LTD-5721AJF LED Ekran Veri Sayfası - 0,56 İnç Rakam Yüksekliği - AlInGaP Sarı Turuncu - 2,6V İleri Gerilim - 70mW Güç Dağılımı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTD-5721AJF, net ve parlak sayısal okumalar gerektiren uygulamalar için tasarlanmış, çift haneli, yedi segmentli alfanümerik bir ekran modülüdür. Temel işlevi, bağımsız olarak adreslenebilir LED segmentleri kullanarak sayıları ve bazı sınırlı alfanümerik karakterleri görsel olarak temsil etmektir. Çekirdek teknoloji, karakteristik sarı-turuncu ışık yayılımını üretmek için opak olmayan Galyum Arsenür (GaAs) substratı üzerine biriktirilmiş Alüminyum İndiyum Galyum Fosfür (AlInGaP) yarı iletken malzemesini kullanır. Bu cihaz, segmentler aydınlatıldığında veya söndüğünde kontrastı ve okunabilirliği artıran beyaz segment işaretlemeli gri bir ön panele sahiptir. Ekran, ışık şiddetine göre kategorize edilmiştir; bu, birden fazla birim arasında tek tip görünümün kritik olduğu uygulamalarda parlaklık seviyelerinde tutarlılığı sağlar.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Ekran, çeşitli endüstriyel ve tüketici uygulamaları için uygun kılan birkaç temel fayda sunar. Yüksek parlaklığı ve mükemmel kontrast oranı, aydınlık ortamlarda bile okunabilirliği garanti eder. Geniş görüş açısı, görüntülenen bilginin önemli bir netlik kaybı olmadan çeşitli pozisyonlardan okunmasını sağlar. Katı hal bir cihaz olarak, mekanik veya vakum floresan ekranlar (VFD'ler) gibi eski görüntüleme teknolojilerine kıyasla yüksek güvenilirlik, uzun çalışma ömrü ve şok ve titreşime karşı direnç sunar. Düşük güç gereksinimi, enerji verimliliği sağlar. Bu özellikler, LTD-5721AJF'i test ve ölçüm ekipmanları, endüstriyel kontrol panelleri, satış noktası terminalleri, otomotiv gösterge paneli enstrümantasyonu ve güvenilir sayısal görüntülemenin gerekli olduğu çeşitli tüketici elektroniği ürünlerini içeren hedef pazarlar için ideal kılar.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

Bu bölüm, veri sayfasında belirtilen temel elektriksel ve optik parametrelerin tasarım mühendisleri için önemini açıklayan nesnel bir analizini sağlar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Normal çalışma için tasarlanmamıştır.

• Segment Başına Güç Dağılımı:70 mW. Bu, herhangi bir koşulda tek bir LED segmenti tarafından ısı olarak dağıtılabilecek maksimum izin verilen güçtür. Bunun aşılması, LED çipinin aşırı ısınmasına ve hızlanmış bozulmasına yol açabilir.
• Segment Başına Tepe İleri Akımı:60 mA (1/10 görev döngüsünde, 0,1 ms darbe genişliği). Bu değer, ortalama akım limitini aşmadan daha yüksek algılanan parlaklık elde etmek için genellikle çoklama şemalarında kullanılan kısa, darbeli çalışma içindir.
• Segment Başına Sürekli İleri Akım:25 mA (25°C'den 0,33 mA/°C ile doğrusal olarak düşürülmüştür). Bu, 25°C'de sürekli çalışma için önerilen maksimum DC akımdır. Düşürme faktörü, ortam sıcaklığı (Ta) arttıkça termal kaçakları önlemek için güvenli çalışma akımının azaltılması gerektiğini gösterir.
• Segment Başına Ters Gerilim:5 V. Bundan daha yüksek bir ters öngerilim uygulamak, LED bağlantısının bozulmasına ve arızalanmasına neden olabilir.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklık Aralığı:-35°C ila +85°C. Cihaz, bu sıcaklık aralığında çalışmak ve depolanmak üzere derecelendirilmiştir.
• Lehimleme Sıcaklığı:260°C, 3 saniye, oturma düzleminin 1/16 inç (yaklaşık 1,6 mm) altında ölçülmüştür. Bu, paketin veya iç bağlantıların hasar görmesini önlemek için yeniden akış lehimleme profil koşullarını tanımlar.

