دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-5825CTB-PR - ارتفاع رقم 0.56 اینچ - آبی InGaN - ولتاژ پیشرو 3.8 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-5825CTB-PR یک قطعه نصب سطحی (SMD) است که به عنوان یک نمایشگر تک رقمی آلفانومریک طراحی شده است. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی عددی و آلفانومریک محدود، واضح و روشن در تجهیزات الکترونیکی است. فناوری هسته آن از ماده نیمه‌هادی نیترید گالیم ایندیم (InGaN) استفاده می‌کند که بر روی بستر یاقوت کبود رشد داده شده و مسئول انتشار نور آبی کارآمد آن است. این قطعه دارای صفحه‌ای خاکستری و سگمنت‌های سفید است که کنتراست و خوانایی را افزایش می‌دهد. این نمایشگر در دسته نوع آند مشترک طبقه‌بندی می‌شود، به این معنی که آندهای تمام سگمنت‌های LED به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند که طراحی مدار برای مالتی‌پلکسینگ را ساده می‌کند.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

• اندازه رقم:ارتفاع کاراکتر 0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر) دید عالی را برای فواصل دید متوسط فراهم می‌کند.
• عملکرد نوری:روشنایی بالا و کنتراست بالا را ارائه می‌دهد که توسط سگمنت‌های یکنواخت و پیوسته تسهیل می‌شود و روشنایی یکنواخت در سراسر کاراکتر را تضمین می‌کند.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده‌ای را فراهم می‌کند که نمایشگر را از موقعیت‌های مختلف قابل خواندن می‌سازد.
• بازده توان:نیاز به توان پایینی دارد که به طراحی‌های کم‌مصرف کمک می‌کند.
• قابلیت اطمینان:از قابلیت اطمینان حالت جامد بدون قطعات متحرک بهره می‌برد که منجر به عمر عملیاتی طولانی می‌شود.
• کنترل کیفیت:قطعات بر اساس شدت نور (لومینانس) دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند که امکان تطابق روشنایی یکنواخت در کاربردهای چندرقمی را فراهم می‌کند.
• مطابقت زیست‌محیطی:بسته‌بندی بدون سرب است و با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد.

1.2 کاربردهای هدف و بازار

این نمایشگر برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی معمولی در نظر گرفته شده است. حوزه‌های کاربرد معمول شامل دستگاه‌های اتوماسیون اداری (مانند کپی‌برها، پرینترها)، تجهیزات ارتباطی، لوازم خانگی، پنل‌های ابزار دقیق و الکترونیک مصرفی که نیاز به نمایش عددی واضح دارند، می‌شود. برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان، دید خوب و فرم فاکتور فشرده هستند مناسب است. طراحان برای کاربردهای با نیازهای استثنایی قابلیت اطمینان، مانند سیستم‌های هوایی، پزشکی یا ایمنی-حیاتی باید مشورت کنند.

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 قطعه وارد شود. کارکرد مداوم قطعه در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن توصیه نمی‌شود.

• اتلاف توان هر سگمنت:حداکثر 70 میلی‌وات.
• جریان پیشروی پیک هر سگمنت:30 میلی‌آمپر (در شرایط پالسی: چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه).
• جریان پیشروی 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 کارکرد و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:مقاوم در برابر 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکرد معمول هستند که در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت نور متوسط (I_V):8600 تا 28500 میکروکاندلا (µcd) در جریان پیشرو (I_F) 10 میلی‌آمپر. یک تلرانس 15٪ برای این اندازه‌گیری اعمال می‌شود.
• طول موج انتشار پیک (λ_p):468 نانومتر، که نشان‌دهنده قوی‌ترین نقطه انتشار نور در طیف آبی است.
• طول موج غالب (λ_d):470 نانومتر، که طول موج درک شده توسط چشم انسان است، با تلرانس ±1 نانومتر.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):25 نانومتر، که خلوص طیفی یا پهنای باند نور آبی منتشر شده را تعریف می‌کند.
• ولتاژ پیشروی هر تراشه (V_F):3.3 ولت تا 3.8 ولت در I_F=5 میلی‌آمپر، با تلرانس ±0.1 ولت. این یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار درایور است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت. توجه داشته باشید که این یک شرایط آزمایشی است؛ قطعه برای کارکرد پیوسته در بایاس معکوس طراحی نشده است.
• نسبت تطابق شدت نور:حداکثر 2:1 برای سگمنت‌های درون یک ناحیه نوری مشابه، که یکنواختی بصری را تضمین می‌کند.
• نشت نوری (Crosstalk):به صورت ≤ 2.5٪ مشخص شده است، که روشنایی ناخواسته سگمنت‌های خاموش مجاور را به حداقل می‌رساند.

