LTS-4301JD LED Ekran Veri Sayfası - 0,4 inç Rakam Yüksekliği - Hiper Kırmızı 650nm - 2,6V İleri Gerilim - 70mW Güç Dağılımı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTS-4301JD, net ve parlak sayısal okumalar gerektiren uygulamalar için tasarlanmış, kompakt ve yüksek performanslı tek haneli bir sayısal görüntüleme modülüdür. Temel işlevi, standart yedi segment konfigürasyonu kullanarak ve sağ tarafta bir ondalık nokta ile desteklenerek 0'dan 9'a kadar rakamları görsel olarak temsil etmektir. Cihaz, alan, güç verimliliği ve okunabilirliğin kritik faktörler olduğu çok çeşitli elektronik ekipmanlara entegrasyon için tasarlanmıştır.

Ekran, ışık yayan elemanları için gelişmiş AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit) yarı iletken teknolojisini kullanır. Bu malzeme sistemi, yüksek parlaklıkta kırmızı ışık üretmedeki verimliliği nedeniyle özellikle seçilmiştir. Çipler, iç ışık saçılmasını önleyerek ve yanmayan segmentlerin tanımını iyileştirerek kontrastı artıran şeffaf olmayan bir GaAs (Galyum Arsenür) substratı üzerine üretilmiştir. Paket, beyaz segment işaretlemeli gri bir ön panele sahiptir; bu, kapalı durumda mükemmel bir görünüm ve segmentler aydınlatıldığında yüksek kontrast sağlar.

Bu bileşenin birincil hedef pazarları arasında endüstriyel enstrümantasyon, tüketici cihazları, test ve ölçüm ekipmanları, satış noktası sistemleri ve otomotiv gösterge paneli ekranları bulunur. Kategorize edilmiş ışık şiddeti, üretim partileri arasında tutarlı parlaklık seviyeleri sağlar; bu, tek tip görsel performans gerektiren uygulamalar için hayati önem taşır.

2. Teknik Parametrelerin Derin Nesnel Yorumu

2.1 Fotometrik ve Optik Karakteristikler

Optik performans, ortam sıcaklığının (Ta) 25°C olduğu standart test koşullarında tanımlanır. Ana parametre olan Ortalama Işık Şiddeti (Iv), 1 mA ileri akımda (IF) sürüldüğünde tipik olarak 650 µcd (mikrokandela) değerine sahiptir. Belirtilen minimum değer 200 µcd'dir ve temel bir parlaklık seviyesi sağlar. Işık şiddeti, CIE (Uluslararası Aydınlatma Komisyonu) standart fotopik göz tepki eğrisine kalibre edilmiş bir sensör ve filtre kombinasyonu kullanılarak ölçülür; bu, raporlanan değerlerin insan görsel algısına karşılık geldiğini garanti eder.

Cihaz, hiper kırmızı spektrumda ışık yayar. Tepe Emisyon Dalga Boyu (λp) tipik olarak 650 nanometredir (nm). Algılanan renkle daha yakından ilişkili olan Baskın Dalga Boyu (λd) 639 nm olarak belirtilmiştir. Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ) 20 nm'dir; bu, spektral saflığı ve yayılan dar dalga boyu aralığını gösterir ve doymuş bir kırmızı renk ile sonuçlanır. Maksimum 2:1 Işık Şiddeti Eşleştirme Oranı belirtilmiştir; bu, aynı sürüş koşullarında herhangi iki segment arasındaki parlaklık farkının bu oranı aşmayacağı anlamına gelir ve oluşturulan rakamın tek tip görünümünü sağlar.