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

Bunlar, belirtilen test koşulları altındaki tipik performans parametreleridir.

• Ortalama Işık Şiddeti (I_V):320 - 900 µcd (Tipik 900 µcd) I_F=1mA'da. Bu, insan gözü tarafından algılanan ışık çıkış gücünü ölçer. Aralık, bir sınıflandırma sürecini gösterir; tasarımcılar uygulamalarında yeterli parlaklığı sağlamak için minimum değeri (320 µcd) hesaba katmalıdır.
• Tepe Yayılım Dalga Boyu (λ_p):611 nm (Tipik) I_F=20mA'da. Bu, yayılan ışığın spektral güç dağılımının maksimum olduğu dalga boyudur. Algılanan rengi (sarı-turuncu) tanımlar.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):17 nm (Tipik) I_F=20mA'da. Bu parametre, yayılan ışığın spektral saflığını veya bant genişliğini gösterir. Daha küçük bir değer, daha monokromatik (saf renk) bir çıkış anlamına gelir.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d):605 nm (Tipik) I_F=20mA'da. Bu, insan gözü tarafından LED'in algılanan rengine en iyi uyan tek dalga boyudur ve genellikle renk spesifikasyonu için kullanılır.
• Segment Başına İleri Gerilim (V_F):2,05 - 2,6 V (Tipik 2,6V) I_F=20mA'da. Bu, LED çalışırken üzerindeki gerilim düşüşüdür. Akım sınırlayıcı devre tasarımı için çok önemlidir. En kötü durum tasarımı için maksimum değer (2,6V) kullanılmalıdır, böylece yeterli sürme gerilimi sağlanır.
• Segment Başına Ters Akım (I_R):100 µA (Maks.) V_R=5V'da. Bu, LED maksimum değeri dahilinde ters öngerilimli olduğunda akan küçük sızıntı akımıdır.
• Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı (I_V-m):2:1 (Maks.). Bu, tek bir cihaz içindeki veya aynı sınıftaki cihazlar arasındaki en parlak ve en sönük segment arasındaki maksimum izin verilen oranı belirtir. 2:1 oranı, en sönük segmentin en parlak segmentin yarısından daha az parlak olamayacağı anlamına gelir, böylece görsel tekdüzelik sağlanır.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, cihazın "ışık şiddeti için kategorize edildiğini" belirtir. Bu, üretim sırasında gerçekleştirilen bir sınıflandırma veya ayırma işlemine atıfta bulunur.

3.1 Işık Şiddeti Sınıflandırması

Yarı iletken üretimindeki doğal varyasyonlar nedeniyle, aynı üretim partisinden gelen LED çipleri farklı ışık çıkışlarına sahip olabilir. Müşteriler için tutarlılık sağlamak amacıyla, LED'ler standart bir test akımında (örneğin, 1mA) ölçülen ışık şiddetlerine göre gruplara (sınıflara) ayrılır. LTD-5721AJF'in belirtilen 320 ila 900 µcd aralığı muhtemelen birden fazla sınıf arasındaki yayılımı temsil eder. Tam parça numarasındaki belirli bir sipariş kodu veya sonek, genellikle satın alınan sınıfı gösterir ve şiddetin daha dar, önceden tanımlanmış bir aralıkta (örneğin, 700-900 µcd) olduğunu garanti eder. Tasarımcılar, ürünlerinde parlaklık tutarlılığını garanti etmek için üreticinin sınıflandırma dokümantasyonuna başvurmalı veya sipariş verirken gerekli sınıfı belirtmelidir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Sağlanan PDF alıntısı "Tipik Elektriksel / Optik Karakteristik Eğrileri"nden bahsetse de, belirli grafikler metinde yer almamaktadır. Standart LED davranışına dayanarak, bu eğriler tipik olarak standart dışı koşullar altında cihaz performansını anlamak için kritik olan aşağıdaki ilişkileri gösterir:

• İleri Akım (I_F) - İleri Gerilim (V_F):Diyodun üstel I-V karakteristiğini gösterir. İstenen bir akım için gerekli sürme gerilimini belirlemek için önemlidir.
• Işık Şiddeti (I_V) - İleri Akım (I_F):Genellikle düşük akımlarda neredeyse doğrusal bir ilişki gösterir, çok yüksek akımlarda termal etkiler nedeniyle doyuma ulaşabilir. Akım modülasyonu veya PWM yoluyla parlaklık kontrolü için gereklidir.
• Işık Şiddeti (I_V) - Ortam Sıcaklığı (T_a):Genellikle sıcaklık arttıkça ışık çıkışında bir azalma gösterir. Bu termal düşürme, yüksek sıcaklık ortamlarında çalışan uygulamalar için dikkate alınmalıdır.
• Spektral Dağılım:Göreceli şiddeti dalga boyuna karşı çizen bir grafik, ~611 nm'deki tepe noktasını ve 17 nm yarı genişliği ile tanımlanan şekli gösterir.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

Cihaz, standart çift haneli yedi segmentli LED paketine sahiptir. Çizim (metinde atıfta bulunulmuş ancak ayrıntılandırılmamıştır) modülün toplam uzunluğunu, genişliğini ve yüksekliğini, rakam yüksekliğini (0,56 inç / 14,22 mm), segment boyutlarını ve rakamlar arasındaki boşluğu gösterir. Ayrıca, varsa montaj deliklerinin konumunu ve çapını belirtir. Toleranslar, çizimde aksi belirtilmedikçe tipik olarak ±0,25 mm'dir.

5.2 Pin Bağlantısı ve Polarite

LTD-5721AJF, 18 pinli bir konfigürasyona sahiptir veOrtak Anotdevre mimarisini kullanır. Bu, her bir rakam için tüm LED'lerin anotlarının dahili olarak ortak bir pine bağlandığı anlamına gelir (Rakam 2 için Pin 13, Rakam 1 için Pin 14). Bir segmenti aydınlatmak için, ilgili katot pininin düşük mantık seviyesine (toprak veya bir akım havuzu) çekilmesi gerekirken, o rakamın ortak anodu pozitif bir gerilimde (bir akım sınırlama direnci üzerinden) tutulur. Pin bağlantı listesi, her iki rakam için her segmentin (A-G ve DP) belirli katot bağlantısını sağlar. Montaj sırasında doğru yönlendirme için pin 1'in doğru tanımlanması (genellikle paket üzerinde bir çentik, eğim veya nokta ile işaretlenir) çok önemlidir.

5.3 Dahili Devre Şeması

Şema (PDF'de atıfta bulunulmuştur), ortak anot yapısını görsel olarak temsil eder. İki bloğu (her biri bir rakam için) gösterir, her biri yedi segment LED'i (A-G) ve bir ondalık nokta (DP) LED'i içerir. Bir rakam bloğu içindeki tüm anotlar, o rakamın ortak anot pinine bağlanır. Her bir segmentin katotları ayrı pinlere çıkarılır, böylece bağımsız kontrol sağlanır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Mutlak Maksimum Değerler, önemli bir lehimleme parametresi belirtir: paket, oturma düzleminin (genellikle PCB yüzeyi) 1/16 inç (yaklaşık 1,6 mm) altında ölçülen bir noktada 260°C'lik bir tepe sıcaklığına 3 saniye dayanabilir. Bu, kurşunsuz (SnAgCu) lehim kullanan dalga veya yeniden akış lehimleme işlemleri için standart bir derecelendirmedir. Tasarımcılar, plastik paketin, dahili tel bağlantılarının veya LED çiplerinin kendilerinin hasar görmesini önlemek için yeniden akış fırın profilinin bu zaman-sıcaklık kombinasyonunu aşmadığından emin olmalıdır. Taşıma ve montaj sırasında standart ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemlerine uyulmalıdır. Depolama, düşük nemli bir ortamda belirtilen -35°C ila +85°C aralığında yapılmalıdır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Devreleri

LTD-5721AJF gibi ortak anotlu bir ekran için tipik bir sürücü devresi, bir mikrodenetleyici veya özel bir ekran sürücü entegresi kullanmayı içerir. Ortak anot pinleri (13, 14), çoklama yapılıyorsa transistör anahtarlar üzerinden veya doğrudan ayrı akım sınırlama dirençleri üzerinden pozitif bir besleme gerilimine (örneğin, 5V) bağlanır. Segment katot pinleri (1-12, 15-18) sürücünün havuz çıkışlarına bağlanır. Her segmentin akımı, Sürekli İleri Akım derecesi (maks. 25 mA, tipik olarak parlaklık ve ömür dengesi için 10-20 mA'de çalıştırılır) ile sınırlandırılmalıdır. İleri gerilim düşüşü (maks. 2,6V), uygun akım sınırlama direnci değerini hesaplamak için besleme geriliminden çıkarılmalıdır: R = (V_besleme- V_F) / I_F.

