LSHD-5503 LED Gösterge Veri Sayfası - 0.56 inç Rakam Yüksekliği - AlInGaP Kırmızı - 2.6V İleri Gerilim - 70mW Güç Dağılımı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LSHD-5503, net, parlak ve güvenilir sayısal okumalar gerektiren uygulamalar için tasarlanmış yüksek performanslı, tek rakamlı bir sayısal gösterge modülüdür. Temel teknolojisi, Galyum Arsenür (GaAs) substratı üzerinde epitaksiyel olarak büyütülen Gelişmiş Yarıiletken Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AS-AlInGaP) kırmızı LED çiplerine dayanmaktadır. Bu malzeme sistemi, kırmızı spektrumda yüksek verimliliği ve mükemmel renk saflığı ile ünlüdür. Cihaz, çeşitli aydınlatma koşullarında optimum okunabilirlik için yüksek kontrast sağlayan beyaz segment çizgilerine sahip açık gri bir ön panele sahiptir. Temel tasarım hedefleri, düşük güç tüketimi, yüksek parlaklık çıkışı, tekdüze segment aydınlatması ve katı hal güvenilirliğidir; bu da onu sayısal veri sunumunun kritik olduğu çok çeşitli tüketici, endüstriyel ve enstrümantasyon ürünlerine entegrasyon için uygun kılar.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

LSHD-5503'ün performansı, her biri doğru devre tasarımı ve performans tahmini için kritik olan kapsamlı bir elektriksel ve optik parametre seti ile tanımlanır.

2.1 Fotometrik ve Optik Özellikler

Işık performansı, temel bir farklılaştırıcıdır. Segment başına ortalama ışık şiddeti, farklı sürüş koşullarında minimum, tipik ve maksimum değerlerle belirtilmiştir. İleri akım (I_F) 1 mA olduğunda, şiddet 320 μcd (min) ile 1300 μcd (max) arasında değişir ve tipik bir değer sağlanır. 10 mA'lik daha yüksek bir sürüş akımında, tipik şiddet önemli ölçüde 5400 μcd'ye yükselerek cihazın yüksek parlaklık uygulamaları için yeteneğini gösterir. Segmentler arasındaki ışık şiddeti eşleşme oranı, I_F=1mA'da maksimum 2:1 olarak belirtilmiştir, bu da rakam genelinde görsel tekdüzeliği sağlar. Baskın dalga boyu (λ_d) 624 nm'dir ve tepe emisyon dalga boyu (λ_p) I_F=20mA'da 632 nm'dir, bu da onu görünür spektrumun kırmızı kısmına kesin olarak yerleştirir. Spektral çizgi yarı genişliği (Δλ) 20 nm'dir, bu da saf kırmızı renge katkıda bulunan nispeten dar bir spektral bant genişliğini gösterir.

2.2 Elektriksel Özellikler

Segment başına ileri gerilim (V_F), 20 mA ile sürüldüğünde 2.1V (min) ile 2.6V (max) arasındadır. Bu parametre, bir devrede gerekli akım sınırlayıcı direnç değerini hesaplamak için gereklidir: R_limit= (V_besleme- V_F) / I_F. Ters akım (I_R), ters gerilim (V_R) 5V'da maksimum 100 μA ile sınırlıdır, bu standart bir test koşuludur ve sürekli bir çalışma modu değildir.

2.3 Mutlak Maksimum Değerler ve Termal Yönetim

Bu değerler, kalıcı hasarın meydana gelebileceği stres limitlerini tanımlar. Segment başına sürekli ileri akım 25 mA'dir. Segment başına tepe ileri akım 90 mA olarak derecelendirilmiştir, ancak yalnızca darbe koşullarında (1 kHz frekans, %15 görev döngüsü), bu da daha yüksek algılanan parlaklık elde etmek için çoklama şemalarında kullanışlıdır. Segment başına güç dağılımı 70 mW'dır, V_F* I_F olarak hesaplanır. 25°C ortam sıcaklığının (T_a) üzerinde 0.28 mA/°C'lik bir ileri akım düşürme faktörü belirtilmiştir. Bu, 25°C'nin üzerindeki her bir Santigrat derece için, aşırı ısınmayı önlemek amacıyla izin verilen maksimum sürekli akımın 0.28 mA azaltılması gerektiği anlamına gelir. Örneğin, 50°C'de maksimum akım 25 mA - (0.28 mA/°C * 25°C) = 18 mA olacaktır. Çalışma ve depolama sıcaklık aralığı -35°C ile +105°C arasındadır, bu da zorlu ortamlar için sağlamlığı gösterir.

