دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-2807CKD-P - ارتفاع رقم 0.2 اینچ - رنگ قرمز فوق اشباع - ولتاژ پیشرو 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-2807CKD-P یک دستگاه نصب سطحی (SMD) است که به عنوان نمایشگر عددی تک رقمی طراحی شده است. عملکرد اصلی آن ارائه نشانگر عددی واضح و قابل اعتماد در یک پکیج فشرده و مدرن مناسب برای فرآیندهای مونتاژ خودکار است. این دستگاه از لایه‌های اپیتاکسیال پیشرفته AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) رشد یافته بر روی زیرلایه GaAs برای تولید تابش مشخصه قرمز فوق اشباع استفاده می‌کند. این فناوری مواد به دلیل بازدهی و پایداری آن در تولید نور قرمز با روشنایی بالا انتخاب شده است. طراحی بصری آن شامل صفحه‌ای خاکستری با نشانه‌گذاری سفید سگمنت‌ها است، ترکیبی که برای حداکثر کردن کنتراست و خوانایی تحت شرایط نوری مختلف طراحی شده و آن را برای الکترونیک مصرفی، پنل‌های ابزار دقیق و رابط‌های کنترل صنعتی که فضا محدود و خوانایی حیاتی است، مناسب می‌سازد.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

محصول توسط چندین ویژگی کلیدی عملکرد و قابلیت اطمینان تعریف می‌شود که آن را در بازار نمایشگرهای با قالب کوچک متمایز می‌کند.

• فرم فاکتور فشرده:ارتفاع رقم 0.2 اینچ (5.08 میلی‌متر) امکان ادغام در PCBهای با تراکم بالا را بدون قربانی کردن اندازه عددی فراهم می‌کند.
• عملکرد نوری:نمایشگر روشنایی بالا و کنتراست عالی ارائه می‌دهد که توسط چیپ‌های AlInGaP و طراحی خاکستری روی سفید تسهیل شده است. زاویه دید گسترده، دید را از موقعیت‌های مختلف تضمین می‌کند.
• یکنواختی سگمنت‌ها:سگمنت‌ها برای روشنایی پیوسته و یکنواخت طراحی شده‌اند و از ایجاد نقاط داغ یا مناطق کم نور که می‌توانند ظاهر کاراکتر را مختل کنند، جلوگیری می‌کنند.
• بهره‌وری انرژی:نیاز به توان پایینی دارد که به کاهش مصرف کلی توان سیستم کمک می‌کند.
• کیفیت و قابلیت اطمینان:دستگاه دارای قابلیت اطمینان حالت جامد است و برای شدت نور دسته‌بندی شده است، به این معنی که واحدها برای روشنایی یکسان دسته‌بندی می‌شوند. همچنین به عنوان یک پکیج بدون سرب مطابق با دستورالعمل‌های زیست‌محیطی RoHS ساخته شده است.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از محدودیت‌های عملیاتی و ویژگی‌های عملکرد دستگاه تحت شرایط تعریف شده ارائه می‌دهد.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در زیر یا در این محدودیت‌ها تضمین نشده است.

• اتلاف توان هر سگمنت:حداکثر 70 میلی‌وات. تجاوز از این مقدار می‌تواند منجر به گرمای بیش از حد و خرابی فاجعه‌بار شود.
• جریان پیشرو پیک هر سگمنت:60 میلی‌آمپر، اما فقط تحت شرایط پالسی (سیکل وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این برای فلش‌های کوتاه و با شدت بالا است.
• جریان پیشرو پیوسته هر سگمنت:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این ریتینگ به صورت خطی با نرخ 0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط (Ta) بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در دمای 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته تقریباً 25 میلی‌آمپر - (0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد * 60 درجه سانتی‌گراد) = 8.2 میلی‌آمپر خواهد بود.
• محدوده‌های دمایی:محدوده دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی از 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد است.
• تحمل لحیم‌کاری:دستگاه می‌تواند لحیم‌کاری با هویه در دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه را تحمل کند، مشروط بر اینکه نوک هویه حداقل 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن قرار گیرد.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که در دمای Ta=25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شده‌اند و نشان‌دهنده رفتار مورد انتظار تحت شرایط عملیاتی عادی هستند.

