دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-4817SW-P - ارتفاع رقم 0.39 اینچ - سگمنت‌های سفید - ولتاژ آستانه 3.2 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-4817SW-P یک ماژول نمایشگر LED الفبایی-عددی تک‌رقمی نصب‌سطحی است. این دستگاه با ارتفاع رقم 0.39 اینچ (10.0 میلی‌متر) طراحی شده و برای کاربردهایی که نیازمند نمایش عددی فشرده و بسیار خوانا یا نمایش الفبایی-عددی محدود هستند، مناسب است. دستگاه از فناوری نیمه‌هادی InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) برای تولید نور سفید استفاده می‌کند و جایگزینی مدرن برای LEDهای سفید سنتی فیلترشده یا تبدیل‌شده با فسفر ارائه می‌دهد. صفحه خاکستری آن با سگمنت‌های سفید، کنتراست عالی برای خوانایی بهینه فراهم می‌کند.

1.1 ویژگی‌های کلیدی و جایگاه‌بندی

این نمایشگر برای قابلیت اطمینان و عملکرد در الکترونیک مصرفی، ابزار دقیق صنعتی، داشبورد خودرو و پنل‌های کنترل لوازم خانگی طراحی شده است. مزایای اصلی آن شامل طراحی پیوسته و یکنواخت سگمنت‌ها که فاصله‌ها را حذف کرده و ظاهری تمیز ایجاد می‌کند، و زاویه دید گسترده که قابلیت مشاهده از موقعیت‌های مختلف را تضمین می‌کند، می‌باشد. دستگاه بر اساس شدت نور و ولتاژ آستانه دسته‌بندی شده است که امکان یکنواختی بیشتر روشنایی و رنگ در تولید انبوه را فراهم می‌کند. بسته‌بندی بدون سرب و مطابق با دستورالعمل‌های RoHS، آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سخت زیست‌محیطی مناسب می‌سازد.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

عملکرد LTS-4817SW-P توسط مجموعه‌ای جامع از پارامترهای الکتریکی و نوری که برای طراحی در مدار حیاتی هستند، تعریف می‌شود.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. حداکثر اتلاف توان هر سگمنت 35 میلی‌وات است. حداکثر جریان مستقیم پیک 50 میلی‌آمپر است، اما تنها تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). جریان مستقیم پیوسته هر سگمنت از 10 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد با نرخ 0.11 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد، به این معنی که جریان مجاز با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. محدوده دمای کار و ذخیره‌سازی از 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد مشخص شده است که نشان‌دهنده استحکام برای محیط‌های خشن است. شرایط لحیم‌کاری به عنوان 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن مشخص شده است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

در شرایط آزمایش معمولی (Ta=25°C, IF=5mA)، پارامترهای کلیدی عبارتند از: شدت نور متوسط هر چیپ از حداقل 71 میلی‌کاندلا تا حداکثر 165 میلی‌کاندلا متغیر است. ولتاژ مستقیم هر چیپ (VF) از 2.7 ولت تا 3.2 ولت متغیر است. جریان معکوس (IR) حداکثر 100 میکروآمپر در VR=5V است، اما این تنها یک شرایط آزمایشی است؛ دستگاه برای کار مداوم با بایاس معکوس در نظر گرفته نشده است. نسبت تطابق شدت نور بین سگمنت‌ها 2:1 یا بهتر است که یکنواختی روشنایی را تضمین می‌کند. مختصات رنگی (x, y) مطابق با استاندارد CIE 1931 ارائه شده‌اند، با مقادیر معمولی حدود x=0.294, y=0.286 که نقطه سفید را تعریف می‌کنند. مشخصه تداخل نوری (Crosstalk) حداکثر 2.5٪ ذکر شده است که به نشتی نور ناخواسته بین سگمنت‌های مجاور اشاره دارد.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی، LEDهای مورد استفاده در این نمایشگر بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (VF)

