LTD-5221AJF LED Dijital Gösterge Veri Sayfası - 0.56 İnç Karakter Yüksekliği - AlInGaP Sarı-Turuncu - 2.6V İleri Yönlü Gerilim - Çince Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTD-5221AJF, net, parlak ve düşük güç tüketimli sayısal okumalar gerektiren uygulamalar için özel olarak tasarlanmış yüksek performanslı bir yedi segmentli dijital gösterge modülüdür. Ana işlevi, dijital cihazlara, tüketici elektroniğine ve endüstriyel kontrol panellerine yüksek netlikte görüntü sağlamaktır.

Cihazın temel avantajı, LED çipinin alüminyum indiyum galyum fosfit (AlInGaP) yarı iletken malzemesini kullanmasıdır. Bu malzeme sistemi, kırmızıdan sarı-turuncu spektrum aralığında yüksek ışık yayma verimliliği ve üstün renk saflığı ile bilinir. Gösterge, açık gri panel ve beyaz segment renkleri kullanır, bu da yüksek kontrast sağlayarak çeşitli ortam aydınlatma koşullarında bile karakterlerin kolayca okunmasına yardımcı olur.

Bu gösterge, düşük akımlı bir cihaz olarak sınıflandırılır ve özellikle düşük sürücü akımı altında optimum performans için test edilmiş ve seçilmiştir. Tasarımı, üstün karakter görünümü, yüksek parlaklık ve geniş görüş açısı sağlamayı amaçlar, böylece birden fazla açıdan net görünürlük sağlanır. Katı hal yapısı, doğal güvenilirlik ve uzun hizmet ömrü sunarak dayanıklılığın kritik olduğu uygulamalar için uygun hale getirir.

1.1 Temel Özellikler ve Hedef Uygulamalar

Ürünün tanımlayıcı özellikleri, boyut ve okunabilirlik arasında iyi bir denge sağlayan 0,56 inç (14,22 mm) karakter yüksekliğini içerir. Segmentleri sürekli ve düzgündür, sade ve profesyonel bir estetik sunar. Düşük güç tüketimi, pil ile çalışan veya enerji hassasiyeti olan cihazlar için belirgin bir avantajdır.

Cihaz, ışık şiddetine göre sınıflandırılır; bu, birimlerin ışık çıkışlarına göre derecelendirildiği veya elendiği, böylece tek bir üründe birden fazla göstergenin parlaklık tutarlılığının sağlandığı anlamına gelir. Bu, çok haneli panel göstergeler veya skorboard gibi uygulamalar için çok önemlidir.

Tipik hedef pazar ve uygulamalar arasında taşınabilir test ekipmanları, tıbbi cihazlar, otomotiv gösterge panelleri (yardımcı görüntüleme için), ev aletleri kontrol panelleri, satış noktası terminalleri ve endüstriyel zamanlayıcı/sayaç ekranları bulunur. Güvenilirliği ve performansı, onu hem tüketici hem de profesyonel elektronik ürünler için tercih edilen bir seçim haline getirir.

2. Teknik Parametrelerin Derinlemesine Analizi

LTD-5221AJF'in elektriksel ve optik özellikleri, ortam sıcaklığının (TA) 25°C olduğu standart test koşullarında belirtilmiştir. Bu parametrelerin derinlemesine anlaşılması, doğru devre tasarımı ve uzun vadeli güvenilirliğin sağlanması için çok önemlidir.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihazda kalıcı hasara yol açabilecek stres limitlerini tanımlar ve normal çalışma koşulları için geçerli değildir.

