LTS-4301JG LED Ekran Veri Sayfası - 0.4 inç Rakam Yüksekliği - AlInGaP Yeşil - 2.6V İleri Voltaj - İngilizce Teknik Belge

1. Ürün Genel Bakışı

LTS-4301JG, net, parlak ve güvenilir sayısal okumalar gerektiren uygulamalar için tasarlanmış kompakt, yüksek performanslı tek haneli bir sayısal görüntüleme modülüdür. Temel işlevi, yedi ayrı ayrı kontrol edilebilir segmenti ve bir ondalık noktası kullanarak 0-9 arası rakamları ve sınırlı bazı alfanümerik karakterleri görsel olarak temsil etmektir. Cihaz, alanın değerli olduğu ancak okunabilirliğin en önemli unsur olduğu çok çeşitli elektronik ekipmanlara entegrasyon için tasarlanmıştır.

Görüntüleme, ışık yayan elemanları için gelişmiş Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit (AlInGaP) yarı iletken teknolojisini kullanır. Bu malzeme sistemi, kırmızı, turuncu, kehribar ve sarı-yeşil spektrumunda yüksek verimli ışık yayılımı üretmesiyle ünlüdür. Bu özel cihazda, belirgin bir yeşil renk üretmek üzere ayarlanmıştır. Saydam olmayan Galyum Arsenür (GaAs) substratı üzerinde AlInGaP kullanımı, görüntülemenin yüksek kontrast oranına katkıda bulunur; çünkü substrat, iç ışık saçılmasını önlemeye yardımcı olarak, yanmayan "gri yüzeyin" koyu, yanan "beyaz segmentlerin" ise parlak ve canlı görünmesini sağlar.

Bu bileşenin hedef pazarı geniştir; endüstriyel kontrol panelleri, test ve ölçüm ekipmanları, tüketici cihazları, otomotiv gösterge panelleri (ikincil ekranlar için), tıbbi cihazlar ve satış noktası terminallerini kapsar. Temel değer önerisi, vakum floresan ekranlar (VFD'ler) veya akkor ampuller gibi eski görüntüleme teknolojilerine kıyasla, katı hal güvenilirliğini ve nispeten düşük güç tüketimini korurken, yüksek parlaklık, mükemmel kontrast ve geniş görüş açıları ile karakterize edilen üstün bir görsel performans paketi sunmasında yatar.

2. Teknik Parametreler Derinlemesine İnceleme

2.1 Optik Özellikler

Optik performans, ekranın işlevselliğinin merkezinde yer alır. Average Luminous Intensity (Iv) 850 µcd (mikrokandela) tipik bir değerle, 1 mA ileri akımında (I_F) belirtilmiştir. Minimum değer 320 µcd'dir ve tabloda maksimum bir değer belirtilmemiştir; bu, hedef odaklı bir spesifikasyon olduğunu gösterir. Bu parametre, standart çalışma koşullarında bir segmentin algılanan parlaklığını tanımlar. Ölçüm, CIE fotopik parlaklık fonksiyonuna kalibre edilmiş bir sensör ve filtre kullanılarak gerçekleştirilir; bu, normal aydınlatma koşullarında insan gözünün spektral hassasiyetini taklit ederek, bildirilen değerin doğrudan görsel algıyla ilişkilendirilmesini sağlar.

Renk özellikleri dalga boyu parametreleriyle tanımlanır. Tepe Emisyon Dalga Boyu (λ_p) ) 571 nm'dir; bu, optik güç çıkışının maksimum olduğu dalga boyudur. Baskın Dalga Boyu (λ_d) 572 nm'dir; bu, LED'in çıkışının algılanan rengine en yakın şekilde karşılık gelen tek renkli ışığın tek dalga boyudur. Bu iki değerin birbirine yakınlığı (571 nm'ye karşı 572 nm), fiziksel tepe noktası ile algılanan renk tonu arasında minimum kayma olan spektral olarak saf bir yeşil rengi gösterir. Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ) 15 nm'dir ve yayılan ışığın yoğunluğunun tepe değerinin en az yarısı olduğu bant genişliğini temsil eder. Daha dar bir yarı genişlik genellikle daha doygun, daha saf bir rengi gösterir.

Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı (I_V-m) maksimum 2:1 olarak belirtilmiştir. Bu, tek bir rakam içindeki en sönük ve en parlak segment arasındaki parlaklık farkının, aynı koşullar altında sürüldüğünde iki katı aşmamasını sağlayarak, ekran düzgünlüğü için kritik bir parametredir. Bu oran, tutarlı ve profesyonel görünümlü bir sayısal karakter elde etmek için hayati önem taşır.

2.2 Elektriksel Özellikler

Elektriksel özellikler, güvenilir kullanım için çalışma sınırlarını ve koşullarını tanımlar. Segment Başına İleri Gerilim (V_F) tipik değeri 2.6V ve I=20 mA'de maksimum değeri 2.6V'dir. Minimum değer 2.05V olarak listelenmiştir._FBu ileri gerilim, AlInGaP teknolojisinin karakteristiğidir ve her segment için, tipik olarak dirençlerden oluşan akım sınırlayıcı devre tasarımında kritik öneme sahiptir.

The Segment Başına Ters Akım (I_R) Ters Gerilim (V) altında maksimum 100 µA'dır._R) 5V. Bu parametre, LED ters öngerilimli olduğunda sızıntı akımının seviyesini gösterir; bu genellikle katı hal cihazları için oldukça düşüktür.

Absolute Maksimum Değerler cihazın hayatta kalması için sert sınırları belirler. Temel değerler şunları içerir:
- Segment Başına Sürekli İleri Akım: 25 mA (25°C'den itibaren doğrusal olarak düşürülmüştür).
- Segment Başına Tepe İleri Akımı: 60 mA (darbe koşullarında izin verilir: 1/10 görev döngüsü, 0.1 ms darbe genişliği).
- Segment Başına Güç Harcaması: 70 mW.
- Segment Başına Ters Gerilim: 5 V.
Bu limitlerde veya üzerinde çalışmak, LED çiplerine kalıcı hasar riski oluşturur.

2.3 Termal ve Çevresel Özellikler

Cihazın derecelendirmesi Çalışma Sıcaklığı Aralığı -35°C ila +85°C aralığındadır. Bu geniş aralık, onu dondurucu dış ortam koşullarından sıcak endüstriyel ortamlara kadar zorlu çevrelerdeki uygulamalar için uygun kılar. Depolama Sıcaklık Aralığı aynıdır (-35°C ila +85°C).

Kritik bir montaj parametresi, Lehim Sıcaklığı spesifikasyon: cihaz, oturma düzleminin 1/16 inç (yaklaşık 1.6 mm) altındaki bir noktada 260\u00b0C'ye 3 saniye dayanabilir. Bu, dalga lehimleme veya yeniden akış lehimleme işlemleri için plastik paketi veya iç tel bağlantılarını hasardan korumak amacıyla üreticilere ısıl profil kurulumunda rehberlik eden standart bir referanstır.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Veri sayfası açıkça belirtir ki cihaz Işık Şiddeti için Kategorize EdilmiştirBu, üreticinin bir sınıflandırma veya ayıklama işlemi kullandığını gösterir. LED üretiminde, epitaksiyel büyüme ve çip işlemedeki hafif farklılıklar nedeniyle çıktıda doğal varyasyonlar olur. Müşteriler için tutarlılığı sağlamak amacıyla, LED'ler üretim sonrasında test edilir ve temel parametrelere göre farklı "sınıflara" ayrılır.