• شدت نور (Iv):خروجی نور وابسته به جریان است. در جریان پیشرو (I_F) 1 میلی‌آمپر، شدت نور از 201 تا 650 میکروکاندلا متغیر است. در جریان 10 میلی‌آمپر، مقدار معمول به 8250 میکروکاندلا افزایش می‌یابد. یک تلرانس ±15٪ برای این اندازه‌گیری‌ها اعمال می‌شود.
• ویژگی‌های طول موج:دستگاه در طیف قرمز فوق اشباع تابش می‌کند. طول موج تابش پیک (λ_p) 650 نانومتر است. طول موج غالب (λ_d) 639 نانومتر با تلرانس ±1 نانومتر است. عرض نیمه خط طیفی (Δλ) 20 نانومتر است که نشان‌دهنده گستردگی طول موج نور تابش شده است.
• ولتاژ پیشرو (V_F):معمولاً 2.6 ولت در جریان I_F=20 میلی‌آمپر، با تلرانس ±0.1 ولت. حداقل مقدار مشخص شده 2.05 ولت است.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت. این پارامتر فقط برای اهداف آزمایش است؛ دستگاه برای عملکرد بایاس معکوس پیوسته طراحی نشده است.
• نسبت تطابق شدت نور:حداکثر نسبت 2:1 برای سگمنت‌های درون یک ناحیه نوری مشابه در جریان I_F=1 میلی‌آمپر. این حداکثر تغییرات مجاز روشنایی بین سگمنت‌ها را مشخص می‌کند.
• نشت نوری (Cross Talk):به صورت ≤ 2.5٪ مشخص شده است که به روشنایی ناخواسته یک سگمنت غیر انتخاب شده هنگامی که یک سگمنت مجاور درایو می‌شود، اشاره دارد.

3. سیستم دسته‌بندی و درجه‌بندی

دیتاشیت نشان می‌دهد که محصول \"برای شدت نور دسته‌بندی شده است\"، که به فرآیند دسته‌بندی اشاره دارد.

• دسته‌بندی شدت نور:دستگاه‌ها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در یک جریان آزمایش استاندارد (مثلاً 1 میلی‌آمپر یا 10 میلی‌آمپر) آزمایش و در دسته‌های مختلف مرتب می‌شوند. این امر اطمینان می‌دهد که طراحان LEDهایی با سطوح روشنایی یکنواخت برای ظاهر نمایشگر یکسان دریافت می‌کنند.
• دسته‌بندی طول موج:اگرچه به صراحت به عنوان دسته‌بندی شده ذکر نشده است، تلرانس دقیق طول موج غالب (±1 نانومتر) نشان‌دهنده کنترل دقیق فرآیند است که منجر به خروجی رنگ بسیار یکنواخت در تمام واحدها می‌شود.
• مرتب‌سازی ولتاژ پیشرو:تلرانس مشخص شده V_Fبه میزان ±0.1 ولت نشان می‌دهد که قطعات احتمالاً غربال می‌شوند تا این پارامتر الکتریکی را برآورده کنند، که به رفتار یکنواخت مدار درایور کمک می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که بخش ارائه شده PDF به منحنی‌های معمول اشاره می‌کند اما آن‌ها را نمایش نمی‌دهد، تحلیل استاندارد برای چنین دستگاهی شامل موارد زیر خواهد بود:

• منحنی I-V (جریان-ولتاژ):رابطه نمایی بین ولتاژ پیشرو و جریان را نشان می‌دهد، با ولتاژ زانو حدود 2.0-2.2 ولت برای LEDهای قرمز AlInGaP.
• شدت نور در مقابل جریان پیشرو (I_v-I_F):انتظار می‌رود در جریان‌های پایین تقریباً خطی باشد و ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل افت حرارتی و بازدهی، اثرات اشباع را نشان دهد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دمای اتصال را نشان می‌دهد که یک عامل حیاتی برای قابلیت اطمینان طراحی است.
• توزیع طیفی:نموداری که شدت را در مقابل طول موج نشان می‌دهد، با مرکزیت 650 نانومتر (پیک) و عرض نیمه 20 نانومتر، که نقطه رنگ قرمز فوق اشباع را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد پکیج

دستگاه دارای یک فوت‌پرینت SMD تعریف شده است. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. کنترل‌های کیفیت خاصی ذکر شده است، مانند محدودیت‌های مربوط به مواد خارجی، آلودگی جوهر، حباب در ناحیه سگمنت و برآمدگی‌های پین پلاستیکی. به دلیل اندازه کوچک پکیج، نشانه‌گذاری قطعه به \"2807CKD-P\" خلاصه شده است (پیشوند \"LTS\" حذف شده است).

