دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-10804JD-02J - ارتفاع رقم 1.0 اینچ - قرمز فوق اشباع (650 نانومتر) - جریان مستقیم 25 میلی‌آمپر - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-10804JD-02J یک نمایشگر تک‌رقمی هفت‌قطعه‌ای آلفانومریک است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند نمایش اعداد با وضوح و دید بالا هستند. عملکرد اصلی آن تبدیل سیگنال‌های الکتریکی به کاراکترهای عددی قابل مشاهده (0-9) و برخی حروف است. این دستگاه از فناوری پیشرفته نیمه‌هادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) رشد یافته بر روی بستر آرسنید گالیم (GaAs) برای تولید نور قرمز فوق اشباع مشخصه خود استفاده می‌کند. این فناوری در مقایسه با مواد قدیمی‌تر LED، مزایایی در راندمان و شدت نور ارائه می‌دهد. نمایشگر دارای صفحه‌ای خاکستری با پخش‌کننده‌های سفید برای قطعات است که تضاد بالایی برای خوانایی بهینه تحت شرایط نوری مختلف فراهم می‌کند. این دستگاه در دسته کم‌مصرف طبقه‌بندی می‌شود و برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به توان که کاهش مصرف انرژی در آن‌ها حیاتی است، مناسب می‌باشد.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

نمایشگر چندین ویژگی کلیدی را در بر می‌گیرد که عملکرد و محدوده کاربرد آن را تعریف می‌کنند:

• ارتفاع رقم 1.0 اینچ (25.4 میلی‌متر):این اندازه بزرگ کاراکتر، دید عالی از فاصله را تضمین می‌کند و آن را برای پنل‌مترها، ابزار دقیق و نمایشگرهای کنترل صنعتی ایده‌آل می‌سازد.
• قطعات یکنواخت و پیوسته:قطعات به گونه‌ای طراحی شده‌اند که نور را به طور یکنواخت در کل سطح خود منتشر کنند، نقاط داغ را حذف کرده و ظاهری حرفه‌ای و یکدست ایجاد می‌کنند.
• نیازمندی توان پایین:عملکرد در جریان مستقیم معمول 20 میلی‌آمپر برای هر قطعه، مصرف توان را به حداقل می‌رساند و طول عمر باتری در دستگاه‌های قابل حمل را افزایش می‌دهد.
• روشنایی بالا و تضاد بالا:ترکیب LEDهای روشن AlInGaP و طراحی صفحه خاکستری/قطعات سفید، درخشندگی و نسبت تضاد برتر را ارائه می‌دهد و خوانایی را هم در محیط‌های کم‌نور و هم پرنور تضمین می‌کند.
• زاویه دید گسترده:طراحی نوری امکان تشخیص واضح کاراکتر از محدوده وسیعی از زوایا را فراهم می‌کند و قابلیت استفاده را افزایش می‌دهد.
• دسته‌بندی بر اساس شدت نور:واحدها باینینگ یا تست می‌شوند تا سطوح خروجی نور یکنواخت تضمین شود که برای کاربردهای استفاده از چندین نمایشگر که یکنواختی در آن‌ها مورد نیاز است، حیاتی می‌باشد.
• بسته‌بندی بدون سرب (مطابق با RoHS):ساختار مطابق با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک است و آن را برای استفاده در محصولات فروخته شده در بازارهای دارای مقررات سخت زیست‌محیطی مناسب می‌سازد.

1.2 شناسایی دستگاه و پیکربندی

شماره قطعه LTS-10804JD-02J اطلاعات خاصی درباره دستگاه ارائه می‌دهد. این شماره نشان‌دهنده پیکربندی آند مشترک است، به این معنی که آندهای تمام قطعات LED به صورت داخلی به هم متصل شده و به پایه‌های مشترک آورده شده‌اند. این پیکربندی مالتی‌پلکسینگ در نمایشگرهای چندرقمی را ساده می‌کند. عبارت "Rt. Hand Decimal" نشان‌دهنده وجود یک قطعه نقطه اعشار سمت راست (DP) است. استفاده از چیپ‌های قرمز فوق اشباع AlInGaP منجر به طول موج غالب تقریبی 639 نانومتر می‌شود که در بخش قرمز عمیق طیف مرئی قرار دارد.