LTS-4301JG için birincil sınıflandırma kriteri, sabit bir test akımındaki (muhtemelen 1 mA veya 20 mA) ışık şiddetidir. Cihazlar, belirli bir sipariş veya partideki tüm birimlerin ışık şiddetlerinin tanımlanmış bir aralık içine düşeceği şekilde gruplandırılır (örneğin, teknik özelliklerde belirtilen 320-850 µcd dağılımı standart bir sınıfı temsil ediyor olabilir veya daha dar alt sınıflar mevcut olabilir). Bu, tasarımcıların garanti edilmiş minimum parlaklığa sahip göstergeleri seçmelerine olanak tanır, böylece çok haneli bir kurulumdaki tüm rakamlarda görünümün tekdüze olması sağlanır. Bu kısa veri sayfasında ayrıntılı olarak belirtilmemiş olsa da, renkli LED'ler için diğer yaygın sınıflandırma parametreleri baskın dalga boyunu (renk tutarlılığını sağlamak için) ve ileri yön gerilimini içerebilir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası referansları Tipik Elektriksel / Optik Karakteristik EğrileriMetin parçasında belirli grafikler sağlanmamış olsa da, böyle bir cihaz için standart eğriler genellikle şunları içerir:

Göreceli Işık Şiddeti - İleri Yön Akımı (I-V Eğrisi): Bu grafik, ışık çıkışının sürücü akımıyla nasıl arttığını gösterir. LED'ler için bu ilişki önemli bir aralıkta genellikle doğrusaldır, ancak çok yüksek akımlarda termal etkiler ve verim düşüşü nedeniyle doyuma ulaşır. Eğri, tasarımcıların cihazı aşırı zorlamadan veya ömrünü kısaltmadan istenen parlaklığı sağlayan bir çalışma akımı seçmelerine olanak tanır.

İleri Yön Gerilimi - İleri Yön Akımı: Bu eğri, bir diyot için tipik olan üstel ilişkiyi göstermektedir. Güç kaynağı gereksinimlerini belirlemek ve seri bir akım sınırlama direnci üzerindeki gerekli voltaj düşüşünü hesaplamak için esastır.

Bağıl Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı Grafiği: Bir LED'in ışık çıkışı, eklem sıcaklığı arttıkça azalır. Bu eğri, bu azalma oranını nicelendirerek, yüksek sıcaklıklarda (örneğin 85°C'de) kalan ışık çıkışının yüzdesini gösterir. Bu, ekranın yeterince parlak kalmasını sağlamak için yüksek sıcaklık ortamlarında çalışan uygulamalar için kritik öneme sahiptir.

Spektral Dağılım Eğrisi: Bu, 15 nm yarı genişlikle 571-572 nm civarında merkezlenmiş çan eğrisini gösteren, bağıl yoğunluğun dalga boyuna karşı çizildiği bir grafik olacaktır. Yayılan ışığın renk saflığını görsel olarak doğrular.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

LTS-4301JG, standart tek haneli yedi segmentli LED paketinde gelir. Paket Boyutları Çizim referans alınmıştır, aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsinden verilmiş olup standart toleranslar \u00b10.25 mm'dir. Fiziksel ayak izi ve segment düzeni, kolay değiştirme ve PCB yerleşimi için endüstri standardı kalıpları takip eder.

The Pin Bağlantısı 10 pinli konfigürasyon için net bir şekilde tanımlanmıştır. Bu bir Ortak Katot tasarım, tüm segmentlerin ve ondalık noktanın katotlarının (negatif terminaller) dahili olarak bağlandığı ve iki ortak pime (Pin 3 ve Pin 8) çıkarıldığı anlamına gelir. Her segment anodu (pozitif terminal) kendine özel bir pine (Pin 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10) sahiptir. Pin 6 özellikle Ondalık Nokta (D.P.) anodu içindir. Bu ortak katot konfigürasyonu yaygın olarak kullanılır ve sürücü devresini basitleştirir, özellikle mikrodenetleyici G/Ç portları ile çoklama teknikleri kullanıldığında.

