LTC-4727JD LED Ekran Veri Sayfası - 0,4 inç Rakam Yüksekliği - Hiper Kırmızı (650nm) - 2,6V İleri Gerilim - 70mW Güç Dağılımı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTC-4727JD, net ve parlak sayısal okumalar gerektiren uygulamalar için tasarlanmış, dört haneli, yedi segmentli alfanümerik bir ekran modülüdür. Temel işlevi, bireysel olarak adreslenebilir segmentler aracılığıyla sayısal verileri görsel olarak temsil etmektir. Cihaz, opak olmayan bir GaAs substratı üzerine monte edilmiş gelişmiş AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit) LED çipleri kullanılarak inşa edilmiştir. Bu malzeme seçimi, cihazın performansı için kritiktir, çünkü AlInGaP yarı iletkenleri, kırmızıdan kehribar renk spektrum bölgelerinde yüksek verimlilikleri ve mükemmel ışık çıkışları ile ünlüdür. Görsel sunum, çeşitli aydınlatma koşullarında optimum okunabilirlik için yüksek kontrast sağlayan beyaz segment işaretlemeli gri bir ön panele sahiptir.

Bu ekranın temel avantajı, vakum floresan veya akkor ekranlar gibi eski teknolojilere kıyasla önemli ölçüde daha uzun bir çalışma ömrü sunan LED teknolojisinden kaynaklanan katı hal güvenilirliğinde yatmaktadır. Işık şiddeti için kategorize edilmiştir, yani birimler tutarlı parlaklık seviyelerini sağlamak için gruplandırılır ve test edilir. Paket, kurşunsuz üretim gereksinimlerine uygundur. Ekranın tasarımı, mükemmel karakter görünümü, yüksek parlaklık ve geniş bir görüş açısına öncelik verir, bu da çoklu açılardan okunabilirliğin gerekli olduğu hem tüketici hem de endüstriyel arayüzler için uygun hale getirir.

1.1 Teknik Parametreler Derin Nesnel Yorumu

1.1.1 Fotometrik ve Optik Karakteristikler

Optik performans, 25°C ortam sıcaklığında (Ta) standart test koşulları altında tanımlanır. Ana parametre olan Ortalama Işık Şiddeti (Iv), 1mA ileri akımda (IF) sürüldüğünde minimum 200 µcd'den maksimum 650 µcd'ye kadar belirtilen bir aralığa sahiptir. Bu aralık, cihazların gerçek çıkışlarına göre sıralandığı üretim gruplandırma sürecini gösterir. Tipik değer, tasarım hesaplamaları için merkezi bir referans noktası görevi görür. Benzer ışık alanları için ışık şiddeti eşleştirme oranı maksimum 2:1 olarak belirtilmiştir, bu da tüm segmentler ve haneler arasında düzgün parlaklık sağlamak, lekeli veya düzensiz bir görünümü önlemek için çok önemlidir.

Renk karakteristikleri dalga boyu ile tanımlanır. Tepe Emisyon Dalga Boyu (λp) tipik olarak 650 nanometredir (nm), çıkışı spektrumun hiper kırmızı bölgesine yerleştirir. Baskın Dalga Boyu (λd) 639 nm olarak belirtilmiştir. Ayrımı anlamak önemlidir: tepe dalga boyu maksimum spektral güç noktasıdır, baskın dalga boyu ise insan gözünün rengin tek dalga boyu algısıdır. Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ) 20 nm'dir, bu da yayılan ışığın dar bant genişliğini gösterir ve saf, doymuş bir kırmızı renge katkıda bulunur.

