LSHD-F101 0.39 İnç Tek Haneli Kırmızı LED Gösterge Veri Sayfası - Rakam Yüksekliği 10.0mm - İleri Gerilim 2.6V - Güç 70mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LSHD-F101, tek haneli, yedi segment artı ondalık noktalı bir LED gösterge modülüdür. Yüksek verimli kırmızı ışık yayılımı üretmek için, Galliyum Arsenür (GaAs) substratı üzerinde büyütülmüş gelişmiş Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) epitaksiyel katmanları kullanır. Bu cihazın temel uygulama alanı, ölçüm panelleri, tüketici elektroniği cihazları ve endüstriyel kontroller gibi net, parlak ve güvenilir sayısal okumaların gerektiği elektronik ekipmanlardır. Temel avantajları arasında sürekli düzgün segmentler sayesinde mükemmel karakter görünümü, üstün görünürlük için yüksek parlaklık ve kontrast ile uzun çalışma ömrü sağlayan katı hal güvenilirliği yer alır.

1.1 Temel Özellikler

• Rakam Yüksekliği: 0.39 inç (10.0 mm).
• Pürüzsüz karakter görünümü için Sürekli Düzgün Segmentler.
• Enerji verimliliğini artıran Düşük Güç Gereksinimi.
• Mükemmel okunabilirlik için Yüksek Parlaklık ve Yüksek Kontrast.
• Çeşitli montaj pozisyonlarına uygun Geniş Görüş Açısı.
• Hareketli parçası olmayan Katı Hal Güvenilirliği.
• Çok haneli uygulamalarda parlaklık eşleştirmesi için Işık Şiddetine Göre Kategorize Edilmiş.
• RoHS (Zararlı Maddelerin Kısıtlanması) direktiflerine uygun Kurşunsuz Paket.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine Nesnel Yorumlama

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Güvenilir performans için bu sınırlarda veya yakınında çalıştırılması önerilmez.

• Segment Başına Güç Dağılımı: 70 mW. Bu, termal hasara neden olmadan tek bir LED segmenti tarafından güvenle dağıtılabilecek maksimum güçtür.
• Segment Başına Tepe İleri Akımı: 90 mA. Bu değer, darbe koşullarında (1/10 görev döngüsü, 0.1ms darbe genişliği) geçerlidir ve sürekli akım değerinden daha yüksektir.
• Segment Başına Sürekli İleri Akım: 25°C'de 25 mA. Ortam sıcaklığı 25°C'nin üzerine çıktıkça bu akım 0.28 mA/°C oranında doğrusal olarak azalır. Daha yüksek sıcaklıklarda uygun soğutma veya akım azaltma gereklidir.
• Segment Başına Ters Gerilim: 5 V. Ters öngerilimde bu gerilimin aşılması ani ve ciddi bir arızaya neden olabilir.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklık Aralığı: -35°C ila +105°C. Cihaz, bu geniş endüstriyel sıcaklık aralığında çalışma ve depolama için derecelendirilmiştir.
• Lehimleme Koşulları: Paket, oturma düzleminin 1/16 inç (yaklaşık 1.6 mm) altında ölçüldüğünde, maksimum 5 saniye boyunca 260°C'de lehimlemeye dayanabilir.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Bunlar, belirtilen test koşullarında (Ta=25°C) ölçülen tipik performans parametreleridir.

• Segment Başına Ortalama Işık Şiddeti (Iv): 1mA sürücü akımında 200-750 ucd'den 10mA'de 3400-9750 ucd'ye kadar değişir. Bu yüksek şiddet, parlak ekran çıktısı sağlar.
• Tepe Yayılım Dalga Boyu (λp): 650 nm (tipik). Bu, optik güç çıktısının maksimum olduğu dalga boyunu belirtir.
• Baskın Dalga Boyu (λd): 639 nm (tipik). Bu, insan gözü tarafından algılanan tek dalga boyudur ve rengi kırmızı olarak tanımlar.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ): 20 nm (tipik). Bu, yayılan kırmızı ışığın spektral saflığını gösterir.
• Çip Başına İleri Gerilim (Vf): 20mA test akımında 2.10V ila 2.60V. Devre tasarımı, tutarlı sürücü akımını sağlamak için bu aralığı karşılamalıdır.
• Segment Başına Ters Akım (Ir): 5V ters gerilimde maksimum 100 µA. Bu parametre yalnızca test amaçlıdır; sürekli ters öngerilimli çalışma yasaktır.
• Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı: 1mA ile sürüldüğünde segmentler arasında maksimum 2:1. Bu, ekran genelinde düzgün parlaklık sağlar.