The Dahili Devre Şeması Bu elektriksel konfigürasyonu görsel olarak temsil eder, sekiz ayrı LED'i (A-G segmentleri artı DP) anotları ayrı ve katotları ortak pinlere bağlı şekilde gösterir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Termal özelliklerde belirtildiği gibi, ana kılavuz lehim sıcaklık limitidir: Oturma düzleminin 1/16 inç (1.6mm) altında 3 saniye boyunca 260°CBu, reflow lehimleme fırınlarını veya dalga lehimleme makinelerini kuran proses mühendisleri için kritik bir parametredir. Termal profil, paket çatlamasını, tabakalanmayı veya iç die yapıştırma ve tel bağlantılarının hasar görmesini önlemek için, cihaz bacaklarındaki sıcaklığın belirtilen süreden daha uzun süre bu limiti aşmayacak şekilde tasarlanmalıdır.

LED çipleri statik elektriğe duyarlı olduğundan, taşıma ve montaj sırasında standart ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemlerine uyulmalıdır. Cihazların antistatik ambalajlarda saklanması ve taşınması ve topraklanmış çalışma istasyonlarının kullanılması önerilir.

Lehimleme sonrası temizlik için, cihazın plastik malzemesi (muhtemelen epoksi veya benzeri) ile uyumlu standart işlemler kullanılmalıdır. İzopropil alkol veya özel elektronik temizleyiciler genellikle güvenlidir, ancak agresif çözücüler kullanılıyorsa uyumluluk doğrulanmalıdır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Devreleri

LTS-4301JG gibi ortak katotlu bir ekran için en yaygın sürme yöntemi bir mikrodenetleyici kullanmaktır. Her segment anot pini, bir akım sınırlama direnci üzerinden bir mikrodenetleyici çıkış pinine bağlanır. Bu direncin değeri (R_limit) Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R_limit = (V_supply - V_F) / I_F. 5V besleme için, V_F 2.6V ve istenen I_F 10 mA olduğunda, direnç (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ohm olacaktır. İki ortak katot pini birbirine bağlanır ve daha sonra, görüntüyü etkinleştirmek için mantıksal DÜŞÜK (0V) olarak ayarlanmış bir çıkış olarak yapılandırılmış bir mikrodenetleyici pinine bağlanır. Birden fazla basamağı sürmek için çoklama kullanılır: tüm basamakların segment hatları paralel olarak bağlanır ve her basamağın ortak katodu ayrı ayrı kontrol edilerek, her seferinde yalnızca bir basamak hızlı bir şekilde art arda açılır. Bu, önemli sayıda G/Ç pininden tasarruf sağlar.

Sabit akım sürücü veya daha yüksek performanslı uygulamalar için, özel LED sürücü entegre devreleri (MAX7219 veya TM1637 gibi) kullanılabilir. Bu yongalar çoğullama, akım regülasyonu ve bazen hatta rakam kod çözümünü dahili olarak halleder, yazılım ve donanım tasarımını büyük ölçüde basitleştirir.

7.2 Tasarım Hususları

Akım Sınırlama: Bir LED'i, akım sınırlayıcı bir mekanizma (direnç veya sabit akım sürücüsü) olmadan doğrudan bir voltaj kaynağına bağlamayın. İleri voltajı, sabit bir eşik değil, akım akışının bir karakteristiğidir; sınırlama olmadan akım yıkıcı bir şekilde yükselecektir.

Parlaklık Kontrolü: Parlaklık temel olarak iki şekilde kontrol edilebilir: 1) İleri akımın ayarlanması (bir voltaj sürüş şemasında sınırlayıcı direnç değeri aracılığıyla). 2) Segment veya ortak katot hatlarında Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) kullanılması. PWM daha verimlidir ve daha geniş, daha doğrusal bir karartma aralığı sağlar.

