LTC-5689TBZ Mavi 7-Segment LED Ekran Veri Sayfası - 0.56 İnç Rakam Yüksekliği - 3.6V İleri Gerilim - InGaN Mavi Çip - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTC-5689TBZ, yüksek performanslı, üç haneli, yedi segmentli alfanümerik bir ekran modülüdür. Net, parlak ve mükemmel görünürlüğe sahip sayısal okumalar gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır. Bu ekranın temel bileşeni, safir bir alt tabaka üzerinde epitaksiyel olarak büyütülmüş bir InGaN (İndiyum Galyum Nitrür) mavi LED çipidir ve bu da kararlı ve verimli ışık yayılımı sağlar. Entegre bir özellik olarak, her segment için bir Zener diyot bulunur; bu, ters gerilim dalgalanmalarına karşı koruma sağlayarak, elektriksel gürültülü ortamlarda ekranın uzun vadeli güvenilirliğini artırmada kritik bir faktördür.

Ekran, beyaz segmentli siyah bir yüze sahiptir ve bu da çeşitli aydınlatma koşullarında okunabilirliği önemli ölçüde artıran yüksek kontrastlı bir görünüm oluşturur. Ortak Anot tipi bir ekran olarak sınıflandırılır; bu, mikrodenetleyici tabanlı sistemlerde yaygın olarak kullanılan çoklama sürücü devreleri için standart bir konfigürasyondur. Cihaz, RoHS (Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması) direktiflerine uygundur ve kurşunsuz malzemelerle üretildiğini garanti eder.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

LTC-5689TBZ'nin birincil avantajları, optoelektronik tasarımından ve sağlam yapısından kaynaklanmaktadır. InGaN teknolojisinin kullanımı, yüksek parlaklık ve tipik olarak 470-475 nm civarında baskın dalga boyuna sahip tutarlı bir mavi renk sunar. Sürekli ve düzgün segmentler, tüketici elektroniği, endüstriyel kontrol panelleri, enstrümantasyon ve test ekipmanlarındaki kullanıcı arayüzleri için çok önemli olan profesyonel ve kesintisiz bir karakter görünümü sağlar.

Düşük güç gereksinimi, pil ile çalışan veya enerji tasarruflu cihazlar için uygun olmasını sağlar. Geniş görüş açısı, ekranın yandan bakıldığında bile okunabilir kalmasını sağlayarak, panele monte uygulamalardaki kullanılabilirliğini genişletir. LED'lerin katı hal güvenilirliği, eklenen Zener diyot koruması ile birleştiğinde, bu ekranı uzun çalışma ömrü ve kararlılık gerektiren uygulamalar için dayanıklı bir seçenek haline getirir.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak maksimum değerleri anlamak, devre tasarımı ve çalışması sırasında cihaz arızalarını önlemek için esastır. Bu değerler, kalıcı hasarın meydana gelebileceği sınırları tanımlar.

• Segment Başına Güç Dağılımı:70 mW. Bu, sürekli çalışma altında tek bir aydınlatılmış segment tarafından güvenli bir şekilde ısı olarak dağıtılabilecek maksimum güçtür.
• Segment Başına Tepe İleri Akımı:100 mA. Bu akım, yalnızca %10 görev döngüsü ve 0.1 ms darbe genişliği ile darbe koşullarında izin verilir. Normal çalışma koşullarını hesaplamak için kullanılmamalıdır.
• Segment Başına Sürekli İleri Akım:25°C'de 20 mA. Bu, standart çalışma için önerilen maksimum akımdır. Ortam sıcaklığı (Ta) 25°C'nin üzerine çıktıkça, 0.21 mA/°C'lik doğrusal bir güç azaltma faktörü uygulanır. Örneğin, 50°C'de maksimum sürekli akım yaklaşık 20 mA - (0.21 mA/°C * 25°C) = 14.75 mA olacaktır.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklık Aralığı:-35°C ila +85°C. Cihaz, endüstriyel sıcaklık aralıkları için derecelendirilmiştir.
• Lehimleme Koşulları:Cihaz, oturma düzleminin 1/16 inç (yaklaşık 1.6 mm) altındaki lehim sıcaklığının 260°C olduğu dalga lehimleme veya yeniden akış işlemlerine dayanabilir; maksimum süre 3 saniyedir.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler (Ta=25°C)

Bu parametreler, belirli test koşulları altında ölçülür ve cihazın tipik performansını temsil eder.