5.2 مدار داخلی و پین‌اوت

دستگاه دارای یکپیکربندی آند مشترکاست. نمودار مدار داخلی ده پین را نشان می‌دهد که مربوط به اتصالات زیر است: دو پین به عنوان آندهای مشترک اختصاص داده شده‌اند (پین‌های 3 و 8). پین‌های باقی‌مانده کاتدهای جداگانه برای سگمنت‌های A، B، C، D، E، F، G و نقطه اعشار (DP) هستند. پین 1 به عنوان \"بدون اتصال\" فهرست شده است. این پیکربندی نیاز به یک درایور منبع جریان به پین‌های آند مشترک و یک درایور سینک جریان به پین‌های کاتد جداگانه برای روشن کردن سگمنت‌ها دارد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 دستورالعمل‌های لحیم‌کاری SMT

دستگاه برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو طراحی شده است. یک محدودیت حیاتی این است که تعداد سیکل‌های فرآیند ریفلو باید کمتر از دو باشد. اگر ریفلو دوم لازم باشد (مثلاً برای مونتاژ دو طرفه)، برد باید بین فرآیند اول و دوم تا دمای معمولی خنک شود.

• پروفایل ریفلو (حداکثر 2 سیکل):پیش‌گرم تا 120-150 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 120 ثانیه. دمای پیک نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند.
• لحیم‌کاری دستی (حداکثر 1 سیکل):اگر از هویه استفاده می‌شود، دمای نوک هویه نباید از 300 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس باید حداکثر به 3 ثانیه محدود شود.

6.2 الگوی لحیم‌کاری توصیه شده

یک الگوی لند (فوت‌پرینت) برای طراحی PCB ارائه شده است. پایبندی به این الگو برای تشکیل اتصال لحیم قابل اعتماد، تراز مناسب و مدیریت حرارتی در طول ریفلو ضروری است.

6.3 حساسیت رطوبتی و ذخیره‌سازی

قطعات در بسته‌بندی ضد رطوبت ارسال می‌شوند. آن‌ها باید در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی (RH) ≤60٪ ذخیره شوند. هنگامی که کیسه مهر و موم شده باز می‌شود، قطعات شروع به جذب رطوبت از محیط می‌کنند. اگر بلافاصله استفاده نشوند و در یک کابینت خشک ذخیره نشوند (<10٪ RH معمول است)، باید قبل از لحیم‌کاری ریفلو پخته شوند تا از آسیب \"پاپ کورن\" یا لایه‌لایه شدن ناشی از انبساط سریع بخار جلوگیری شود.

• شرایط پخت:اگر قطعات روی ریل هستند: 60 درجه سانتی‌گراد به مدت ≥48 ساعت. اگر قطعات به صورت فله هستند: 100 درجه سانتی‌گراد به مدت ≥4 ساعت یا 125 درجه سانتی‌گراد به مدت ≥2 ساعت. پخت فقط باید یک بار انجام شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات بسته‌بندی

دستگاه روی نوار و ریل برای مونتاژ خودکار پیک و پلیس عرضه می‌شود.

• ابعاد ریل:برای نوار حامل قطعه و ریل کلی ارائه شده است (به عنوان مثال، گزینه‌های ریل 13 اینچی و 22 اینچی نشان داده شده است).
• نوار حامل:ساخته شده از آلیاژ پلی استایرن رسانای سیاه. ابعاد مطابق با استانداردهای EIA-481-D است. ضخامت نوار 0.30 ±0.05 میلی‌متر است.
• مقادیر بسته‌بندی:یک ریل استاندارد 13 اینچی حاوی 1000 قطعه است. یک ریل 22 اینچی حاوی طول نوار برای 56.5 متر است. حداقل مقدار سفارش برای ریل‌های باقی‌مانده 250 قطعه است.
• نوار ابتدایی و انتهایی:ریل شامل یک نوار ابتدایی (حداقل 400 میلی‌متر) و یک نوار انتهایی (حداقل 40 میلی‌متر) برای تغذیه ماشین است.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 کاربرد مورد نظر و محدودیت‌ها

نمایشگر برای تجهیزات الکترونیکی معمولی در کاربردهای اداری، ارتباطی و خانگی طراحی شده است. برای کاربردهای حیاتی ایمنی یا با قابلیت اطمینان بالا که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند سیستم‌های هوانوردی، پزشکی) بدون مشورت قبلی و احراز صلاحیت احتمالی، ریت نشده است.