Görüş Açısı: Veri sayfası "Geniş Görüş Açısı" olduğunu belirtmektedir. En iyi okunabilirlik için, ekranın ana bakış yönü ekran yüzeyine kabaca dik olacak şekilde monte edilmelidir. Geniş açı, eksen dışından bakış için esneklik sağlar.

Isı Dağılımı: Her bir segment için güç dağılımı düşük olsa da (maks. 70 mW), birden fazla segmentin aynı anda açık olduğu çoklanmış bir uygulamada, paket içindeki toplam güç artabilir. Gösterge kapalı bir alandaysa, özellikle yüksek ortam sıcaklığı ortamlarında yeterli havalandırma sağlayın.

8. Teknik Karşılaştırma ve Avantajlar

Eski yedi segmentli teknolojilerle karşılaştırıldığında, LTS-4301JG belirgin avantajlar sunar:
- Akkor/Lamba Tabanlı Gösterge Panellerine Karşı: Çok daha düşük güç tüketimi, çok daha uzun ömür (on binlerce saat, yüzlerce/binlerce saate karşı), daha yüksek darbe ve titreşim direnci ve daha serin çalışma.
- Vakum Floresan Ekranlara (VFD) Karşı: Daha düşük çalışma voltajı (VFD'ler için onlarca volta karşı 2-5V), daha basit sürücü elektroniği, filaman güç kaynağı gereksinimi yok ve tipik olarak yüksek nem ortamlarında daha iyi performans. VFD'ler daha geniş görüş açıları ve farklı bir renk (genellikle mavi-yeşil) sunabilir, ancak LED'ler genellikle daha dayanıklıdır.
- Sıvı Kristal Ekranlara (LCD) Karşı: LED'ler emisif ve dolayısıyla kendinden ışıklıdır, arka ışık olmadan düşük ışık ve ışıksız koşullarda mükemmel görünürlük sağlar. Çok daha hızlı bir tepki süresine ve daha geniş bir çalışma sıcaklığı aralığına sahiptirler. LCD'ler ise statik ekran modlarında önemli ölçüde daha az güç tüketir ve daha karmaşık grafikler gösterebilir.

Kullanımı AlInGaP Teknik olarak, eski GaP (Gallium Phosphide) yeşil LED'lere kıyasla, önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği sağlar; bu da aynı giriş akımı için daha parlak ekranlar veya daha düşük güçte aynı parlaklık anlamına gelir. Renk ayrıca daha doygun ve görsel olarak daha çekicidir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: İki ortak katot piminin (Pin 3 ve Pin 8) amacı nedir?
C: Bu öncelikle dual-in-line paket üzerinde mekanik ve elektriksel simetri içindir. Aynı anda birden fazla segment yanıyorsa akım dağılımını dengelemeye yardımcı olur ve PCB yönlendirmede esneklik sağlar. Dahili olarak bu iki pin birbirine bağlıdır, bu nedenle herhangi birini veya her ikisini birlikte bağlayarak kullanabilirsiniz.

Q: Bu ekranı 3.3V mikrodenetleyici sistemi ile sürebilir miyim?
A: Evet, ancak akım sınırlama direncini yeniden hesaplamanız gerekir. V_supply 3.3V ve V_F 2.6V olduğunda, direnç üzerindeki voltaj sadece 0.7V'dir. 10 mA akım için 70 Ohm'luk bir dirence ihtiyacınız olacaktır (0.7V / 0.01A). Mikrodenetleyicinin çıkış pininin gerekli akımı çekebildiğinden/verebildiğinden emin olun.

Q: Işık şiddeti µcd cinsinden verilmiştir. Bu pratikte ne kadar parlaktır?
C: 850 µcd (0.85 mcd), küçük bir gösterge LED'i için standart bir parlaklıktır. Normal ortam ışığında kapalı mekanda görüntülenen yedi segmentli bir ekran için bu, net ve kolayca okunabilen karakterler sağlar. Güneş ışığında okunabilirlik uygulamaları için çok daha yüksek parlaklık (segment başına onlarca mcd) gerekir.

