LTS-5601AJG 0.56 İnç Yedi Segmentli LED Ekran Veri Sayfası - 14.22mm Karakter Yüksekliği - Yeşil AlInGaP - Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTS-5601AJG, yüksek performanslı, tek haneli, yedi segmentli bir dijital gösterge modülüdür. Ana işlevi, elektronik cihazlarda net ve parlak sayısal ve sınırlı harf karakteri görüntüsü sağlamaktır. Temel teknolojisi, yeşil-sarı spektrum aralığında verimli ışık yayılımı için özel olarak tasarlanmış alüminyum indiyum galyum fosfit (AlInGaP) yarı iletken malzemesine dayanır. Cihaz ortak anot konfigürasyonundadır, yani tüm LED segmentlerinin anotları dahili olarak ortak bir pine bağlanarak akım sürücü devresini basitleştirir. Ekran, yansımayı azaltarak çeşitli ortam aydınlatma koşullarında kontrastı artıran ve okunabilirliği iyileştiren gri bir panele sahiptir. Segmentler, yüksek ışık yayma verimliliği ve mükemmel insan gözü görünürlüğü nedeniyle seçilen kendine özgü yeşil bir ışık yayar. Bu ürün, güvenilir, dayanıklı ve enerji tasarruflu sayısal gösterge gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu ekran, geniş endüstriyel ve tüketici uygulamaları için uygun kılan birçok önemli avantaja sahiptir. Düşük güç tüketimi, pil ile çalışan veya enerji verimliliğine önem veren sistemlere entegrasyonu kolaylaştıran belirgin bir avantajdır. Yüksek parlaklık ve kontrast, aydınlık ortamlarda bile net okunabilirliği sağlar. Geniş görüş açısı, panel göstergeleri ve enstrümanlar için kritik olan, farklı açılardan tutarlı görsel performans sunar. LED teknolojisinin katı hal güvenilirliği, hareketli parça olmaması, darbeye ve titreşime karşı yüksek dayanımı ile uzun hizmet ömrü sağlar. Cihaz ayrıca ışık şiddetine göre sınıflandırılmıştır, yani ürün belirli parlaklık standartlarını karşılamak üzere sınıflandırılmış ve test edilmiştir, bu da üretim partileri arasında performans tutarlılığını garanti eder. Bileşenin hedef pazarı, test ve ölçüm ekipmanları, endüstriyel kontrol panelleri, tıbbi cihazlar, otomotiv gösterge panelleri (satış sonrası veya yardımcı ekranlar için), tüketici elektroniği ve dayanıklı, net bir dijital okumaya ihtiyaç duyan herhangi bir elektronik sistemi içerir.

2. Teknik Parametrelerin Derinlemesine Analizi

Bu bölüm, şartname belgesinde belirtilen temel elektriksel, optik ve termal parametrelerin detaylı ve objektif bir analizini sunar. Bu değerleri anlamak, devrenin doğru şekilde tasarlanması ve ekranın güvenli ve optimum performans aralığında çalıştırılmasının sağlanması için çok önemlidir.

2.1 Absolute Maximum Ratings

Bu değerler, bileşene kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Normal çalışma koşulları için geçerli değildirler.

