LTC-2728JD 0.28 İnç Dört Haneli Yedi Segmentli LED Gösterge Teknik Veri Sayfası - Rakam Yüksekliği 7.0mm - İleri Gerilim 2.6V - Güç Dağılımı 70mW - Kırmızı Renk

1. Ürün Genel Bakışı

LTC-2728JD, net ve düşük güçlü sayısal okumalar gerektiren uygulamalar için tasarlanmış, dört haneli, yedi segmentli alfanümerik bir gösterge modülüdür. Temel işlevi, LED segmentlerinin seçici olarak aydınlatılması yoluyla sayıları ve bazı sınırlı karakterleri görsel olarak temsil etmektir. Çekirdek teknoloji, opak olmayan bir GaAs substratı üzerine üretilen AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfür) yüksek verimli kırmızı LED çiplerini kullanır. Bu yapı, cihazın karakteristik yüksek parlaklığına ve kontrastına katkıda bulunur. Gösterge, segmentler kapalıyken okunabilirliği artıran ve aydınlatıldığında kontrastı iyileştiren beyaz segment işaretlemeli gri bir ön panele sahiptir.

Cihaz, ortak katotlu, çoklamalı bir gösterge olarak sınıflandırılır. Bu, tek bir hanedeki LED'lerin tüm katotlarının (negatif terminaller) dahili olarak birbirine bağlandığı ve o hane için ortak bir düğüm oluşturduğu anlamına gelir. Dört hanede bir sayı görüntülemek için, harici bir kontrolcü, her bir hanenin ortak katoduna gücü hızlı bir şekilde sırayla döngüsel olarak uygular (çoklar), aynı zamanda o belirli hanede istenen karakter için uygun segment anotlarını sürer. Bu çoklama yaklaşımı, statik bir sürücü yöntemine kıyasla gerekli sürücü pin sayısını önemli ölçüde azaltır.

Bu bileşen için temel bir tasarım hedefi düşük güç tüketimidir. Segmentler, düşük sürücü akımlarında mükemmel performans için özellikle test edilmiş ve eşleştirilmiştir; segment başına 1mA kadar düşük akımlarda çalışma mümkündür. Bu, onu pil ile çalışan veya enerji tasarruflu cihazlar için uygun kılar.

2. Teknik Özellikler Derinlemesine İnceleme

Bu bölüm, veri sayfasında tanımlandığı şekliyle cihazın temel elektriksel ve optik parametrelerinin ayrıntılı, nesnel bir analizini sağlar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırların altında veya bu sınırlarda çalışma garanti edilmez.

• Segment Başına Güç Dağılımı:70 mW. Bu, sürekli çalışma altında tek bir LED segmenti tarafından ısı olarak dağıtılabilecek maksimum izin verilen güçtür.
• Segment Başına Tepe İleri Akımı:100 mA. Bu akım, yalnızca %10 görev döngüsü ve 0.1ms darbe genişliği ile darbe koşullarında izin verilir. Çoklamalı uygulamalarda kısa, yüksek yoğunluklu darbelere izin vermek için sürekli akım değerinden önemli ölçüde yüksektir.
• Segment Başına Sürekli İleri Akım:25°C'de 25 mA. Ortam sıcaklığı (Ta) 25°C'nin üzerine çıktıkça bu değer 0.33 mA/°C oranında doğrusal olarak düşer. Örneğin, 50°C'de maksimum sürekli akım yaklaşık 25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA olacaktır.
• Segment Başına Ters Gerilim:5 V. Bu değerden büyük bir ters öngerilim uygulamak LED eklemine zarar verebilir.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklık Aralığı:-35°C ila +85°C.
• Lehim Sıcaklığı:Bileşenin oturma düzleminin 1.6mm (1/16 inç) altında ölçüldüğünde, maksimum 3 saniye için 260°C.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Bunlar, belirtilen test koşulları altında (belirtilmediği sürece Ta=25°C) tipik ve garanti edilen maksimum/minimum performans parametreleridir.

