LTD-5721AKF LED Dijital Gösterge Veri Sayfası - 0.56 İnç Karakter Yüksekliği - AlInGaP Sarı-Turuncu - 2.6V İleri Yönlü Gerilim - Basitleştirilmiş Çince Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTD-5721AKF, net, parlak ve güvenilir sayısal okumalar gerektiren uygulamalar için tasarlanmış yüksek performanslı, çift haneli bir LED dijital gösterge modülüdür. Temel işlevi, kompakt ve verimli bir paketleme içinde görsel sayısal veri sağlamaktır. Cihazın temel avantajı, LED çiplerinin üretiminde, sarı-turuncu spektrum aralığında yüksek verimlilikle ışık yayma özelliğiyle bilinen gelişmiş AlInGaP (alüminyum indiyum galyum fosfor) yarı iletken teknolojisinin kullanılmasıdır. Bu teknoloji, opak olmayan GaAs alt tabanı üzerindeki belirli çip yapısıyla birleşerek, bu göstergenin temel performans özelliklerini oluşturur.

Bu cihaz, ortak anot tipi olarak sınıflandırılır; bu, çok segmentli ekran sürücü devrelerini basitleştirmek için standart bir konfigürasyondur. Her rakam, ondalık sayıların görüntülenmesi için esneklik sağlayan sağ tarafta bir ondalık noktası ile birlikte gelir. Fiziksel tasarım, çeşitli aydınlatma koşullarında kontrastı en üst düzeye çıkarmak ve karakter okunabilirliğini iyileştirmek için özenle tasarlanmış gri panel ve beyaz segment kombinasyonunu kullanır. 0,56 inçlik (14,22 mm) karakter yüksekliği, orta mesafeden bilgi okunması gereken ancak aşırı büyük bileşenler gerektirmeyen uygulamalar için uygun kılar.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak maksimum değerler, cihazda kalıcı hasara yol açabilecek stres limitlerini tanımlar. Ekranın bu limitlere yakın veya bu limitlerde sürekli çalıştırılması tavsiye edilmez, aksi takdirde kullanım ömrü kısalabilir.

• Segment başına güç tüketimi:70 mW. Bu, tek bir LED segmentinin hasara neden olmadan güvenle ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür.
• Segment başına tepe ileri akım:60 mA. Bu akım derecelendirmesi, çoklama sürücü şemalarında daha yüksek anlık parlaklık elde edilmesine izin veren darbe koşulları (1 kHz frekans, %10 görev döngüsü) için geçerlidir.
• Segment başına sürekli ileri akım:25°C'de 25 mA'dır. Bu, tek bir segmentin sürekli çalışması için önerilen maksimum DC akımdır. Aşırı ısınmayı önlemek için, ortam sıcaklığı (Ta) 25°C'yi aştığında izin verilen maksimum sürekli akımın düşmesi anlamına gelen, 0.28 mA/°C'lik bir güç azaltma katsayısı belirtilmiştir.
• Her segment ters gerilimi:5 V. Bu değeri aşan ters bir gerilim uygulamak, LED'in PN eklemini delmeye yol açabilir.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklık Aralığı:-35°C ila +105°C. Bu cihaz endüstriyel sıcaklık dayanımı için derecelendirilmiştir.
• Lehimleme Koşulları:Dalga lehimleme sıcaklığı 260°C, maksimum 3 saniye olup, bileşenin gövde sıcaklığının maksimum derecelendirilmiş sıcaklığı aşmaması koşuluyla uygulanır. Bu, plastik paketleme ve iç bağlantıların termal hasar görmesini önlemek için montajda kritik öneme sahiptir.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bu parametreler, cihazın tipik performansını tanımlayan standart test koşullarında (Ta = 25°C) ölçülmüştür.