• Her segment güç tüketimi:70 mW. Bu, tek bir segmentin hasar riski olmadan ısıya (ve ışığa) dönüştürebileceği maksimum elektrik gücüdür. Bu değerin üzerine çıkmak, özellikle sürekli olarak aşmak, aşırı ısınmaya, ışık akısında hızlanmış azalmaya ve nihayetinde arızaya yol açabilir.
• Her segment tepe ileri akımı:60 mA (görev döngüsü 1/10, darbe genişliği 0.1ms). Bu değer, çoklama şemaları veya yüksek parlaklık gösterimi için anlık parlaklık zirveleri sağlamak amacıyla daha yüksek akım kısa darbelerine izin verir. Belirtilen görev döngüsü ve darbe genişliği kritiktir; ortalama akım yine sürekli anma değerine uymalıdır.
• Her segment sürekli ileri akımı:25 mA (25°C'de). Bu, segment kararlı durum sürekli aydınlatması için önerilen maksimum akımdır. Veri sayfası, 25°C üzerinde 0.33 mA/°C derecelendirme düşürme faktörü belirtir. Bu, ortam sıcaklığı (Ta) arttığında, aşırı ısınmayı önlemek için izin verilen maksimum sürekli akımın doğrusal olarak azaltılması gerektiği anlamına gelir. Örneğin, 50°C'de maksimum akım 25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA'dır.
• Her segment ters voltajı:5 V. LED'in ters kırılma voltajı düşüktür. 5V'yi aşan ters öngerilim uygulamak, ters akımda ani bir artışa yol açabilir ve PN eklemini hasara uğratabilir.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklık Aralığı:-35°C ila +85°C. Cihaz, geniş bu sıcaklık aralığında çalışma ve depolama için derecelendirilmiştir, bu da onu zorlu ortamlar için uygun kılar.
• Lehimleme Sıcaklığı:260°C, 3 saniye süreyle, montaj düzleminin 1/16 inç (≈1.6mm) altındaki konumda ölçülür. Bu, LED çipine montaj sırasında termal hasar vermemek için yeniden akış lehimleme profilini tanımlar.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bu parametreler, cihazın tipik performansını tanımlar ve belirli test koşullarında (genellikle Ta=25°C) ölçülür.

• Ortalama ışık şiddeti (I_V):320 μcd (minimum), 900 μcd (tipik), I_F=1mA'de. Bu, segmentin yaydığı algılanan optik gücün bir ölçüsüdür. Geniş aralık (minimumdan tipik değere), üretimdeki doğal varyasyonu gösterir; tasarımcılar en kötü durum parlaklık hesaplamaları için minimum değeri kullanmalıdır. 1mA test akımı, parlaklık verimliliğini karakterize etmek için standart düşük akım koşuludur.
• Tepe emisyon dalga boyu (λ_p):571 nm (tipik), I_F=20mA'de. Bu, yayılan ışığın spektral güç dağılımının maksimuma ulaştığı dalga boyudur. 571 nm, görünür spektrumun yeşil-sarı bölgesinde yer alır.
• Spektral çizgi yarı genişliği (Δλ):15 nm (tipik değer). Bu, yayılan ışığın spektral saflığını veya bant genişliğini ifade eder. 15 nm'lik değer nispeten dardır ve AlInGaP LED'lerin karakteristiğidir, doygun yeşil renk üretir.
• Baskın dalga boyu (λ_d):572 nm (tipik değer). Bu, insan gözünün algıladığı ve ışık rengiyle en iyi eşleşen tek dalga boyudur. Bu durumda, tepe dalga boyuna çok yakındır.
• Segment başına ileri voltaj (V_F):2.05V (minimum), 2.6V (tipik), I_F=20mA'de. Bu, LED segmentinin çalışma voltaj düşüşüdür. Akım sınırlama devresi tasarımı için kritiktir. Sürücü güç kaynağı voltajı V_F'den yüksek olmalıdır. Tipik 2.6V, standart GaAsP kırmızı LED'den yüksek, ancak birçok mavi/beyaz LED'den düşüktür.
• Her segment ters akımı (I_R):100 μA (maksimum), V_R=5V'de. Bu, maksimum ters voltaj uygulandığındaki sızıntı akımıdır.
• Işık şiddeti eşleştirme oranı (I_V-m):2:1 (maksimum). Bu, aynı sürüş koşullarında (I_F=1mA) akımında, tek bir cihaz içindeki en parlak segment ile en koyu segment arasındaki maksimum izin verilen oran. 2:1 oranı, görsel olarak makul bir düzgünlük sağlar.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, bu ürünün "ışık şiddetine göre sınıflandırıldığını" belirtir. Bu, üretim sonrasında "binning" olarak adlandırılan bir sınıflandırma işlemine işaret eder. Üretim tamamlandıktan sonra, her gösterge test edilir ve kritik parametrelere göre farklı performans gruplarına (bin'lere) ayrılır. LTS-5601AJG için ana binleme özelliği, standart test akımındaki (muhtemelen 1mA veya 20mA) ışık şiddetidir. Bu, müşterilerin tutarlı parlaklık seviyelerine sahip ürünler almasını sağlar. Veri sayfası tam Min/Typ aralığını sağlasa da, üretim partileri genellikle daha dar bir şiddet aralığında sunulur. Tasarımcılar, mevcut bin kodları için spesifik satın alma dokümanlarına başvurmalı veya üretici ile iletişime geçmelidir. Birden fazla göstergenin yan yana kullanıldığı uygulamalarda tutarlı binleme, birimler arasında belirgin parlaklık farklılıklarını önlemek için çok önemlidir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası "Tipik Elektriksel/Optik Karakteristik Eğrileri"ne atıfta bulunmaktadır. Metinde spesifik grafikler sağlanmamış olsa da, bunların standart içeriğini ve önemini çıkarabiliriz. Bu eğriler, temel parametreler arasındaki ilişkiyi görsel olarak gösterir ve tek nokta verilerinden daha derin bir anlayış sağlar.