• Ortalama Işık Şiddeti (I_V):I_F= 1mA'da 200 μcd (Min), 600 μcd (Tip). Bu, bir segmentin algılanan parlaklığını nicelendirir. Geniş aralık, cihazların ölçülen çıkışa göre sınıflandırıldığı bir sınıflandırma sürecini gösterir.
• Tepe Yayılım Dalga Boyu (λ_p):I_F= 20mA'da 656 nm (Tip). Bu, optik çıkış gücünün en yüksek olduğu dalga boyudur.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):I_F= 20mA'da 22 nm (Tip). Bu, yayılan ışığın dalga boylarının yayılmasını ölçer; daha küçük bir değer daha monokromatik (saf renk) bir ışığı gösterir.
• Baskın Dalga Boyu (λ_d):I_F= 20mA'da 640 nm (Tip). Bu, insan gözüne ışığın algılanan rengini en iyi temsil eden tek dalga boyudur.
• Segment Başına İleri Gerilim (V_F):I_F= 20mA'da 2.1 V (Min), 2.6 V (Tip). Bu, belirtilen akım iletildiğinde bir LED segmenti üzerindeki gerilim düşüşüdür. Akım sınırlayıcı devre tasarımı için çok önemlidir.
• Segment Başına Ters Akım (I_R):V_R= 5V'da 10 μA (Maks). Bu, LED maksimum değeri dahilinde ters öngerilimli olduğunda akan küçük sızıntı akımıdır.
• Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı (I_V-m):I_F= 10mA'da 2:1 (Maks). Bu parametre tekdüzeliği sağlar; tek bir cihaz içindeki en parlak segmente kıyasla en sönük segmentin parlaklığı 2:1 oranını aşmayacaktır.

Işık Şiddeti Ölçümü Hakkında Not:Veri sayfası, şiddetin, standart insan gözünün normal aydınlatma koşulları altındaki spektral hassasiyetini modelleyen CIE fotopik parlaklık fonksiyonunu yaklaşık olarak karşılayan bir sensör ve filtre kombinasyonu kullanılarak ölçüldüğünü belirtir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, cihazın "Işık Şiddeti için Sınıflandırılmış" olduğunu belirtir. Bu, üretim sonrası bir sınıflandırma veya ayırma işlemine atıfta bulunur. Yarı iletken üretimindeki doğal varyasyonlar nedeniyle, bireysel LED'ler biraz farklı ileri gerilimlere ve, kullanıcı için daha belirgin olarak, aynı sürücü akımında farklı ışık şiddetlerine sahip olacaktır.

Son kullanıcı için tutarlılığı sağlamak amacıyla, üreticiler her bir birimi (veya bir birim içindeki segmentleri) test eder ve ölçülen çıkışlarına göre onları farklı "sınıflara" ayırır. 1mA'da belirtilen 200-600 μcd aralığı, cihazların gerçek ölçülen parlaklıklarına göre belirli yoğunluk sınıflarına gruplandırıldığını gösterir. Bir ürün tasarlarken, mühendisler minimum bir parlaklık seviyesini veya kullanılan tüm göstergelerde daha sıkı bir parlaklık aralığını garanti etmek için belirli bir sınıf kodunu belirtebilir; bu, çoklu gösterge ürünlerinde tekdüze bir görünüm elde etmek için kritik öneme sahiptir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası "Tipik Elektriksel / Optik Karakteristik Eğrileri"ne atıfta bulunur. Belirli grafikler sağlanan metinde ayrıntılı olmasa da, böyle bir cihaz için standart eğriler tipik olarak şunları içerir:

• Bağıl Işık Şiddeti - İleri Akım (I_V - I_F):Bu eğri, parlaklığın sürücü akımı ile nasıl arttığını gösterir. Genellikle düşük akımlarda doğrusaldır, ancak termal etkiler nedeniyle yüksek akımlarda doyuma ulaşabilir.
• İleri Gerilim - İleri Akım (V_F - I_F):Bu üstel eğri, sürücü tasarımı için temeldir ve istenen bir akımı elde etmek için gereken gerilimi gösterir.
• Bağıl Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı (I_V - T_a):LED çıkışı tipik olarak eklem sıcaklığı yükseldikçe azalır. Bu eğri, tasarımcıların yüksek sıcaklık ortamlarındaki parlaklık kaybını hesaba katmasına yardımcı olur.
• Spektral Dağılım:656 nm tepe dalga boyu etrafında merkezlenmiş, tipik yarı genişliği 22 nm olan, dalga boyu spektrumu boyunca yayılan bağıl gücü gösteren bir grafik.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

Cihaz, ayrıntılı bir boyut çizimi ile sunulmuştur. Çizimden alınan temel notlar, tüm boyutların milimetre (mm) cinsinden olduğu ve belirli bir özellik farklı bir tolerans gerektirmedikçe standart toleransların ±0.25 mm (0.01 inç) olduğunu içerir. Çizim, gösterge modülünün toplam uzunluğunu, genişliğini ve yüksekliğini, haneler arasındaki boşluğu, montaj pinlerinin boyutunu ve konumunu ve segment pencere kesimlerini tanımlar.

5.2 Pin Bağlantısı ve Dahili Devre

Cihaz 16 pinli bir konfigürasyona sahiptir. Pin bağlantısı şu şekildedir: Pin 1 (Ortak Katot Hane 1), Pin 2 (Anot C), Pin 3 (Anot DP), Pin 4 (Pin Yok), Pin 5 (Anot E), Pin 6 (Anot D), Pin 7 (Anot G), Pin 8 (Ortak Katot Hane 4), Pin 9,10,12 (Pin Yok), Pin 11 (Ortak Katot Hane 3), Pin 13 (Katot A), Pin 14 (Ortak Katot Hane 2), Pin 15 (Anot B), Pin 16 (Anot F).

