دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-4812CKR-PM - ارتفاع رقم 0.39 اینچ - رنگ قرمز سوپر - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-4812CKR-PM یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که به‌عنوان نمایشگر عددی تک رقمی طراحی شده است. این محصول از فناوری پیشرفته نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) رشد یافته بر روی زیرلایه GaAs برای تولید خروجی رنگ قرمز سوپر استفاده می‌کند. نمایشگر دارای صفحه‌ای خاکستری با سگمنت‌های سفید است که تضاد بالایی برای خوانایی بهینه فراهم می‌کند. کاربرد اصلی آن در الکترونیک مصرفی، ابزار دقیق صنعتی و پنل‌های کنترلی است که به یک نشانگر عددی فشرده، قابل اعتماد و روشن نیاز دارند.

1.1 ویژگی‌های کلیدی

• ارتفاع رقم:0.39 اینچ (10.0 میلی‌متر)، که اندازه کاراکتری واضح و قابل مشاهده ارائه می‌دهد.
• یکنواختی سگمنت:انتشار نور پیوسته و یکنواخت در تمام سگمنت‌ها برای ظاهری یکدست.
• بازده توان:نیاز به توان پایین، که آن را برای دستگاه‌های با باتری مناسب می‌سازد.
• عملکرد نوری:روشنایی بالا و نسبت تضاد بالا، دید عالی را تحت شرایط نوری مختلف تضمین می‌کند.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده امکان خوانایی از زوایای مختلف را فراهم می‌کند.
• قابلیت اطمینان:ساختار حالت جامد، عمر عملیاتی طولانی و مقاومت در برابر ضربه و لرزش را تضمین می‌کند.
• دسته‌بندی (بینینگ):دسته‌بندی شده بر اساس شدت نور، که امکان تطابق روشنایی یکنواخت در کاربردهای چندرقمی را فراهم می‌کند.
• انطباق محیطی:پکیج بدون سرب منطبق با دستورالعمل‌های RoHS (محدودیت مواد خطرناک).

1.2 پیکربندی دستگاه

این دستگاه به‌صورت نمایشگر آند مشترک پیکربندی شده است. شماره قطعه خاص LTS-4812CKR-PM نشان‌دهنده پیکربندی نقطه اعشار سمت راست است. طراحی آند مشترک، طراحی مدار را هنگام اتصال به میکروکنترلر یا آی‌سی‌های درایوری که جریان را تأمین می‌کنند، ساده می‌سازد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد همیشه باید در این محدودیت‌ها حفظ شود.

• اتلاف توان هر سگمنت:حداکثر 70 میلی‌وات.
• جریان پیشرو پیک هر سگمنت:90 میلی‌آمپر (تحت شرایط پالسی: چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان پیشرو پیوسته هر سگمنت:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این مقدار با افزایش دمای محیط بالای 25 درجه سانتی‌گراد به صورت خطی با نرخ 0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد.
• محدوده دمای عملیاتی:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد.
• محدوده دمای ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:مقاوم در برابر لحیم‌کاری با هویه در دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

عملکرد معمول در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شود.

• شدت نور متوسط (Iv):در جریان پیشرو (IF) 1 میلی‌آمپر، از حداقل 201 میکروکاندلا تا معمولاً 650 میکروکاندلا متغیر است. در 10 میلی‌آمپر، شدت معمول 8250 میکروکاندلا است.
• طول موج تابش پیک (λp):639 نانومتر، که نقطه رنگ اصلی در طیف قرمز سوپر را تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر، که نشان‌دهنده خلوص طیفی نور ساطع شده است.
• طول موج غالب (λd):631 نانومتر.
• ولتاژ پیشرو هر چیپ (VF):معمولاً 2.6 ولت با حداکثر 2.6 ولت در IF=20mA. حداقل آن 2.0 ولت است.
• جریان معکوس هر سگمنت (IR):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت. توجه: این شرایط فقط برای اهداف آزمایشی است؛ دستگاه برای عملکرد بایاس معکوس پیوسته در نظر گرفته نشده است.
• نسبت تطابق شدت نور:حداکثر 2:1 برای سگمنت‌های درون یک ناحیه نوری مشابه در IF=1mA، که یکنواختی روشنایی را تضمین می‌کند.
• تداخل (Cross Talk):به صورت ≤ 2.5% مشخص شده است، که روشنایی ناخواسته سگمنت‌های مجاور را به حداقل می‌رساند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