4.1 İleri Akım vs. İleri Gerilim (I-V Eğrisi)

Bu temel eğri, bir LED'den geçen akım ile üzerindeki gerilim arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. İleri gerilimin (V_F) Özellikler. Eğri, yaklaşık 2V'luk bir "dönüm noktası" voltajı gösterecek, ardından akım voltajdaki küçük bir artışla hızla yükselecektir. Bu, termal kaçak oluşmasını önlemek için LED'lerin neden bir voltaj kaynağı yerine akım sınırlayıcı bir kaynakla sürülmesi gerektiğini vurgular.

4.2 Işık Şiddeti vs. İleri Akım

Bu eğri, ışık çıkışının sürücü akımı arttıkça nasıl değiştiğini gösterir. AlInGaP LED'ler için, geniş bir akım aralığında ilişki genellikle doğrusaldır, ancak çok yüksek akımlarda verim düşüşü (ısı artışı) nedeniyle sonunda doğrusal altı hale gelir. Bu eğri, tasarımcıların istenen parlaklığı sağlarken verimlilik ve ömür dengesini kurmak için çalışma akımını seçmelerine yardımcı olur.

4.3 Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı

Bu eğri, ışık çıkışının termal bağımlılığını tanımlar. LED eklem sıcaklığı arttıkça, ışık şiddeti genellikle azalır. Bu eğrinin eğimi, parlaklığın termal düşüşünü nicelendirir. Bu, yüksek sıcaklık ortamlarında çalışan tasarımlar için çok önemlidir, çünkü ekran oda sıcaklığında beklenenden daha koyu görünebilir.

4.4 Bağıl Şiddet vs. Dalga Boyu (Spektrum)

Bu grafik, her bir dalga boyunda yayılan ışık şiddetini gösteren spektral güç dağılımını çizmektedir. 571-572 nm civarındaki tepe/ana dalga boyu etrafında şekillenir ve şekli 15 nm'lik yarı genişlik ile tanımlanır. Bu eğri LED'in renk özelliklerini doğrular.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