• Segment başına güç tüketimi:70 mW. Bu, tek bir LED segmentinin aşırı ısınmaya neden olmadan güvenle dağıtabileceği maksimum güçtür.
• Segment başına tepe ileri akım:90 mA. Bu yalnızca daha yüksek anlık parlaklık elde etmek için (örneğin çoklama sürücü şemalarında) darbe koşullarında (0.1 ms darbe genişliği, 1/10 görev döngüsü) izin verilir.
• Her segment sürekli ileri akım:25°C'de 25 mA. Ortam sıcaklığı 25°C'yi aştığında, bu akım 0.33 mA/°C oranında doğrusal olarak düşürülür. Bu düşürme, termal yönetim için çok önemlidir.
• Her bir segment ters voltajı:5 V. Ters öngerilimde bu voltajın aşılması LED'in PN ekleminin hasar görmesine neden olabilir.
• Çalışma ve depolama sıcaklık aralığı:-35°C ila +85°C. Bu geniş aralık, zorlu ortamlarda işlevselliği garanti eder.
• Lehimleme sıcaklığı:Cihaz, montaj düzleminin 1/16 inç (yaklaşık 1.6 mm) altında, 260°C'lik tepe sıcaklığına 3 saniye boyunca dayanabilir.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bu parametreler, cihazın normal çalışma koşulları altındaki performansını tanımlar.

• Ortalama ışık şiddeti (Iv):1 mA ileri akımda (IF), 320 μcd (minimum) ile 700 μcd (tipik) arasında değişir. Bu son derece düşük sürüş akımı, yüksek verimliliğini vurgular. Yoğunluk ölçümü, insan gözünün fotopik görme tepkisini (CIE eğrisi) taklit eden bir filtre kullanılarak yapılır.
• Her segment ileri voltajı (VF):Tipik değer 2.6 V, IF=20 mA'de maksimum 2.6 V'dir. Minimum değer 2.05 V'dir. Bu parametre, akım sınırlama devresi tasarımı için çok önemlidir.
• Tepe emisyon dalga boyu (λp):611 nm. Bu, sarı-turuncu rengi tanımlayan, en yüksek emisyon ışık şiddetine sahip dalga boyudur.
• Baskın Dalga Boyu (λd):605 nm. Bu, gözün algıladığı ve renk noktasıyla yakından ilişkili olan dalga boyudur.
• Spektral çizgi yarı genişliği (Δλ):17 nm. Bu, renk saflığını ifade eder; dar genişlik, rengin daha doygun ve saf olduğu anlamına gelir.
• Her segment ters akımı (IR):Ters voltajda (VR=5V) maksimum 100 μA'dır.
• Işık şiddeti eşleştirme oranı (Iv-m):Maksimum 2:1. Bu parametre, aynı sürücü koşullarında (IF=1mA) tek bir rakam içindeki en parlak segment ile en koyu segment arasındaki maksimum izin verilen oranı, düzgünlüğü sağlamak için belirler.

3. Sınıflandırma ve Kategorizasyon Sistemi

Veri sayfası, cihazın "ışık şiddetine göre sınıflandırıldığını" açıkça belirtmektedir. Bu, bir sınıflandırma sürecinin varlığı anlamına gelir.

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

Bu belge özel sınıflandırma kodları sağlamasa da, gerçek uygulama her bir ekranı veya LED partisini test etmeyi ve standart test akımında (örneğin 1mA veya 20mA) ölçülen ışık çıktısına göre gruplandırmayı (sınıflandırmayı) içerir. Bu, üreticilerin garanti edilen minimum parlaklığa sahip veya belirli bir parlaklık aralığındaki ekranları satın almasını sağlayarak, çok haneli ekran uygulamalarında tüm rakamların görsel tutarlılığını sağlar. Tutarlılık kritik bir tasarım gereksinimi olduğunda, tasarımcılar mevcut kodlar ve özellikler için üreticinin özel sınıflandırma belgelerine başvurmalıdır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın tablo halindeki tek nokta verilerinin ötesindeki davranışını anlamak için önemli araçlar olan "tipik elektriksel/optik karakteristik eğrilerine" atıfta bulunur.