2.2 Elektriksel Parametreler

Elektriksel karakteristikler, çalışma sınırlarını ve tipik performansı tanımlar. Segment başına İleri Gerilim (VF), 20 mA test akımında 2,1V ile 2,6V arasında değişir. Tasarımcılar, sürücü devrenin bunu aşmak için yeterli gerilimi sağlayabildiğinden emin olmalıdır. Mutlak Maksimum Değerler katı sınırlar belirler: Segment başına Sürekli İleri Akım 25 mA'yı aşmamalıdır ve 25°C üzerinde 0,33 mA/°C'lik doğrusal bir güç azaltma faktörü vardır. Bu güç azaltma, termal yönetim için çok önemlidir; ortam sıcaklığı yükseldikçe, aşırı ısınmayı ve kalıcı hasarı önlemek için izin verilen maksimum akım azaltılmalıdır.

Darbe koşullarında (1/10 görev döngüsü, 0,1 ms darbe genişliği) 90 mA'lık bir Tepe İleri Akımına izin verilir; bu, çoklama şemaları veya kısa süreli parlaklık artırımı için kullanılabilir. Segment başına maksimum Ters Gerilim (VR) 5V'dir; bunun aşılması LED'in PN eklemini hasara uğratabilir. Ters Akım (IR), ters öngerilimde 5V uygulandığında maksimum 100 µA olarak belirtilmiştir; bu, eklemin sızıntı karakteristiğini gösterir.

2.3 Termal ve Güvenilirlik Parametreleri

Cihaz, -35°C ila +85°C arasında bir Çalışma Sıcaklığı Aralığı için derecelendirilmiştir. Bu geniş aralık, önemli sıcaklık değişimlerine maruz kalan ortamlar için uygun olmasını sağlar. Depolama Sıcaklığı Aralığı aynıdır (-35°C ila +85°C). Segment başına Güç Dağılımı 70 mW ile sınırlıdır. Uzun vadeli güvenilirlik için, uygun akım sınırlama ve gerekirse soğutucu kullanarak bu dağılımı yönetmek esastır. Veri sayfası ayrıca bir lehimleme sıcaklık profili belirtir: cihaz, oturma düzleminin 1/16 inç (yaklaşık 1,6 mm) altındaki bir noktada 260°C'de 3 saniye dayanabilir; bu, yeniden akış lehimleme sürecine rehberlik eder.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, cihazların "Işık Şiddeti için Kategorize Edildiğini" belirtir. Bu, üretim sonrası bir sınıflandırma veya ayırma sürecini ima eder. Bu alıntıda belirli sınıf kodu detayları sağlanmamış olsa da, bu tür ekranlar için tipik kategorizasyon, standart bir test akımında (örneğin, 1 mA) ölçülen ışık şiddetine göre birimleri gruplamayı içerir. Bu, müşterilerin tutarlı parlaklık seviyelerine sahip ürünler almasını sağlar. Bu bileşenleri tedarik eden tasarımcılar, özellikle birden fazla ekran yan yana kullanıldığında, seçilen yoğunluk kategorisinin uygulamalarının tekdüzelik gereksinimlerini karşıladığından emin olmak için üreticiden belirli sınıflandırma yapısını teyit etmelidir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, son sayfadaki "Tipik Elektriksel / Optik Karakteristik Eğrileri"ne atıfta bulunur. Sağlanan metinde belirli grafikler detaylandırılmamış olsa da, tam veri sayfalarında tipik olarak bulunan bu tür eğriler tasarım için kritik öneme sahiptir. Bunlar normalde şunları gösterir:

• Bağıl Işık Şiddeti - İleri Akım (I-V Eğrisi):Bu grafik, ışık çıkışının sürücü akımıyla nasıl arttığını gösterir. Genellikle doğrusal değildir ve verimlilik çok yüksek akımlarda genellikle düşer.
• İleri Gerilim - İleri Akım:Bu eğri, LED'in dinamik direncini göstererek akım sınırlayıcı devre tasarımına yardımcı olur.
• Bağıl Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı:Bu, sıcaklık arttıkça ışık çıkışının azalmasını gösterir; bu, standart olmayan ortamlarda çalışan uygulamalar için hayati önem taşır.
• Spektral Dağılım:Bağıl yoğunluğun dalga boyuna karşı çizildiği bir grafik, tepe ve baskın dalga boyu özelliklerini ve spektral yarı genişliği görsel olarak doğrular.

