LTS-4801JD LED Gösterge Veri Sayfası - 0.39 inç Rakam Yüksekliği - AlInGaP Hiper Kırmızı - 2.6V İleri Gerilim - 70mW Güç Dağılımı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürüne Genel Bakış

LTS-4801JD, net ve parlak sayısal okumalar gerektiren uygulamalar için tasarlanmış, yüksek performanslı, tek haneli, yedi segmentli bir gösterge modülüdür. Temel işlevi, 0-9 arası rakamları ve bazı harfleri, ayrı ayrı adreslenebilen LED segmentleri kullanarak görsel olarak temsil etmektir. Cihaz, güvenilirlik ve çeşitli elektronik sistemlere kolay entegrasyon için tasarlanmıştır.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu gösterge, bir dizi uygulama için uygun kılan birkaç önemli avantaj sunar. Birincil faydaları arasında sürekli düzgün segmentlerle mükemmel karakter görünümü, aydınlık koşullarda bile üstün görünürlük için yüksek parlaklık ve kontrast ile çeşitli pozisyonlardan okunabilirliği sağlayan geniş bir görüş açısı yer alır. Ayrıca, düşük güç gereksinimi ve katı hal güvenilirliği özelliklerine sahiptir, bu da uzun çalışma ömrüne ve enerji verimliliğine katkıda bulunur. Cihaz, ışık şiddeti için kategorize edilmiştir, bu da parlaklık seviyelerinde tutarlılık sağlar. Hedef pazar, endüstriyel kontrol panelleri, test ve ölçüm ekipmanları, tüketici cihazları, otomotiv gösterge panelleri (ikincil ekranlar) ve kompakt, güvenilir bir sayısal gösterge gerektiren herhangi bir gömülü sistemi içerir.

2. Teknik Özelliklere Derinlemesine Bakış

LTS-4801JD'nin performansı, tasarımcıların doğru uygulama için dikkate alması gereken bir dizi kesin elektriksel ve optik parametre ile tanımlanır.

2.1 Fotometrik ve Optik Karakteristikler

Optik performans, işlevinin merkezindedir. Cihaz, AlInGaP (Alüminyum İndiyum Galyum Fosfit) Hiper Kırmızı LED çiplerini kullanır. Işık çıkışı, ileri akım (IF) 1mA'da sürüldüğünde tipik ortalama ışık şiddetinin (Iv) 200 ila 650 mikrokandela (μcd) olması ile karakterize edilir. Renk, IF=20mA'da ölçülen 650 nanometre (nm) tepe emisyon dalga boyu (λp) ve 639 nm baskın dalga boyu (λd) ile tanımlanır. Spektral çizgi yarı genişliği (Δλ) 20 nm'dir, bu nispeten saf bir kırmızı rengi gösterir. Segmentler arası ışık şiddeti eşleşmesi maksimum 2:1 oranında belirtilmiştir, bu da rakam boyunca düzgün bir görünüm sağlar.

2.2 Elektriksel Parametreler

Elektriksel özellikler, güvenli ve etkili çalışmayı sağlar. Mutlak maksimum değerler operasyonel limitleri tanımlar: segment başına güç dağılımı 70mW, segment başına tepe ileri akım 90mA (1/10 görev döngüsünde, 0.1ms darbe genişliği) ve segment başına sürekli ileri akım 25°C'de 25mA'dır, bu değer 0.33 mA/°C ile doğrusal olarak azaltılır. Segment başına maksimum ters gerilim 5V'dur. Tipik çalışma koşullarında (Ta=25°C, IF=20mA), segment başına ileri gerilim (VF) 2.1V ila 2.6V arasında değişir. Ters akım (IR), VR=5V'da maksimum 100 μA'dır.