3. Sınıflandırma ve Gruplama Sistemi

Veri sayfası, cihazların "Işık Şiddeti için Sınıflandırıldığını" açıkça belirtmektedir. Bu, kritik bir kalite kontrol ve seçim sürecidir. Üretim sırasında varyasyonlar oluşur. Sınıflandırma, her birimin ışık çıkışını standart bir test akımında (veri sayfasına göre muhtemelen 1 mA veya 10 mA) test etmeyi ve bunları belirli şiddet aralıklarına veya "gruplara" ayırmayı içerir. Bu, tasarımcıların uygulamaları için tutarlı parlaklık seviyelerine sahip parçaları seçmelerine olanak tanır, böylece çok rakamlı göstergelerde veya farklı ürünler arasında tekdüze bir görünüm sağlanır. Veri sayfası genel min/maks aralığını sağlasa da, belirli grup kodları ve bunlara karşılık gelen şiddet aralıkları tipik olarak üreticiden ayrı bir sınıflandırma belgesinde tanımlanır.

4. Performans Eğrisi Analizi

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

• Bağıl Işık Şiddeti vs. İleri Akım (I_V vs. I_F):Işık çıkışının akımla nasıl arttığını gösterir, genellikle yüksek akımlarda ısınma ve verim düşüşü nedeniyle doğrusal olmayan bir şekilde artar.
• İleri Gerilim vs. İleri Akım (V_F vs. I_F):Diyodun I-V karakteristiğini gösterir, sürücü tasarımı için kritiktir.
• Bağıl Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı (I_V vs. T_a):Bağlantı sıcaklığı yükseldikçe ışık çıkışının nasıl azaldığını gösterir, termal yönetimin önemini vurgular.
• Spektral Dağılım:Bağıl şiddetin dalga boyuna karşı çizildiği bir grafik, ~632 nm'deki tepe noktasını ve 20 nm yarı genişliği gösterir.

Bu eğriler, mühendislerin standart olmayan koşullar altındaki (örneğin, farklı sürüş akımları, sıcaklıklar) performansı modellemelerine ve tasarımlarını optimize etmelerine olanak tanır.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

LSHD-5503'ün rakam yüksekliği 0.56 inç'tir (14.22 mm). Paket boyutları, tüm kritik ölçümleri milimetre cinsinden verilen ayrıntılı bir çizimde sağlanmıştır. Aksi belirtilmedikçe toleranslar genellikle ±0.25 mm'dir. Bu bilgi, PCB ayak izi tasarımı, muhafaza içinde uygun oturmayı sağlama ve ondalık noktasının hizasını koruma için hayati önem taşır. Paket, LED çiplerini, açık gri yüzey/beyaz segment maskesini ve bağlantı pinlerini barındırır.

6. Pin Bağlantısı ve Dahili Devre

Cihaz, 7 segment artı ondalık nokta göstergesi için standart 10 pinli bir konfigürasyona sahiptir. Birortak katotmimarisi kullanır. Bu, tüm LED segmentlerinin katotlarının (negatif terminaller) dahili olarak birbirine bağlandığı ve ayrıca birbirine bağlanan 3 ve 8 numaralı pinlere getirildiği anlamına gelir. Her bir segmentin (A'dan G'ye) ve ondalık noktanın (DP) anotları (pozitif terminaller) ayrı pinlere (1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10) getirilir. Dahili devre şeması, anotları izole edilmiş ve katotları ortak düğüme bağlı sekiz ayrı LED'i (yedi segment + DP) göstererek bu düzeni görsel olarak temsil eder. Bu konfigürasyon, rakamların hızlı bir sırayla birer birer güçlendirildiği çoklama için idealdir.

7. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Mutlak maksimum değerler, belirli lehimleme koşullarını içerir: cihaz, lehimleme işlemi sırasında lehim ucunun paketin oturma düzleminin en az 1/16 inç (yaklaşık 1.6 mm) altında olması koşuluyla, 260°C lehim havya sıcaklığına 5 saniye boyunca maruz bırakılabilir. Bu, aşırı ısının pinlerden yukarı çıkıp dahili LED çiplerine veya plastik pakete zarar vermesini önlemek için kritik bir talimattır. Dalga veya reflow lehimleme için, profil, paketin termal limitleri içinde kalacak şekilde dikkatlice kontrol edilmelidir, tipik olarak nem hassasiyeti ve reflow profilleri için IPC/JEDEC J-STD-020 standardına atıfta bulunulur, ancak burada açıkça belirtilmemiştir. Montaj sırasında her zaman uygun ESD (Elektrostatik Deşarj) işleme prosedürleri takip edilmelidir.

8. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

LSHD-5503, parlak, güvenilir, tek rakamlı sayısal bir gösterge gerektiren herhangi bir uygulama için uygundur. Yaygın kullanımlar şunları içerir: test ve ölçüm ekipmanları (multimetreler, frekans sayaçları), endüstriyel kontrol panelleri (sıcaklık göstergeleri, sayaç okumaları), tüketici cihazları (mikrodalga fırınlar, çamaşır makineleri, ses ekipmanları), otomotiv yedek parça göstergeleri ve satış noktası terminalleri.

8.2 Kritik Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Her segmentle (veya sabit akım sürücüsü) ileri akımı güvenli bir değere (≤25 mA sürekli) sınırlamak için bir seri direnç kullanılmalıdır. Direnç değeri, besleme gerilimi ve veri sayfasındaki ileri gerilim düşüşü kullanılarak hesaplanır.
• Çoklama:Çok rakamlı göstergeler için, LSHD-5503 gibi ortak katotlu bir cihaz idealdir. Bir mikrodenetleyici, bir rakamın segment anotlarını sürerken o rakamın ortak katodunu sırayla etkinleştirebilir. Tepe akım derecesi (90 mA darbe), kısa çoklama periyodu sırasında daha yüksek anlık akıma izin vererek parlak bir ortalama parlaklık elde etmeyi sağlar.
• Termal Tasarım:Akım düşürme eğrisine uyun. Yüksek ortam sıcaklıklarında veya yüksek sürekli akımlarda çalışıyorsanız yeterli havalandırmayı sağlayın. PCB düzeni, pinlerden ısı dağılımına yardımcı olabilir.
• Görüş Açısı:Veri sayfası, geniş bir görüş açısı iddia etmektedir, bu da göstergenin eksen dışı konumlardan görülebildiği uygulamalar için faydalıdır.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart GaAsP (Galyum Arsenür Fosfit) kırmızı LED'ler gibi eski teknolojilerle karşılaştırıldığında, LSHD-5503'teki AlInGaP teknolojisi önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği sunar, bu da aynı sürüş akımı için daha büyük parlaklık sağlar. Ayrıca sıcaklık ve zaman içinde üstün renk saflığı ve kararlılık sağlar. Renk filtreli bazı modern beyaz LED'lerle karşılaştırıldığında, AlInGaP kırmızı LED'ler doğası gereği tek renklidir ve saf kırmızı ışık üretmek için daha verimlidir. 0.56 inç'lik rakam yüksekliği, onu yaygın bir boyut kategorisine yerleştirir ve okunabilirlik ile fiziksel ayak izi arasında iyi bir denge sunar. Ortak katot konfigürasyonu, belirli devre topolojilerinde ortak anot tiplerine kıyasla mikrodenetleyici tabanlı çoklanmış tasarımlar için doğrudan bir avantaj sunar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Bu göstergiyi doğrudan 5V'luk bir mikrodenetleyici pininden sürebilir miyim?

A: Hayır. Bir akım sınırlayıcı direnç kullanmalısınız. Tipik bir kırmızı LED yaklaşık 2V düşer. Doğrudan 5V bağlamak aşırı akıma neden olur ve segmenti tahrip eder. Direnci hesaplayın: R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120Ω (güvenlik için maksimum V_F kullanarak).

S: "Işık Şiddeti için Sınıflandırıldı" ifadesi tasarımım için ne anlama geliyor?

A: Bu, belirli bir parlaklık aralığından parçalar sipariş edebileceğiniz anlamına gelir. Birden fazla birim arasında görsel tutarlılık kritikse (örneğin, çok rakamlı bir panel), tüm rakamların eşleşen parlaklığa sahip olmasını sağlamak için dağıtıcınıza istenen grup kodunu belirtin.

S: Tepe akım 90mA, ancak sürekli akım sadece 25mA. Daha parlak çıkış için 90mA kullanabilir miyim?

A: Yalnızca belirtildiği gibi darbe modunda (1 kHz, %15 görev döngüsü). Bu durumda ortalama akım 90mA * 0.15 = 13.5mA olacaktır, bu sürekli derece içindedir. 90mA'da sürekli çalışma, güç dağılımı limitini aşar ve hızlı arızaya neden olur.