2. پارامترهای فنی: تفسیر عینی و عمیق

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از ویژگی‌های الکتریکی و نوری دستگاه را همان‌طور که در دیتاشیت تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشده‌اند.

• تلفات توان هر قطعه:70 میلی‌وات. تجاوز از این حد می‌تواند باعث گرمای بیش از حد و تخریب تسریع‌شده چیپ LED شود.
• جریان مستقیم پیک هر قطعه:90 میلی‌آمپر، اما تنها تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این ریتینگ برای کاربردهای فلشینگ کوتاه و با شدت بالا مرتبط است.
• جریان مستقیم پیوسته هر قطعه:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این جریان به صورت خطی با نرخ 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط (Ta) بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. برای مثال، در دمای 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته مجاز تقریباً خواهد بود: 25 میلی‌آمپر - [0.33 میلی‌آمپر/°C * (85°C - 25°C)] = 5.2 میلی‌آمپر.
• ولتاژ معکوس هر قطعه:5 ولت. اعمال ولتاژ بایاس معکوس بالاتر از این مقدار می‌تواند باعث شکست پیوند شود.
• محدوده دمای عملکرد و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد. دستگاه می‌تواند این دماهای شدید را بدون آسیب دائمی تحمل کند، اگرچه عملکرد در دمای‌های شدید خارج از پارامترهای معمولی مشخص‌شده خواهد بود.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری (Ta=25°C)

این پارامترها عملکرد دستگاه تحت شرایط عملیاتی عادی را تعریف می‌کنند.

• شدت نور متوسط (Iv):2000-3300 میکروکاندلا در IF=1mA. این معیاری از روشنایی درک شده توسط چشم انسان است. محدوده وسیع نشان‌دهنده پراکندگی معمول است؛ برای تطبیق دقیق، به اطلاعات باینینگ مراجعه کنید.
• طول موج تابش پیک (λp):650 نانومتر. این طول‌موجی است که در آن خروجی توان طیفی در بالاترین حد است.
• طول موج غالب (λd):639 نانومتر. این طول‌موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و بهترین تطابق را با رنگ نور ساطع شده دارد که یک قرمز عمیق و اشباع‌شده است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ عرض باریک‌تر به معنای خروجی تک‌رنگ‌تر (رنگ خالص) است.
• ولتاژ مستقیم هر چیپ (VF):2.10 ولت تا 2.60 ولت در IF=20mA. این افت ولتاژ در سراسر LED هنگام عملکرد است. طراحی‌های مدار باید این محدوده را در نظر بگیرند تا درایو جریان یکنواخت تضمین شود.
• جریان معکوس هر قطعه (IR):حداکثر 100 میکروآمپر در VR=5V. این یک مشخصه جریان نشتی تنها برای اهداف تست است؛ دستگاه برای عملکرد بایاس معکوس پیوسته در نظر گرفته نشده است.
• نسبت تطبیق شدت نور:حداکثر 2:1 برای قطعات در یک ناحیه نوری مشابه. این به معنای آن است که کم‌نورترین قطعه تحت شرایط یکسان، کمتر از نصف روشن‌ترین قطعه نخواهد بود و یکنواختی کاراکتر را تضمین می‌کند.
• نشت نوری (Cross Talk):مشخصه کمتر از 2.50% است. این به تابش نور ناخواسته از قطعه‌ای اشاره دارد که قرار است خاموش باشد و ناشی از نشتی الکتریکی یا نوری از قطعات مجاور روشن است.

3. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

3.1 ابعاد بسته و تلرانس‌ها

طرح فیزیکی نمایشگر برای چیدمان PCB و یکپارچه‌سازی مکانیکی حیاتی است. نکات ابعادی کلیدی از دیتاشیت شامل موارد زیر است:

• تمامی ابعاد اصلی دارای تلرانس ±0.25 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
• تلرانس جابجایی نوک پایه ±0.4 میلی‌متر است که باید برای قرارگیری سوراخ PCB در نظر گرفته شود.
• قطر سوراخ PCB توصیه‌شده برای پایه‌ها 1.40 میلی‌متر است تا اتصال مناسب برای لحیم‌کاری تضمین شود.
• معیارهای کنترل کیفیت برای عیوب بصری تعریف شده است: مواد خارجی روی یک قطعه (≤10 میل)، حباب در ماده قطعه (≤10 میل)، خمش رفلکتور (≤1% طول)، و آلودگی جوهر سطح (≤20 میل).

3.2 اتصال پایه و مدار داخلی

دستگاه دارای پیکربندی 14 پایه است. نمودار مدار داخلی یک ساختار آند مشترک را نشان می‌دهد. پایه‌بندی به شرح زیر است:

• پایه‌های 4 و 11: آند مشترک (CA). این پایه‌ها به صورت داخلی به هم متصل هستند.
• کاتدهای قطعات: پایه 1 (E)، پایه 2 (D)، پایه 5 (C)، پایه 6 (DP)، پایه 8 (B)، پایه 9 (A)، پایه 12 (F)، پایه 14 (G).
• بدون اتصال (NC): پایه‌های 3، 7، 10، 13. این پایه‌ها به صورت فیزیکی وجود دارند اما هیچ اتصال الکتریکی داخلی ندارند.

این پایه‌بندی برای بسیاری از نمایشگرهای تک‌رقمی آند مشترک استاندارد است و به قابلیت حمل طراحی کمک می‌کند. دو پایه آند مشترک (4 و 11) امکان مسیریابی PCB انعطاف‌پذیرتر را فراهم کرده و می‌تواند به تعادل توزیع جریان کمک کند.

4. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

4.1 پروفایل و شرایط لحیم‌کاری

لحیم‌کاری صحیح برای جلوگیری از آسیب حرارتی ضروری است. دیتاشیت دو روش را مشخص می‌کند:

• لحیم‌کاری خودکار (موجی):دستگاه می‌تواند در معرض دمای لحیم 1/16 اینچ (≈1.6mm) زیر صفحه نشیمن برای حداکثر 5 ثانیه در دمای 260 درجه سانتی‌گراد قرار گیرد. دمای بدنه دستگاه خود در طول این فرآیند نباید از حداکثر ریتینگ دمای آن تجاوز کند.
• لحیم‌کاری دستی:برای لحیم‌کاری دستی، نوک هویه باید 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن برای حداکثر 5 ثانیه در دمای 350 درجه سانتی‌گراد ±30 درجه سانتی‌گراد اعمال شود. زمان کوتاه‌تر در دمای بالاتر نیازمند مهارت اپراتور برای جلوگیری از گرمای بیش از حد است.

ریسک اصلی، انتقال گرمای بیش از حد از طریق فریم پایه و آسیب به بسته اپوکسی یا اتصالات سیمی داخلی متصل کننده چیپ LED به پایه‌ها است.

5. قابلیت اطمینان و تست محیطی

دستگاه تحت یک سری تست‌های استاندارد شده قرار می‌گیرد تا عملکرد و دوام بلندمدت آن تضمین شود. شرایط تست به استانداردهای نظامی (MIL-STD)، صنعتی ژاپنی (JIS) و استانداردهای داخلی ارجاع داده می‌شود.

• عمر عملیاتی (RTOL):1000 ساعت عملکرد پیوسته در حداکثر جریان نامی تحت دمای اتاق. عملکرد در فواصل زمانی (0، 168، 500، 800، 1000 ساعت) بررسی می‌شود تا تخریب پایش شود.
• تست‌های تنش محیطی:این تست‌ها شامل ذخیره‌سازی دمای بالا/رطوبت بالا (65°C، 90-95% RH، 500h)، ذخیره‌سازی دمای بالا (105°C، 1000h)، ذخیره‌سازی دمای پایین (35-°C، 1000h)، چرخه دمایی (30 سیکل بین 35-°C و 105°C)، و شوک حرارتی (30 سیکل بین 35-°C و 105°C) می‌شود.
• تست‌های قابلیت لحیم‌کاری:مقاومت لحیم‌کاری (260°C به مدت 10s) و قابلیت لحیم‌کاری (245°C به مدت 5s) تأیید می‌کنند که پایه‌ها می‌توانند فرآیندهای مونتاژ را تحمل کرده و اتصالات لحیم مناسب تشکیل دهند.