• Ortalama Işık Şiddeti (Iv):10 mA ileri akımda (IF) 5400 - 9000 µcd (mikrokandela). Bu geniş aralık, cihazın şiddet için sınıflandırıldığını veya kategorize edildiğini gösterir. Tasarımcılar, birden fazla birim veya ekran arasında tutarlı parlaklık hedeflerken bu varyasyonu hesaba katmalıdır.
• Segment Başına İleri Gerilim (VF):IF=20 mA'de 3.3V (Min), 3.6V (Tip). Bu parametre, akım sınırlayıcı direnç değerini tasarlamak için çok önemlidir. Standart 5V besleme kullanıldığında, direnç değeri R = (Vcc - VF) / IF = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70 Ohm olacaktır. Güvenilirlik ve VF değişimini hesaba katmak için genellikle biraz daha yüksek bir değer (örneğin, 75-100 Ohm) kullanılır.
• Tepe Yayılım Dalga Boyu (λp):468 nm (Tip). Bu, yayılan ışık şiddetinin en yüksek olduğu dalga boyudur.
• Baskın Dalga Boyu (λd):470 - 475 nm (Tip). Bu, insan gözü tarafından algılanan dalga boyudur ve LED'in rengini tanımlar.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):25 nm (Tip). Bu, spektral saflığı gösterir; daha küçük bir değer daha monokromatik bir ışık anlamına gelir.
• Segment Başına Ters Akım (IR):5V Ters Gerilimde (VR) 100 µA (Maks).Kritik Not:Bu test koşulu yalnızca kalite güvencesi (IR testi) içindir. Cihaz, sürekli ters öngerilim altında çalışacak şekilde tasarlanmamıştır. Entegre Zener diyot, geçici koruma içindir, kararlı durum ters gerilim çalışması için değildir.
• Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı:2:1 (Maks). Bu, tek bir rakam içindeki veya benzer aydınlatılmış alanlar arasındaki en parlak ve en sönük segmentler arasındaki maksimum izin verilebilir oranı belirtir ve görsel düzgünlüğü sağlar.

3. Sınıflandırma ve Kategorizasyon Sistemi

Veri sayfası, cihazın "Işık Şiddeti için Kategorize Edildiğini" açıkça belirtmektedir. Bu, LED üretiminde ürünleri ölçülen performans parametrelerine göre gruplamak için yaygın bir uygulamadır.

• Işık Şiddeti Sınıflandırması:5400-9000 µcd'lik Iv aralığı, birden fazla şiddet sınıfı olduğunu gösterir. Tutarlı parlaklık gerektiren uygulamalar için (örneğin, çok haneli ekranlar veya birkaç birimli paneller), daha dar bir sınıf belirtmek veya aynı üretim partisinden tedarik etmek tavsiye edilir.
• Dalga Boyu/Renk Sınıflandırması:Kodlarla açıkça detaylandırılmamış olsa da, 470-475 nm'lik tipik λd aralığı potansiyel renk sıralaması olduğunu ima eder. Tutarlı baskın dalga boyu, tek tip renk görünümü için anahtardır.
• İleri Gerilim Sıralaması:VF aralığı (3.3V ila 3.6V) da kategorizasyona tabi olabilir; bu, büyük dizilerde güç kaynağı tasarımını ve termal yönetimi etkileyebilir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, "Tipik Elektriksel/Optik Karakteristik Eğrileri"ne atıfta bulunur. Alıntıda belirli grafikler sağlanmamış olsa da, standart LED eğrileri çıkarılabilir ve tasarım için kritiktir.

• İleri Akım - İleri Gerilim (I-V Eğrisi):Bir LED, üstel bir I-V ilişkisi sergiler. 20 mA'de belirtilen VF, bu eğri üzerinde bir nokta verir. Eğri, açma gerilimini ve bu noktanın üzerindeki gerilimle akımın nasıl hızla arttığını göstererek, akım sınırlayıcı mekanizmaların gerekliliğini vurgular.
• Işık Şiddeti - İleri Akım (L-I Eğrisi):Işık çıkışı genellikle ileri akımla orantılıdır, ancak termal etkiler nedeniyle yüksek akımlarda doyabilir. Önerilen 20 mA'de veya altında çalışmak, doğrusallığı ve uzun ömürlülüğü sağlar.
• Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı:LED ışık çıkışı, eklem sıcaklığı arttıkça azalır. Sürekli akımın güç azaltılması (0.21 mA/°C), parlaklığı ve güvenilirliği korumak için bu termal etkiyi yönetmekle doğrudan ilgilidir.
• Spektral Dağılım:Grafik, yayılan ışığın dalga boyları boyunca göreceli şiddetini, tipik yarı genişliği 25 nm olan 470-475 nm civarında merkezlenmiş şekilde gösterecektir.