Mühendisler, yalnızca mutlak maksimum değerlerde çalışmak yerine, parlaklık, verimlilik ve ömür dengesi için sürüş koşullarını optimize etmek üzere bu eğrileri kullanmalıdır.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

Cihaz, detaylı bir paket boyut çizimi ile sunulmuştur. Tüm boyutlar milimetre cinsinden verilmiştir ve aksi belirtilmedikçe genel tolerans ±0,25 mm'dir (0,01 inç). Ekranın rakam yüksekliği 0,4 inç'tir (10,0 mm). Mekanik çizim, paketin toplam uzunluğunu, genişliğini ve yüksekliğini, segment ve ondalık nokta yerleşimini, bacak (pin) aralığını ve boyutlarını ve herhangi bir anahtarlama veya yönlendirme özelliklerini tanımlar. Bu bilgi, PCB ayak izini oluşturmak, ürün muhafazasına uygun şekilde yerleştirmek ve ekranı kart üzerinde doğru hizalamak için gereklidir.

6. Pin Bağlantısı ve İç Devre

LTS-4301JD bir Ortak Katot cihazıdır. Pin bağlantı şeması açıkça sağlanmıştır:

1. Pin 1: Anot G (Segment G)
2. Pin 2: Anot F (Segment F)
3. Pin 3: Ortak Katot
4. Pin 4: Anot E (Segment E)
5. Pin 5: Anot D (Segment D)
6. Pin 6: Anot D.P. (Ondalık Nokta)
7. Pin 7: Anot C (Segment C)
8. Pin 8: Ortak Katot
9. Pin 9: Anot B (Segment B)
10. Pin 10: Anot A (Segment A)

İki ortak katot pini (3 ve 8) bulunması tipiktir; bu, paketteki akım yoğunluğunu azaltmaya ve güvenilirliği artırmaya hizmet eder. İç devre şeması, tüm segment anotlarının (A-G ve DP) birbirinden elektriksel olarak izole olduğunu, katotlarının ise dahili olarak iki ortak katot pinine bağlandığını gösterir. Bu konfigürasyon, sürücü devrenin bireysel segment anotlarına akım sağlamasını ve birleşik akımı ortak katot bağlantısı üzerinden toprağa çekmesini gerektirir.

7. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Sağlanan temel montaj kılavuzu, lehimleme sıcaklık limitidir: bileşen, oturma düzleminin 1,6 mm altındaki bir noktada 260°C'de 3 saniye dayanabilir. Bu standart bir IPC yeniden akış profili referansıdır. Montaj için:

• Kurşunsuz lehimleme için önerilen bir yeniden akış profili kullanın (260°C tepe sıcaklığı ile belirtildiği gibi).
• PCB pad tasarımının paket boyutlarıyla eşleştiğinden emin olun; bu, yanlış hizalanmayı veya mezar taşı etkisini önler.
• Taşıma sırasında bacaklara mekanik stres uygulamaktan kaçının. Plastik lens, kirli aletlerle doğrudan temas ettirilmemelidir.
• Yarı iletken eklemleri korumak için taşıma ve montaj sırasında standart ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemlerine uyun.
• Kullanımdan önce belirtilen depolama sıcaklığı aralığına (-35°C ila +85°C) ve nem koşullarına bağlı kalın.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu ekran, tek, yüksek okunabilirliğe sahip sayısal bir okuma gerektiren herhangi bir cihaz için idealdir. Yaygın uygulamalar arasında şunlar bulunur: dijital termometreler/higrometreler, zamanlayıcı ve sayaç ekranları, gerilim/akım ölçer okumaları, cihaz kontrol panelleri (örn. fırınlar, mikrodalgalar), temel hesap makinesi ekranları ve ağ veya endüstriyel ekipmanlardaki durum kodu göstergeleri.