8.2 قوانین طراحی حیاتی

• محافظت مدار درایو:مدار درایوربایدشامل محافظت در برابر ولتاژهای معکوس و نوسانات ولتاژ باشد، زیرا این موارد می‌توانند بلافاصله به اتصالات LED آسیب برسانند.
• محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا یک درایور جریان ثابت استفاده کنید. هرگز LED را مستقیماً به یک منبع ولتاژ وصل نکنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (V_supply)، ولتاژ پیشرو LED (V_F~2.6V)، و جریان پیشرو مورد نظر (I_F) محاسبه کنید. فرمول: R = (V_supply- V_F) / I_F.
• مدیریت حرارتی:قوانین اتلاف توان و کاهش ریت جریان را رعایت کنید. کار در جریان‌ها یا دمای محیط بالاتر از محدودیت‌های توصیه شده، تخریب خروجی نور (افت لومن) را تسریع می‌کند و می‌تواند باعث خرابی زودرس شود. اگر در نزدیکی ریتینگ‌های حداکثر کار می‌کنید، اطمینان حاصل کنید که مساحت مسی کافی PCB یا وایاهای حرارتی وجود دارد.
• مالتی‌پلکسینگ:برای نمایشگرهای چند رقمی که از مالتی‌پلکسینگ استفاده می‌کنند، اطمینان حاصل کنید که جریان پیک در حالت پالسی از ریتینگ حداکثر مطلق 60 میلی‌آمپر تجاوز نکند و جریان متوسط را محاسبه کنید تا در محدوده ریتینگ جریان پیوسته باقی بماند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز GaAsP (گالیم آرسنید فسفید)، فناوری AlInGaP در LTS-2807CKD-P بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان ورودی می‌شود. همچنین معمولاً پایداری طول موج بهتری در دما و طول عمر ارائه می‌دهد. در مقایسه با برخی نمایشگرهای با سگمنت سفید که از یک فیلتر رنگ روی LED آبی/سفید استفاده می‌کنند، چیپ تک رنگ AlInGaP اشباع رنگ خالص و بازدهی بالقوه بالاتری برای رنگ قرمز هدف ارائه می‌دهد. پکیج SMD آن در مقایسه با نمایشگرهای LED سوراخ‌دار، استحکام مکانیکی بهتر و مناسب‌تر بودن برای تولید خودکار با حجم بالا را فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 بر اساس پارامترهای فنی

س: با منبع تغذیه 5 ولت باید از چه مقدار مقاومت استفاده کنم؟

ج: برای ولتاژ پیشرو معمولی 2.6 ولت و جریان مورد نظر 10 میلی‌آمپر، محاسبه به این صورت است: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 اهم. از نزدیک‌ترین مقدار استاندارد استفاده کنید (مثلاً 240Ω یا 220Ω). همیشه جریان واقعی در مدار را تأیید کنید.

س: آیا می‌توانم آن را با 20 میلی‌آمپر به طور پیوسته درایو کنم؟

ج: بله، 20 میلی‌آمپر کمتر از حداکثر 25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد است. با این حال، باید دمای محیط را بررسی کنید. اگر محیط عملیاتی بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد باشد، باید جریان را کاهش دهید. در دمای 70 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان 25 میلی‌آمپر - (0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد * 45 درجه سانتی‌گراد) ≈ 12.4 میلی‌آمپر خواهد بود.

س: چرا ریتینگ جریان معکوس مهم است اگر نباید در حالت معکوس کار کند؟

ج: این یک شاخص کیفیت و نشتی است. جریان معکوس بالا می‌تواند نشان‌دهنده یک اتصال معیوب باشد. این ریتینگ همچنین سطح محافظت مورد نیاز را اطلاع می‌دهد؛ هر رویداد بایاس معکوس که از 5 ولت تجاوز کند یا باعث جریان بیش از 100 میکروآمپر شود، آسیب‌زا است.