• Ortalama ışık şiddeti (I_V):I_F= 20 mA'de, 43.75 mcd (minimum), 70 mcd (tipik). Bu, insan gözünün algıladığı ışık çıkış gücünün bir ölçüsüdür. Test koşulu 1 mA'den 20 mA'ye revize edilmiştir ve parlaklık spesifikasyonları için standart çalışma akımını belirtir.
• Tepe emisyon dalga boyu (λ_p):611 nm (tipik değer). Bu, yayılan ışığın spektral güç dağılımının maksimum değerine ulaştığı dalga boyudur.
• Spektral çizgi yarı genişliği (Δλ):17 nm (tipik değer). Bu parametre, yayılan ışığın spektral saflığını veya bant genişliğini, yayılma tepe noktasının yarı maksimum tam genişliği (FWHM) olarak ölçer.
• Ana dalga boyu (λ_d):605 nm (tipik değer). Bu, emisyon spektrumu ve CIE renk eşleştirme fonksiyonlarına göre hesaplanan, ışık algılanan rengi en iyi temsil eden tek dalga boyudur.
• Segment başına ileri voltaj (V_F):I_F= 20 mA'de, 2.05 V (minimum), 2.6 V (tipik). Bu, LED segmenti çalışırken üzerindeki voltaj düşüşüdür. Tasarımcılar, sürücü devresinin bu voltajı sağlayabildiğinden emin olmalıdır.
• Segment başına ters akım (I_R):V_R= 5 V'de, 100 μA (maksimum). Bu, belirtilen ters voltaj uygulandığında akan küçük kaçak akımdır.
• Işık şiddeti eşleştirme oranı:Benzer ışık yayan alanlar için, maksimum 2:1. Bu parametre, aynı sürüş koşullarında, cihaz içindeki en parlak segment ile en koyu segment arasında izin verilen maksimum oranı belirleyerek görsel düzgünlüğü sağlar.

Ölçüm açıklaması:Işık şiddeti değerleri, standart insan gözünün normal (fotopik) aydınlatma koşullarındaki spektral duyarlılığını modelleyen CIE fotopik fotometrik fonksiyonunu yaklaşık olarak taklit etmek üzere tasarlanmış bir sensör ve filtre kombinasyonu kullanılarak ölçülmüştür.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, cihazın "ışık şiddetine göre sınıflandırıldığını" açıkça belirtmektedir. Bu, üretim sonrasında bir sınıflandırma veya eleme işlemi olduğunu göstermektedir. Yarı iletken epitaksiyel büyütme ve çip üretim süreçlerinin doğasında bulunan varyasyonlar nedeniyle, LED parametreleri (ışık şiddeti ve ileri yön gerilimi gibi) farklı partiler arasında ve hatta aynı parti içinde değişiklik gösterebilir.

Sınıflandırma işlemi, her bir birimi test etmeyi ve belirli ölçüm parametrelerine göre farklı gruplara (sınıflara) ayırmayı içerir. LTD-5721AKF için ana sınıflandırma kriteriOrtalama ışık şiddeti'dir. Birimler, standart test akımı (20mA) altında ölçülen ışık çıkışlarına göre gruplandırılır. Bu, müşterilerin tutarlı parlaklık seviyelerine sahip ekranlar almasını sağlar. Bu kısa spesifikasyon belgesinde açıkça ayrıntılandırılmamış olsa da, bu tür ekranlar genellikle elektriksel tutarlılık sağlamak için ileri voltaj (V_F) için de sınıflandırılır ve ana dalga boyu (λ_dRenk tutarlılığını sağlamak için sınıflandırma yapılır, dar yarı genişliği doğal renk saflığının iyi olduğunu gösterse de.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası 5. sayfada "Tipik Elektriksel/Optik Karakteristik Eğrileri"ne atıfta bulunur. Metinde spesifik grafikler sağlanmamış olsa da, listelenen parametrelere dayanarak standart içeriğini ve anlamını çıkarabiliriz.