شدت نور LTS-4812CKR-PM به منظور تضمین یکنواختی، در دسته‌هایی (بین) طبقه‌بندی شده است. کد بین (E, F, G, H, J) مربوط به یک محدوده خاص از شدت نور اندازه‌گیری شده در میکروکاندلا (µcd) است. تلرانس هر بین +/-15% است.

• بین E:201 - 320 میکروکاندلا
• بین F:321 - 500 میکروکاندلا
• بین G:501 - 800 میکروکاندلا
• بین H:801 - 1300 میکروکاندلا
• بین J:1301 - 2100 میکروکاندلا

این سیستم به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی با روشنایی کاملاً منطبق برای نمایشگرهای چندرقمی انتخاب کنند و از روشنایی ناهموار جلوگیری نمایند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که منحنی‌های گرافیکی خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، روابط زیربنایی برای طراحی حیاتی هستند.

• جریان پیشرو در مقابل ولتاژ پیشرو (منحنی I-V):فناوری AlInGaP یک ولتاژ پیشرو مشخصه معمولاً حدود 2.6 ولت در 20mA نشان می‌دهد. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که مدار درایو می‌تواند ولتاژ کافی را با در نظر گرفتن افت‌های احتمالی تأمین کند.
• شدت نور در مقابل جریان پیشرو:شدت نور با جریان افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. عملکرد در محدوده توصیه شده 10-20mA روشنایی و بازده بهینه را فراهم می‌کند.
• وابستگی دمایی:مانند همه LEDها، خروجی نوری با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. کاهش جریان پیوسته (0.28 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد بالای 25 درجه سانتی‌گراد) برای مدیریت حرارتی در محیط‌های با دمای بالا بسیار مهم است.
• توزیع طیفی:نیم‌عرض باریک (20nm) حول 639nm نشان‌دهنده یک رنگ قرمز اشباع و خالص است که در مقایسه با برخی دیگر از فناوری‌های LED، کمتر مستعد تغییر با جریان یا دما است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

دستگاه مطابق با فوت‌پرینت استاندارد SMD است. نکات ابعادی حیاتی شامل تلرانس‌های ±0.25mm مگر خلاف آن مشخص شده باشد. معیارهای کنترل کیفیت برای مواد خارجی، آلودگی جوهر، حباب درون سگمنت‌ها، خمش رفلکتور و برآمدگی پین پلاستیکی (حداکثر 0.1 میلی‌متر) تعریف شده است.

5.2 اتصال پین و دیاگرام مدار

نمایشگر دارای پیکربندی 10 پین است. دیاگرام مدار داخلی اتصال آند مشترک برای همه سگمنت‌ها را نشان می‌دهد. پین‌اوت به شرح زیر است: پین 3 و پین 8 آندهای مشترک هستند. پین‌های باقی‌مانده (1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10) به ترتیب کاتدهای سگمنت‌های E, D, C, DP (نقطه اعشار), B, A, F و G هستند. پین 5 به طور خاص برای نقطه اعشار سمت راست (DP) است.

5.3 الگوی لحیم‌کاری توصیه شده

یک طراحی الگوی لند (Land Pattern) برای اطمینان از تشکیل اتصال لحیم قابل اعتماد در طول فرآیندهای ریفلو ارائه شده است که تراز خودکار مناسب و اتصال حرارتی و الکتریکی را تقویت می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 دستورالعمل‌های لحیم‌کاری SMT

این دستگاه برای حداکثر دو چرخه لحیم‌کاری ریفلو درجه‌بندی شده است. خنک‌سازی کامل تا دمای نرمال بین چرخه اول و دوم اجباری است.