4.1 Tipik Eğri Yorumlaması

Sağlanan metinde spesifik grafikler çizilmemiş olsa da, bu tür bileşenlerin standart eğrileri genellikle şunları içerir:

• İleri Yön Akım vs. İleri Yön Gerilim (I-V Eğrisi):Bu doğrusal olmayan eğri, LED'in uçlarındaki gerilim ile üzerinden geçen akım arasındaki ilişkiyi gösterir. Uygun akım sınırlama direnci seçmek veya sabit akım sürücüsü tasarlamak için kritik öneme sahiptir. Eğrinin "dönüm noktası" tipik bir VF değeri civarındadır.
• Işık Şiddeti vs. İleri Yön Akım (I-L Eğrisi):Bu grafik, ışık çıkışının sürücü akımı arttıkça nasıl değiştiğini göstermektedir. Belirli bir aralıkta genellikle doğrusaldır, ancak çok yüksek akımlarda doyuma ulaşabilir. Eğri, düşük akımlardaki yüksek verimliliği doğrulamaktadır (Iv'nin 1mA test noktasında gösterildiği gibi).
• Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı:Bu eğri, ışık çıkışının termal derecelendirmesini göstermektedir. Sıcaklık arttıkça, LED'in verimliliği düşer ve bu da aynı sürücü akımında ışık şiddetinin azalmasına neden olur. Bu, mutlak maksimum derecelendirmelerde belirtilen akım derecelendirmesinin önemini pekiştirir.
• Spektral Dağılım Eğrisi:Bu grafik, 611 nm tepe noktası etrafında, genişliği 17 nm yarı genişlik parametresi ile tanımlanan farklı dalga boylarında yayılan ışığın göreceli yoğunluğunu gösterecektir.

Tasarımcılar, standart olmayan koşullardaki performansı (örneğin farklı sürücü akımları veya çalışma sıcaklıkları) tahmin etmek için bu eğrileri kullanmalıdır.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

5.1 Paket Boyutları ve Toleranslar

Cihazın fiziksel şekli ve kritik boyutları çizimde sağlanmıştır (referans verilmiş ancak gösterilmemiştir). Tüm boyutlar milimetre cinsindendir; belirli bir özellik notunda aksi belirtilmedikçe standart tolerans ±0.25 mm'dir (0.01 inç). Bu bilgi PCB yerleşimi, pad ve deliklerin doğru tasarlanmasının sağlanması ve nihai ürün kutusuna mekanik entegrasyon için çok önemlidir.

5.2 Bağlantı Bacakları ve İç Devre

LTD-5221AJF, çift haneli, ortak anotlu bir göstergedir. Doğru bağlantı için dahili devre şeması ve pin bağlantı tablosu çok önemlidir.

• Yapılandırma:Ortak anot. Bu, her bir rakamın tüm LED'lerinin anotlarının dahili olarak birbirine bağlandığı anlamına gelir. Bir segmenti yakmak için, ilgili katot pimi düşük seviyeye (toprağa veya bir akım çekiciye bağlı) sürülmeli ve aynı rakamın ortak anotu yüksek seviyeye (akım sınırlama direnci üzerinden VCC'ye bağlı) sürülmelidir.
• Pin Düzeni:Bu 18 pinli cihaz, Rakam 1 ve Rakam 2 için A-G segmentleri ile ondalık noktanın (D.P.) katotlarına ve iki ortak anot pinine (her rakam için bir tane) özel pinler atar. Pin 1 "Bağlantı Yok" (N.C.) olarak işaretlenmiştir.
• Ondalık nokta:Veri sayfası, ondalık noktanın rakamlara göre konumunu belirten "sağ ondalık nokta"yı belirtir.

Mikrodenetleyici tabanlı sistemlerde bu ortak anot yapılandırması genellikle tercih edilir, çünkü G/Ç pinleri genellikle akım sağlamaktan (yüksek seviye sürme) daha iyi akım çekme (düşük seviye sürme) kapasitesine sahiptir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Mutlak Maksimum Değerler, kritik lehimleme parametrelerini sağlar: Cihaz, montaj düzleminin 1.6 mm altında ölçülen 260°C tepe sıcaklığını 3 saniye boyunca tolere edebilir. Bu, tipik kurşunsuz geri akış lehimleme sıcaklık profilini karşılar.

