LTS-5701AJF 0.56 İnç Sarı-Turuncu Yedi Segmentli Display Veri Sayfası - Karakter Yüksekliği 14.22mm - İleri Gerilim 2.6V - Güç Tüketimi 70mW - Çince Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTS-5701AJF, yüksek performanslı, tek haneli, yedi segmentli bir LED dijital gösterge modülüdür. Ana işlevi, elektronik cihazlarda net ve parlak sayısal ve sınırlı alfasayısal karakter görüntüsü sağlamaktır. Temel teknolojisi, sarı-turuncu spektrumda ışık yaymak üzere tasarlanmış alüminyum indiyum galyum fosfit (AlInGaP) yarı iletken malzemesine dayanır. Geleneksel galyum fosfit (GaP) gibi teknolojilerle karşılaştırıldığında, bu malzeme sistemi yüksek verimliliği ve mükemmel parlaklığı ile tanınır. Cihaz, gri panel ve beyaz segment işaretlemeleri kullanır; bu, çeşitli aydınlatma koşullarında kontrastı ve okunabilirliği önemli ölçüde artırır. Ortak anot konfigürasyonu olarak tasarlanmıştır; bu, birçok mikrodenetleyici tabanlı uygulamada devre tasarımını basitleştirir, çünkü akım çekme (sink) sürücüsü genellikle daha doğrudandır.

1.1 Temel Özellikler ve Avantajlar

Bu ekran, geniş uygulama senaryolarına uygun olmasını sağlayan birçok önemli avantaja sahiptir:

• En İyi Karakter Boyutu:Karakter yüksekliği 0,56 inç (14,22 mm) olup, kompakt paket boyutunu korurken mükemmel uzun mesafe görünürlüğü sağlar.
• Üstün Optik Performans:AlInGaP çip kullanımı, yüksek parlaklık ve yüksek kontrast oranı sağlamıştır. Sürekli ve düzgün segmentler, karakter görünümünde tutarlılık ve estetik sağlar, karanlık nokta veya düzensizlik olmadan.
• Geniş Görüş Açısı:Tasarım, geniş bir açı yelpazesinden net görünürlük sağlar; bu da panel metreler, ölçüm cihazları ve tüketici elektroniği için kritik öneme sahiptir.
• Düşük Güç Tüketimiyle Çalışma:İyi bir ışık şiddeti elde etmek için yalnızca nispeten düşük bir ileri akım gerektirdiğinden, enerji verimliliği yüksektir ve pil ile çalışan cihazlar için uygundur.
• Geliştirilmiş Güvenilirlik:Katı hal cihazı olarak, mekanik veya vakum floresan göstergelere kıyasla yüksek güvenilirliğe, uzun çalışma ömrüne ve darbelere ve titreşimlere karşı dayanıklılığa sahiptir.
• Kalite Güvencesi:Cihazlar, ışık yayma yoğunluğuna göre sınıflandırılır (binleme), farklı üretim partileri arasında parlaklık tutarlılığını sağlayarak görüntü panelinin görünümünde düzgünlük elde edilmesini garanti eder.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Bu bölüm, spesifikasyon belgesinde belirtilen elektriksel ve optik parametrelerin detaylı ve objektif bir yorumunu sunmaktadır. Bu değerleri anlamak, doğru devre tasarımı ve uzun vadeli güvenilirliğin sağlanması için hayati önem taşır.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihazda kalıcı hasara yol açabilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırlarda veya üzerinde çalışmanın garantisi yoktur, güvenilir bir tasarım bu durumdan kaçınmalıdır.