1.1.2 Elektriksel Parametreler

Elektriksel karakteristikler, cihazın çalışma sınırlarını ve koşullarını tanımlar. Mutlak Maksimum Değerler, kalıcı hasarın meydana gelebileceği sınırları belirler. Segment başına Sürekli İleri Akım 25 mA olarak derecelendirilmiştir. 25°C'den itibaren doğrusal olarak uygulanan 0,33 mA/°C'lik bir güç azaltma faktörü vardır, bu da maksimum güvenli sürekli akımın ortam sıcaklığı arttıkça azaldığı anlamına gelir. Bu, termal yönetim için kritik bir tasarım hususudur. Darbe çalışması için, belirli koşullar altında 90 mA'lık daha yüksek bir Tepe İleri Akımına izin verilir: 1/10 görev döngüsü ve 0,1ms darbe genişliği. Bu, ortalama gücü düşük tutarken algılanan parlaklığı elde etmek için daha yüksek anlık akımın kullanılabildiği çoklama şemalarını mümkün kılar.

Segment başına İleri Gerilim (VF), IF=20mA'de 2,1V ile 2,6V arasında değişir. Bu parametre, tipik olarak dirençler veya sabit akım sürücüleri olan akım sınırlama devresini tasarlamak için gereklidir. Ters Gerilim (VR) derecesi 5V'dur ve bu gerilimde Ters Akım (IR) maksimum 100 µA'dır, bu da diyodun kapalı durumdaki sızıntı karakteristiklerini gösterir. Segment başına Güç Dağılımı 70 mW ile sınırlıdır, bu doğrudan uygulamanın termal tasarımı ile ilgilidir.

1.1.3 Termal ve Çevresel Özellikler

Cihaz, -35°C ila +105°C'lik bir Çalışma Sıcaklığı Aralığı için derecelendirilmiştir. Bu geniş aralık, endüstriyel kontroller ve otomotiv iç mekanları (kritik olmayan alanlar) dahil olmak üzere zorlu ortamlardaki uygulamalar için uygun hale getirir. Aynı Depolama Sıcaklığı Aralığı, cihazın güç verilmediğinde bu aşırılıklara dayanabileceğini garanti eder. Lehim yeniden akış koşulu açıkça belirtilmiştir: bileşen, oturma düzleminin 1,59 mm (1/16 inç) altında ölçüldüğünde 260°C'ye 3 saniye maruz bırakılabilir. Bu bilgi, lehimleme sırasında termal hasarı önlemek için PCB montaj süreçleri için hayati önem taşır.

1.2 Gruplandırma Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, cihazın "Işık Şiddeti için Kategorize Edildiğini" belirtir. Bu, üretilen birimlerin standart bir test akımında (muhtemelen 1mA veya 20mA) ölçülen ışık çıkışlarına göre gruplara (gruplara) test edildiği ve sıralandığı bir gruplandırma sürecini ifade eder. Tasarımcılar, tek bir üründeki birden fazla ekranda parlaklık tutarlılığını sağlamak için grupları seçebilir. Bu belgede grup kodları açıkça detaylandırılmamış olsa da, böyle bir sistem, garanti edilen minimum veya tipik ışık şiddetine sahip parçaların tedarik edilmesine olanak tanır, bu da düzgün görsel performans gerektiren uygulamalar için çok önemlidir.

1.3 Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihaz davranışını tek nokta özelliklerinin ötesinde anlamak için temel araçlar olan "Tipik Elektriksel / Optik Karakteristik Eğrileri"ne atıfta bulunur. Belirli eğriler sağlanan metinde detaylandırılmamış olsa da, bu tür cihazlar için tipik eğriler şunları içerir:

• Bağıl Işık Şiddeti vs. İleri Akım (I-V Eğrisi):Bu eğri, ışık çıkışının akımla nasıl arttığını gösterir. Genellikle doğrusal değildir, verimlilik çok yüksek akımlarda termal etkiler nedeniyle genellikle düşer.
• İleri Gerilim vs. İleri Akım:Bu, diyodun IV karakteristiğini gösterir, gerilim düşüşlerini ve güç kaynağı gereksinimlerini hesaplamak için önemlidir.
• Bağıl Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı:Bu eğri, LED çıkışının bağlantı sıcaklığı yükseldikçe azaldığı termal söndürme etkisini gösterir. Bunu anlamak, yüksek ortam sıcaklıklarında çalışan tasarımlar için anahtardır.
• Spektral Dağılım:Belirtilen 20nm yarı genişlikle 650nm tepe noktası etrafında merkezlenmiş, dalga boyları boyunca yayılan bağıl gücü gösteren bir grafik.