3. Kategorilendirme Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, cihazın "Işık Şiddetine Göre Kategorize Edildiğini" belirtir. Bu, göstergelerin standart bir test akımında (örn. 1mA veya 10mA) ölçülen ışık çıktısına göre sınıflandırıldığı bir kategorilendirme sürecini ifade eder. Bu, tasarımcıların çok haneli göstergelerde görsel düzgünlüğü sağlamak, bazı rakamların diğerlerinden daha parlak veya daha sönük görünmesini önlemek için aynı veya bitişik şiddet kategorilerinden parçalar seçmelerine olanak tanır. Bu alıntıda belirli kategori kodu detayları sağlanmamış olsa da, bu kategorilendirme, nihai uygulamada estetik ve işlevsel tutarlılık için kritik bir kalite kontrol adımıdır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, detaylı tasarım için gerekli olan "Tipik Elektriksel / Optik Karakteristik Eğrileri"ne atıfta bulunur. Bunlar tipik olarak şunları içerir:

• IV Eğrisi (İleri Akım vs. İleri Gerilim): Sabit akım sürücüleri tasarlamak için kritik olan üstel ilişkiyi gösterir.
• Işık Şiddeti vs. İleri Akım: Işık çıktısının akımla nasıl arttığını gösterir, parlaklık kalibrasyonu ve verimlilik hesaplamalarına yardımcı olur.
• Işık Şiddeti vs. Ortam Sıcaklığı: Sıcaklık yükseldikçe ışık çıktısının azalmasını gösterir, termal yönetim için önemlidir.
• Spektral Dağılım: Göreceli şiddeti dalga boyuna karşı çizen bir grafik, baskın ve tepe dalga boylarını ve spektral genişliği doğrular.

Tasarımcılar, sürüş koşullarını optimize etmek, sıcaklık bağımlılıklarını anlamak ve gerçek çalışma ortamındaki performansı tahmin etmek için bu eğrilere danışmalıdır.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

Gösterge, beyaz segmentli açık gri bir yüze sahiptir. Temel boyutsal notlar şunları içerir:

• Aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsindendir ve genel tolerans ±0.25mm'dir.
• Bacak ucu kayma toleransı ±0.40 mm'dir.
• Bacaklar için önerilen PCB delik çapı 1.0 mm'dir.
• Kalite spesifikasyonları, optik netlik ve mekanik bütünlüğü sağlamak için yabancı maddeleri, segment içindeki kabarcıkları, reflektör eğilmesini ve yüzey mürekkep kirliliğini sınırlar.

5.2 Bacak Yapılandırması ve Devre Şeması

Cihaz, ortak anot mimarisine sahip 10 bacaklı bir yapılandırmaya sahiptir. İç devre şeması, dahili olarak birbirine bağlanan iki ortak anot bacağını (Bacak 1 ve Bacak 6) gösterir, bu yedeklilik ve potansiyel olarak daha iyi akım dağılımı sağlar. Segment katotları (A-G ve DP) ayrı bacaklara bağlıdır. Bu yapılandırma, çok haneli çoğullama için standarttır, ancak bu tek haneli bir birimdir. Bacak bağlantısı şu şekildedir: 1-Ortak Anot, 2-F, 3-G, 4-E, 5-D, 6-Ortak Anot, 7-DP, 8-C, 9-B, 10-A.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Otomatik Lehimleme

Önerilen koşul: Paketin oturma düzleminin 1.6mm (1/16 inç) altında ölçüldüğünde, 5 saniye boyunca 260°C. Bu işlem sırasında bileşen gövde sıcaklığı maksimum derecesini aşmamalıdır.