"Dahili Devre Şeması", çoklamalı ortak katot mimarisini gösterir. Dört ortak katot düğümünü (her hane için bir tane) gösterir; her biri, o belirli hane için tüm yedi segmentin (A-G) artı ondalık noktanın (DP) katotlarına bağlıdır. Her segment tipinin anodu (örneğin, 1-4 hanelerinden gelen tüm 'A' segmentleri) dahili olarak birbirine bağlanır ve tek bir anot pinine çıkarılır. Bu yapı, çoklama sürüş şemasını mümkün kılar.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Sağlanan temel kılavuz, lehim sıcaklığı için mutlak maksimum değerdir: bileşenin oturma düzleminin 1.6mm altındaki bir noktada ölçüldüğünde, maksimum 3 saniye için 260°C. Bu, kurşunsuz (SnAgCu) lehim kullanan dalga veya reflow lehimleme işlemleri için standart bir değerdir. Bu süre veya sıcaklığın aşılması, dahili tel bağlantılarına, LED çiplerine veya plastik pakete zarar verebilir. Reflow profili için standart JEDEC/IPC kılavuzlarının izlenmesi, kademeli bir ön ısıtma, sıvılaşma sıcaklığının üzerinde kontrollü bir süre ve kontrollü bir soğutma hızı sağlanarak termal şokun en aza indirilmesi önerilir.

Depolama için, belirtilen -35°C ila +85°C sıcaklık aralığına uyulmalı ve bileşenler nem hassasiyeti varsa (veri sayfası bir MSL derecesi belirtmez) nem bariyerli torbalarda kurutucu ile saklanmalıdır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu gösterge, düşük güç tüketimli, net, çok haneli sayısal okuma gerektiren uygulamalar için idealdir. Yaygın kullanımları şunları içerir:

• Test ve ölçüm ekipmanları (multimetreler, güç kaynakları).
• Endüstriyel kontrol panelleri ve sayaçlar.
• Tüketici cihazları (mikrodalga fırınlar, fırınlar, teraziler).
• Otomotiv yan sanayi göstergeleri (voltmetreler, zamanlayıcılar).
• Pil ile çalışan taşınabilir cihazlar.

7.2 Tasarım Hususları

• Sürücü Devresi:Özel bir LED gösterge sürücü entegresi veya yeterli akım çekme/kaynaklama kapasitesine sahip bir mikrodenetleyici gereklidir. Sürücü, çoklama sırasını uygulamalı, dört ortak katot pinini döngüsel olarak tararken her hane için doğru 7 segment kodunu çıkışlamalıdır.
• Akım Sınırlama:Her segment anodu için harici akım sınırlayıcı dirençler zorunludur (veya sabit akımlı bir sürücü kullanın). Direnç değeri R = (V_kaynak- V_F- V_{sürücü_doyum}) / I_F formülü kullanılarak hesaplanır. Akımın sınırları aşmamasını sağlamak için en kötü durum tasarımı için veri sayfasından maksimum V_F (2.6V) değeri kullanılır.
• Yenileme Hızı:Çoklama frekansı, algılanabilir titremeyi önlemek için yeterince yüksek olmalıdır (tipik olarak hane başına >60 Hz, dolayısıyla toplam döngü >240 Hz). Ancak, aynı zamanda her segmentin AÇIK süresi boyunca tam parlaklığa ulaşmasına izin verecek kadar düşük olmalıdır.
• Görüş Açısı:Veri sayfası geniş bir görüş açısı iddia etmektedir, bu LED yedi segmentli göstergeler için tipiktir. Bu, nihai üründeki belirli mekanik yerleşim için doğrulanmalıdır.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu belirli gösterge için, özelliklerinde vurgulandığı gibi, temel farklılaştırıcı avantajlar şunları içerir:

• Düşük Akımla Çalışma:Düşük akım için karakterizasyonu ve eşleştirilmesi (segment başına 1mA'ya kadar), yeterli parlaklık için daha yüksek akımlar gerektiren göstergelere kıyasla güç hassasiyetli tasarımlar için önemli bir avantajdır.
• AlInGaP Teknolojisi:Eski GaAsP veya GaP LED teknolojileriyle karşılaştırıldığında, AlInGaP daha yüksek verimlilik sunar, bu da aynı sürücü akımında daha yüksek parlaklık ve daha iyi renk saflığı (daha doygun kırmızı) ile sonuçlanır.
• Yüksek Kontrast ve Tekdüze Segmentler:Beyaz segmentli gri yüzey ve "sürekli tekdüze segmentler" özelliği, çeşitli aydınlatma koşullarında mükemmel okunabilirliğe katkıda bulunur.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Bu göstergeyi doğrudan 5V'luk bir mikrodenetleyici ile sürebilir miyim?