2.3 Termal ve Çevresel Özellikler

Cihaz, -35°C ila +85°C çalışma sıcaklığı aralığı ve aynı depolama sıcaklığı aralığı için derecelendirilmiştir. Bu geniş aralık, önemli sıcaklık değişimlerine maruz kalan ortamlar için uygun kılar. Lehim sıcaklığı derecelendirmesi, cihazın oturma düzleminin 0.116 inç (veya yaklaşık 2.95mm) altındaki bir noktada 260°C'yi 3 saniye dayanabileceğini belirtir, bu montaj süreci için kritik bir bilgidir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Veri sayfası, cihazın "ışık şiddeti için kategorize edildiğini" belirtir. Bu, muhtemelen standart test koşulunda (IF=1mA) ölçülen ortalama ışık şiddetine (Iv) dayalı bir sınıflandırma sisteminin uygulandığı anlamına gelir. Sınıflar, benzer ışık çıkış seviyelerine sahip cihazları gruplandırır (örneğin, 200-350 μcd, 350-500 μcd, 500-650 μcd). Bu, tasarımcıların çok haneli göstergeler veya parlaklık eşleşmesinin kritik olduğu uygulamalar için tutarlı parlaklığa sahip parçaları seçmelerine olanak tanır. Belirtilen maksimum 2:1 ışık şiddeti eşleşme oranı, tek bir cihaz içinde bir performans garantisidir, sınıflandırma ise birden fazla cihaz arasında tutarlılık sağlar.

4. Performans Eğrisi Analizi

Sağlanan veri sayfası alıntısı "Tipik Elektriksel / Optik Karakteristik Eğrileri"ne atıfta bulunurken, böyle bir cihaz için tipik eğriler, tasarım için hayati önem taşıyan temel ilişkileri grafiksel olarak gösterirdi.

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

Tipik bir I-V eğrisi, AlInGaP LED çipleri için ileri akım (IF) ve ileri gerilim (VF) arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. Eğri, yaklaşık 1.8V-2.0V civarında belirgin şekilde iletmeye başlar ve normal çalışma aralığında (örneğin, 5-30mA) nispeten dik bir eğim gösterir, VF 20mA'da tipik 2.1V-2.6V'ye yükselir. Bu eğri, akım sınırlayıcı devre tasarımı için esastır.

4.2 Işık Şiddeti - İleri Akım

Bu eğri, parlaklık kontrolü için çok önemlidir. Tipik olarak, ışık şiddetinin (Iv), çok yüksek akımlarda doyuma ulaşmadan önce önemli bir aralıkta ileri akımla (IF) yaklaşık olarak doğrusal bir şekilde arttığını gösterir. Bu çizginin eğimi verimliliği (lümen/watt veya kandela/amper) belirler. Tasarımcılar bunu, istenen bir parlaklık seviyesine ulaşmak için gereken çalışma akımını seçmek için kullanır.

4.3 Işık Şiddeti - Ortam Sıcaklığı

LED ışık çıkışı, eklem sıcaklığı yükseldikçe azalır. Bir azaltma eğrisi, göreceli ışık şiddetini ortam sıcaklığının (Ta) veya eklem sıcaklığının (Tj) bir fonksiyonu olarak gösterir. AlInGaP LED'ler için, çıkış sıcaklık arttıkça önemli ölçüde düşebilir, bu da termal yönetimde ve yüksek sıcaklık ortamları için tasarlanan tasarımlarda dikkate alınmalıdır.

4.4 Spektral Dağılım

Bir spektral güç dağılım grafiği, 650 nm tepe noktası etrafında merkezlenmiş, farklı dalga boylarında yayılan ışığın göreceli yoğunluğunu gösterir. 20 nm spektral yarı genişlik, bu tepe noktasının maksimum yoğunluğunun yarısındaki genişliğini gösterir, bu da kırmızı ışığın tek renkli doğasını doğrular.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

LTS-4801JD'nin fiziksel yapısı, mekanik entegrasyon için tanımlanmıştır.

5.1 Boyutlar ve Ana Hat Çizimi

Paketin rakam yüksekliği 0.39 inç (10.0 mm) dir. Detaylı ölçülü çizim (veri sayfasında referans verilmiştir), paketin toplam uzunluğunu, genişliğini ve yüksekliğini, segment boyutlarını ve aralıklarını, bacak (pin) aralığını ve uzunluğunu ve sağ taraftaki ondalık noktanın konumunu belirtir. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsindendir ve standart tolerans ±0.25mm'dir. Bu çizim, PCB ayak izini oluşturmak ve muhafaza içinde uygun şekilde oturmasını sağlamak için gereklidir.