Bu tür cihazların tipik eğrileri şunları içerir:

• İleri yönlü akım vs. ileri yönlü voltaj (I-V eğrisi):Bu grafik, bir LED'den geçen akım ile üzerindeki voltaj arasındaki doğrusal olmayan ilişkiyi göstermektedir. Bu, akım sınırlayıcı devreler tasarlamak için çok önemlidir. Eğri, bir eşik voltajı (yaklaşık 2V) gösterecek ve ardından akım, voltajdaki küçük artışlarla hızla yükselecektir.
• Işık şiddeti vs. ileri yönlü akım (I-L eğrisi):Bu grafik, sürücü akımı arttıkça ışık çıkışının nasıl değiştiğini göstermektedir. Belirli bir aralıkta genellikle doğrusaldır, ancak çok yüksek akımlarda termal etkiler ve verim düşüşü nedeniyle doyuma ulaşır. Bu eğri, şiddet spesifikasyonlarının 20mA test noktasını doğrular.
• Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı:Bu eğri, LED jonksiyon sıcaklığı yükseldikçe ışık çıkışındaki azalmayı göstermektedir. AlInGaP LED'lerin veriminin sıcaklığa bağımlı olduğu bilinmekte ve çıkış genellikle sıcaklık arttıkça düşmektedir. Bu, termal yönetim tasarımı için temel sağlar.
• Spektrum Dağılımı:Göreceli yoğunluk ile dalga boyu arasındaki ilişkiyi gösteren grafik, ~611 nm'de bir tepe noktası ve ~17 nm yarı genişlik göstermekte olup, tek renkli sarı-turuncu emisyonu doğrulamaktadır.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

Bu cihaz standart LED ekran paketini kullanır. Boyut çizimi, PCB (baskılı devre kartı) lehim pedi tasarımı ve mekanik entegrasyon için kritik boyutları sağlar. Çizimdeki kritik notlar şunları içerir:

• Tüm doğrusal boyutlar milimetre (mm) cinsinden belirtilmiştir.
• Boyutlar için varsayılan tolerans, aksi belirtilmedikçe ±0.25 mm'dir.
• Pim ucu ofseti için belirli tolerans ±0.4 mm'dir; bu, pimlerin otomatik takma işlemi sırasında PCB delikleriyle doğru hizalanmasını sağlamak için çok önemlidir.

5.2 Bacak Bağlantıları ve Dahili Devre

Bu cihaz, çift sıralı düz takma (DIP) paketinde olup toplam 18 pini vardır. Doğru elektriksel arayüz için dahili devre şeması ve pin bağlantı tablosu hayati önem taşır.

• Devre Tipi:Ortak anot. Bu, her bir rakamın tüm LED segmentlerinin anot uçlarının dahili olarak birbirine bağlandığı anlamına gelir. Bir segmenti yakmak için, ilgili katot pimi düşük seviyeye (toprağa veya akım çeken uca bağlı) çekilmeli ve aynı rakamın ortak anodu yüksek seviyeye (akım sınırlayıcı direnç üzerinden pozitif güç kaynağına bağlı) sürülmelidir.
• Pin konfigürasyonu:Detaylı tablo, her bir pin numarasını işlevine eşler: Rakam 1 veya Rakam 2'ye özgü belirli bir segmentin (A-G, DP) katodu veya her bir rakamın ortak anodu. Örneğin, Pin 1, Rakam 1'in 'E' segmentinin katodudur, Pin 14 ise Rakam 1'in ortak anodudur. Bu hassas eşleme, bir mikrodenetleyici veya sürücü IC yazılımında doğru sürüş dizisini oluşturmak için çok önemlidir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Montaj sürecindeki doğru işleme, güvenilirlik için kritik öneme sahiptir. Şartname, spesifik lehimleme parametrelerini sağlar.