• Segment başına güç tüketimi (70 mW):Bu, tek bir LED segmentinin sürekli çalışma altında güvenle ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür. Bu sınırın aşılması, yarı iletken bağlantının aşırı ısınma hasarı riski taşır ve hızlandırılmış yaşlanmaya veya felaket arızasına yol açabilir.
• Segment başına tepe ileri akım (60 mA, görev döngüsü 1/10, darbe genişliği 0.1ms):Bu derecelendirme, çoğullamalı göstergelerde veya yüksek parlaklık vurgularında olduğu gibi, anlık parlaklık zirveleri elde etmek için daha yüksek akımlı kısa darbelerin kullanılmasına izin verir. Katı görev döngüsü ve darbe genişliği sınırlamaları çok önemlidir; ortalama akım yine de sürekli derecelendirmeye uymalıdır.
• Segment başına sürekli ileri akım (25 mA):Tek bir segment için kararlı durum, darbesiz çalışmada önerilen maksimum akım. Ortam sıcaklığı (Ta) 25°C'yi aştığında, 0.33 mA/°C'lik doğrusal bir azaltma faktörü belirlenmiştir. Bu, ortam sıcaklığı 50°C'ye yükselirse, izin verilen maksimum sürekli akımın şöyle olacağı anlamına gelir: 25 mA - ((50°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 25 mA - 8.25 mA =16.75 mA.
• Her segment ters voltaj (5 V):LED segmentine ters öngerilim yönünde uygulanabilecek maksimum voltaj. Bu değerin aşılması, delinmeye ve PN birleşiminin hasar görmesine neden olabilir. Ters gerilim geçici durumları olasılığı varsa, doğru devre tasarımı koruma önlemleri içermelidir.
• Çalışma ve depolama sıcaklık aralığı (-35°C ila +85°C):Güvenilir çalışma ve çalışmama (depolama) durumları için çevresel sınırları tanımlar.
• Lehimleme sıcaklığı (260°C, 3 saniye süreyle):Dalga lehimleme veya reflow lehimleme işlemleri için rehberlik sağlar; plastik paketleme ve iç bağlama tellerine zarar gelmesini önlemek amacıyla, belirli bir konumda (montaj düzleminin yaklaşık 1.59 mm altında) sınırlı bir süre için izin verilen maksimum sıcaklığı belirler.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler (Ortam Sıcaklığı Ta=25°C'de)

Bunlar, belirtilen test koşulları altındaki tipik performans parametreleridir. Tasarım hesaplamaları ve performans beklentileri için kullanılırlar.

• Ortalama ışık şiddeti (I_V):I_F1mA'de 320-900 μcd. Bu, insan gözünün algıladığı parlaklığın ölçüsüdür. Geniş aralık (minimum: 320, tipik: 900) bir sınıflandırma sürecinin varlığını gösterir. Tasarımcılar, tüm koşullarda görünürlüğü sağlamak için en kötü durum parlaklık hesaplamalarında minimum değeri kullanmalıdır.
• Tepe emisyon dalga boyu (λ_p):I_F20mA'de 611 nm (tipik). Bu, görünür spektrumun sarı-turuncu bölgesinde bulunan, spektral çıktının en güçlü olduğu dalga boyudur.
• Baskın dalga boyu (λ_d):I_F20mA'de 605 nm (tipik). Bu, insan gözünün algıladığı ve yayılan ışığın rengiyle en iyi eşleşen tek dalga boyudur. Spektrumu daha geniş LED'lerde yaygın olduğu gibi, tepe dalga boyundan biraz daha düşüktür.
• Spektral çizgi yarı genişliği (Δλ):I_F=20mA'de 17 nm (tipik değer). Bu parametre renk saflığını temsil eder. 17 nm değeri orta genişliğe sahiptir, doygun ancak monokromatik olmayan sarı-turuncu bir ışık üretir.
• Her segment ileri gerilimi (V_F):I_F=20mA'de 2.05V (minimum), 2.6V (tipik değer). Bu, LED çalışırken üzerindeki gerilim düşüşüdür. Akım sınırlama direnci değerinin hesaplanması için çok önemlidir: R = (V_{Güç kaynağı}- V_F) / I_FTipik değer veya maksimum değer kullanımı, akımın gerekli seviyeyi aşmamasını sağlar.
• Her bir ters yönlü akım (I_R):V_R=5V'de 100 μA (maksimum). Bu, LED maksimum derecelendirmesi dahilinde ters öngerilimli olduğunda akan küçük bir sızıntı akımıdır.
• Işık şiddeti eşleştirme oranı (I_V-m):2:1 (maksimum). Bu parametre, aynı rakamın farklı segmentleri arasında veya çoklu rakam göstergelerinde farklı rakamlar arasında izin verilen maksimum parlaklık değişimini belirler. 2:1 oranı, en parlak segmentin parlaklığının en koyu segmentin parlaklığını iki katını geçmemesi gerektiği anlamına gelir, böylece görünümde düzgünlük sağlanır.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, cihazın "ışık şiddetine göre sınıflandırıldığını" belirtir. Bu, üretim sonrası gerçekleştirilen bir sınıflandırma veya eleme işlemine işaret eder.