Bu eğriler, tasarımcıların parlaklık, verimlilik ve uzun ömür dengesi için sürüş koşullarını optimize etmelerine olanak tanır.

2. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

2.1 Boyutlar ve Ana Hat Çizimi

Paket çizimi kritik mekanik verileri sağlar. Tüm birincil boyutlar milimetre cinsinden belirtilmiştir. Belirli bir özellik notu aksini belirtmedikçe, bu boyutlar için standart tolerans ±0,25 mm'dir. Önemli bir not, +0,4 mm'lik bir pin ucu kayma toleransı belirtir, bu, kalıplama işlemi sırasında uçların potansiyel küçük yanlış hizalanmasını hesaba katar ve PCB delik yerleşimini veya soket tasarımını etkiler. Genel boyut, tek bir sayısal karakterin fiziksel yüksekliğini ifade eden 0,4 inç (10,0 mm) rakam yüksekliği tarafından belirlenir.

2.2 Pin Bağlantısı ve Bağlantı Şeması

Cihaz 16 pinli bir yapılandırmaya sahiptir, ancak tüm pozisyonlar dolu veya bağlı değildir. BirÇoklama Ortak Katotekranı olarak yapılandırılmıştır. Bu mimari, işleyişi için temeldir:

• Ortak Katotlar:Pin 1, 2, 4, 6 ve 8 sırasıyla Hane 1, Hane 2, bir grup segment (L1,L2,L3), Hane 3 ve Hane 4 için ortak katot bağlantılarıdır. Çoklamalı bir şemada, bu katotlar hangi hanenin aktif olduğunu seçmek için sırayla toprağa bağlanır.
• Segment Anotları:Pin 3, 5, 7, 11, 13, 14, 15 ve 16, bireysel segmentler (A, B, C, D, E, F, G, DP) ve bazı iki nokta üst üste/noktalama segmentleri (L1, L2, L3) için anot bağlantılarıdır. Uygun anotlar, şu anda seçili hanenin belirli segmentlerini aydınlatmak için yüksek (bir akım sınırlama direnci üzerinden) sürülür.
• Dahili devre şeması, bu anot ve katotların birbirine bağlantısını gösterir, statik bir sürücünün gerektireceği 36+ hat yerine sadece 13 etkili sinyal hattı ile 4 haneyi ve bir ondalık nokta/iki nokta üst üsteyi kontrol etmeyi sağlayan bir matris oluşturur.

3. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Mutlak maksimum değerler bölümü, anahtar lehimleme parametresini sağlar: cihaz, oturma düzleminin 1,59mm (1/16 inç) altındaki bir noktada ölçüldüğünde 260°C'lik bir lehim sıcaklığına 3 saniye dayanabilir. Bu standart bir yeniden akış profili referansıdır. El lehimlemesi için, yerel aşırı ısınmayı önlemek için daha düşük bir sıcaklık ve daha kısa temas süresi kullanılmalıdır. Montaj sürecinin herhangi bir bölümünde LED paketinin kendisinin sıcaklığının maksimum depolama sıcaklığı derecesini aşmamasını sağlamak çok önemlidir. LED çipleri statik elektriğe duyarlı olduğundan, uygun ESD (Elektrostatik Deşarj) işleme prosedürleri izlenmelidir.

4. Uygulama Önerileri

4.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu ekran, kompakt, güvenilir ve parlak sayısal okuma gerektiren uygulamalar için idealdir. Yaygın kullanımları şunları içerir:

• Test ve Ölçüm Ekipmanları:Dijital multimetreler, frekans sayaçları, güç kaynakları.
• Endüstriyel Kontroller:Sıcaklık, basınç, RPM, sayaç ekranları için panel metreler.
• Tüketici Elektroniği:Ses ekipmanları (amplifikatör ses/ekranlar), mutfak aletleri, saatler.
• Otomotiv Yan Sanayi:Göstergeler ve ekran modülleri (çevresel özellikler uygun olduğunda).