5. Mekanik, Paket ve Bacak Bağlantı Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

Ekranın rakam yüksekliği 0.56 inç'tir (14.2 mm). Tüm mekanik boyutlar, aksi belirtilmedikçe standart ±0.25 mm toleransla milimetre cinsinden verilmiştir. Özel bir not, +0.4 mm'lik bir bacak ucu kayma toleransından bahseder; bu, PCB ayak izi tasarımında doğru hizalama ve lehimlenebilirliği sağlamak için önemlidir.

5.2 İç Devre Şeması ve Bacak Bağlantısı

İç devre şeması mimariyi ortaya koymaktadır: her segment (A-G, DP1-5), bir Zener diyot ile seri bağlı ayrı bir InGaN mavi LED çipidir. Tüm bu LED-Zener çiftleri, rakam başına ortak bir anot bağlantısını paylaşır. Bacak bağlantısı aşağıdaki gibidir:

• Bacak 1-7: Sırasıyla A, B, C, D, E, F, G segmentlerinin katotları.
• Bacak 8: Üç sağ ondalık noktası (DP1, DP2, DP3) için ortak katot.
• Bacak 9, 10, 11: Sırasıyla Rakam 3, Rakam 2 ve Rakam 1 için ortak anotlar. Bu, her rakam için güç kaynağı noktasıdır.
• Bacak 12: İki sol ondalık noktası (DP4, DP5) için ortak anot.
• Bacak 13, 14: Sırasıyla DP5 ve DP4 için katotlar.

Bu konfigürasyon, çoklama için idealdir. Ortak anotları (bacak 9,10,11,12) sırayla HIGH yaparak ve uygun segment katot bacaklarından akım çekerek, bir mikrodenetleyiciden nispeten düşük bacak sayısıyla üç rakam ve beş ondalık noktanın tümü kontrol edilebilir.

6. Lehimleme, Montaj ve Kullanım Kılavuzları

Lehimleme şartlarına uyulması kritiktir. Cihaz, paket gövdesinin 1.6 mm altında ölçüldüğünde, maksimum 260°C lehim sıcaklığına 3 saniye dayanabilir. Standart kurşunsuz yeniden akış profilleri (IPC/JEDEC J-STD-020) genellikle uygulanabilir. Takma sırasında bacaklara mekanik stres uygulanmamasına ve el lehimleme sırasında aşırı ısınmanın önlenmesine dikkat edilmelidir. Depolama için önerilen aralık, kuru ve yoğuşma olmayan bir ortamda -35°C ila +85°C'dir.

7. Uygulama Notları ve Tasarım Hususları

7.1 Tipik Uygulama Devreleri

En yaygın sürücü yöntemi çoklamadır. Bir mikrodenetleyici, ortak anot hatlarındaki transistör anahtarlarını (örneğin, PNP veya P-kanal MOSFET'ler) kontrol etmek için çıkış bacaklarını kullanır ve katot hatlarında akım çekebilen G/Ç portları veya sürücü entegreleri (ULN2003 darlington dizili 74HC595 kaydırmalı yazmaçlar gibi) kullanır. Her katot hattı için bir akım sınırlayıcı direnç gereklidir (veya sürücüye entegre edilmiştir). Çoklama frekansı, titremeyi önlemek için yeterince yüksek olmalıdır (tipik olarak >60 Hz).

7.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:Her zaman seri dirençler kullanın. Aşırı akımdan kaçınmak için en kötü durum (minimum) VF'ye göre hesaplayın.
• Çoklama Görev Döngüsü:Her rakam yalnızca zamanın bir kısmında güç aldığından, istenen parlaklığı elde etmek için segment başına anlık akım ortalamadan daha yüksek olabilir. Örneğin, 3 haneli bir çoklamada, rakam başına görev döngüsü ~1/3'tür. Ortalama 10 mA akım elde etmek için, aktif zamanındaki anlık akım, tepe akım derecesini aşmaması ve ortalama güç dağılımı sınırlar içinde olması koşuluyla 30 mA olarak ayarlanabilir.
• Zener Diyot İşlevi:Entegre Zener diyot, segment üzerindeki herhangi bir negatif gerilim geçici olayını sınırlayarak hassas LED çipini korur. Normal ileri yönde çalışma sırasında gerilimi regüle etmez.
• Görüş Açısı ve Montaj:Ekranın PCB üzerine düzgün bir şekilde monte edildiğinden ve panel kesiminin doğru hizalandığından emin olun; bu, geniş görüş açısı avantajını maksimize eder.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Koruma diyotları olmayan standart yedi segmentli ekranlarla karşılaştırıldığında, LTC-5689TBZ, ters-EMF, endüktif anahtarlama veya kablo hatalarından kaynaklanan elektriksel aşırı gerilime karşı önemli ölçüde gelişmiş dayanıklılık sunar. Eski GaP veya GaAsP teknolojisi kullanan ekranlarla karşılaştırıldığında, InGaN mavi çip daha yüksek parlaklık ve daha canlı, doygun bir mavi renk sağlar. 0.56 inç'lik rakam yüksekliği, onu orta mesafeli görüntüleme için uygun bir kategoriye yerleştirir; bu, minyatür SMD ekranlardan daha büyük ancak büyük panel ölçerlerden daha küçüktür.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Bu ekranı 3.3V'luk bir mikrodenetleyici sistemiyle sürebilir miyim?