• Dalga lehimleme:Önerilen koşul 260°C'de en fazla 3 saniyedir. "Kurulum düzleminin 1/16 inç altında" notu, bacakların lehim dalgasına batırılması gereken derinliği ifade ediyor olabilir.
• Kritik Koşullar:En önemli dikkat edilmesi gereken nokta, "(montaj sırasında) cihaz sıcaklığının maksimum derecelendirilmiş sıcaklığı [asla] aşmaması gerektiğidir." Bu, tüm lehimleme işlemi (ön ısıtma ve sonrasındaki ısıtma aşamaları dahil) boyunca LED ekran paketinin kendi sıcaklığının asla 105°C maksimum depolama sıcaklığını aşmaması gerektiği anlamına gelir. Bu kurala uyulmaması, iç katman ayrışmasına, lens çatlamasına veya LED çip performansında düşüşe yol açabilir.
• Genel İşlemler:Standart ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemlerine uyulmalıdır, çünkü LED çipleri elektrostatik deşarja karşı hassastır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

LTD-5721AKF, kompakt, parlak ve güvenilir dijital gösterge gerektiren çeşitli endüstriyel, ticari ve enstrümantasyon uygulamaları için uygundur. Örnekler şunları içerir:

• Test ve Ölçüm Cihazları:Dijital multimetreler, frekans sayaçları, güç kaynakları, sensör okuma göstergeleri.
• Endüstriyel Kontrol:Makinelerde sıcaklık, basınç, hız veya sayaç göstergesi olarak kullanılan panel ölçüm cihazları.
• Tüketici Elektroniği:Üst düzey mutfak aletleri, ses ekipmanı tuner'ları, eski model dijital saatler veya zamanlayıcılar.
• Otomotiv Satış Sonrası Pazarı:Gösterge ve Ekran Modülü (çevresel özellikler belirli otomotiv gereksinimleri için doğrulanmalıdır).

7.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Çalışma akımını derecelendirme kılavuzlarına göre 20 mA veya daha düşük bir seviyeye ayarlamak için her bir ortak anot bağlantısına (veya daha gelişmiş sabit akım sürücü tasarımlarında her bir segmente) seri olarak bir akım sınırlama direnci kullanılmalıdır. Direnç değeri R = (V_{Güç Kaynağı}- V_F- V_{Sürücü doyum gerilimi düşüşü}) / I_F.
• Çoklamalı sürücü:对于双位数显示器，复用是标准的驱动技术。数字一个接一个地快速连续点亮（例如，频率>100 Hz）。这需要顺序控制共阳极引脚（数字）和阴极引脚（段）。这种方法减少了所需的驱动引脚数量和总功耗。
• Görüş Açısı:Veri sayfası, yayıcı lens veya yüzeye sahip LED göstergeler için tipik olan "geniş görüş açısına" sahip olduğunu iddia etmektedir. Göstergeyi nihai ürüne yerleştirirken bu durum dikkate alınmalıdır.
• Isı Yönetimi:Bu cihaz 105°C'ye kadar sıcaklıklarda çalışabilse de, ışık verimliliği sıcaklık arttıkça düşer. Optimum parlaklık ve ömür için, özellikle maksimum akıma yakın veya yüksek ortam sıcaklıklarında çalıştırılırken, tasarımda yeterli havalandırma veya soğutma sağlanması önerilir.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Diğer dijital LED göstergelerle (özellikle eski teknolojilerle) karşılaştırıldığında, LTD-5721AKF'in temel farklılaştırıcı faktörleri şunları içerir:

• AlInGaP Teknolojisi ile Geleneksel GaAsP veya GaP Karşılaştırması:Eski yarı iletken malzemelere kıyasla, AlInGaP LED'ler kırmızı, turuncu ve sarı renklerde önemli ölçüde daha yüksek ışık yayma verimliliği ve parlaklık sağlar. Bu, aynı algılanan parlaklıkta daha iyi görünürlük ve/veya daha düşük güç tüketimi ile sonuçlanır.
• Gri panel/Beyaz segment:Panel ve segmentlerin belirli renk kombinasyonu yüksek kontrast elde etmek için tasarlanmıştır. Gri panel, siyah panele kıyasla daha fazla ortam ışığını emerek yansımayı azaltırken, beyaz segment alanı yayılan sarı-turuncu ışığın homojen bir şekilde dağılmasına yardımcı olarak karakter görünümünü iyileştirir.
• Kurşunsuz Paketleme (RoHS Uyumlu):Bu cihaz yapısı, katı çevre düzenlemelerine sahip pazarlarda satılan ürünler için uygun olan Zararlı Maddelerin Sınırlandırılması (RoHS) Direktifi'ne uygundur. Bu, önemli bir uygunluk farklılaştırma faktörüdür.
• Katı Hal Güvenilirliği:Tüm LED'ler gibi, darbeye/titreşime dayanıklılık, anında çalıştırma yeteneği ve uzun hizmet ömrü açısından mekanik göstergelerden (flip-disk göstergeler gibi) veya vakum floresan göstergelerden (VFD) üstündür.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