• Işık Şiddeti Sınıflandırması:Yarı iletken epitaksiyel büyütme ve çip üretim süreçlerindeki doğal farklılıklar nedeniyle, LED'lerin ışık çıkışı değişiklik gösterebilir. Üretim sonrasında, cihazlar standart bir test akımında (örneğin 1mA) ölçülen ışık şiddetlerine göre test edilir ve farklı sınıflara ayrılır. Belirtilen 320 ila 900 μcd aralığı birden fazla sınıfı içerebilir. Katı parlaklık eşleştirmesi gerektiren uygulamalar için, üreticiler belirli sınıf kodları sağlayabilir.
• İleri Voltaj Elemesi:Açıkça bir sınıflandırma parametresi olarak belirtilmese de, verilen V_Faralığı (2.05V ila 2.6V) tipiktir. Büyük ölçekli veya hassas tasarımlar için, cihazlar ayrıca, tüm ekranın güç tüketimi ve termal özelliklerinin tutarlılığını sağlamak amacıyla ileri yönlü voltaja göre taranabilir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Sağlanan veri sayfası özeti "Tipik Elektriksel/Optik Karakteristik Eğrileri"nden bahsetse de, ilgili grafikler metinde yer almamaktadır. Standart LED davranışına dayanarak, bu eğriler genellikle aşağıdaki ilişkileri gösterir ve bu, cihazın standart olmayan koşullardaki performansını anlamak için çok önemlidir:

• İleri Akım vs. İleri Voltaj (I-V Eğrisi):Üstel ilişkiyi gösterir. Eğri sıcaklıkla değişir; belirli bir akım için V_FSıcaklık arttıkça azalır.
• Işık Şiddeti vs. İleri Yönlü Akım:Genellikle düşük akımlarda yaklaşık doğrusal bir ilişki gösterir, çok yüksek akımlarda doygunluk veya verim düşüşü görülebilir. Bu grafik, istenen parlaklık seviyesine göre çalışma akımını seçmek için kullanılır.
• Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı:Işık çıkışının ortam (ve bağlantı noktası) sıcaklığı arttıkça nasıl azaldığını gösterir. Bu, yüksek sıcaklık ortamlarında çalışan tasarımlar için kritik öneme sahiptir.
• Spektral Dağılım:Göreceli yoğunluğun dalga boyuyla ilişkisini gösteren grafik, yaklaşık 611 nm'de tepe noktası ve yaklaşık 17 nm yarı genişliği ile kesin renk özelliklerini tanımlar.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

5.1 Paket Boyutları ve Bacak Tanımları

Bu cihaz, standart 10 bacaklı, tek haneli, yedi segmentli LED dijital gösterge paketini kullanır. Veri sayfası, tüm kritik boyutları milimetre cinsinden belirtilen ayrıntılı bir boyut çizimi (buraya kopyalanmamıştır) sağlar. Başlıca özellikler arasında toplam yükseklik, genişlik ve derinlik, sayı penceresi boyutu, bacak aralığı ve montaj düzlemi bulunur. Aksi belirtilmedikçe, tolerans genellikle ±0.25 mm'dir. Bacak bağlantı tanımları açıktır:

1. Pin 1: Katot E
2. Pin 2: Katot D
3. Pin 3: Ortak anot
4. Pin 4: Katot C
5. Pin 5: Katot D.P. (Ondalık nokta)
6. Pin 6: Katot B
7. Pin 7: Katot A
8. Pin 8: Ortak anot
9. Pin 9: Katot F
10. Pin 10: Katot G

İç devre şeması, tüm segment LED'lerinin (A-G ve DP) anotlarının dahili olarak birbirine bağlandığını ve iki ortak anot pimine (3 ve 8) bağlandığını göstermektedir; bu pimler de dahili olarak birbirine bağlıdır. Bu ortak anot tasarımı, bir segmenti aydınlatmak için, karşılık gelen katot piminin düşük seviyeye (toprağa veya daha düşük bir voltaja) sürülmesi ve anot piminin akım sınırlama direnci üzerinden pozitif voltajda tutulması gerektiği anlamına gelir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Mutlak maksimum derecelendirmeler, lehimleme koşullarını belirler: 260°C'de 3 saniye, ölçüm noktası montaj düzleminin yaklaşık 1.59 mm altındadır. Bu, dalga lehimleme için standart referanstır. Geri akış lehimleme için, tepe sıcaklığı 260°C'yi aşmayan standart kurşunsuz sıcaklık profili uygundur. Aşırı termal stresin önlenmesi kritiktir, aksi takdirde epoksi paket çatlaması, dahili çip yapıştırmanın hasar görmesi veya çipi pinlere bağlayan ince bağlama tellerinin bozulması meydana gelebilir. Termal şoku en aza indirmek için ön ısıtma önerilir. Lehimlemeden sonra, cihazın kademeli olarak soğuması sağlanmalıdır. Depolama için, lehimlenebilirliği korumak ve nem emilimini (geri akış sırasında "patlamış mısır" etkisine yol açabilir) önlemek amacıyla -35°C ile +85°C arasında kuru ve yoğuşmasız bir ortamda tutulmalıdır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

LTS-5701AJF, net ve güvenilir dijital okumalar gerektiren uygulamalar için idealdir:

• Test ve Ölçüm Cihazları:Dijital multimetre, frekans sayacı, güç kaynağı, sensör okuma ekranı.
• Endüstriyel kontrol:Sıcaklık, basınç, akış, devir ve proses değişkenlerinin gösterimi için panel ölçüm cihazları.
• Tüketici elektroniği:Saatler, zamanlayıcılar, mutfak aleti ekranları, ses ekipmanı seviye göstergeleri.
• Otomotiv Yan Sanayi:Yardımcı sistemler için göstergeler ve ekranlar (sıcaklık ve güvenilirlik sertifikasyon gereksinimleri nedeniyle ana gösterge paneli için uygun değildir).
• Tıbbi Cihazlar:Kritik olmayan izleme cihazlarında basit parametre gösterimi (ilgili düzenleyici onayların alınması şartıyla).