S: İki ortak katot pinini (3 ve 8) nasıl bağlarım?

A: Dahili olarak birbirine bağlıdırlar. İkisinden birini kullanabilir veya potansiyel olarak daha iyi akım dağılımı ve termal performans için her ikisini de sürücü devrenize (örneğin, transistör havuzu) bağlayabilirsiniz.

11. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: Basit bir 3 rakamlı voltmetre göstergesi tasarımı.

Üç LSHD-5503 göstergesi kullanılır. Yeterli G/Ç pinine sahip bir mikrodenetleyici seçilir. Tasarım, zaman bölmeli çoklamayı kullanır:

1. Her rakamın ortak katot pinleri, mikrodenetleyici tarafından kontrol edilen ayrı NPN transistörlere (veya özel bir sürücü IC'sine) bağlanır.

2. Üç rakamın da segment anot pinleri (A-G, DP) birbirine bağlanır ve akım sınırlayıcı dirençler aracılığıyla mikrodenetleyiciye bağlanır.

3. Mikrodenetleyici yazılımı: a) Tüm katot sürücü transistörlerini kapatır. b) Yüzler basamağı için hangi segmentlerin yanması gerektiğini hesaplar. c) Anot hatlarındaki segment desenini etkinleştirir. d) Yüzler basamağının katodu için transistörü kısa süreliğine etkinleştirir. e) Adımları b-d'yi onlar ve birler basamakları için hızlı bir şekilde (örneğin, 1 kHz genel hızda) tekrarlar.

Kısa açık kalma süresi boyunca tepe segment akımı, düşük görev döngüsünü (3 rakamlı bir sistemde rakam başına ≈%33) telafi etmek için daha yüksek (örneğin, 40-60 mA) ayarlanabilir, böylece ortalama güç ve ısı limitler içinde kalırken parlak, titremesiz bir ekran elde edilir.

12. Teknoloji Prensibi Tanıtımı

LSHD-5503, Galyum Arsenür (GaAs) substratı üzerinde epitaksiyel olarak büyütülen Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) yarıiletken malzemesine dayanır. Bu, III-V grubundan bir bileşik yarıiletkendir. P-n eklemine ileri bir gerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgeye enjekte edilir. Bunların yeniden birleşmesi, foton (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarır. AlInGaP alaşımının belirli bant aralığı enerjisi, yayılan ışığın dalga boyunu belirler; bu durumda, yaklaşık 624-632 nm civarında kırmızı ışık üretecek şekilde ayarlanmıştır. AlInGaP gibi doğrudan bant aralıklı bir malzemenin kullanılması, yüksek iç kuantum verimliliği ile sonuçlanır. Işık, altındaki LED çipinden gelen ışığı yansıtan ve dağıtan beyaz boyalı segmentlere sahip açık gri bir yüz içeren kalıplanmış epoksi paket aracılığıyla yayılır. Beyaz boya, kullanıcıya görünen tekdüze aydınlatılmış segmentleri oluşturur.

13. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

LSHD-5503 olgun ve güvenilir bir teknolojiyi temsil ederken, daha geniş ekran teknolojisi alanı gelişmeye devam etmektedir. AlInGaP, kırmızı ve kehribar LED'ler için baskın yüksek verimlilik teknolojisi olmaya devam etmektedir. Ayrık LED göstergelerdeki trendler, daha da yüksek verimlilik (vat başına daha fazla lümen) peşinde koşmayı içerir, bu da taşınabilir cihazlarda pil ömrünü iyileştirir ve termal yükü azaltır. Ayrıca, çip ölçeğinin kendisinin küçültülmesi yönünde bir eğilim vardır, bu da potansiyel olarak daha küçük paket ayak izlerine veya çok elemanlı göstergelerde daha yüksek piksel yoğunluğuna olanak tanır. Dahası, entegrasyon kilit bir trenddir; sürücü elektroniği ve bazen mikrodenetleyiciler bile "akıllı ekran" modüllerine entegre edilmektedir, bu da son mühendisler için tasarım sürecini basitleştirir. Ancak, standart, uygun maliyetli, tek rakamlı sayısal göstergeler için, LSHD-5503 gibi kanıtlanmış performansı ve geniş kullanılabilirliği olan cihazlar, özellikle özel grafik ekranların gerekli olmadığı uygulamalarda, öngörülebilir gelecekte elektronik tasarımda temel bir bileşen olarak kalacaktır.