Q1: "Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı"nın 2:1 olmasının amacı nedir?
A1: Bu oran görsel tutarlılığı sağlar. Aynı elektriksel koşullar altında sürüldüğünde, tek bir görüntüleme birimi içindeki herhangi bir segmentin parlaklığının diğer segmentlerin parlaklığını iki katını aşmamasını garanti eder. Bu, rakamların düzensiz veya "benekli" görünmesini önler.

Q2: Bu görüntüleyiciyi 5V güç kaynağı ile sürebilir miyim?
A2: Evet, 5V güç kaynağı oldukça yaygındır. Ancak, her bir ortak anot üzerine bir akım sınırlama direnci seri bağlamanız gerekir. Tipik bir V_F2.6V, hedef I_F20 mA, direnç değeri yaklaşık (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 ohm'dur. Standart 120Ω veya 150Ω dirençler uygundur, gerçek V_Fve istenen parlaklığa göre ayarlanabilir.

Q3: "Ortak anot" devre tasarımım için ne anlama geliyor?
A3: Ortak anot konfigürasyonunda, aktifleştirmek istediğiniz rakamın ortak pinine pozitif voltaj sağlarsınız. Daha sonra, o rakamda yanmasını istediğiniz segmentlerin katot pinleri üzerinden toprağa akım çekersiniz. Sürücü devreniz (mikrodenetleyici veya sürücü IC), anottan akım sağlayacak ve katottan akım çekecek şekilde yapılandırılmalıdır.

Q4: Neden tepe dalga boyu (611nm) ile baskın dalga boyu (605nm) farklıdır?
A4: Bu LED'ler için normaldir. Tepe dalga boyu, yayılan spektrum eğrisindeki tam anlamıyla en yüksek noktadır. Baskın dalga boyu, tüm spektrum ve insan gözünün renk tepkisi temel alınarak hesaplanır; aynı renkte görünen saf ışığın tek dalga boyudur. Bu fark, LED'in gerçek emisyon spektrumunun şeklini ve asimetrisini açıklar.

10. Tasarım Kullanım Vaka Çalışmaları

Senaryo: Basit bir dijital voltmetre okuma ekranı tasarlayın.
Bir tasarımcı, 0-20V DC voltmetre oluşturuyor. Analog-dijital dönüştürücü (ADC), ikili kodlanmış ondalık (BCD) bir değer çıktısı verir. Bu BCD verisinin 7 segmentli formata dönüştürülmesi ve iki hanede (örneğin, 19.99V) görüntülenmesi gerekmektedir.