LEDها بر اساس ولتاژ مستقیم آنها در جریان 5mA در دسته‌های (3, 4, 5, 6, 7) گروه‌بندی می‌شوند. هر دسته محدوده 0.1 ولتی دارد (مثلاً دسته 3: 2.70-2.80V، دسته 4: 2.80-2.90V). در هر دسته تلرانس ±0.1V مجاز است. این به طراحان اجازه می‌دهد قطعات را برای کاربردهای حساس به افت ولتاژ یا طراحی منبع تغذیه انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی شدت نور (IV)

روشنایی در دسته‌های برچسب‌خورده Q11, Q12, Q21, Q22, R11, R12, R21 دسته‌بندی می‌شود. هر دسته محدوده خاصی از میلی‌کاندلا را در جریان 5mA پوشش می‌دهد (مثلاً Q11: 71.0-81.0 mcd, R21: 146.0-165.0 mcd). برای هر دسته تلرانس ±15٪ اعمال می‌شود. این سیستم امکان تطابق روشنایی نمایشگر در بین چندین واحد یا رقم را فراهم می‌کند.

3.3 دسته‌بندی رنگ (هیو)

رنگ نور سفید از طریق دسته‌های رنگ (S1-2, S2-2, S3-1, S3-2, S4-1, S4-2, S5-1, S6-1) کنترل می‌شود. هر دسته توسط یک ناحیه چهارضلعی در نمودار رنگی CIE 1931 تعریف می‌شود که محدوده مجاز مختصات x و y را مشخص می‌کند. تلرانس ±0.01 حفظ می‌شود. این امر تفاوت رنگ قابل مشاهده بین سگمنت‌ها یا نمایشگرها را به حداقل می‌رساند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که داده‌های گرافیکی خاص در سند ارجاع داده شده‌اند، منحنی‌های معمولی برای چنین دستگاه‌هایی شامل رابطه بین جریان مستقیم (IF) و ولتاژ مستقیم (VF) است که نمایی است. رابطه بین جریان مستقیم (IF) و شدت نور (IV) عموماً در محدوده کاری خطی است. اثر دمای محیط (Ta) بر شدت نور ضریب منفی نشان می‌دهد؛ روشنایی با افزایش دما کاهش می‌یابد. درک این منحنی‌ها برای طراحی مدار درایو و مدیریت حرارتی به منظور حفظ خروجی نوری یکنواخت در طول عمر محصول حیاتی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

دستگاه مطابق با یک فوت‌پرینت SMD خاص است. ابعاد حیاتی شامل طول، عرض و ارتفاع کلی، و همچنین فاصله و اندازه پایه‌ها (پین) می‌شود. تلرانس‌ها معمولاً ±0.25 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. یادداشت‌های کیفیتی اضافی محدودیت‌هایی برای مواد خارجی، آلودگی جوهر، حباب در سگمنت، خمش رفلکتور و براده‌های پین را مورد توجه قرار می‌دهند که برای بازده مونتاژ و ظاهر نهایی بسیار مهم هستند.

5.2 پین‌اوت و دیاگرام مدار

نمایشگر دارای پیکربندی آند مشترک است. دیاگرام مدار داخلی ده پین را نشان می‌دهد: دو پین آند مشترک هستند (پین‌های 3 و 8) و هشت پین باقی‌مانده کاتد 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 سینک جریان دارد؛ آندها به منبع مثبت (از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان) متصل می‌شوند و سگمنت‌های فردی با اتصال پین کاتد مربوطه به زمین روشن می‌شوند.

5.3 الگوی لحیم‌کاری توصیه‌شده

یک الگوی لند (فوت‌پرینت) برای طراحی PCB ارائه شده است. این الگو تشکیل صحیح اتصال لحیم در حین ریفلو را تضمین می‌کند، استحکام مکانیکی کافی فراهم می‌کند و از پل زدن لحیم جلوگیری می‌کند. رعایت این الگو برای مونتاژ قابل اطمینان نصب‌سطحی حیاتی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو

دستگاه می‌تواند حداکثر دو چرخه ریفلو را تحمل کند و بین چرخه‌ها نیاز به دوره خنک‌سازی تا دمای اتاق است. پروفایل ریفلو توصیه‌شده دارای ناحیه پیش‌گرم 120-150 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 120 ثانیه و دمای پیک حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد است. برای تعمیر دستی، دمای هویه نباید از 300 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس حداکثر به 3 ثانیه محدود شود. تجاوز از این شرایط ممکن است به بسته پلاستیکی یا چیپ‌های LED آسیب برساند.