8.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:Her segment anodu için daima seri bir akım sınırlayıcı direnç kullanın. Direnç değeri R = (Vbesleme - VF) / IF formülüyle hesaplanır; burada VF ileri gerilimdir (güvenlik için maksimum değer kullanın) ve IF istenen çalışma akımıdır (sürekli derecelendirmeyi aşmamalıdır).
• Çoklama:Bu tür birkaç ekran kullanan çok haneli uygulamalar için, çoklamalı bir sürüş şeması standarttır. Bu, bir seferde bir rakamın ortak katodunu sırayla enerjilendirirken o rakam için segment verisini sunmayı içerir. Tepe akım derecelendirmesi, bu modda daha yüksek darbe akımlarına izin verir, ancak görev döngüsü ve ortalama akım, sürekli güç dağılımı limitleri içinde kalmak için yönetilmelidir.
• Mikrodenetleyici Arayüzü:Ekran, özellikle ortak katot için daha yüksek akım gereksinimlerini karşılamak üzere genellikle bir sürücü IC veya transistör dizisi aracılığıyla, bir mikrodenetleyicinin GPIO pinleri tarafından kolayca sürülebilir.
• Görüş Açısı:Veri sayfası geniş bir görüş açısı iddia etmektedir. En uygun yerleşim için, son kullanıcının monte edilen ekrana göre birincil görüş hatlarını göz önünde bulundurun.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

GaAsP (Galyum Arsenür Fosfit) kırmızı LED'ler gibi eski teknolojilerle karşılaştırıldığında, LTS-4301JD'deki AlInGaP teknolojisi önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği sunar; bu, aynı giriş akımında daha fazla parlaklık veya daha düşük güçte eşdeğer parlaklık sağlar. Şeffaf olmayan bir substrat kullanımı, şeffaf substratlı cihazlara kıyasla kontrastı iyileştirir; çünkü çip yanlarından istenmeyen emisyonu önler. Beyaz segmentli gri yüzey, güç verilmediğinde bile profesyonel, yüksek kontrastlı bir görünüm sunar; bu, birçok ortam aydınlatma koşulunda tamamen siyah veya şeffaf yüzlü ekranlardan üstündür. 0,4 inç'lik rakam yüksekliği, daha küçük, daha az okunabilir ekranlar ile daha büyük, daha fazla güç tüketenler arasında belirli bir nişi doldurur.

10. Teknik Parametrelere Dayalı Sıkça Sorulan Sorular

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

C: Hayır. Her segment ile seri olarak bir akım sınırlayıcı direnç kullanmalısınız. 5V besleme ve 20 mA istenen akım için, maksimum VF değeri 2,6V kullanıldığında, direnç değeri (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ohm olacaktır. Mikrodenetleyicinin pin akımı sağlama kapasitesini daima doğrulayın.

S: "Ortak katot" devre tasarımım için ne anlama geliyor?

C: Bu, LED segmentlerinin tüm katotlarının (negatif taraflarının) paket içinde birbirine bağlı olduğu anlamına gelir. Bir segmenti yakmak için, belirli anot pinine (bir direnç üzerinden) pozitif bir gerilim uygular ve ortak katot pinini toprağa (0V) bağlarsınız.

S: Maksimum sürekli akım 25 mA, ancak VF için test koşulu 20 mA kullanıyor. Hangisini kullanmalıyım?

C: 20 mA standart bir test koşuludur ve iyi parlaklık sağlarken uzun ömürlülüğü koruyan güvenli, tipik bir çalışma noktasıdır. Daha yüksek parlaklık gerekirse 25 mA'a kadar çalıştırabilirsiniz, ancak ortam sıcaklığı ve güç azaltma kurallarına kesinlikle uymalısınız. Maksimum derecelendirmede veya ona yakın çalışmak, çalışma ömrünü azaltabilir.

S: Neden iki ortak katot pini var?

C: Mekanik simetri için ve toplam katot akımını (tüm yanan segmentlerden gelen akımların toplamı) iki pin üzerinden dağıtmak için. Bu, pin başına akım yoğunluğunu azaltır, güvenilirliği artırır ve PCB yerleşimini kolaylaştırabilir.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Örnek: Basit Bir Dijital Voltmetre Okuması Tasarlama.