2.3 حساسیت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

LEDها مستعد آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک هستند. دیتاشیت به شدت توصیه می‌کند که اقدامات کنترلی ESD در حین جابجایی و مونتاژ اجرا شود:

• استفاده از مچ‌بندهای اتصال به زمین یا دستکش‌های ضداستاتیک.
• اطمینان از اینکه تمام ایستگاه‌های کاری، ابزارها و امکانات ذخیره‌سازی به درستی زمین شده‌اند.
• استفاده از یونایزرها برای خنثی کردن بارهای استاتیکی که ممکن است روی بسته‌بندی پلاستیکی جمع شوند.

3. سیستم دسته‌بندی و بینینگ

LTS-5825CTB-PR از یک سیستم دسته‌بندی عمدتاً برایشدت نوراستفاده می‌کند. قطعات بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در جریان آزمایش استاندارد (10 میلی‌آمپر) آزمایش و در بین‌های مختلف دسته‌بندی می‌شوند. این به طراحان اجازه می‌دهد نمایشگرهایی با سطوح روشنایی مطابقت‌یافته انتخاب کنند، که برای کاربردهای چندرقمی به منظور جلوگیری از ظاهر ناهموار حیاتی است. محدوده شدت نور مشخص شده 8600-28500 میکروکاندلا است. در حالی که در این سند به صراحت برای طول موج جزئیات داده نشده است، تلرانس دقیق طول موج غالب (±1 نانومتر) ذاتاً تضمین‌کننده ثبات رنگ خوب از قطعه‌ای به قطعه دیگر است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به منحنی‌های مشخصه معمول اشاره می‌کند که برای درک رفتار قطعه تحت شرایط مختلف ضروری هستند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده بازتولید نشده‌اند، آن‌ها معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• جریان پیشرو در مقابل ولتاژ پیشرو (منحنی I-V):رابطه غیرخطی را نشان می‌دهد که برای تعیین ولتاژ درایو مورد نیاز برای یک جریان مطلوب حیاتی است.
• شدت نور در مقابل جریان پیشرو:نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد و به بهینه‌سازی تعادل بین روشنایی و مصرف توان/گرما کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دما را نشان می‌دهد که برای مدیریت حرارتی در کاربرد حیاتی است.
• توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که طول موج‌های پیک و غالب و پهنای طیفی را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این قطعه مطابق با یک فوت‌پرینت SMD خاص است. نکات ابعادی کلیدی شامل: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر است. کنترل‌های کیفیت خاصی برای صفحه نمایش وجود دارد: مواد خارجی روی سگمنت‌ها ≤ 10 میل، آلودگی جوهر ≤ 20 میل، حباب در سگمنت‌ها ≤ 10 میل، و خمش رفلکتور ≤ 1٪ از طول آن. برجستگی پین پلاستیکی حداکثر به 0.14 میلی‌متر محدود شده است.

5.2 پیکربندی پین و دیاگرام مدار

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

5.3 الگوی لند لحیم‌کاری توصیه شده

یک فوت‌پرینت (الگوی لند) توصیه شده برای طراحی PCB ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان و تراز مکانیکی مناسب در طی فرآیند ریفلو را تضمین کند. پایبندی به این الگو برای بازده تولید حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو

این قطعه برای لحیم‌کاری ریفلو مناسب است. پارامترهای حیاتی عبارتند از:

• پیش‌گرم:120–150 درجه سانتی‌گراد.
• زمان پیش‌گرم:حداکثر 120 ثانیه.
• دمای پیک:حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• زمان بالای مایع:حداکثر 5 ثانیه.
• تعداد چرخه‌های ریفلو:حداکثر 2 بار. مجموعه باید بین فرآیند لحیم‌کاری اول و دوم تا دمای عادی خنک شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی (هویه)

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، دمای هویه نباید از 300 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان لحیم‌کاری برای هر اتصال باید حداکثر به 3 ثانیه محدود شود.

6.3 حساسیت به رطوبت و ذخیره‌سازی

بسته‌بندی SMD به رطوبت حساس است. قطعات در بسته‌بندی ضد رطوبت با ماده خشک‌کن ارسال می‌شوند. آن‌ها باید در دمای ≤ 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤ 60٪ ذخیره شوند. هنگامی که کیسه مهر و موم شده باز می‌شود، قطعات شروع به جذب رطوبت از محیط می‌کنند. اگر زمان قرارگیری در معرض محیط از محدودیت‌های مشخص شده فراتر رود (که در این بخش جزئیات داده نشده است)، یا اگر قطعات در کابینت خشک ذخیره نشوند، آن‌هاباید قبل از ریفلو خشک (بیک) شوندتا از ترک خوردن پاپ‌کورنی یا لایه‌لایه شدن در حین لحیم‌کاری جلوگیری شود. شرایط خشک کردن عبارتند از: 60 درجه سانتی‌گراد به مدت ≥48 ساعت (در قرقره)، یا 100 درجه سانتی‌گراد به مدت ≥4 ساعت / 125 درجه سانتی‌گراد به مدت ≥2 ساعت (به صورت فله). خشک کردن باید فقط یک بار انجام شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