6.2 اقدامات احتیاطی تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

چیپ InGaN به تخلیه الکترواستاتیک حساس است. اقدامات اجباری شامل استفاده از بند مچ دست زمین‌شده یا دستکش‌های ضداستاتیک توسط پرسنل است. تمام ایستگاه‌های کاری، تجهیزات و امکانات ذخیره‌سازی باید به درستی زمین‌شده باشند. استفاده از یونایزرها برای خنثی‌سازی بار استاتیکی که ممکن است در حین جابجایی روی بسته پلاستیکی جمع شود، توصیه می‌شود. عدم رعایت کنترل‌های ESD می‌تواند منجر به خرابی نهفته یا فاجعه‌بار دستگاه شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 بسته‌بندی نوار و قرقره

قطعات در نوار حامل برجسته‌دار پیچیده شده روی قرقره عرضه می‌شوند که برای ماشین‌های اتوماتیک Pick-and-Place مناسب است. ابعاد دقیق قرقره (قطر قرقره، عرض هاب و غیره) و ابعاد نوار حامل (اندیز جیب، پیتچ، جزئیات سوراخ اسپراکت) مشخص شده‌اند. تلرانس‌های کلیدی شامل تلرانس تجمعی ±0.20 میلی‌متر بر روی 10 سوراخ اسپراکت و محدودیت انحنا (وَرپ) 1 میلی‌متر بر روی 250 میلی‌متر نوار حامل است.

8. یادداشت‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدارهای کاربردی معمول

یک مدار درایو معمولی شامل اتصال پین‌های آند مشترک به یک منبع ولتاژ مثبت (مثلاً 5V) از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان است. مقدار این مقاومت بر اساس ولتاژ منبع، ولتاژ مستقیم سگمنت LED (VF) و جریان مستقیم مورد نظر (IF) محاسبه می‌شود. برای مالتی‌پلکس کردن چندین رقم، می‌توان از یک ترانزیستور یا IC درایور اختصاصی برای سوئیچ کردن آندهای مشترک استفاده کرد، در حالی که کاتدهای سگمنت توسط یک شیفت رجیستر یا پورت اکسپندر راه‌اندازی می‌شوند.

8.2 کنترل روشنایی و جریان

از آنجایی که شدت نور تقریباً متناسب با جریان مستقیم است، روشنایی را می‌توان از طریق PWM (مدولاسیون عرض پالس) جریان درایو کنترل کرد. این روش نسبت به تنظیم نور آنالوگ از طریق ولتاژ متغیر مؤثرتر و کارآمدتر است. منحنی کاهش جریان پیوسته باید در کاربردهای با دمای بالا رعایت شود تا از گرمای بیش از حد و کاهش شتاب‌یافته لومن جلوگیری شود.

8.3 مدیریت حرارتی

اگرچه اتلاف توان هر سگمنت کم است، اما گرمای ترکیبی ناشی از چندین سگمنت روشن در یک بسته کوچک باید در نظر گرفته شود. مساحت کافی مس در PCB اطراف پدها می‌تواند به عنوان هیت سینک عمل کند. اطمینان از جریان هوای مناسب در محفظه محصول نهایی به حفظ دمای اتصال در محدوده ایمن، حفظ طول عمر و پایداری رنگ کمک می‌کند.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای فیلترشده GaP یا GaAsP، LED سفید InGaN روشنایی بالاتر، بازده بهتر و نقطه رنگ سفید مدرن‌تری ارائه می‌دهد. پیکربندی آند مشترک رایج است و توسط بسیاری از ICهای درایور استاندارد پشتیبانی می‌شود. اندازه 0.39 اینچی جایگاهی بین نشانگرهای کوچکتر و نمایشگرهای چندرقمی بزرگتر پر می‌کند. دسته‌بندی دقیق برای شدت، ولتاژ و رنگ، سطحی از یکنواختی را فراهم می‌کند که برای محصولات درجه حرفه‌ای که یکنواختی بصری در آنها حیاتی است، ضروری است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 هدف دو پین آند مشترک چیست؟

دو پین (3 و 8) به صورت داخلی به هم متصل هستند. ارائه دو پین به توزیع جریان کل آند کمک می‌کند، چگالی جریان در لیدهای بسته را کاهش می‌دهد و می‌تواند در چیدمان PCB برای تقارن و قابلیت اطمینان کمک کند.