Bir tasarımcı, 0-5V DC voltmetre oluşturmaktadır. 3 haneli çıkışa sahip bir analog-dijital dönüştürücü (ADC), bir mikrodenetleyiciye bağlanır. Mikrodenetleyicinin yazılımı, dijital okumayı 3 haneli bir sayıya dönüştürür (örneğin, 4,23V). Bunu görüntülemek için üç adet LTS-4301JD birimi kullanılır. Tasarım, zaman bölmeli çoklamayı kullanır. Mikrodenetleyici, üç ekranın tümü için segment anotlarını (A-G, DP) paralel olarak sürmek üzere bir port kullanır. Üç adet NPN transistör (veya özel bir sürücü IC), her bir rakamın ortak katodundan akımı, hızlı bir sırayla (örneğin, rakam başına 100 Hz) birer birer çekmek için kullanılır. Yazılım, segment verisini aktif rakam katodu ile senkronize eder. Akım sınırlayıcı dirençler, sekiz segment hattının her birine yerleştirilir. Yüksek parlaklık ve kontrast, okumanın iyi aydınlatılmış ortamlarda bile net olmasını sağlar. Kategorize edilmiş ışık şiddeti, üç rakamın da eşit derecede parlak görünmesini sağlar.

12. Prensip Tanıtımı

Yedi segmentli bir ekran, dikdörtgen bir sekiz rakamı deseninde düzenlenmiş yedi ışık yayan diyottan (LED) oluşan bir elektronik görüntüleme cihazı biçimidir. Her LED, yandığında bir rakamın parçasını oluşturduğu için segment olarak adlandırılır. Bu yedi segmentin belirli kombinasyonlarını seçerek açarak, ekran on ondalık rakamı (0-9) ve bazı onaltılık harfleri (A, b, C, d, E, F) temsil edebilir. Genellikle bir ondalık nokta (DP) için ek bir LED dahil edilir. LTS-4301JD, bu prensibi AlInGaP yarı iletken malzemesi kullanarak uygular. Bir segmentin anodu ve katodu arasında, diyotun eklem potansiyelini aşan bir ileri öngerilim gerilimi uygulandığında, elektronlar ve delikler yarı iletkenin aktif bölgesinde yeniden birleşir ve malzemenin bant aralığı tarafından belirlenen bir dalga boyunda foton (ışık) şeklinde enerji salar - bu durumda yaklaşık 650 nm (kırmızı). Şeffaf olmayan substrat, saçılan fotonları emerek kontrastı artırır.

13. Gelişim Trendleri

Yedi segmentli ekranların evrimi, optoelektroniğin daha geniş trendlerini takip eder. Temel yedi segmentli form faktörü sayısal okumalar için kalıcı olarak kullanışlı olsa da, altta yatan teknoloji gelişmeye devam etmektedir. Daha yüksek ışık etkinliğine (elektriksel girişin watt'ı başına daha fazla ışık çıkışı) doğru sürekli bir çaba vardır; bu, enerji verimliliğini artırır ve daha düşük güçle çalışmaya veya artan parlaklığa olanak tanır. Daha geniş renk gamları ve InGaN (İndiyum Galyum Nitrür) gibi malzemelere dayalı daha verimli yeşil ve mavi LED'lerin geliştirilmesi, tam renkli, çok haneli nokta matris ekranların daha yaygın hale gelmesini sağlamıştır; ancak yedi segmentli ekranlar, basitliği ve maliyet etkinliği nedeniyle saf sayısal uygulamalarda baskın olmaya devam etmektedir. Entegrasyon bir başka trenddir; sürücü elektroniği, mikrodenetleyiciler ve bazen sensörler bile "akıllı ekran" modüllerinde birleştirilmektedir. Ancak, LTS-4301JD gibi ayrık bileşenler, esneklik, belirli performans özellikleri veya yüksek hacimlerde maliyet optimizasyonu gerektiren tasarımlarda güçlü bir konumunu korumaktadır.