Q: Açıklamadaki "Rt. Hand Decimal" ne anlama gelir?
A: Ondalık noktasının rakamın sağ tarafında konumlandığını gösterir; bu, sayısal göstergeler için standart ve en yaygın yerleşimdir.

10. Operasyonel İlkeler

Temel çalışma prensibi, bir yarı iletken p-n eklemindeki elektrolüminesansa dayanır. AlInGaP çipi, p-tipi ve n-tipi yarı iletken malzeme katmanlarından oluşur. Eklemin dahili potansiyelini (yaklaşık V_F) aşan bir ileri gerilim uygulandığında, n-bölgesinden elektronlar ve p-bölgesinden oyuklar, aktif bölgeye enjekte edilir ve burada yeniden birleşirler. AlInGaP gibi doğrudan bant aralıklı bir yarı iletkende, bu yeniden birleşmelerin önemli bir kısmı enerjiyi foton (ışık) formunda salar. Yayılan ışığın belirli dalga boyu (rengi), yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir; bu enerji, kristal büyütme işlemi sırasında Alüminyum, İndiyum, Galyum ve Fosfor oranları ayarlanarak mühendislik edilir.

Yedi segmentli format, minimum sayıda bağımsız kontrollü eleman (yedi segment artı bir ondalık noktası) kullanarak sayısal rakamları temsil etmenin basit ve verimli bir yoludur. Bu segmentlerin belirli kombinasyonlarını aydınlatarak, onluk sistemdeki tüm rakamlar (0-9) ve bazı harfler (A, C, E, F, H, L, P vb.) oluşturulabilir.

11. Teknoloji Trendleri

LTS-4301JG gibi ayrık yedi segmentli LED ekranlar, basitlikleri, sağlamlıkları ve uygun maliyetleri nedeniyle özel sayısal okumalar için son derece geçerli olmaya devam ederken, daha geniş ekran teknolojisi trendleri uygulama alanlarını etkilemektedir.

Entegrasyon: LED rakamları, sürücü IC'si ve bazen bir mikrodenetleyiciyi tek bir pakette içeren, seri arayüzler (I2C, SPI) üzerinden iletişim kuran entegre ekran modüllerine yönelik bir eğilim bulunmaktadır. Bu, son kullanıcı için bileşen sayısını ve tasarım karmaşıklığını azaltır.

Malzeme Evrimi: AlInGaP teknolojisi olgunlaşmıştır ve kırmızı-kehribar-sarı-yeşil renkler için mükemmeldir. Saf yeşil ve mavi-yeşil için, İndiyum Galyum Nitrür (InGaN) teknolojisi genellikle daha yüksek verimlilik sunar. Gelecekteki ekranlar, daha da iyi performans için gelişmiş fosfor dönüştürmeli LED'ler veya mikro-LED dizileri kullanabilir.

Uygulama Kaydırma: Karmaşık alfasayısal veya grafiksel bilgiler için nokta matris LED ekranlar, OLED'ler veya TFT LCD'ler giderek daha fazla kullanılmaktadır. Ancak, yedi segmentli gösterge panosunun rakamlar için aşırı netlik, ultra düşük maliyet ve yalnızca sayıların gösterilmesi gereken uygulamalarda kullanım kolaylığı gibi rakipsiz avantajları bulunmaktadır. Bu da öngörülebilir gelecekte enstrümantasyon, endüstriyel kontroller ve cihazlardaki kullanımını sürdüreceğini garanti etmektedir. Buradaki eğilim, daha yüksek parlaklık, daha düşük güç tüketimi ve bu klasik form faktörünün muhtemelen daha akıllı, adreslenebilir versiyonlarına doğrudur.