10.2 آیا می‌توانم این نمایشگر را با یک میکروکنترلر 3.3 ولتی راه‌اندازی کنم؟

بله، اما طراحی دقیقی مورد نیاز است. VF معمولی 2.7-3.2V است. در منبع تغذیه 3.3V، حاشیه ولتاژ برای مقاومت محدودکننده جریان بسیار کم است (0.1-0.6V). این امر نیاز به مقدار مقاومت بسیار کوچکی دارد که جریان را نسبت به تغییرات VF و ولتاژ منبع حساس می‌کند. عموماً منبع تغذیه 5V برای عملکرد پایدارتر توصیه می‌شود، یا باید از یک درایور LED ثابت جریان اختصاصی استفاده شود.

10.3 چگونه کدهای دسته رنگ (مثلاً S3-2) را تفسیر کنم؟

کد دسته مربوط به یک ناحیه خاص در نمودار رنگی CIE است که در دیتاشیت تعریف شده است. طراحان می‌توانند هنگام سفارش، یک دسته یا محدوده دسته مورد نیاز را مشخص کنند تا مطابقت رنگ در طول یک خط تولید تضمین شود. برای اکثر کاربردهای عمومی، هر دسته سفید استانداردی قابل قبول است.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

طراحی یک نمایشگر تایمر دیجیتال با استفاده از چهار رقم LTS-4817SW-P را در نظر بگیرید. طراحی شامل ایجاد یک PCB با چهار فوت‌پرینت یکسان مطابق با الگوی لحیم‌کاری توصیه‌شده خواهد بود. یک میکروکنترلر ارقام را مالتی‌پلکس می‌کند، در هر زمان آند مشترک یک رقم را انرژی‌دهی می‌کند در حالی که الگوی سگمنت آن رقم را خروجی می‌دهد. مقاومت‌های محدودکننده جریان روی خطوط آند مشترک قرار می‌گیرند. نرخ رفرش باید به اندازه کافی بالا باشد (معمولاً >60 هرتز) تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود. کدهای دسته برای شدت و رنگ باید به تأمین‌کننده مشخص شوند تا اطمینان حاصل شود که هر چهار رقم یکسان به نظر می‌رسند. محافظت ESD در حین مونتاژ و جابجایی اجباری است.

12. اصل فناوری

LTS-4817SW-P از چیپ‌های LED مبتنی بر InGaN استفاده می‌کند. InGaN یک ماده نیمه‌هادی است که قادر به انتشار نور در طیف آبی تا فرابنفش است. برای تولید نور سفید، دستگاه احتمالاً از یک چیپ InGaN منتشرکننده نور آبی در ترکیب با یک پوشش فسفر استفاده می‌کند. فسفر بخشی از نور آبی را جذب کرده و آن را به عنوان نور زرد دوباره منتشر می‌کند. مخلوط نور آبی باقی‌مانده و نور زرد منتشرشده توسط چشم انسان به عنوان سفید درک می‌شود. این یک روش رایج و کارآمد برای ایجاد LEDهای سفید است.

13. روندهای صنعت

روند در نمایشگرها و نشانگرهای SMD به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) ادامه دارد که امکان مصرف انرژی کمتر یا روشنایی بالاتر را فراهم می‌کند. همچنین حرکتی به سوی مینیاتوری‌سازی در حالی که خوانایی حفظ یا بهبود می‌یابد، وجود دارد. یکنواختی رنگ و دسته‌بندی دقیق‌تر برای الکترونیک مصرفی باکیفیت اهمیت فزاینده‌ای دارد. علاوه بر این، ادغام مدار درایور مستقیماً با بسته نمایشگر یک روند رو به رشد است که طراحی سیستم را برای کاربران نهایی ساده می‌کند.