س: \"نسبت تطابق شدت نور 2:1\" برای طراحی من چه معنایی دارد؟

ج: به این معنی است که کم‌نورترین سگمنت در یک رقم نمی‌تواند کمتر از نصف روشن‌ترین سگمنت تحت همان شرایط آزمایش باشد. این امر یکنواختی بصری را تضمین می‌کند. برای کاربردهای حیاتی، ممکن است از یک دسته‌بندی دقیق‌تر انتخاب کنید.

11. مثال کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک نمایشگر دمای تک رقمی برای یک لوازم خانگی مصرفی.

LTS-2807CKD-P یک انتخاب ایده‌آل است. پین‌های پورت میکروکنترلر (MCU) می‌توانند جریان را سینک کنند (به کاتدهای سگمنت متصل شوند). یک ترانزیستور PNP یا یک IC درایور اختصاصی می‌تواند جریان را به پین آند مشترک سورس کند. فریم‌ور MCU یک دیکدر 7 سگمنت و یک تایمر مالتی‌پلکسینگ را در صورت استفاده از چند رقم پیاده‌سازی می‌کند. صفحه خاکستری/سگمنت سفید کنتراست عالی در برابر قاب لوازم خانگی ارائه می‌دهد. مصرف توان پایین با اهداف بهره‌وری انرژی همسو است. طراح باید اطمینان حاصل کند که طرح PCB شامل الگوی پد لحیم توصیه شده است، یک مقاومت محدودکننده جریان را به صورت سری با هر کاتد قرار دهد (یا از یک IC درایور جریان ثابت استفاده کند) و در طول تولید از دستورالعمل‌های پروفایل ریفلو پیروی کند. قطعات باید پس از باز شدن ریل تا تاریخ مونتاژ در یک محیط خشک ذخیره شوند.

12. اصل عملکرد

دستگاه بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال P-N نیمه‌هادی عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ پیشرو بیش از پتانسیل داخلی اتصال (تقریباً 2.0-2.2 ولت برای AlInGaP) اعمال می‌شود، الکترون‌ها از ماده نوع N و حفره‌ها از ماده نوع P به داخل اتصال تزریق می‌شوند. آن‌ها در ناحیه فعال (لایه‌های چاه کوانتومی AlInGaP) بازترکیب می‌شوند. بخشی از این انرژی بازترکیب به صورت فوتون (نور) آزاد می‌شود. ترکیب خاص آلومینیوم، ایندیم، گالیم و فسفید در لایه‌های اپیتاکسیال، انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور تابش شده را تعریف می‌کند - در این مورد، قرمز فوق اشباع در حدود 650 نانومتر. پیکربندی آند مشترک، آندهای تمام سگمنت‌های LED را به صورت داخلی به هم متصل می‌کند و با نیاز به تنها یک نود منبع جریان برای هر رقم، مدار درایور را ساده می‌کند.

13. روندهای فناوری

استفاده از AlInGaP برای LEDهای قرمز و کهربایی نشان‌دهنده یک فناوری بالغ و به شدت بهینه‌شده است. روندهای فعلی در LEDهای نمایشگر بر چند حوزه متمرکز است: 1)افزایش بازده:تحقیقات جاری با هدف کاهش افت بازده در جریان‌های بالا و بهبود استخراج نور از پکیج چیپ است. 2)کوچک‌سازی:در حالی که 0.2 اینچ استاندارد است، تقاضا برای ارتفاع رقم کوچک‌تر در دستگاه‌های فوق فشرده وجود دارد. 3)ادغام:روندها شامل ترکیب نمایشگر LED با ICهای درایور و کنترلرها در ماژول‌های چند چیپی یا راه‌حل‌های سیستم در پکیج (SiP) برای ساده‌سازی طراحی محصول نهایی است. 4)قابلیت اطمینان بهبود یافته:بهبودها در مواد بسته‌بندی و تکنیک‌های اتصال دی، همچنان طول عمر عملیاتی و تحمل به پروفایل‌های ریفلو دمای بالاتر مورد نیاز برای لحیم‌کاری بدون سرب را افزایش می‌دهند.