4.2 Tasarım Hususları ve Devre Uygulaması

Bu ekranı sürmek, özel bir ekran sürücü entegresi (MAX7219 veya TM1637 gibi) veya yeterli G/Ç pinleri ve yazılıma sahip bir mikrodenetleyici olabilen bir çoklama denetleyicisi gerektirir. Tasarım şunları hesaba katmalıdır:

• Akım Sınırlama:İleri akımı ayarlamak için her segment anoduyla (veya sabit akım sürücüsü kullanılıyorsa bir anot setiyle) seri olarak bir direnç yerleştirilmelidir. Değer R = (Vcc - VF) / IF kullanılarak hesaplanır. Maksimum VF 2,6V ve 5V besleme ile hedef IF 10mA kullanıldığında, R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 ohm'dur.
• Çoklama Frekansı:Yenileme hızı, görünür titremeyi önlemek için yeterince yüksek olmalıdır, tipik olarak hane başına 60-100 Hz'nin üzerinde olmalıdır. 4 haneli bir ekranda tarama frekansının 240-400 Hz olması gerekir.
• Tepe Akım vs. Ortalama Akım:İstenilen ortalama parlaklığı elde etmek için, kısa AÇIK süresi boyunca tepe akım daha yüksek olabilir. Görev döngüsü 1/4 ise (4 hane için), 20mA'lik bir tepe akımı, segment başına 5mA'lik bir ortalama akım sağlar ve sürekli derece sınırları içinde kalır.
• Isı Dağılımı:Özellikle yüksek ortam sıcaklıklarında, segment başına ortalama güç dağılımının (IF * VF * görev döngüsü) 70mW'ı aşmamasını sağlayın.

5. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

LTC-4727JD, GaAs substratı üzerinde AlInGaP teknolojisini kullanmasıyla kendini farklılaştırır. Eski GaP (Galyum Fosfit) kırmızı LED'lerle karşılaştırıldığında, AlInGaP önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği sunar, aynı akımda daha parlak ekranlar veya aynı parlaklık için daha düşük güç tüketimi sağlar. Opak olmayan substrat, iç ışık saçılmasını önleyerek kontrastı iyileştirmeye yardımcı olur. "Sürekli düzgün segmentler" özelliği, bir segment içinde boşluk veya düzensiz aydınlatmayı önleyen yüksek kaliteli bir çip ve lens tasarımını gösterir. Kurşunsuz paket, modern çevre düzenlemelerine (RoHS) uyumu sağlar.

6. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Tepe dalga boyu ile baskın dalga boyu arasındaki fark nedir?

C: Tepe dalga boyu, LED'den en yüksek spektral güç çıkışının fiziksel noktasıdır. Baskın dalga boyu, tam spektrumdan hesaplanan insan gözü tarafından algılanan renk noktasıdır. Genellikle hafifçe farklılık gösterirler.

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

C: Evet, ancak ileri gerilimi kontrol etmelisiniz. Maksimum VF 2,6V ile akım sınırlama direnci için sadece 0,7V'luk bir baş üstü boşluğu vardır (3,3V - 2,6V). Bu küçük gerilim düşüşü, akımı VF'deki değişikliklere karşı daha hassas hale getirir. 3,3V sistemler için sabit akım sürücüsü önerilir veya daha düşük bir hedef akım kullanılır.

S: İleri akım için neden bir güç azaltma faktörü var?

C: LED'ler yarı iletken bağlantı noktasında ısı üretir. Ortam sıcaklığı yükseldikçe, belirli bir güç dağılımı için bağlantı sıcaklığı artar. Güç azaltma faktörü, bağlantı sıcaklığının maksimum derecesini aşmasını, bu da ömrü büyük ölçüde azaltır veya arızaya neden olur, önlemek için izin verilen maksimum akımı düşürür.

S: "Çoklama ortak katot" sürücü devrem için ne anlama geliyor?

C: Bu, ortak katot pinini toprağa (düşük) bağlayarak bir seferde bir haneyi açtığınız anlamına gelir. Daha sonra o hanede istediğiniz desen için segment anot pinlerine gerilim uygularsınız. Tüm haneler arasında hızlı bir şekilde döngü yaparsınız. İnsan gözü ışığı bütünleştirir, böylece tüm haneler sürekli yanıyormuş gibi görünür.