5.2 Pin Bağlantısı ve Polarite Tanımlama

Cihaz 10 pinli bir yapılandırmaya sahiptir. Ortak anot mimarisine sahiptir, yani tüm LED segmentlerinin anotları dahili olarak bağlanmıştır ve belirli pinlere çıkarılmıştır. Pin bağlantısı şu şekildedir: Pin 3 ve Pin 8 Ortak Anot'tur (ve dahili olarak bağlıdır). Her segmentin katotları ayrı pinlerdedir: Pin 1 (G), Pin 2 (F), Pin 4 (E), Pin 5 (D), Pin 6 (D.P. ondalık nokta için), Pin 7 (C), Pin 9 (B), Pin 10 (A). Pin numaralandırması ve pin 1'in konumu mekanik çizimden belirlenmelidir. "Sağ El Ondalık" açıklaması, ondalık noktanın rakamın sağ tarafında bulunduğunu doğrular.

5.3 Dahili Devre Şeması

Referans verilen dahili devre şeması, ortak anot yapılandırmasını görsel olarak temsil eder. Pozitif beslemeye bağlı bir ortak düğümü (anot) gösterir, her segmentin LED'i (A'dan G'ye, artı DP) katodunu ayrı bir pine bağlıdır. Bir segmenti aydınlatmak için, ilgili katot pini düşük seviyeye çekilirken (akım sınırlayıcı bir direnç üzerinden toprağa bağlanırken) ortak anot yüksek seviyede tutulmalıdır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Cihaz bütünlüğünü korumak için uygun işleme gereklidir.

6.1 Reflow Lehimleme Parametreleri

Sağlanan kritik parametre maksimum lehim sıcaklığıdır: oturma düzleminin 0.116 inç (2.95mm) altında ölçüldüğünde 260°C, 3 saniye. Bu, tipik kurşunsuz reflow profilleri (örneğin, IPC/JEDEC J-STD-020) ile uyumludur. Bir ön ısıtma bölgesi, hızlı bir termal yükselme, belirtilen süre için 260°C'yi aşmayan bir tepe sıcaklık bölgesi ve kontrollü bir soğutma bölgesi içeren standart bir reflow profili kullanılmalıdır. Profil, paket bacaklarındaki sıcaklığın mutlak maksimumu aşmamasını sağlamalıdır.

6.2 Önlemler ve İşleme

LED çipleri statik elektriğe karşı hassas olduğundan, işleme ve montaj sırasında standart ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemlerine uyulmalıdır. Bacaklara veya plastik pakete mekanik stres uygulamaktan kaçının. Lehimleme sonrası temizleme, paket malzemesi (muhtemelen epoksi) ile uyumlu yöntemler kullanmalıdır.

6.3 Depolama Koşulları

Cihaz, belirtilen -35°C ila +85°C depolama sıcaklığı aralığında saklanmalıdır. Nem emilimini ve elektrostatik hasarı önlemek için, bileşenlerin kullanıma hazır olana kadar düşük nemli bir ortamda ve ESD korumalı paketleme içinde saklanması tavsiye edilir.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Devreleri

LTS-4801JD gibi ortak anotlu bir gösterge için en yaygın sürme yöntemi, özellikle birden fazla rakam kullanıldığında çoklama (multiplexing) yöntemidir. Bir mikrodenetleyici veya özel gösterge sürücü entegresi, her rakamın ortak anotunu sırayla beslerken, o rakamda yanması gereken segmentler için katot desenini çıkarır. Bu yöntem G/Ç pinlerinden tasarruf sağlar. Tek haneli bir uygulama için daha basit bir statik sürücü kullanılabilir: ortak anot pinlerini (3 & 8) tüm gösterge için bir akım sınırlayıcı direnç üzerinden pozitif besleme gerilimine (Vcc) bağlayın ve her katot pinini (A-G, DP) bir mikrodenetleyici G/Ç pinine veya bir sürücü transistörüne bağlayın. Her G/Ç pininin kendi segmenti için seri bir akım sınırlayıcı dirence ihtiyacı olacaktır.