این تست‌ها سال‌ها عملکرد میدانی و شرایط ذخیره‌سازی سخت را شبیه‌سازی می‌کنند و اطمینان از استحکام قطعه را فراهم می‌کنند.

6. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

6.1 سناریوهای کاربردی معمول

به دلیل اندازه بزرگ رقم، تضاد بالا و مصرف توان پایین، LTS-10804JD-02J برای موارد زیر بسیار مناسب است:

• تجهیزات تست و اندازه‌گیری:مولتی‌مترهای دیجیتال، فرکانس‌کانترها، منابع تغذیه.
• کنترل‌های صنعتی:نمایشگرهای متغیر فرآیند (دما، فشار، جریان)، نمایشگرهای تایمر، نمایشگرهای شمارنده.
• الکترونیک مصرفی:ساعت‌های به سبک کلاسیک، نمایشگرهای تجهیزات صوتی (مانند سطح خروجی آمپلی‌فایر)، پنل‌های کنترل لوازم خانگی.
• بازار جانبی خودرو:گیج‌ها و نمایشگرهایی که نیازمند دید بالا هستند.

6.2 ملاحظات طراحی حیاتی

دیتاشیت شامل هشدارهای مهم برای مهندس طراح است:

• جریان درایو و دما:تجاوز از جریان مستقیم پیوسته توصیه‌شده یا دمای عملیاتی منجر به تخریب تسریع‌شده خروجی نور (افت لومن) شده و می‌تواند باعث خرابی زودرس شود. منحنی کاهش ریتینگ جریان در مقابل دما باید به شدت رعایت شود.
• محافظت مدار:مدار درایو باید شامل محافظت در برابر ولتاژهای معکوس و نوسانات ولتاژی که ممکن است در طول توالی‌های روشن یا خاموش شدن رخ دهند، باشد. یک مقاومت سری ساده برای محافظت در برابر نوسانات کافی نیست؛ ممکن است دیودها یا مدارهای پیچیده‌تری مورد نیاز باشند.
• درایو جریان ثابت:برای روشنایی یکنواخت و کاهش اثرات تغییرات ولتاژ مستقیم (VF) از یک واحد به واحد دیگر و با دما، استفاده از یک درایور جریان ثابت به شدت به جای یک مقاومت محدودکننده جریان ساده توصیه می‌شود. این تضمین می‌کند که هر قطعه صرف‌نظر از تغییرات VF، جریان مورد نظر را دریافت می‌کند.
• محدوده ولتاژ مستقیم:منبع تغذیه یا مدار درایو باید طوری طراحی شود که کل محدوده VF (2.10V تا 2.60V در 20mA) را در بر گیرد تا تضمین شود جریان درایو هدف تحت همه شرایط قابل تحویل است. اگر از منبع ولتاژ با یک مقاومت سری استفاده می‌شود، ولتاژ تغذیه باید به اندازه‌ای بالا باشد که بر حداکثر VF به علاوه افت مقاومت غلبه کند.

7. تحلیل منحنی‌های عملکرد و مقایسه فنی

7.1 تفسیر منحنی‌های معمول

در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه‌شده جزئیات ندارند، دیتاشیت‌های معمول برای چنین دستگاه‌هایی شامل موارد زیر هستند:

• شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (I_Vدر مقابل I_F):این منحنی معمولاً در جریان‌های پایین خطی است اما ممکن است در جریان‌های بالاتر رفتار اشباع یا زیرخطی نشان دهد که بر نیاز به عملکرد در محدوده مشخص‌شده برای راندمان تأکید دارد.
• ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (V_Fدر مقابل I_F):این رابطه نمایی مشخصه یک دیود را نشان می‌دهد. منحنی با دما جابجا می‌شود؛ V_Fبا افزایش دما برای یک جریان معین کاهش می‌یابد.
• شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط (I_Vدر مقابل T_a):خروجی نور عموماً با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این منحنی برای کاربردهای عملیاتی در محیط‌های با دمای بالا حیاتی است.
• توزیع طیفی:یک نمودار نشان‌دهنده شدت نور در طول‌موج‌ها، حول 650 نانومتر با نیم‌عرض معمول 20 نانومتر، که رنگ قرمز فوق اشباع را تأیید می‌کند.