Uygulama:
Yeterli I/O pinine (veya özel bir BCD'den 7-segment kod çözücü/sürücü IC'sine) sahip bir mikrodenetleyici kullanın.
Mikrodenetleyicinin I/O pinlerini LTD-5721AKF'nin segment katotlarına (A-G, DP) bağlayın.
Mikrodenetleyicinin iki ek pinini iki ortak anota (Rakam 1 ve Rakam 2) bağlayın.
Yazılımda, bir tarama rutini yazın. Önce Rakam 1 (onlar basamağı) için hangi segmentlerin yanması gerektiğini hesaplar, Rakam 1'in anot pinini etkinleştirir (yüksek seviyeye çıkarır) ve ilgili segment katot pinlerini düşük seviyeye çeker. Kısa bir gecikmeden (örneğin, 5ms) sonra, Rakam 1'i devre dışı bırakır, Rakam 2 (birler basamağı) için segmentleri hesaplar, Rakam 2'nin anodunu etkinleştirir ve segment pinlerini düşük seviyeye çeker. Bu döngü hızlı bir şekilde tekrarlanır.
Mikrodenetleyici pinleri ve gösterge arasındaki ortak anot hatlarına akım sınırlama dirençleri (örneğin, 150Ω) yerleştirin. Direnç değeri, besleme voltajına (örneğin, 5V) ve istenen segment akımına (~20mA) göre seçilir.
6. Gri panel/beyaz segment tasarımı, çalışma ekranının parlak ışık koşullarında kolayca okunmasını sağlar.

11. Teknik Prensip Tanıtımı

Temel ışık yayan bileşen AlInGaP LED çipidir. AlInGaP, bir III-V grubu bileşik yarı iletkendir. Kristal büyütme sürecinde (genellikle Metal Organik Kimyasal Buhar Biriktirme - MOCVD) alüminyum (Al), indiyum (In), galyum (Ga) ve fosfor (P) oranlarının hassas kontrolüyle, mühendisler malzemenin bant aralığını ayarlayabilir. Bant aralığı enerjisi, elektronların eklem bölgesinde deliklerle yeniden birleştiğinde yayılan fotonların dalga boyunu (rengini) doğrudan belirler.

LTD-5721AKF'te, bileşimi sarı-turuncu bölgede (~605-611 nm) ışıma yapacak şekilde ayarlanmıştır. Çip, opak galyum arsenit (GaAs) bir alt tabaka üzerinde üretilir. Göstergenin "gri paneli", küçük çipten gelen ışığı daha büyük segment alanlarına eşit şekilde yayan bir difüzör içeren plastik paketleme kalıbının bir parçasıdır. Dahili devre, birden fazla LED çipinin (her rakam için her segment için bir tane) anot ve katotlarını uygun paket pinlerine bağlamak için tel bağlama kullanır ve pin düzeninde tanımlandığı şekilde ortak anot matrisini oluşturur.

12. Teknoloji Trendleri

LTD-5721AKF gibi ayrık LED rakam göstergeleri belirli uygulamalarda geçerliliğini korusa da, ekran teknolojilerindeki daha geniş trendler değişmiştir. Yeni tasarımlar için tasarımcılar genellikle şunları değerlendirir:

• Entegre Nokta Matrisli LED Göstergeler:Bu ekranlar, yalnızca sayısal değil, alfasayısal ve sembol işlevleri de sunarak benzer paket boyutlarında daha fazla esneklik sağlar.
• OLED (Organik LED) Ekranlar:Endüstriyel uygulamalarda tarihsel olarak ömür ve maliyet durumu farklılık gösterse de, üstün kontrast, daha geniş görüş açısı ve daha ince form faktörü sunar.
• TFT-LCD Modülü:Tam grafik işlevselliği, renk ve karmaşık bilgileri görüntüleme yeteneği sunarlar, ancak daha karmaşık sürücü elektroniği ve arka aydınlatma gerektirirler.
• LED Ekran İç Trendleri:Tüm LED renklerinin verimliliği (lümen başına watt) sürekli artmakta, daha sağlam ve sıcaklığa dayanıklı paketleme geliştirilmekte ve sistem tasarımını basitleştirmek için sürücü elektroniğinin doğrudan görüntüleme modülüne entegre edilmesi sağlanmaktadır.

LTD-5721AKF gibi cihazların kalıcı değeri, basitlikleri, sağlamlıkları, yüksek parlaklıkları, saf dijital uygulamalardaki düşük maliyetleri ve mikrodenetleyici arayüzüne kolay bağlanabilmeleri ile elektronik ekosistemde özel okuma işlevleri için konumlarını güvence altına alır.