7.2 Akım Sınırlayıcı Direnç Hesaplaması

Akım sınırlayıcı direncin değeri kritiktir. Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir: R = (Vcc - VF) / IF. Örneğin, Vcc=5V, tipik VF=2.6V ve istenen IF=20mA için: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 Ohm. Direncin güç derecesi en az P = (IF)^2 * R = (0.020)^2 * 120 = 0.048W olmalıdır, bu nedenle standart 1/8W (0.125W) veya 1/4W'lık bir direnç yeterlidir.

7.3 Tasarım Hususları

Parlaklık Kontrolü:Parlaklık, belirtilen limitler dahilinde ileri akımı (IF) değiştirerek, ya direnç değerini değiştirerek ya da sürüş sinyalinde PWM (Darbe Genişlik Modülasyonu) kullanarak ayarlanabilir. PWM, karartma için oldukça etkilidir.

Görüş Açısı:Geniş görüş açısı faydalıdır ancak göstergeyi nihai üründe konumlandırırken birincil görüş yönünü dikkate alın.

Termal Yönetim:Güç dağılımı düşük olsa da, parlaklık düşüşünü önlemek ve ömrü uzatmak için birden fazla gösterge kullanılıyorsa veya yüksek ortam sıcaklıklarında çalışılıyorsa yeterli havalandırma sağlayın.

Kontrast Geliştirme:Gri yüzey ve beyaz segmentler doğal kontrast sağlar. Optimum okunabilirlik için, gösterge etrafında koyu renkli bir çerçeve veya filtre, özellikle parlak ortam ışığında kontrastı daha da artırabilir.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

LTS-4801JD, öncelikle AlInGaP teknolojisini kullanması ve spesifik performans karakteristikleri ile kendini farklılaştırır.

AlInGaP - Diğer LED Teknolojileri:Geleneksel GaAsP veya GaP kırmızı LED'lere kıyasla, AlInGaP LED'ler önemli ölçüde daha yüksek ışık verimliliği (birim elektrik gücü başına daha fazla ışık çıkışı), daha iyi sıcaklık stabilitesi ve daha doygun, "hiper" kırmızı bir renk sunar. Filtrelerle kullanılan daha yeni yüksek güçlü beyaz LED'lere kıyasla, bu cihaz daha basittir, daha az karmaşık sürücü elektroniği gerektirir ve doğrudan saf, verimli bir kırmızı renk sunar.

Yedi Segmentli Göstergeler İçinde:0.39 inç'lik rakam yüksekliği, onu panel monte cihazlar için yaygın bir boyut kategorisine yerleştirir. Listelenen temel rekabet avantajları, sürekli düzgün segmentleri (temiz bir görünüm için), yüksek parlaklık ve kontrastı ve ışık şiddeti için kategorizasyonudur (tutarlılık sağlar). Düşük güç gereksinimi de pil ile çalışan cihazlar için bir faydadır.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S1: İki ortak anot pininin (Pin 3 ve Pin 8) olmasının amacı nedir?

C1: Ortak bağlantı için iki pin olması, tüm aydınlatılan segmentlerin akımlarının toplamı olan toplam anot akımının dağıtılmasına yardımcı olur. Bu, tek bir pindeki ve PCB izindeki akım yoğunluğunu azaltarak güvenilirliği artırır. Dahili olarak bağlıdırlar, bu nedenle devrede yalnızca birinin bağlanması gerekir, ancak en iyi performans için her ikisinin de bağlanması önerilir.

S2: Bu göstergeyi, akım sınırlayıcı direnç olmadan doğrudan 3.3V'luk bir mikrodenetleyiciden sürebilir miyim?

C2: Hayır. Her segment için her zaman bir akım sınırlayıcı direnç (veya regüleli bir akım kaynağı) kullanmalısınız. İleri gerilim (VF) tipik olarak 2.1V-2.6V'dur. LED'i bir mikrodenetleyici pini üzerinden doğrudan 3.3V'a bağlamak, LED üzerinden kontrolsüz, potansiyel olarak yıkıcı bir akım sürmeye çalışır, çünkü tek direnç MCU pininin ve LED'in iç direnci olacaktır, bu da çok düşüktür.

S3: Sürekli ileri akım için "25°C'den doğrusal azaltma" ne anlama gelir?