قطعات بر روی نوار و قرقره برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شوند. نوار حامل از آلیاژ پلی‌استایرن سیاه رسانا ساخته شده است. بسته‌بندی با استانداردهای EIA-481-D مطابقت دارد. مشخصات کلیدی قرقره شامل طول بسته‌بندی 44.5 متر برای قرقره 22 اینچی، حاوی 700 قطعه برای قرقره 13 اینچی است. حداقل مقدار بسته‌بندی برای سفارشات باقیمانده 200 قطعه اعمال می‌شود. نوار شامل بخش‌های لیدر و تریلر (به ترتیب حداقل 400 میلی‌متر و 40 میلی‌متر) برای تسهیل تغذیه ماشین است.

7.2 تفسیر شماره قطعه

شماره قطعه LTS-5825CTB-PR را می‌توان به صورت زیر تفسیر کرد: LTS (خانواده محصول)، 5825 (احتمالاً شناسه سری/مدل)، C (احتمالاً کد رنگ برای آبی)، T (نوع بسته‌بندی)، B (بین روشنایی یا واریانت)، PR (ممکن است نشان‌دهنده نقطه اعشار سمت راست باشد).

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 طراحی مدار درایور

به عنوان یک نمایشگر آند مشترک، آندها (پین‌های 3 و 8) باید به ولتاژ تغذیه مثبت (V_CC) متصل شوند. سگمنت‌های فردی با سینک کردن جریان از طریق پین‌های کاتد مربوطه به زمین روشن می‌شوند. ولتاژ پیشرو (V_F) 3.3-3.8 ولت باید هنگام انتخاب ولتاژ تغذیه در نظر گرفته شود. یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر کاتد مورد نیاز است (یا می‌توان از یک درایور جریان ثابت استفاده کرد) تا جریان پیشرو (I_F) را به سطح مطلوب، معمولاً بین 5-20 میلی‌آمپر، تنظیم کند و تعادل بین روشنایی و طول عمر را برقرار سازد. برای مالتی‌پلکس کردن چند رقم، آندهای مشترک به صورت متوالی در فرکانس بالا سوئیچ می‌شوند.

8.2 مدیریت حرارتی

کاهش خطی جریان پیشروی پیوسته (0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد بالای 25 درجه سانتی‌گراد) اهمیت مدیریت حرارتی را برجسته می‌کند. در دماهای محیطی بالا یا کاربردهای با چرخه کاری بالا، حداکثر جریان مؤثر باید متناسب کاهش یابد. پور مس کافی در PCB و تهویه به دفع گرما کمک می‌کند.

8.3 یکپارچه‌سازی نوری

صفحه خاکستری و سگمنت‌های سفید کنتراست ذاتی را فراهم می‌کنند. برای بهبود بیشتر، افزودن فیلتر چگالی خنثی یا دیفیوزر رنگی را در نظر بگیرید. زاویه دید گسترده آن را برای کاربردهایی مناسب می‌سازد که کاربر ممکن است مستقیماً روبروی نمایشگر نباشد.

9. مقایسه و تمایز

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز GaAsP یا نمایشگرهای LED بزرگتر ترو-هول، LTS-5825CTB-PR چندین مزیت ارائه می‌دهد:فرم فاکتور کوچک‌تر:بسته‌بندی SMD فضای قابل توجهی از برد را ذخیره می‌کند و امکان طراحی‌های با پروفیل پایین‌تر را فراهم می‌کند.بازده بالاتر:فناوری InGaN روشنایی بالاتری در جریان‌های پایین‌تر ارائه می‌دهد.قابلیت اطمینان بهتر:ساختار حالت جامد و بسته‌بندی SMD مستحکم، مقاومت در برابر ضربه و لرزش را بهبود می‌بخشد.سهولت مونتاژ:با فرآیندهای پیک-اند-پلیس و لحیم‌کاری ریفلو خودکار و پرسرعت سازگار است و هزینه تولید را کاهش می‌دهد. تمایزدهنده اصلی آن در دسته خود، ترکیب خاص ارتفاع رقم 0.56 اینچ، رنگ آبی، پیکربندی آند مشترک و مشخصات عملکردی و کنترل‌های کیفیت مستند شده است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال 1: تفاوت بین طول موج پیک و طول موج غالب چیست؟

پاسخ 1: طول موج پیک (λ_p=468 نانومتر) نقطه حداکثر توان خروجی طیفی است. طول موج غالب (λ_d=470 نانومتر) طول موج تک نور تک‌رنگ است که با رنگ درک شده LED مطابقت دارد. آن‌ها اغلب نزدیک اما یکسان نیستند.