• پروفیل لحیم‌کاری ریفلو:
  • پیش‌گرم: 120-150 درجه سانتی‌گراد
  • زمان پیش‌گرم: حداکثر 120 ثانیه
  • دمای پیک: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد
  • زمان بالای نقطه مایع: حداکثر 5 ثانیه
• لحیم‌کاری دستی (هویه):حداکثر دمای نوک هویه 300 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال.

6.2 حساسیت به رطوبت و ذخیره‌سازی

پکیج SMD به رطوبت حساس است. دستگاه‌ها در بسته‌بندی ضد رطوبت با ماده خشک‌کن ارسال می‌شوند. آن‌ها باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% ذخیره شوند. هنگامی که کیسه مهر و موم شده باز می‌شود، قطعات شروع به جذب رطوبت از محیط می‌کنند.

نیازمندی‌های پخت (در صورت قرار گرفتن در معرض رطوبت):اگر قطعات پس از باز کردن کیسه در کابینت خشک ذخیره نشوند، باید قبل از ریفلو پخت شوند تا از "پاپ کورن شدن" یا لایه‌لایه شدن داخلی در حین لحیم‌کاری جلوگیری شود.

• در ریلی: 60 درجه سانتی‌گراد به مدت ≥48 ساعت.
• به صورت فله: 100 درجه سانتی‌گراد به مدت ≥4 ساعت یا 125 درجه سانتی‌گراد به مدت ≥2 ساعت.

مهم:پخت باید فقط یک بار انجام شود تا از تخریب پکیج پلاستیکی جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

دستگاه بر روی نوار حامل برجسته‌دار پیچیده شده روی ریلی عرضه می‌شود که با تجهیزات اتوماتیک Pick-and-Place سازگار است.

• ابعاد ریلی:ابعاد ریلی استاندارد برای هر دو حامل قطعه و ریلی کلی (مثلاً ریلی 13 اینچی یا 22 اینچی) ارائه شده است.
• نوار حامل:ساخته شده از آلیاژ پلی‌استایرن رسانای سیاه. ابعاد مطابق با استانداردهای EIA-481-D است. مشخصات کلیدی شامل انحنا (درون 1mm بر روی 250mm) و ضخامت (0.40±0.05mm) می‌باشد.
• مقادیر بسته‌بندی:
  • قطعات در هر ریلی 13 اینچی: 800 عدد.
  • طول بسته‌بندی در هر ریلی 22 اینچی: 44.5 متر.
  • حداقل مقدار سفارش برای باقی‌مانده‌ها: 200 عدد.
• نوار ابتدا و انتها:ریلی شامل یک نوار ابتدا (حداقل 400mm) و انتها (حداقل 40mm) برای پردازش ماشینی است.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• الکترونیک مصرفی:ساعت‌های دیجیتال، نمایشگرهای مایکروویو، نمایشگرهای تجهیزات صوتی.
• کنترل‌های صنعتی:پنل مترها، نشانگرهای فرآیند، نمایشگرهای تایمر.
• بازار جانبی خودرو:گیج‌ها و نمایشگرهای کمکی (مشروط به تأیید صلاحیت اضافی برای محیط‌های خودرویی).
• دستگاه‌های پزشکی:نمایشگرهای عددی ساده روی تجهیزات مانیتورینغ غیرحساس.

8.2 ملاحظات طراحی

• محدودیت جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان برای هر سگمنت یا یک آی‌سی درایور LED با جریان ثابت اختصاصی استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (Vcc)، ولتاژ پیشرو LED (Vf ~2.6V) و جریان پیشرو مورد نظر (مثلاً 10-20mA) محاسبه کنید.
• مالتی‌پلکسینگ:برای نمایشگرهای چندرقمی، یک طرح درایو مالتی‌پلکس رایج است. طراحی آند مشترک برای این کار بسیار مناسب است. اطمینان حاصل کنید که جریان پیک در عملیات مالتی‌پلکس از حداکثر مقدار مطلق تجاوز نکند و جریان متوسط را برای ماندن در محدوده رتبه پیوسته محاسبه کنید.
• مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان پایین است، اما اطمینان حاصل کنید که چیدمان PCB کافی برای دفع گرما وجود دارد، به ویژه در کاربردهای با دمای محیط بالا یا هنگام درایو در جریان‌های بالاتر. از منحنی کاهش جریان بالای 25 درجه سانتی‌گراد پیروی کنید.
• محافظت ESD:مانند همه دستگاه‌های نیمه‌هادی، باید احتیاط‌های استاندارد ESD در طول جابجایی و مونتاژ رعایت شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