7.2 تمایز از سایر فناوری‌ها

در مقایسه با سایر فناوری‌های رایج نمایشگر هفت‌قطعه‌ای:

• در مقابل LEDهای قرمز استاندارد GaAsP/GaP:AlInGaP راندمان نوری به مراتب بالاتری (خروجی نور بیشتر به ازای هر میلی‌آمپر جریان) و عملکرد دمای بالای بهتری ارائه می‌دهد که منجر به نمایشگرهای روشن‌تر با مصرف توان پایین‌تر یا عمر طولانی‌تر می‌شود.
• در مقابل LCDها:LEDها نورافشان هستند (نور خود را تولید می‌کنند)، که آن‌ها را در تاریکی بدون نور پس‌زمینه به وضوح قابل مشاهده می‌سازد. همچنین زاویه دید بسیار گسترده‌تر و زمان پاسخ سریع‌تری دارند. با این حال، عموماً توان بیشتری نسبت به LCDهای بازتابی مصرف می‌کنند.
• در مقابل VFDها (نمایشگرهای فلورسنت خلاء):LEDها حالت جامد هستند، مستحکم‌تر، نیازمند ولتاژهای عملیاتی پایین‌تر و دارای عمر عملیاتی طولانی‌تری هستند. VFDها می‌توانند زیبایی‌شناسی متفاوتی (اغلب آبی-سبز) و زوایای دید بسیار گسترده ارائه دهند.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را با یک منبع تغذیه 5 ولت و یک مقاومت درایو کنم؟

ج: بله، اما محاسبه دقیق مورد نیاز است. برای جریان قطعه 20mA و V_Fمعمول 2.4V، مقدار مقاومت سری خواهد بود R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 اهم. شما باید از حداکثر V_F(2.6V) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود ولتاژ کافی برای رسیدن به 20mA تحت بدترین شرایط موجود است: R_min = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 اهم. یک مقاومت 120 اهمی حداقل 20mA را فراهم می‌کند. با این حال، روشنایی با V_F.

س: چرا دو پایه آند مشترک (4 و 11) وجود دارد؟

ج: آن‌ها به صورت داخلی به هم متصل هستند. داشتن دو پایه پایداری مکانیکی فراهم می‌کند، امکان مسیریابی دوطرفه PCB برای کاهش مقاومت ترس را فراهم کرده و به دفع حرارت از اتصال آند مشترک که حامل مجموع جریان‌های تمام قطعات روشن است، کمک می‌کند.

س: هدف از اتصالات "بدون پایه" چیست؟

ج: آن‌ها نگهدارنده‌هایی برای حفظ فوت‌پرینت استاندارد 14 پایه DIP (بسته دو ردیفه) هستند. این امکان می‌دهد نمایشگر از نظر فیزیکی با سوکت‌ها و چیدمان‌های PCB طراحی شده برای سایر دستگاه‌های 14 پایه یا نمایشگرهای با پیکربندی داخلی متفاوت (مانند کاتد مشترک) سازگار باشد.

س: چگونه نقطه اعشار را کنترل کنم؟

ج: نقطه اعشار (DP) به سادگی یک قطعه LED دیگر است که توسط کاتد خود (پایه 6) کنترل می‌شود. برای روشن کردن آن، شما پایه‌های آند مشترک (4/11) را به یک ولتاژ مثبت متصل کرده و جریان را از پایه 6 به زمین از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان یا درایور مناسب می‌کشید، دقیقاً مانند هر قطعه دیگر (A-G).