C: Mümkün, ancak dikkatli olunmalı. Tipik VF 3.6V'dur, bu 3.3V'dan yüksektir. Çok sönük veya hiç ışık almayabilirsiniz. LED beslemesi için bir yükseltici devre veya daha yüksek bir gerilimden (örneğin 5V) beslenen bir sürücü entegresi gerekirken, kontrol sinyalleri 3.3V mantık seviyelerinde kalabilir.

S: Ters gerilim uygulamamam gerekiyorsa neden bir ters akım (IR) özelliği var?

C: IR testi, Zener diyotun ve LED ekleminin sağlam olduğundan emin olmak için bir üretim kalite kontrolüdür. Bu bir çalışma kılavuzu değildir. Sürekli ters öngerilim, cihazın bozulmasına neden olabilir.

S: Ondalık noktalarını bağımsız olarak nasıl kontrol ederim?

C: Beş ondalık nokta iki gruba ayrılır: DP1/DP2/DP3 (Bacak 8'de ortak katot) ve DP4/DP5 (Bacak 14 ve 13'te ayrı katotlar, Bacak 12'de ortak anot). Çoklama sırasında buna göre sürülmelidirler.

10. Pratik Uygulama Örneği

Durum: Basit Bir 3 Haneli Voltmetre Okuması Tasarlama.Bir ADC'li mikrodenetleyici bir gerilimi ölçer. Yazılım, okumayı üç haneye dönüştürür. Bir çoklama rutini kullanarak, Rakam 1'in anodunu (Bacak 11) aktif eder, ardından ilk rakamın değeri için katot bacaklarını (1-7, DP için 8) toprak desenine ayarlar, kısa bir aralık bekler, ardından Rakam 1'i devre dışı bırakır ve Rakam 2'yi (Bacak 10) aktif eder ve bu böyle devam eder. Ondalık noktası (örneğin, DP2), ortak anot grubunu (DP4/DP5 için Bacak 12 veya DP1/2/3 için rakam döngüsüne dahil) aktif ederek ve doğru rakamın aktif periyodu sırasında belirli katodunu LOW çekerek aydınlatılır. Her katot hattındaki 100 Ohm'luk akım sınırlayıcı dirençler, 5V beslemeden güvenli bir çalışma noktası sağlar.

11. Çalışma Prensibi

Cihaz, bir yarı iletken p-n ekleminde elektrolüminesans prensibiyle çalışır. Diyotun açma eşiğini (bu InGaN LED için yaklaşık 3.3-3.6V) aşan bir ileri gerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgede yeniden birleşir ve enerjiyi fotonlar şeklinde serbest bırakır. Belirli malzeme bileşimi (InGaN), bant aralığı enerjisini belirler ve bu da yayılan ışığın mavi dalga boyuna karşılık gelir. Entegre Zener diyot, bir ters gerilim onun çökme gerilimini aştığında yoğun şekilde iletir, böylece zararlı ters akımı LED ekleminden uzaklaştırır ve onu hasardan korur.

12. Teknoloji Trendleri

InGaN tabanlı LED'ler, mavi ve yeşil yayılım için olgun ve oldukça verimli bir teknolojiyi temsil eder. Ekran teknolojisindeki trendler, daha yüksek piksel yoğunluğuna (daha küçük segmentler veya nokta matris), ekran paketi içinde entegre sürücüler ve kontrolörlere ve otomatik montaj için yüzey montaj cihazı (SMD) paketlerinin benimsenmesine doğru ilerlemeyi içerir. Ayrık yedi segmentli ekranlar belirli uygulamalar için hayati önem taşımaya devam ederken, rolleri grafikler ve çok renkli çıkış için daha fazla esneklik sunan OLED ve TFT LCD modüllerle giderek daha fazla tamamlanmaktadır. LTC-5689TBZ'de görüldüğü gibi Zener diyotlar gibi koruma bileşenlerinin entegrasyonu, endüstrinin maliyet duyarlı uygulamalarda sağlamlık ve güvenilirliği artırmaya odaklandığını yansıtmaktadır.