سوال 2: آیا می‌توانم این نمایشگر را با منبع تغذیه 5 ولت راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 2: بله، اما باید برای هر سگمنت از یک مقاومت محدودکننده جریان سری استفاده کنید. مقدار مقاومت به صورت R = (V_{منبع تغذیه}- V_F) / I_Fمحاسبه می‌شود. برای منبع تغذیه 5 ولت، V_Fبرابر 3.5 ولت، و I_Fبرابر 10 میلی‌آمپر، R = (5 - 3.5) / 0.01 = 150 اهم.

سوال 3: چرا تعداد چرخه‌های ریفلو به دو محدود شده است؟

پاسخ 3: قرارگیری مکرر در معرض دمای بالای لحیم‌کاری می‌تواند باعث تنش حرارتی بر روی اتصال داخلی دی، باندهای سیم و بسته‌بندی پلاستیکی شود و به طور بالقوه منجر به کاهش قابلیت اطمینان یا خرابی شود. این محدودیت، یکپارچگی بلندمدت قطعه را تضمین می‌کند.

سوال 4: اگر یک قرقره در معرض رطوبت را قبل از ریفلو خشک نکنم چه اتفاقی می‌افتد؟

پاسخ 4: رطوبت به دام افتاده می‌تواند در طی پروفیل دمایی بالای ریفلو به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی بالایی ایجاد کند. این می‌تواند باعث ترک خوردن بسته‌بندی (\"پاپ‌کورنینگ\")، لایه‌لایه شدن داخلی یا آسیب باند سیم شود که منجر به خرابی فوری یا نهفته می‌گردد.

11. مثال موردی عملی

سناریو: طراحی نمایشگر یک مولتی‌متر دیجیتال.یک طراح به یک نمایشگر تک رقمی روشن و قابل اطمینان برای یک مولتی‌متر فشرده نیاز دارد. LTS-5825CTB-PR انتخاب می‌شود. از چهار نمایشگر برای نمایش تا 1999 شماره استفاده می‌شود. میکروکنترلر از تکنیک مالتی‌پلکسینگ استفاده می‌کند: الگوی رقم 1 را روی خطوط کاتد تنظیم می‌کند، آند مشترک برای رقم 1 را فعال می‌کند، مدت کوتاهی منتظر می‌ماند، سپس رقم 1 را غیرفعال می‌کند، الگوی رقم 2 را تنظیم می‌کند، آند آن را فعال می‌کند و به همین ترتیب، به سرعت چرخه را تکرار می‌کند. جریان هر سگمنت از طریق مقاومت‌ها روی 8 میلی‌آمپر تنظیم می‌شود که روشنایی کافی با مصرف توان کم را فراهم می‌کند. صفحه خاکستری کنتراست خوبی در زیر شیشه محافظ مولتی‌متر تضمین می‌کند. قطعات از یک بین شدت نور یکسان تأمین می‌شوند تا روشنایی یکنواخت در تمام چهار رقم تضمین شود.

12. معرفی اصل فنی

انتشار نور بر اساس الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی است. ماده فعال نیترید گالیم ایندیم (InGaN) است. هنگامی که یک ولتاژ پیشروی بیشتر از ولتاژ روشن شدن دیود (تقریباً 3.3 ولت) اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه نوع n و حفره‌ها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال (چاه کوانتومی) تزریق می‌شوند. هنگامی که یک الکترون با یک حفره بازترکیب می‌شود، انرژی به شکل فوتون آزاد می‌شود. ترکیب خاص آلیاژ InGaN انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور منتشر شده را تعیین می‌کند - در این مورد، آبی (~470 نانومتر). بستر یاقوت کبود یک قالب کریستالی برای رشد لایه‌های با کیفیت InGaN فراهم می‌کند.

13. روندها و زمینه فناوری

این قطعه نمایانگر یک کاربرد بالغ از فناوری LED آبی InGaN است. روند در نمایشگرهای SMD آلفانومریک به سمت چگالی پیکسل بالاتر (چند رقمی و ماتریس نقطه‌ای در یک بسته واحد)، قابلیت تمام‌رنگ (ادغام تراشه‌های قرمز، سبز و آبی) و حتی مصرف توان پایین‌تر است. همچنین حرکتی به سمت راه‌حل‌های چیپ-آن-برد (COB) و درایورهای مجتمع وجود دارد که تعداد قطعات خارجی را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در فناوری تبدیل فسفری اجازه می‌دهد تا تراشه‌های آبی یا UV منفرد، نور سفید یا رنگ‌های دیگر را تولید کنند که امکان‌های کاربرد را گسترش می‌دهد. اصول بازده، قابلیت اطمینان و مینیاتوری‌سازی مشاهده شده در این قطعه همچنان به پیشبرد نوآوری در سراسر صنعت LED ادامه می‌دهد.