6.1 Önerilen Uygulamalar

• Reflow Lehimleme:Kurşunsuz standart reflow lehimleme sıcaklık profili kullanılmalı, tepe sıcaklığı 260°C'yi geçmemelidir. Plastik paketleme ve iç bağlantı telleri üzerindeki termal stresi en aza indirmek için, sıvı faz çizgisi (örneğin 217°C) üzerindeki süre kontrol edilmelidir.
• El Lehimleme:El ile lehimleme yapılması gerekiyorsa, sıcaklık kontrollü havya kullanın. Isıyı doğrudan ekran pimlerine değil, PCB lehim pedlerine uygulayın ve aşırı ısınmayı önlemek için temas süresini sınırlayın.
• Temizleme:Renk değişimini veya bozulmayı önlemek için ekranın plastik malzemesiyle uyumlu bir temizleme çözücüsü kullanın.
• Depolama:Belirtilen sıcaklık aralığında (-35°C ila +85°C), nem çekmeyi (reflow sırasında "patlamış mısır" etkisine yol açabilir) ve elektrostatik deşarj hasarını önlemek için kuru ve elektrostatik korumalı bir ortamda saklayın.

7. Uygulama Tasarımı Hususları

7.1 Sürücü Devresi Tasarımı

Sürücü devresinin doğru tasarımı, performans ve ömür için kritik öneme sahiptir.

• Akım Sınırlama:Her ortak anot için bir akım sınırlama direnci (statik sürüş için) seri bağlanmalı veya sabit akım sürücü kullanılmalıdır. Direnç değeri Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir: R = (Vcc - VF) / IF. Örneğin, Vcc 5V, VF 2.6V ve istenen IF 10 mA ise: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω.
• Düşük Akım Çalışması:Bu cihazın karakteristik parametreleri segment başına 1mA'ya kadar düşük değerlerdedir. Ultra düşük güç uygulamaları için, 1-2 mA ile sürüş, güç tüketimini en aza indirirken yeterli görünürlük sağlayabilir.
• Çoklama:Çok haneli göstergeler için çoklama standart bir uygulamadır. Bu, bir hanenin ortak anodunu sırayla aktif hale getirirken, o hanenin segment verilerini sunmayı içerir. Tepe akım derecesi (90 mA, 1/10 görev döngüsü), azalan görev döngüsünü telafi etmek ve algılanan parlaklığı korumak için daha yüksek darbe akımlarına izin verir. Her segmentin ortalama akımı yine de sürekli akım derecesine uymalıdır.
• Mikrodenetleyici Arayüzü:Ortak anotlu bir gösterge için, segment katotlarına bağlı mikrodenetleyici pinleri çıkış olarak yapılandırılmalıdır. Bir segmenti açmak için ilgili pini düşük seviyeye getirin. Kapatmak için ise yüksek seviyeye (veya mümkünse yüksek empedansa) getirin. Ortak anot pini genellikle tüm rakamın akımını sağlayabilen harici bir transistör (örneğin PNP BJT veya P-kanal MOSFET) tarafından sürülür.

7.2 Termal Yönetim

LED'ler verimli olsa da yine de ısı üretirler. Tasarımda, sürekli akım için 0.33 mA/°C düşürme faktörü dikkate alınmalıdır. Gösterge yüksek sıcaklık ortamlarında (örneğin kapalı bir muhafaza içinde veya diğer ısı kaynakları yakınında) çalışacaksa, maksimum izin verilen sürekli akım buna göre azaltılmalıdır. Maksimum derecelendirilmiş akıma yakın veya bu akımda sürülüyorsa, yeterli havalandırma veya soğutma sağlandığından emin olun.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

LTD-5221AJF'nin temel farklılaşması, malzeme teknolojisi ve düşük akım optimizasyonunda yatmaktadır.