7.2 Tasarım Hususları ve Devre Gerçekleştirimi

• Akım Sınırlaması:İleri akımı güvenli bir değerde (örneğin 10-20 mA) tutmak için ortak anot veya her katot üzerine seri bir direnç yerleştirilmelidir. Direnç değeri, besleme voltajı (V_CC), LED ileri gerilimi (V_F) ve gerekli akım (I_F) hesaplanır: R = (V_CC- V_F) / I_F. Veri sayfasındaki maksimum V_Fdeğeri kullanılarak yapılan muhafazakâr tasarım, akımın hedef değeri asla aşmamasını sağlar.
• Çoklama Sürücüsü:Çok haneli 7-segment göstergeler için, mikrodenetleyici pin sayısını en aza indirmek amacıyla neredeyse her zaman çoklama tekniği kullanılır. Bu, her bir haneyi hızlı bir sırayla sırayla yakmayı içerir. Görsel hafıza etkisi, göstergenin sürekli yanıyormuş gibi görünmesini sağlar. Çoklama sırasında, düşen görev döngüsünü telafi etmek ve ortalama parlaklığı korumak için her segmentin tepe akımı daha yüksek olabilir (60mA darbe derecesi dahilinde). Tasarım, her segmentin ortalama akımının ve güç tüketiminin sürekli limitler dahilinde kalmasını sağlamalıdır.
• Mikrodenetleyici Sürücüsü:Ortak anotlu göstergeler, akımı toprağa çeken açık drenaj veya açık kollektör çıkışlı olarak yapılandırılmış mikrodenetleyici port pinleri ile kolayca sürülebilir. Alternatif olarak, daha yüksek akım kapasitesi veya daha basit bir mantık için özel LED sürücü IC'leri veya transistör dizileri (örneğin ULN2003) kullanılabilir.
• Görüş Açısı ve Montaj:Panel açıklığı ve montaj derinliği tasarlanırken, ekranın geniş görüş açısı özelliğinden tam olarak yararlanmak için beklenen kullanıcının görüş açısı dikkate alınmalıdır.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

LTS-5701AJF'nin temel farklılaşması, sarı-turuncu ışık yayılımını sağlamak için AlInGaP malzemesini kullanmasıdır. Geleneksel GaP sarı LED'lere kıyasla, AlInGaP önemli ölçüde daha yüksek ışık yayma verimliliği sunar, bu da aynı akımda daha parlak bir görüntüleme veya daha düşük güçte eşit parlaklık sağlar. Kırmızı GaAsP veya AllnGaP LED'lere kıyasla, benzersiz bir renk sunar; bu renk bazı ortam ışığı koşullarında okunması daha kolay olabilir ve belirli estetik veya işlevsel renk kodlama gereksinimleri nedeniyle tercih edilebilir. 0,56 inçlik rakam boyutu, onu boyut ve okunabilirlik arasında iyi bir denge sağlayan, enstrüman panoları için yaygın bir seçim haline getirir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

Q1: 5V güç kaynağı ile 15mA'de bir segment sürülürse, ne büyüklükte bir direnç kullanılmalıdır?
A1: Güvenlik tasarımı için, maksimum V_Fdeğeri 2.6V kullanın: R = (5V - 2.6V) / 0.015A = 2.4V / 0.015A = 160 Ω. En yakın standart değerler olan 150 Ω veya 180 Ω uygundur. Devrede gerçek parlaklığı ve akımı doğrulamayı unutmayın.

Q2: İki ortak anot pimini birbirine bağlayabilir miyim?
A2: Evet, pim 3 ve 8 dahili olarak birbirine bağlıdır. PCB üzerinde bunları birbirine bağlamak standart bir uygulamadır, akım dağılımına yardımcı olur ve parlaklık düzgünlüğünü iyileştirebilir.

Q3: "7" rakamı nasıl görüntülenir?
A3: "7" görüntülemek için, A, B ve C segmentlerinin yanması gerekir. Bu nedenle, ortak anot konfigürasyonu için, ortak anoda (akım sınırlama direnci üzerinden) pozitif voltaj uygulayın ve A (pim 7), B (pim 6) ve C (pim 4) katot pimlerini toprağa (düşük mantık seviyesi) bağlayın.

Q4: Maksimum sürekli akım neden 25°C üzerinde düşürme gerektirir?
A4: Güç tüketimi sınırı sabittir. Ortam sıcaklığı arttıkça, LED jonksiyonu ile ortam havası arasındaki sıcaklık farkı (termal gradyan) azalır, bu da ısı dağılımını zorlaştırır. Jonksiyon sıcaklığının güvenli sınırını aşmasını önlemek için, izin verilen güç tüketiminin (ve belirli bir V_Faltındaki akımın) düşürülmesi gerekir.