A: Hayır, doğrudan süremezsiniz. Bir segmentin ileri gerilimi tipik olarak 2.6V'dur. Akım sınırlayıcı direnç olmadan anoda doğrudan 5V bağlamak, aşırı akım nedeniyle LED'i tahrip eder. Seri dirençler veya sabit akımlı bir sürücü kullanmalısınız. Ayrıca, ortak katot pinleri, en fazla 8 aydınlatılmış segmentin (eğer '8' rakamı ve DP açıksa) birleşik akımını çekebilen transistörler veya bir sürücü entegresi tarafından sürülmelidir.

S: "2:1 Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı" pratikte ne anlama gelir?

A: Bu, tek bir gösterge birimi içinde, aynı koşullar altında (10mA) sürüldüğünde, en sönük segmentin parlaklığının en parlak segmentin parlaklığının yarısından az olmayacağı anlamına gelir. Bu, bir karakterin segmentleri arasında görsel tutarlılığı sağlar.

S: 600 μcd tipik parlaklığına nasıl ulaşırım?

A: Tipik değer I_F=1mA'da verilmiştir. Daha yüksek parlaklık elde etmek için sürücü akımını artırabilirsiniz, ancak Mutlak Maksimum Değerler (segment başına 25mA sürekli) dahilinde kalmalısınız. Parlaklık, bir noktaya kadar akımla yaklaşık olarak doğrusal olarak artacaktır. Kılavuz için I_V - I_F karakteristik eğrisine bakınız.

10. Tasarım İçi Vaka Çalışması

Senaryo: Düşük güçlü, 4 haneli bir voltmetre tasarımı.

LTC-2728JD mükemmel bir seçimdir. Mikrodenetleyicinin ADC'si gerilimi okur, bir sayıya dönüştürür ve karşılık gelen 7 segment kodunu üretir. Dört mikrodenetleyici G/Ç pini tarafından kontrol edilen, dört ortak katot pini için akım çeken bir transistör dizisi (örneğin, ULN2003) kullanan basit bir sürücü devresi. Yedi segment anot hatları, akım sınırlayıcı dirençler üzerinden mikrodenetleyiciye bağlanır. Güç tasarrufu için çoklama yapılır ve segment akımı, cihazın verimli çalışma aralığı içinde olan 2-5mA'ya ayarlanabilir, bu da yeterli parlaklık sağlarken toplam sistem akım çekişini en aza indirir. Yüksek kontrast, hem iç mekanlarda hem de orta derecede parlak ortamlarda okunabilirliği sağlar.

11. Çalışma Prensibi

Cihaz, bir yarı iletken p-n ekleminde elektrolüminesans prensibi ile çalışır. Bir LED segmenti üzerine diyotun açılma gerilimini (yaklaşık 2.1-2.6V) aşan bir ileri öngerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgeye (AlInGaP katmanı) enjekte edilir ve burada yeniden birleşirler. Bu yeniden birleşme süreci, fotonlar (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarır. AlInGaP alaşımının belirli bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler ve bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) tanımlar - bu durumda, 656 nm civarında merkezlenmiş kırmızı ışık. Opak olmayan GaAs substratı, aşağıya doğru yayılan herhangi bir ışığı emer, görüntülenen karakteri "soldurabilecek" iç yansımaları önleyerek genel kontrastı iyileştirir.

12. Teknoloji Trendleri

AlInGaP teknolojisine dayalı yedi segmentli LED göstergeler, sayısal göstergeler için olgun ve güvenilir bir çözümü temsil eder. Daha geniş gösterge alanındaki mevcut trendler, tam alfanümerik ve grafik yetenekleri sunan nokta matrisli OLED veya TFT-LCD modüllerine doğru bir kaymayı içerir. Ancak, aşırı okunabilirlik, geniş görüş açıları, yüksek parlaklık, basitlik, sağlamlık ve düşük maliyetin en önemli olduğu özel sayısal uygulamalar için, LED yedi segmentli göstergeler hala oldukça rekabetçidir. LED verimliliğindeki (daha da düşük sürücü akımlarına izin veren) ve paketlemedeki (daha ince profiller) devam eden gelişmeler, bu klasik teknolojiyi geliştirmeye devam etmektedir. Ortak katotlu veya ortak anotlu dizileri çoklama prensibi, çok haneli göstergeleri sürmek için temel ve verimli bir yöntem olarak kalmaya devam etmektedir.