Cihaz, detaylı paket boyut çizimleri ile birlikte gelir (metinde bahsedilmiş ancak ayrıntılandırılmamıştır). Temel mekanik özellikler, orta-büyük ölçekli sayısal göstergeler için standart bir boyut olan 0,56 inç (14,22 mm) rakam yüksekliğini içerir. Paket, PCB montajı ve prototip oluşturma için evrensel bir standart olan 0,1 inç (2,54 mm) aralıklı 10 pime sahip delikli tip (DIP - Çift Sıralı Düz Paket) şeklindedir. Gri panel ve yeşil segmentler paket tasarımının bir parçasıdır. Açıklamadaki "Rt. Hand Decimal" notu, ondalık noktanın rakamlara göre konumunu belirtir. Sağ el ondalık noktası çoğu sayısal gösterge için standarttır. İç devre şeması ortak anot bağlantısını göstermektedir: Pin 3 ve 8, tüm segmentler için ortak anot olarak dahili olarak birbirine bağlanırken, Pin 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9 ve 10 sırasıyla E, D, C, DP, B, A, F ve G segmentlerinin ayrı katotlarıdır. Bu konfigürasyon, ortak anotların sırayla sürüldüğü (akım sağlandığı) ve katotların belirli segmentleri aydınlatmak için akım sınırlayıcı dirençler üzerinden toprağa bağlandığı mikrodenetleyici çoklama için oldukça uygundur.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Doğru işleme, güvenilirliği korumak için çok önemlidir. Mutlak Maksimum Değerler, montaj düzleminin 1,6 mm altında ölçülen noktada 3 saniye süreyle 260°C'lik bir lehimleme sıcaklığı belirler. Bu, standart kurşunsuz geri akış lehimleme profilini (örneğin, IPC/JEDEC J-STD-020) karşılar. Dalga lehimleme veya elle lehimleme sırasında, LED çipine, bağ teline veya plastik pakete zarar gelmesini önlemek için toplam ısı maruziyet süresini en aza indirmeye dikkat edilmelidir. Elle lehimlemede pinler üzerinde ısı emici kullanılması önerilir. Pakete veya pinlere mekanik stres uygulamaktan kaçının. Nem almayı (geri akış sırasında "patlamış mısır" etkisine yol açabilir) ve malzeme bozulmasını önlemek için, belirtilen -35°C ila +85°C sıcaklık aralığında, kuru, statik elektriğe karşı korumalı bir ortamda saklanmalıdır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Devresi

LTS-5601AJG gibi ortak anotlu göstergeler için en yaygın sürücü yöntemi çoklama (multiplexing) yöntemidir. Çoklama devresinde, ortak anot pinleri (3 ve 8), yüksek taraf anahtarı görevi gören bir NPN transistörünün (veya N-kanal MOSFET) kollektörüne (veya drain) bağlanır. Emiter/kaynak pozitif güç kaynağına (Vcc) bağlanır. Beyz/gate, bir mikrodenetleyici GPIO pini tarafından kontrol edilir. Her segment katot pini, bir akım sınırlama direncine ve ardından ikinci bir transistöre veya mikrodenetleyici tarafından kontrol edilen özel bir LED sürücü IC'ye (akım çeken olarak yapılandırılmış) bağlanır. Mikrodenetleyici hızlı bir döngü ile, bir seferde bir rakamın anot transistörünü açarken, aynı anda o rakam için ilgili katot modunu ayarlar. Görsel süreklilik, tüm rakamların sürekli yanıyormuş gibi görünmesini sağlar. Her segment genellikle 10-20 mA ileri akım kullanır ve direnç hesaplama formülü R = (Vcc - V_F- V_CE(sat)) / I_F. 5V güç kaynağı için, V_F=2.6V ve V_CE(sat)=0.2V, hedef I_F=15mA ise, R = (5 - 2.6 - 0.2) / 0.015 ≈ 147 Ω (150 Ω kullanılır).

7.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:LED'leri her zaman seri direnç veya sabit akım sürücüleri ile kullanın. LED'leri doğrudan bir voltaj kaynağına bağlamayın.
• Çoklama frekansı:使用足够高的刷新率以避免可见闪烁，通常每个数字>60 Hz。对于4位多路复用，扫描速率应>240 Hz。
• Çoklamada tepe akımı:Her rakam sadece zamanın bir kısmında yandığından (görev döngüsü = 1/N, N rakam sayısı), istenen ortalama parlaklığa ulaşmak için her segmentin anlık akımı, sürekli DC anma değerinin üzerine, ancak tepe ileri akım anma değerini aşmayacak şekilde ayarlanabilir. Örneğin, 4 haneli çoklamada (1/4 görev döngüsü), 10mA DC'ye eşdeğer bir ortalama parlaklık elde etmek için, 60mA tepe anma değeri dahilinde olan 40mA darbe ile sürülebilir.
• Görüş Açısı:ESD Koruması:
• Hassas bileşen olarak açıkça belirtilmemiş olsa da, tüm yarı iletken cihazlar için işleme ve montaj sırasında standart ESD önlemlerinin alınması önerilir.8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