6.2 Manuel Lehimleme

Önerilen koşul: Maksimum 5 saniye boyunca 350°C ±30°C, havya ucu oturma düzleminin 1.6mm altına konumlandırılarak. Uzun süreli ısıya maruz kalmaktan kaçınılmalıdır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu gösterge, ofis ekipmanları, iletişim cihazları ve ev aletleri dahil olmak üzere sıradan elektronik ekipmanlar için tasarlanmıştır. Yüksek parlaklığı ve okunabilirliği, panel metreler, saat göstergeleri, basit kontrol ünitesi okumaları ve net bir sayısal göstergeye ihtiyaç duyulan tüketici elektroniği için uygun kılar.

7.2 Kritik Tasarım Hususları

• Sürüş Yöntemi:LED parlaklığı voltajın değil akımın bir fonksiyonu olduğundan, tutarlı ışık şiddeti ve uzun ömür sağlamak için sabit voltaj yerine sabit akım sürüşü şiddetle tavsiye edilir.
• Akım Sınırlama:Sürücü devresi, her bir segmentin akımını mutlak maksimum değer (25mA sürekli, sıcaklıkla azaltılmış) dahilinde sınırlamalıdır. Bunun aşılması hızlı bozulmaya neden olur.
• Gerilim Aralığı:Devre, tüm birimlere amaçlanan akımı sağlamak için 2.10V ila 2.60V tam ileri gerilim (Vf) aralığını karşılayacak şekilde tasarlanmalıdır.
• Ters Gerilim Koruması:Sürücü devresi, güç açma, kapatma veya arıza koşullarında LED katotlarına ters gerilim veya gerilim dalgalanmalarının uygulanmasını önlemek için koruma (örn. seri diyotlar veya entegre devre özellikleri) içermelidir.
• Termal Yönetim:Güvenli çalışma akımı, uygulama ortamının maksimum ortam sıcaklığına göre, 25°C üzerinde 0.28 mA/°C azaltma faktörü kullanılarak azaltılmalıdır.

8. Güvenilirlik Testleri

Cihaz, askeri (MIL-STD), Japon endüstriyel (JIS) ve iç standartlara dayanan kapsamlı bir güvenilirlik testi paketinden geçer. Bu testler, sağlamlığını ve uzun ömrünü doğrular:

• Çalışma Ömrü (RTOL):Oda sıcaklığında maksimum derecelendirilmiş akımda 1000 saat.
• Çevresel Stres:Yüksek Sıcaklık/Nem Depolama (65°C/%90-95 RH'de 500saat), Yüksek ve Düşük Sıcaklık Depolama (105°C ve -35°C'de 1000saat), Sıcaklık Döngüsü ve Termal Şok testlerini içerir.
• İşlem Sağlamlığı:Lehim Direnci ve Lehimlenebilirlik testleri, paketin standart montaj işlemlerine dayanabildiğini garanti eder.

9. Uyarılar ve Kullanım Kısıtlamaları

Cihaz, arızanın hayatı veya sağlığı tehlikeye atabileceği güvenlik açısından kritik uygulamalar (örn. havacılık, tıbbi yaşam destek, ulaşım güvenlik sistemleri) için tasarlanmamıştır. Bu tür uygulamalar için, üretici ile özel olarak nitelendirilmiş bileşenler için istişare zorunludur. Üretici, mutlak maksimum değerlerin dışında veya sağlanan talimatlara aykırı çalıştırmadan kaynaklanan hasarlardan sorumluluk kabul etmez. Ters öngerilimden kaçınmak için özel dikkat gereklidir, çünkü bu metal göçüne neden olabilir ve artan sızıntı akımına veya arızaya yol açabilir.

10. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

LSHD-F101, GaAs substratı üzerinde AlInGaP teknolojisini kullanmasıyla kendini farklılaştırır. Standart GaAsP veya GaP gibi eski teknolojilerle karşılaştırıldığında, AlInGaP LED'ler önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği sunar, aynı sürücü akımı için daha büyük parlaklık sağlar. "Sürekli düzgün segmentler" özelliği, bir segment içinde görünür boşlukları veya sıcak noktaları ortadan kaldıran, daha profesyonel ve okunabilir bir karakter görünümüne yol açan yüksek kaliteli bir kalıp ve difüzör tasarımını gösterir. Geniş görüş açısı ve kategorize edilmiş ışık şiddeti, farklı perspektiflerden veya birden fazla birimde tutarlı görsel performans gerektiren uygulamalar için daha fazla avantajdır.

11. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Bu göstergeyi 5V besleme ve basit bir dirençle sürebilir miyim?

C: Evet, ancak dikkatli hesaplama gereklidir. Ohm Kanunu'nu (R = (Vbesleme - Vf_led) / I_led) kullanarak ve 20mA'de en kötü durum Vf'sini 2.6V varsayarak, direnç değeri (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohm olacaktır. Ancak, Vf değişimi nedeniyle, parlaklık segmentler/göstergeler arasında değişebilir. Tutarlılık için sabit akım sürücüsü tercih edilir.

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

C: Tepe Dalga Boyu (650nm), yayılan ışık spektrumunun fiziksel tepe noktasıdır. Baskın Dalga Boyu (639nm), insan gözüne aynı renk algısını üretecek olan tek dalga boyudur. Baskın dalga boyu renk spesifikasyonu için daha alakalıdır.

S: Neden iki Ortak Anot bacağı var?

C: Bu, mekanik simetri sağlar, PCB yerleşimini basitleştirir ve akımı daha eşit dağıtmaya yardımcı olabilir, potansiyel olarak güvenilirliği ve parlaklık düzgünlüğünü iyileştirir.

12. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: Basit bir dijital voltmetre okuması tasarlama.

Bir tasarımcı, 2 haneli bir voltmetre göstergesi için (iki birim gerektiren) LSHD-F101'i seçer. İlk olarak, düzgün parlaklık için aynı kategoriden iki gösterge temin etmek üzere şiddet kategorilendirme bilgilerini kontrol eder. Mikrodenetleyici 3.3V'da çalışır. İyi bir parlaklık için her segmenti 10mA hedefiyle sürmek için, bir transistör dizisi IC kullanarak sabit akım çeken bir sürücü tasarlarlar. Sürücü devresi, gösterge paneline bağlanan uzun kablolardan gelen endüktif gerilim dalgalanmalarını sınırlamak için koruma diyotları içerir. PCB yerleşimi, önerilen 1.0mm montaj delikleri için yeterli boşluk bırakarak göstergeleri yerleştirir ve termal dağılım için bir toprak katmanı içerir. Test sırasında, beklenen maksimum 50°C ortam sıcaklığında segment parlaklığını doğrularlar ve akımın segment başına yaklaşık 18mA'ye (25mA - (0.28mA/°C * (50-25)°C)) uygun şekilde azaltıldığını onaylarlar.

13. Çalışma Prensibi Tanıtımı

LSHD-F101'de ışık yayılımı, AlInGaP malzemelerinden yapılmış bir yarı iletken p-n ekleminde elektrolüminesansa dayanır. Eklemin dahili potansiyelini aşan bir ileri gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler aktif bölgeye enjekte edilir. Burada, yeniden birleşirler ve enerjiyi foton formunda serbest bırakırlar. AlInGaP alaşımının spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler, bu da doğrudan yayılan ışığın dalga boyuna (rengine) karşılık gelir—bu durumda, kırmızı. GaAs substratı optik olarak soğurucudur, bu nedenle çip üstten yayılım için tasarlanmıştır, bu daha sonra düzgün segmentleri oluşturmak için kalıplanmış plastik paket tarafından yayılır.

14. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

AlInGaP teknolojisi, kırmızı, turuncu ve sarı LED'ler için olgun ve yüksek verimli bir çözümü temsil eder. Galyum Nitrür (GaN) tabanlı LED'ler gibi daha yeni teknolojiler mavi, yeşil ve beyaz aydınlatma pazarlarına hakim olsa da, AlInGaP, o spektral bölgedeki üstün verimliliği ve renk saflığı nedeniyle yüksek performanslı kırmızı göstergeler ve ekranlar için tercih edilen malzeme olmaya devam etmektedir. Ekran teknolojisindeki trendler, otomatik montaj ve daha yüksek yoğunluk için yüzey montaj cihazı (SMD) paketlerine doğru ilerlemeyi içerir. LSHD-F101 bir delikli bileşen olsa da, yüksek parlaklık, güvenilirlik ve kategorize edilmiş performans tasarım ilkeleri temel kalmaktadır. Gelecekteki gelişmeler, daha fazla verimlilik artışı, daha geniş sıcaklık aralıkları ve sürücü elektroniği ile entegrasyona odaklanabilir.