LTS-4812CKR-PM از طریق استفاده از فناوری AlInGaP برای رنگ قرمز سوپر خود را متمایز می‌کند.

• در مقابل LEDهای قرمز سنتی GaAsP/GaP:AlInGaP بازده نوری و روشنایی به مراتب بالاتری در همان سطح جریان ارائه می‌دهد. همچنین پایداری دمایی بهتر و عمر طولانی‌تری فراهم می‌کند.
• در مقابل LEDهای قرمز با بازده بالا:در حالی که مطلقاً بالاترین بازده موجود نیست، اما تعادل عالی از عملکرد، هزینه و قابلیت اطمینان را برای کاربردهای استاندارد نمایشگر عددی ارائه می‌دهد.
• مزیت کلیدی:ترکیبی از روشنایی بالا، تضاد خوب (صفحه خاکستری/سگمنت‌های سفید)، زاویه دید گسترده و بسته‌بندی SMD قابل اعتماد در اندازه رقم 0.39 اینچی، آن را به انتخابی همه‌کاره برای بسیاری از کاربردها تبدیل می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

10.1 هدف سیستم دسته‌بندی (بینینگ) چیست؟

سیستم بینینگ یکنواختی روشنایی در بین دسته‌های تولیدی مختلف و درون یک نمایشگر چندرقمی را تضمین می‌کند. با مشخص کردن یک کد بین (مثلاً بین G)، شما تضمین می‌کنید که همه سگمنت‌ها در 1mA شدت نوری در محدوده 501-800 میکروکاندلا خواهند داشت و از این که یک رقم روشن‌تر یا کمنورتر از دیگری به نظر برسد جلوگیری می‌کنید.

10.2 آیا می‌توانم این نمایشگر را بدون مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی کنم؟

No.LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. اتصال مستقیم آن‌ها به یک منبع ولتاژ باعث افزایش کنترل‌نشده جریان می‌شود که به سرعت از حداکثر مقادیر مجاز فراتر رفته و LED را از بین می‌برد. یک مقاومت سری یا درایور جریان ثابت اجباری است.

10.3 چرا محدودیتی در تعداد چرخه‌های ریفلو وجود دارد؟

پکیج پلاستیکی و مواد داخلی می‌توانند رطوبت جذب کنند. در طول ریفلو، این رطوبت به بخار تبدیل می‌شود و به طور بالقه باعث ترک‌های داخلی یا لایه‌لایه شدن ("پاپ کورن شدن") می‌شود. محدودیت دو چرخه، همراه با پخت مناسب در صورت نیاز، برای اطمینان از حفظ یکپارچگی پکیج در محدوده‌های ایمن تعیین شده است.

10.4 "آند مشترک" برای طراحی مدار من چه معنایی دارد؟

در یک نمایشگر آند مشترک، همه آندهای (طرف مثبت) سگمنت‌های LED به طور داخلی به هم متصل شده‌اند. برای روشن کردن یک سگمنت، پین کاتد آن را به یک ولتاژ پایین (زمین) متصل می‌کنید در حالی که یک ولتاژ مثبت به پین آند مشترک اعمال می‌کنید. این زمانی مناسب است که از آی‌سی‌های درایوری استفاده می‌کنید که جریان را می‌کشند (مانند بسیاری از درایورهای مالتی‌پلکسینگ).