7.2 Tasarım Hususları

• Çoklama:İki rakamı daha az G/Ç pini ile kontrol etmek için bir çoklama tekniği kullanılır. Rakamlar hızlı bir şekilde art arda (örneğin, 100Hz veya daha yüksek) tek tek aydınlatılır. İnsan gözü bunu her iki rakamın da sürekli yanıyor olarak algılar. Bu, ortak anotları bir anahtarlama sinyali ile sürmeyi ve her rakam için segment verilerini senkronize etmeyi gerektirir. Segment başına tepe akımı, kısa açık süresi boyunca (60mA tepe derecesine kadar) artırılabilir, böylece azalan görev döngüsü telafi edilir ve ortalama parlaklık korunur.
• Isı Yönetimi:Segment başına güç dağılımı düşük olsa da, bir rakamdaki tüm aydınlatılmış segmentlerin toplam gücü artabilir. Ekran kapalı bir alandaysa, özellikle yüksek ortam sıcaklıklarında, bağlantı sıcaklığının güvenli sınırları aşmasını önlemek için yeterli havalandırma sağlanmalıdır.
• Görüş Açısı:Geniş görüş açısı bir avantajdır, ancak ürün muhafazasının mekanik tasarımı (örneğin, ekran penceresinin derinliği, filtre veya lens kullanımı) son kullanıcı için etkin görüş açısını etkileyebilir.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

LTD-5721AJF'in birincil farklılaştırıcısı, sarı-turuncu yayılım içinAlInGaPyarı iletken teknolojisini kullanmasıdır. Standart Galyum Fosfür (GaP) sarı LED'ler gibi eski teknolojilerle karşılaştırıldığında, AlInGaP önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği sunar, bu da aynı sürme akımı için daha büyük parlaklık sağlar. Ayrıca genellikle sıcaklık ve ömür boyunca daha iyi renk doygunluğu ve kararlılık sağlar. Filtrelenmiş ışık kullanan ekranlara (örneğin, renk filtresi olan beyaz bir LED) kıyasla, AlInGaP daha saf bir spektral çıkış ve daha yüksek verimlilik sunar, çünkü filtreleme işleminde hiçbir ışık kaybolmaz. Gri ön panel/beyaz segment tasarımı, açık veya kapalıyken profesyonel, yüksek kontrastlı bir görünüm sunar; bu, belirli uygulamalarda yeşil veya kırmızı ön panellere tercih edilebilir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Tepe Yayılım Dalga Boyu ile Baskın Dalga Boyu arasındaki fark nedir?

C: Tepe dalga boyu, yayılan ışık spektrumunun fiziksel tepe noktasıdır. Baskın dalga boyu, insan gözlemcisine aynı renkte görünecek olan tek renkli ışığın tek dalga boyudur. Genellikle yakındırlar ancak özellikle asimetrik spektral eğrilere sahip LED'ler için aynı değildirler. Baskın dalga boyu, renk eşleştirme için daha alakalıdır.

S: Bu ekranı bir seviye kaydırıcı olmadan 3,3V'luk bir mikrodenetleyici ile sürebilir miyim?

A: Muhtemelen, ancak dikkatli bir hesaplama gereklidir. Mikrodenetleyicinin G/Ç pinleri gerekli segment akımını (örneğin, 10-20mA) çekebiliyorsa ve ortak anot için 3,3V'luk bir besleme kullanıyorsanız, ileri gerilim düşüşü (maks. 2,6V) akım sınırlama direnci için sadece 0,7V bırakır. Bu, çok küçük bir direnç değeriyle (örneğin, 20mA için 35 ohm) sonuçlanır, bu pratik olmayabilir ve V_F'deki değişikliklere karşı hassas olabilir. Anotlar için 5V'luk bir besleme daha tipiktir ve kararlı akım kontrolü için daha iyi bir baş üstü boşluğu sağlar.

S: "Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı 2:1" tasarımım için ne anlama geliyor?