• Geleneksel GaAsP veya GaP LED'lerle Karşılaştırma:AlInGaP teknolojisi, önemli ölçüde daha yüksek ışık yayma verimliliği ve daha iyi sıcaklık kararlılığı sağlayarak, daha parlak ve sıcaklık ve ömür boyunca renk tutarlılığı daha yüksek ekranlar üretir.
• Standart Parlaklık LED'lerle Karşılaştırıldığında:Bu cihaz, özellikle düşük akım performansı için "test edilmiş ve elenmiştir". Birçok standart yedi segmentli gösterge 20mA'de karakterize edilir; bu cihaz ise 1mA'de performans garanti ederek, pil ömrünün kritik olduğu uygulamalarda üstünlük sağlar.
• Mavi/Yeşil/Beyaz LED ekranlarla karşılaştırma:Sarı-turuncu (605-611 nm) mükemmel görünürlük sağlar ve daha kısa dalga boylu renklere kıyasla düşük ışık koşullarında genellikle gözler için daha az yorucu kabul edilir. Ayrıca, erken dönem mavi veya beyaz LED'lere göre genellikle daha yüksek ışık verimliliğine sahiptir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

Soru: Bu ekranı, akım sınırlama direnci kullanmadan doğrudan 3.3V mikrodenetleyici piminden sürebilir miyim?
Cevap: Hayır, süremezsiniz. Her zaman bir akım sınırlama mekanizması (direnç veya sabit akım sürücü) kullanmalısınız. Vcc (3.3V) VF'ye (2.05-2.6V) yakın olsa bile, direnç olmaması aşırı akıma ve LED ile mikrodenetleyici piminin zarar görmesine neden olabilir.

Soru: "Pik emisyon dalga boyu" ile "baskın dalga boyu" arasındaki fark nedir?
Cevap: Tepe dalga boyu (λp=611nm), emisyon spektrumunun fiziksel tepe noktasıdır. Baskın dalga boyu (λd=605nm), gözlemciye LED ile aynı renkte görünen saf, tek renkli ışığın dalga boyudur. Genellikle birbirine yakındırlar ancak tam olarak aynı değildirler.

Soru: Eşleşme oranı 2:1'dir. Bu, bir segmentin diğerinden iki kat daha parlak olabileceği anlamına mı gelir?
Cevap: Evet, bu spesifikasyon aynı test koşullarında bu maksimum farka izin verir. Çoğu uygulama için bu fark algısal olarak belirgin değildir. Son derece yüksek bir düzgünlük gerekiyorsa, daha sıkı bir seçim (binning) seçeneği için üreticiye danışın veya aynı üretim partisindeki ekranları kullanmayı düşünün.

Soru: Bu ekranı açık hava uygulamalarında kullanabilir miyim?
Cevap: Çalışma sıcaklık aralığı (-35°C ila +85°C) birçok açık hava ortamını destekler. Ancak, doğrudan güneş ışığına ve hava koşullarına maruz kalmak, plastiğin UV yaşlanmasını ve nem sızıntısını önlemek için PCB'nin üçlü koruyucu kaplamaya ihtiyacı vardır ve ekran için koruyucu bir pencere gerektirir. Açık gri/beyaz panelin yüksek kontrastı, güneş ışığında okumaya yardımcı olur.

10. Pratik Tasarım ve Kullanım Örnekleri

10.1 Vaka Çalışması: Taşınabilir Multimetre Ekranı

El tipi dijital multimetrelerde güç verimliliği çok önemlidir. LTD-5221AJF, çoklama konfigürasyonunda segment başına 1-2 mA ile sürülebilir. Entegre LED sürücü segmentlerine sahip bir mikrodenetleyici, 2-4 basamağı verimli bir şekilde kontrol edebilir. Geniş görüş açısı, kullanıcıların ölçümleri farklı açılardan okumasına olanak tanır; yüksek kontrast, loş laboratuvar ortamlarında ve daha aydınlık koşullarda bile net okunabilirliği sağlar. Düşük ileri voltaj, ayrıca 3V veya 4.5V pil ile çalışırken pil ömrünü en üst düzeye çıkarmaya yardımcı olur.

