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

Parça numarası LTC-46454JF'dir. "JF" son eki muhtemelen belirli bir paket tipini, pin yapılandırmasını veya renk varyantını (Sarı-Turuncu) belirtir. Cihaz, "Sağ El Ondalık" noktalı bir "AlInGaP Sarı Turuncu Çoklu Ortak Anot" ekranı olarak tanımlanır. Bu tür ekranlar için standart paketleme, genellikle nakliye ve işleme sırasında pinleri ve merceği korumak için antistatik tüpler veya tepsilerdedir. Sağlanan alıntıda spesifik makara veya tüp miktarları listelenmemiştir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

Ortak anot, çoklanmış tasarım, mikrodenetleyici tabanlı uygulamalar için idealdir. Tipik bir devre, bir mikrodenetleyicinin G/Ç portlarını veya özel bir LED sürücü entegresini kullanmayı içerir. Ortak anot pinleri, her bir rakama sırayla güç sağlamak için anahtarlanan PNP transistörlere veya P-kanal MOSFET'lere (veya eğer akım kaynaklama kapasitesi yeterliyse doğrudan mikrodenetleyici pinlerine) bağlanır. Segment katot pinleri, akım sınırlayıcı dirençlere ve ardından NPN transistörlere, N-kanal MOSFET'lere veya bir sürücü entegresi/mikrodenetleyicinin akım çekebilen çıkışlarına bağlanır. Akım sınırlayıcı direnç değeri şu formül kullanılarak hesaplanır: R = (Vcc - Vf_led) / I_istenen. Vcc=5V, tipik Vf=2,6V ve istenen segment akımı=10mA ile direnç yaklaşık (5 - 2,6) / 0,01 = 240 ohm olacaktır.

8.2 Tasarım Hususları

• Çoklama Frekansı:Yenileme hızı, görünür titremeyi önlemek için yeterince yüksek olmalıdır; genellikle rakam başına 60-100 Hz'nin üzerinde olmalıdır. 4 rakamla, tarama frekansının bunun 4 katı olması gerekir.
• Tepe Akımı:Çoklanmış bir tasarımda, segment başına anlık akım, ortalama akımdan daha yüksektir. Segment başına ortalama akım 1/4 görev döngüsü (4 rakam) ile 5mA hedefleniyorsa, AÇIK zamanındaki anlık akım 20mA olması gerekir. Bu, maksimum değerlere karşı kontrol edilmelidir.
• Isı Dağılımı:Daha yüksek akımlarda veya yüksek ortam sıcaklıklarında, güç azaltma faktörü dikkate alınarak segment başına güç dağılımının (maks. 70mW) aşılmadığından emin olun.
• Görüş Açısı:Geniş görüş açısı, eksen dışı konumlardan görüntülenebilecek paneller için faydalıdır.

9. Teknik Karşılaştırma

Eski kırmızı GaAsP LED ekranlarla karşılaştırıldığında, LTC-46454JF'deki AlInGaP teknolojisi önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği sunar. Bu, aynı veya daha büyük parlaklığa daha düşük bir sürücü akımıyla ulaşabileceği anlamına gelir; bu da doğrudan "düşük güç gereksinimi" özelliğini mümkün kılar. Ayrıca tipik olarak daha iyi sıcaklık stabilitesi ve daha uzun çalışma ömrü sunar. Çağdaş yüksek parlaklıklı kırmızı LED'lerle karşılaştırıldığında, sarı-turuncu renk (605-611nm) mükemmel görünürlük sağlar ve genellikle öznel olarak çok parlak olarak algılanır. Vakum floresan ekranlar (VFD) veya sıvı kristal ekranlar (LCD) ile karşılaştırıldığında, bu LED ekran üstün sağlamlık, daha geniş sıcaklık aralığı, daha hızlı tepki süresi sunar ve arka ışık veya yüksek gerilim kaynağı gerektirmez; ancak çok haneli ekranlar için LCD'lere kıyasla daha yüksek güç tüketimi pahasına.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Parametrelere Dayalı)

S: Bu ekranı 3,3V'luk bir mikrodenetleyici güç kaynağı ile sürebilir miyim?

C: Evet. Tipik ileri gerilim 2,6V'dur, bu da 3,3V'da akım sınırlayıcı direnç üzerinde düşecek 0,7V bırakır. Bu, çalışma için yeterlidir, ancak akımı hassas bir şekilde ayarlamak için mevcut gerilim marjı, 5V'luk bir sisteme kıyasla azalmıştır.

S: Görünür bir parıltı görmek için gereken minimum akım nedir?