LTS-5601AJG, temel farklılığını kullandığı AlInGaP teknolojisi ile sağlar. Kırmızı ve sarı LED'ler için kullanılan standart GaAsP gibi eski teknolojilerle karşılaştırıldığında, AlInGaP önemli ölçüde daha yüksek ışık yayma verimliliği sunarak aynı giriş akımında daha parlak görüntüleme veya daha düşük güçte eşit parlaklık sağlar. Ayrıca daha iyi sıcaklık kararlılığı ve renk doygunluğu sunar. GaP yeşil LED'lere kıyasla, AlInGaP yeşili genellikle daha saf bir yeşil (daha kısa dalga boyu) ve daha yüksek verimliliğe sahiptir. Modern InGaN mavi/yeşil/beyaz LED'lerle karşılaştırıldığında, AlInGaP genellikle kırmızı-kehribar-sarı-yeşil spektrum aralığında daha verimlidir, ancak mavi veya beyaz ışık üretemez. Saf yeşil sayısal görüntüleme için, AlInGaP yüksek performanslı, olgun bir teknoloji seçeneğini temsil eder. Ortak anot yapılandırması, sürücü devresinin güç tarafını basitleştirdiği için mikrodenetleyici tabanlı sistemler için de pratik bir avantajdır.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Parametrelere Dayalı)

9.1 Neden iki ortak anot pimi (3 ve 8) var?

Bu pinler dahili olarak bağlantılıdır. Bu tasarımın birden fazla amacı vardır: 1) Pakete simetri ve mekanik stabilite sağlamak. 2) Daha iyi akım dağılımına izin vererek, tek bir pinden geçen akım yoğunluğunu düşürmek, bu da yüksek parlaklık uygulamaları için faydalıdır. 3) PCB düzeni üzerinde esneklik sağlamak; tasarımcılar bir veya her iki pini sürücü devresine bağlamayı seçebilir.

9.2 Bu ekranı 3.3V mikrodenetleyici sistemi ile sürebilir miyim?

Evet, ancak dikkatli bir tasarım gerektirir. Tipik ileri voltaj (2.6V) 3.3V'den küçük olduğu için mümkündür. Ancak, basit bir seri direnç için voltaj marjı (3.3V - 2.6V = 0.7V) düşüktür. Bu küçük voltaj farkı, V

veya besleme voltajındaki küçük değişiklikler, akımda büyük değişikliklere yol açacaktır. Kararlı çalışma için, basit bir direnç yerine, düşük marj voltajlarında çalışabilen özel bir sabit akımlı LED sürücü IC'si veya transistör tabanlı bir akım kaynağı kullanmak daha iyidir._F9.3 Ekranın toplam güç tüketimi nasıl hesaplanır?

Tüm segmentlerin ve ondalık noktaların yandığı statik (çoklama olmayan) bir gösterim için: Güç = Yanan segment sayısı * I

* V_F. 8 segment (7 segment + DP) için, I_F=20mA ve V_F=2.6V olduğunda, P = 8 * 0.02 * 2.6 = 0.416 W. Çoklamalı uygulamalarda, ortalama güç, her bir yanan segmentin gücünün zaman üzerinden ortalamasının toplamıdır. Her seferinde bir basamağın yandığı 4 basamaklı bir çoklama için, her segmentin ortalama akımı I_F/ 4._F10. Gerçek Tasarım Vaka Çalışmaları

Senaryo:

Basit bir 4 haneli voltmetre görüntüsü için bir mikrodenetleyici tasarlayın.Gerçekleştirme:

Dört adet LTS-5601AJG ekran kullanılır. Her rakamın ortak anotu, dört bağımsız GPIO pinine bir NPN transistör (örneğin, 2N3904) üzerinden bağlanır. Dört ekranın sekiz segment katodu (A-G ve DP) birbirine bağlanır ve daha sonra 150Ω akım sınırlama direnci üzerinden başka sekiz GPIO pinine bağlanır. Mikrodenetleyici, ADC'si ile voltajı ölçer, ondalık sayıya dönüştürür ve dört basamağı çıkarır. Ardından sürekli bir döngüye girer: tüm anot transistörlerini kapatır, rakam 1 değeri için katot modunu ayarlar, rakam 1'in anot transistörünü açar, kısa bir süre bekler (yaklaşık 2ms), ardından bu işlemi rakam 2, 3 ve 4 için tekrarlar. Bu döngü 100 Hz'nin üzerinde bir hızda tekrarlanarak görüntünün sabit görünmesini sağlar. Parlaklık, akım sınırlama direncinin değeri ve/veya her rakam döngüsündeki görev döngüsü (açık kalma süresi) ile kontrol edilir.11. Çalışma Prensibi

LTS-5601AJG, yarı iletken PN eklemindeki elektrolüminesans prensibine dayanır. Aktif bölge, opak bir GaAs substratı üzerinde büyütülmüş AlInGaP katmanlarından oluşur. Eklem iç yapısal potansiyelini aşan ileri yönlü bir öngerilim (anot katoda göre pozitif) uygulandığında, N tipi malzemeden elektronlar ve P tipi malzemeden delikler aktif bölgeye enjekte edilir. Orada yeniden birleşirler ve enerjiyi fotonlar şeklinde salarlar. AlInGaP alaşımının spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini ve dolayısıyla yayılan ışığın dalga boyunu (rengini) belirler - bu durumda yeşil (yaklaşık 572 nm). Opak substrat, yayılan ışığı dışarı doğru yansıtarak genel ışık çıkarma verimliliğini artırmaya yardımcı olur. Gri panel filtresi, ortam ışığını emer ve alttaki malzemenin yansımasını azaltarak kontrastı artırır.

12. Teknoloji Trendleri

AlInGaP teknolojisi, yüksek verimli kırmızı, kehribar ve saf yeşil LED'ler için olgun ve son derece optimize edilmiş bir çözümdür. Bu tür göstergeler için ekran teknolojisindeki mevcut trendler, daha düşük güç tüketimi ve azaltılmış ısı üretimi sağlamak amacıyla daha da yüksek ışık etkinliğine (watt başına daha fazla lümen) yönelik sürekli bir itişi içermektedir. Daha parlak ekranlar sağlamak için daha yüksek maksimum sürüş akımlarına ve daha iyi termal yönetime izin verecek şekilde paketlemede de devam eden gelişmeler vardır. Ayrıca, entegrasyon önemli bir trenddir; ayrık yedi segmentli göstergeler basitlikleri ve maliyet etkinlikleri nedeniyle popülerliğini korurken, sürücü IC'sini, mikrodenetleyici arayüzünü (I2C veya SPI gibi) ve bazen bir karakter jeneratörünü de içeren ve son mühendislerin tasarım sürecini basitleştiren entegre ekran modülleri için büyüyen bir pazar vardır. Bununla birlikte, özelleştirme, yüksek parlaklık veya belirli mekanik form faktörleri gerektiren uygulamalar için, LTS-5601AJG gibi ayrık bileşenler hayati ve güvenilir bir seçenek olmaya devam etmektedir.

AlInGaP technology is a mature and highly optimized solution for high-efficiency red, amber, and pure green LEDs. Current trends in display technology for such indicators include a continued push for even higher luminous efficacy (more lumens per watt) to enable lower power consumption and reduced heat generation. There is also ongoing development in packaging to allow for higher maximum drive currents and better thermal management, enabling brighter displays. Furthermore, integration is a key trend; while discrete seven-segment displays remain popular for their simplicity and cost-effectiveness, there is a growing market for integrated display modules that include the driver IC, microcontroller interface (like I2C or SPI), and sometimes even a character generator, simplifying the design process for end engineers. However, for applications requiring customization, high brightness, or specific mechanical form factors, discrete components like the LTS-5601AJG continue to be a vital and reliable choice.