C: Bu, bir ekran birimi içinde, en sönük segmentin en parlak segmentin yarısı kadar parlak olabileceği anlamına gelir. Mutlak tekdüzelik kritikse (örneğin, tıbbi ekipmanlarda), daha dar bir sınıftan cihazlar seçmeli veya her segment için karmaşık olan yazılım parlaklık kalibrasyonu uygulamalısınız. Birçok uygulama için 2:1 oranı kabul edilebilirdir ve görsel olarak dikkat dağıtıcı değildir.

10. Pratik Kullanım Senaryosu Örneği

Senaryo: Basit bir dijital zamanlayıcı/kronometre tasarımı.

LTD-5721AJF, dakika ve saniyeleri (DD:SS) görüntülemek için mükemmel bir seçimdir. Düşük maliyetli bir mikrodenetleyici, zaman tutma ve ekran sürme için kullanılabilir. İki rakam çoklanır. "Dakika" rakamı ve "saniye" rakamı için ortak anotlar, çıkış olarak yapılandırılmış iki ayrı GPIO pinine bağlanır, her seferinde bir tanesi yüksek seviyeye (daha yüksek akım kapasitesi için bir transistör üzerinden) anahtarlanır. Yedi segment katot hattı (A-G), açık drenaj veya aktif olarak düşük sürülen yedi diğer GPIO pinine bağlanır, her hatta seri bir dirençle (veya parlaklık tekdüzeliği daha az kritikse ortak anot yolunda tek bir dirençle). Mikrodenetleyici yazılımı, aktif rakam için segment desenini günceller, ardından hızla diğer rakama geçer. Sarı-turuncu renk genellikle dikkat veya uyarı ile ilişkilendirilir, bu da onu bir zamanlayıcı ekranı için uygun kılar. Yüksek parlaklık, çeşitli aydınlatma koşullarında görünür olmasını sağlar.

11. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Cihaz, bir yarı iletken p-n bağlantısındaelektrolüminesansprensibi ile çalışır. AlInGaP malzeme sistemi, görünür spektrumun sarı-turuncu bölgesindeki (~2,0 eV) foton enerjilerine karşılık gelen doğrudan bir bant aralığına sahiptir. Bağlantının dahili potansiyelini aşan bir ileri öngerilim gerilimi uygulandığında (ileri gerilim V_F), n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler bağlantı üzerinden enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yarı iletkenin aktif bölgesinde yeniden birleştiğinde, enerjilerini foton (ışık) formunda serbest bırakırlar. Alüminyum, İndiyum, Galyum ve Fosfürün spesifik alaşım bileşimi, bant aralığı enerjisini ve dolayısıyla yayılan ışığın rengini (dalga boyunu) belirler. Opak GaAs substratı, aşağıya doğru yayılan herhangi bir ışığı emer, bu da cihazı amaçlanan görüş yönünde daha verimli hale getirir.

12. Teknoloji Trendleri

AlInGaP, kırmızı, turuncu ve sarı LED'ler için yüksek performanslı bir teknoloji olmaya devam ederken, daha geniş görüntüleme teknolojisi manzarası gelişmeye devam etmektedir. Yedi segmentli sayısal ekranlar için trendler şunları içerir: 1)Daha Yüksek Entegrasyon:Dahili sürücü entegreleri, kontrolörler ve hatta iletişim arayüzleri (I2C, SPI) içeren modüller daha yaygın hale gelmektedir, bu da sistem tasarımını basitleştirir. 2)Alternatif Teknolojiler:Organik LED (OLED) segmentleri ultra ince profiller ve geniş görüş açıları sunar, ancak ömür ve maliyet faktör olabilir. 3)Küçültme ve Yoğunluk:0,56 inç standart bir boyut olsa da, hem daha küçük (taşınabilir cihazlar için) hem de daha büyük, daha yüksek parlaklıklı ekranlara talep vardır. 4)Renk Seçenekleri ve RGB:RGB LED çipleri kullanan çok renkli veya tam renkli yedi segmentli ekranlar dinamik renk değiştirmeye izin verir, ancak daha karmaşık sürücü elektroniği gerektirir. LED teknolojisinin temel avantajları - güvenilirlik, verimlilik ve katı hal sağlamlığı - öngörülebilir gelecekte sayısal görüntüleme uygulamalarındaki devam eden geçerliliğini garanti eder.