C3: Bu, izin verilen maksimum sürekli ileri akımın, ortam sıcaklığı 25°C'nin üzerine çıktıkça azaldığı anlamına gelir. Azaltma faktörü 0.33 mA/°C'dir. Örneğin, 50°C'de (referansın 25°C üzerinde), maksimum akım 25mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 25mA - 8.25mA = 16.75mA olacaktır. Bu, aşırı ısınmayı önler ve güvenilirliği sağlar.

S4: 2:1 ışık şiddeti eşleşme oranını nasıl yorumlamalıyım?

C4: Bu, tek bir LTS-4801JD birimi içinde, en sönük segmentin, aynı koşullar altında (IF=1mA) ölçüldüğünde, en parlak segmentin yarısından daha az parlak olmayacağı anlamına gelir. Bu, rakam boyunca görsel düzgünlük sağlar.

10. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Örnek: Basit Bir Dijital Voltmetre Okuma Tasarımı

Bir tasarımcı, 0.0V ila 19.9V'u göstermek için kompakt bir dijital voltmetre tasarlıyor. Net, düşük güçlü bir göstergeye ihtiyaç duyuyor. Yüksek parlaklığı ve 0.39 inç boyutu için LTS-4801JD'yi seçiyor, bu da amaçlanan kullanım için okunabilir. Üç rakam için üç gösterge kullanılır. Mikrodenetleyicinin ADC'si gerilimi okur, bir değere dönüştürür ve ortak anotlar için bir transistör dizisi ve segment katotları için MCU'nun G/Ç pinleri (seri dirençlerle) kullanarak bir çoklama şeması aracılığıyla göstergeleri sürer. Orta rakamdaki sağ taraftaki ondalık nokta, onda birler basamağını göstermek için kullanılır. AlInGaP kırmızı rengi, koyu bir panele karşı yüksek kontrastı nedeniyle seçilir. Tasarımcı, her segmenti ~15mA'da sürmek için 5V'luk bir sistem için direnç değerlerini hesaplar, bu da oda sıcaklığında 25mA'lik sürekli derecelendirmenin çok altında kalırken bol miktarda parlaklık sağlar.

11. Çalışma Prensibi Giriş

LTS-4801JD, yarı iletken malzemelerde elektrolüminesansın temel prensibiyle çalışır. AlInGaP çip yapısı bir p-n eklemi oluşturur. Eklem eşiğini (yaklaşık 1.8-2.0V) aşan bir ileri gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler, aktif bölgeye enjekte edilir ve burada yeniden birleşirler. AlInGaP'de, bu yeniden birleşme enerjiyi, kırmızı dalga boyu aralığında (~650 nm) başlıca foton (ışık) şeklinde salar. Yedi segmentin (A'dan G'ye) ve ondalık noktanın (DP) her biri, pakete gömülü bu küçük LED çiplerinden bir veya daha fazlasını içerir. Ortak anot yapılandırması, tüm segmentleri beslemek için tek bir pozitif gerilim kaynağına izin vererek harici sürücü devresini basitleştirir, istenen segmentin katodu topraklanarak bireysel kontrol sağlanır.

12. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

LTS-4801JD gibi yedi segmentli LED göstergeler, olgun ve son derece optimize edilmiş bir ekran teknolojisini temsil eder. Nokta matris OLED'ler veya TFT LCD'ler gibi daha yeni teknolojiler daha fazla esneklik (tam grafikler, çoklu renkler) sunarken, yedi segmentli LED'ler belirli nişlerde güçlü avantajlarını korur: sürücü elektroniğinin aşırı basitliği, çok yüksek parlaklık ve kontrast, doğrudan güneş ışığında mükemmel okunabilirlik, geniş çalışma sıcaklığı aralığı ve arıza yapacak arka ışığı olmayan olağanüstü uzun vadeli güvenilirlik. Bu segment içindeki trend, bu cihazda görüldüğü gibi AlInGaP gibi gelişmiş yarı iletken malzemeler kullanarak daha yüksek verimliliğe (watt başına daha fazla lümen) ve otomatik montaj için yüzey montaj paketlerine doğrudur. Uygun maliyetli, sağlam ve son derece okunabilir sayısal gösterimin birincil gereksinim olduğu uygulamalar için tercih edilen çözüm olmaya devam etmektedirler.