7. Pratik Uygulama Vaka Çalışması

Bir mikrodenetleyici ve bu ekranı kullanarak basit bir 4 haneli voltmetre tasarlamayı düşünün. Mikrodenetleyicinin ADC'si bir gerilimi okur, bir sayıya dönüştürür ve ekranı sürer. Mikrodenetleyici, akım sınırlama dirençleri üzerinden segment anotlarına (A-G, DP) bağlı 8 G/Ç pinine sahip olacaktır. Dört ek G/Ç pini, dört hane katot pinlerinden (1, 2, 6, 8) akım çeken NPN transistörleri (veya bir transistör dizisi entegresi kullanır) kontrol edecektir. Pin 4 (iki nokta üst üste için ortak katot), iki nokta üst üste sürekli açıksa toprağa bağlanabilir veya ayrı ayrı kontrol edilebilir. Donanım yazılımı, ekranı yenilemek için bir zamanlayıcı kesmesi uygulayacaktır. Kesme rutininde, tüm hane katotlarını kapatır, bir sonraki hane için segment desenini anot portuna çıkarır ve ardından o hanenin katodunu açar. Bu işlem her hane için tekrarlanır, böylece kararlı, titremesiz bir okuma oluşturulur.

8. Çalışma Prensibi Giriş

Temel çalışma prensibi, bir yarı iletken P-N bağlantısındaki elektrolüminesansa dayanır. Diyodun eşik değerini aşan bir ileri gerilim uygulandığında, N-tipi AlInGaP bölgesinden gelen elektronlar, P-tipi bölgeden gelen deliklerle yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme olayı, enerjiyi foton (ışık) şeklinde serbest bırakır. 650 nm (kırmızı) özel dalga boyu, kristal büyütme işlemi sırasında tasarlanan AlInGaP yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. Opak olmayan GaAs substratı, aşağıya doğru yayılan ışığı emerek kontrastı iyileştirir. Bireysel segmentler, birden fazla LED çipi veya desenli bir anoda sahip tek bir çip tarafından oluşturulur ve dahili olarak paket pinlerine bağlanır. Çoklama şeması, insan gözünün görüntü kalıcılığından yararlanarak gerekli kontrol hatlarının sayısını azaltan elektriksel bir tekniktir.

9. Teknoloji Trendleri

AlInGaP, kırmızı ve kehribar LED'ler için yüksek performanslı bir teknoloji olmaya devam ederken, daha geniş ekran endüstrisi trendleri bu tür bileşenleri etkiler. Daha yüksek verimliliğe (vat başına daha fazla lümen) doğru sürekli bir itici güç vardır, bu da daha düşük güçte veya azaltılmış ısı üretimi ile daha parlak ekranlara olanak tanır. Küçültme başka bir trenddir, ancak rakam yüksekliği genellikle okunabilirlik gereksinimleriyle sınırlıdır. Entegrasyon önemli bir trenddir; modern ekran modülleri genellikle sürücü entegresini, denetleyiciyi ve bazen hatta bir mikrodenetleyiciyi aynı paket içinde içerir, böylece arayüzü basit bir seri veriyoluna (I2C veya SPI) basitleştirir. Ancak, LTC-4727JD gibi ayrık ekranlar, maliyet duyarlı tasarımlar, özel düzenler veya kontrol elektroniğinin merkezileştirildiği uygulamalar için hayati önem taşımaya devam etmektedir. Küresel çevre düzenlemelerine uyum sağlamak için kurşunsuz ve halojensiz malzemelere doğru hareket artık standarttır. Gelecekteki gelişmeler, yeni substrat malzemeleri veya çip tasarımlarından daha fazla verimlilik artışı görebilir, ancak çekirdek çoklamalı yedi segment mimarisi, sayısal ekran ihtiyaçları için güvenilir ve uygun maliyetli bir çözüm olmaya devam etmektedir.