C: Veri sayfası, tipik ışık şiddetinin 650 µcd olduğu 1mA'ye kadar test koşullarını belirtir. Daha düşük akımlarda da muhtemelen görünür olacaktır, ancak parlaklık çok sönük olacaktır. "Düşük akım özellikleri" temel bir özelliktir.

S: Ondalık noktasını ve iki nokta üst üsteleri nasıl kontrol ederim?

C: Ondalık noktası (DP) kendi katot pinine (Pin 3) sahiptir. Üst ve alt iki nokta üst üsteler (UC, LC) ortak bir anotu (Pin 13) paylaşır ve katotları B segment katoduna (Pin 7) bağlıdır. Bir iki nokta üst üsteyi yakmak için, rakam ortak anot Pin 13'ü aktif etmeli ve B segment katodunu (Pin 7) düşük seviyeye çekmelisiniz.

S: Ters gerilim derecesi neden sadece 5V?

C: LED'ler ters gerilimi engellemek için tasarlanmamıştır. PN bağlantısı küçük ters öngerilimlerle kolayca hasar görebilir. 5V derecesi bir güvenlik sınırıdır; devre tasarımı, ters gerilimin asla uygulanmamasını sağlamalıdır; çift yönlü sinyal uygulamalarında genellikle LED ile paralel koruma diyotları kullanılır.

11. Pratik Kullanım Örneği

Örnek: 4 Haneli Voltmetre Okuması Tasarımı.Bir tasarımcı, net bir voltaj okuması gerektiren bir tezgah üstü güç kaynağı ünitesi oluşturuyor. Parlaklığı ve okunabilirliği için LTC-46454JF'yi seçer. Sistem, çıkış voltajını ölçmek için ADC'li bir mikrodenetleyici kullanır. Mikrodenetleyicinin yazılımı, dört rakam arasında dönen bir çoklama rutini uygular. 0-9 arası sayılar için segment desenleri bir arama tablosunda saklanır. Tasarımcı, 1/4 görev döngülü çoklamayı dikkate alarak (yani anlık akım ~32mA'dir, bu darbe derecesi içindedir ancak sürekli dereceler içinde kalmak için azaltabilirler) segment başına ortalama 8mA akım için akım sınırlayıcı dirençleri hesaplar. Ekran için 5V hattı kullanırlar. Ekranın gri yüzü, cihazın ön paneliyle iyi uyum sağlar ve sarı-turuncu rakamlar, bir laboratuvardaki çeşitli aydınlatma koşullarında kolayca görülebilir.

12. Teknoloji Prensibi Tanıtımı

Temel teknoloji, şeffaf olmayan bir GaAs (Galyum Arsenür) alt tabaka üzerinde büyütülen AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit) yarı iletken malzeme sistemidir. Bu yarı iletkenin PN bağlantısına bir ileri gerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler yeniden birleşir ve enerjiyi foton (ışık) formunda serbest bırakır. Bu ışığın spesifik dalga boyu -bu durumda 611 nm civarında sarı-turuncu- kristal büyütme sürecinde mühendislik yapılan AlInGaP alaşımının bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. Şeffaf olmayan GaAs alt tabaka, aşağıya doğru yayılan herhangi bir ışığı emerek, segmentler etrafında "halo" etkisine neden olabilecek iç yansıma ve saçılmayı azaltarak kontrastı iyileştirir. Yedi segment düzeni, segmentlerin (A'dan G'ye etiketlenmiş) farklı kombinasyonlarının aydınlatılarak 0-9 arası rakamları ve bazı harfleri oluşturduğu standartlaştırılmış bir desendir.

13. Teknoloji Trendleri

LTC-46454JF gibi ayrık yedi segmentli LED ekranlar, yüksek parlaklık, basitlik ve sağlamlık gerektiren spesifik uygulamalar için geçerliliğini korurken, ekran teknolojisindeki genel trend entegre çözümlere doğru kaymıştır. Nokta matris LED ekranlar ve OLED'ler, alfanümerik karakterler ve grafikler göstermek için daha fazla esneklik sunar. Basit sayısal okumalar için, LCD'ler ultra düşük güç uygulamalarında baskındır. Ancak, LED'lerin doğal avantajları -yüksek parlaklık, kendinden ışıklı olma, geniş sıcaklık aralığı ve uzun ömür- bu faktörlerin çok önemli olduğu endüstriyel, otomotiv ve açık hava ekipmanlarında kullanımlarının devam etmesini sağlar. Daha verimli AlInGaP gibi LED malzemelerindeki gelişmeler ve GaN tabanlı mavi/yeşil/beyaz LED'lerin yükselişi, daha yeni ekran ürünleri için renk seçeneklerini ve verimliliği genişletmiştir.