11. مثال طراحی عملی

سناریو:طراحی یک نمایشگر ساعت 4 رقمی با استفاده از LTS-4812CKR-PM، که توسط یک میکروکنترلر 5 ولتی با پین‌های I/O محدود راه‌اندازی می‌شود.

راه‌حل:استفاده از یک طرح مالتی‌پلکسینگ با یک آی‌سی درایور LED اختصاصی (مانند MAX7219 یا یک شیفت رجیستر مالتی‌پلکسینگ مشابه).

1. اتصال:چهار پین آند مشترک (پین‌های 3 و 8 هر رقم به هم متصل شده) را به چهار خروجی درایور جداگانه که به عنوان منابع جریان پیکربندی شده‌اند، متصل کنید.
2. خطوط سگمنت:همه کاتدهای سگمنت متناظر (A, B, C, D, E, F, G, DP) را به صورت موازی در چهار رقم به خروجی‌های سینک سگمنت درایور متصل کنید.
3. تنظیم جریان:جریان ثابت درایور را روی مقداری مانند 15mA برای هر سگمنت تنظیم کنید. این مقدار در محدوده رتبه پیوسته است و روشنایی خوبی فراهم می‌کند.
4. مالتی‌پلکسینگ:درایور به سرعت چرخه روشن کردن هر رقم را یکی پس از دیگری طی می‌کند. به دلیل ماندگاری دید، به نظر می‌رسد هر چهار رقم همزمان روشن هستند. اطمینان حاصل کنید که نرخ تازه‌سازی به اندازه کافی بالا است (معمولاً >100Hz) تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود.
5. مقاومت‌ها:درایور جریان ثابت نیاز به مقاومت‌های سری جداگانه روی هر سگمنت را حذف می‌کند.

این رویکرد استفاده از I/O میکروکنترلر را به حداقل می‌رساند در حالی که روشنایی پایدار و یکنواخت را فراهم می‌کند.

12. اصل عملکرد

LTS-4812CKR-PM یک نمایشگر دیود نورافشان (LED) است. هر سگمنت از یک یا چند چیپ نیمه‌هادی AlInGaP تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ بایاس پیشرو (فراتر از ولتاژ پیشرو چیپ، ~2.6V) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال نیمه‌هادی بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. ترکیب خاص لایه‌های AlInGaP طول موج نور ساطع شده را تعیین می‌کند، در این مورد، در طیف قرمز سوپر (~639nm پیک). صفحه خاکستری و سگمنت‌های سفید به ترتیب به عنوان پخش‌کننده و بازتابنده عمل می‌کنند تا خروجی نور را به کاراکترهای عددی قابل تشخیص شکل دهند.

13. روندهای فناوری

استفاده از AlInGaP برای LEDهای قرمز/نارنجی/زرد نشان‌دهنده یک فناوری بالغ و پایدار است که بازده و قابلیت اطمینان بالا ارائه می‌دهد. روندهای فعلی در فناوری نمایشگر بر موارد زیر متمرکز است:

• کوچک‌سازی:ارقام با ارتفاع حتی کوچکتر و فاصله پیکسل کمتر برای نمایشگرهای با وضوح بالاتر.
• افزایش بازده:بهبودهای مستمر در علم مواد برای دستیابی به لومن بیشتر بر وات (lm/W) و کاهش مصرف توان.
• یکپارچه‌سازی:ترکیب آرایه LED، مدار درایور و گاهی یک میکروکنترلر در یک ماژول نمایشگر هوشمند واحد.
• زیرلایه‌های انعطاف‌پذیر:تحقیق در مورد LEDها روی مدارهای انعطاف‌پذیر برای فرم‌فاکتورهای نوآورانه، اگرچه این موضوع بیشتر مربوط به فناوری‌های جدیدتر OLED و micro-LED است تا نمایشگرهای سگمنتی سنتی.

برای نمایشگرهای عددی تک رقمی استاندارد و مقرون‌به‌صرفه، قطعات SMD مبتنی بر AlInGaP مانند LTS-4812CKR-PM همچنان یک راه‌حل اصلی و قابل اعتماد باقی می‌مانند.