10. Gerçek Tasarım Örnekleri

Senaryo: 4 haneli bir voltmetre ekranı tasarlayın.
Sınırlı sayıda G/Ç pini olan bir mikrodenetleyici kullanın. Dört adet LTS-5701AJF göstergesi çoklama konfigürasyonunda bağlanmıştır. Dört hanenin tüm segment katotları (A-G, DP) paralel olarak bağlanır. Her hanenin ortak anot pini, mikrodenetleyici pini tarafından sürülen ayrı bir NPN transistör ile kontrol edilir. Mikrodenetleyici, her 2-5 milisaniyede bir haneleri döngüsel olarak taramak için bir zamanlayıcı kesmesi kullanır. Aktif hanenin segment verilerini hesaplar ve ortak katotlara bağlı porta akım sınırlama dirençleri üzerinden çıktılar. 1/4 görev döngüsünde iyi bir parlaklık sağlamak için, aktif dönemindeki tepe segment akımı 25-30 mA olarak ayarlanabilir (60 mA darbe derecesinin oldukça altında), bu da segment başına yaklaşık 6-7.5 mA ortalama akımla sonuçlanır; bu güvenlidir ve yeterli parlaklık sağlar. Cihaz yüksek sıcaklık ortamlarında çalışacaksa, tasarım derecelendirme düşürme hesaplamalarını içermelidir.

11. Teknik Prensip Tanıtımı

LTS-5701AJF, III-V grubu yarı iletken bileşiği olan alüminyum indiyum galyum fosfit (Al_xIn_yGa_1-x-yP). Bu elementlerin belirli oranları, malzemenin bant aralığı enerjisini belirler ve bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) belirler. Bu örnekte, malzemenin bileşimi, sarı-turuncu fotonlara (yaklaşık 605-611 nm) karşılık gelen bir bant aralığına sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. PN eklemine ileri yönlü bir voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgeye enjekte edilir. Radyatif yeniden birleşme gerçekleşir ve enerji ışık olarak salınır. Opak GaAs substrat kullanımı, saçılan ışığı emerek kontrastı artırmaya yardımcı olur. Gri panel ve beyaz segmentler, dağıtıcı pigmentler içeren kalıplanmış epoksi reçineden yapılmıştır; bu, ışığın her segment üzerinde eşit şekilde dağılmasına ve yanmayan arka planla kontrastın artırılmasına yardımcı olur.

12. Teknoloji Trendleri

Ayrık yedi segmentli göstergeler birçok uygulama için hala uygun olsa da, genel gösterim teknolojisi trendi entegrasyon ve esnekliğe doğru ilerlemektedir. Bu şunları içerir:
Entegrasyon:Dahili sürücü IC'li (örneğin SPI/I2C arayüzüne sahip) çoklu basamaklı modüller, mikrodenetleyicilerle arayüzü basitleştirerek giderek daha yaygın hale gelmektedir.
Malzeme:AlInGaP kırmızı-turuncu-sarı ışık için yüksek verimlilik sunsa da, InGaN (mavi/yeşil/beyaz ışık için kullanılır) gibi yeni malzemeler daha yüksek verimlilik sağlamaktadır. Karma ekranlar veya tam renkli adreslenebilir LED matrisler, daha karmaşık bilgileri görüntüleyebildikleri için giderek daha popüler hale gelmektedir.
Dış Boyutlar:Sektör, daha ince paketleme, daha yüksek parlaklık (gün ışığında okunabilirlik için) ve daha düşük güç tüketimi (taşınabilir cihazlar için) peşinde sürekli ilerlemektedir. Ancak, LTS-5701AJF gibi standart yedi segmentli LED'lerin temel basitliği, sağlamlığı ve uygun maliyeti, basit sayısal çıktı gerektiren geniş uygulama alanlarında kullanımlarının devam etmesini sağlamaktadır.