10.2 Vaka Çalışması: Endüstriyel Zamanlayıcı/Sayıcı

Panel montajlı endüstriyel zamanlayıcılarda güvenilirlik ve görünürlük kritiktir. LED göstergelerin katı hal güvenilirliği, darbe/titreşim direnci ve ömür açısından vakum floresan göstergeler (VFD) gibi eski teknolojileri geride bırakır. AlInGaP malzemesinin kararlılığı, göstergenin renginde ve parlaklığında yıllarca süren kesintisiz çalışmada belirgin bir kayma olmamasını sağlar. Ortak anot konfigürasyonu, genellikle ortak toprak şeması kullanan endüstriyel PLC dijital çıkış modülleriyle arayüzü basitleştirir.

11. Teknik Prensip Tanıtımı

LTD-5221AJF, opak galyum arsenür (GaAs) substratı üzerinde büyütülmüş alüminyum indiyum galyum fosfür (AlInGaP) yarıiletken teknolojisine dayanır. Bu malzeme sistemi, Al, In, Ga ve P oranları ayarlanarak yarıiletkenin bant aralığının hassas bir şekilde tasarlanmasına olanak tanır. Daha büyük bant aralığı, daha kısa dalga boyunda (daha yüksek enerjide) ışık yayılımına karşılık gelir. Burada kullanılan bileşim, elektronlar ileri öngerilim altında PN eklemini geçip deliklerle yeniden birleştiğinde sarı-turuncu bölgede (yaklaşık 611 nm) foton emisyonu üreten bir bant aralığı oluşturur.

"Opak GaAs substratı" önemli bir anlam taşır. Erken dönem kırmızı LED'ler şeffaf GaP substratı kullanıyordu, ancak AlInGaP katmanı GaAs ile daha iyi kafes uyumu sağlar. Substrat, üretilen ışığın bir kısmını kendi içinde soğurur, ancak yüksek kaliteli cihazlarda modern çip tasarımları, ışık çıkarma verimliliğini artırmak için Dağıtılmış Bragg Yansıtıcısı (DBR) veya şeffaf bir substrata (GaP gibi) wafer bağlama gibi teknikler kullanır. Bu veri sayfasında opak substrattan bahsedilmesi, bunun standart, uygun maliyetli bir çip tasarımı olduğunu gösterir.

12. Teknik Eğilimler ve Arka Plan

Bu özel veri sayfası 2000 yılından olmasına rağmen, temeldeki AlInGaP teknolojisi verimliliği ve renk kararlılığı nedeniyle kırmızı, turuncu ve sarı LED'ler için hala oldukça geçerlidir. Ancak, daha geniş ekran alanı gelişmiştir.

• Entegrasyon Eğilimi:Modern uygulamalar, metin ve grafik görüntülemede daha fazla esneklik elde etmek için genellikle matris OLED veya LCD ekranlar kullanır. Ancak, özelleştirme gerektirmeyen basit, yüksek parlaklıklı, düşük maliyetli dijital okuma uygulamaları için yedi segmentli LED'ler hala rakipsizdir.
• Verimlilik Artışı:AlInGaP malzemesi ve çip tasarımına (örneğin ince film ters çevrilmiş çip tasarımı) yönelik sürekli araştırmalar, ışık yayma verimliliğini (lümen/watt) sürekli olarak artırarak daha düşük akımlarda daha parlak ekranlar elde edilmesine veya ısı üretiminin azaltılmasına olanak tanımaktadır.
• Renk Karışımı:Tam renkli uygulamalar için, kırmızı AlInGaP LED'ler indiyum galyum nitrür (InGaN) mavi ve yeşil LED'lerle birlikte kullanılır. LTD-5221AJF gibi sarı-turuncu varyantlar, belirli rengi ve yüksek verimliliği tercih edilen tek renkli uygulamalarda yerini bulur.
• Sürücü Entegrasyonu:Modern bir eğilim, tasarımı basitleştirmek ve bileşen sayısını azaltmak için LED ekranları sürücü IC'leri ile tek bir paket veya modülde entegre etmektir, ancak birim maliyeti daha yüksek olabilir.

Sonuç olarak, LTD-5221AJF, belirli ve kalıcı uygulama ihtiyaçları (güvenilir, parlak, düşük güç tüketimli dijital görüntüleme) için olgunlaşmış, optimize edilmiş bir çözümü temsil eder.