دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTS-4812SKR-P - ارتفاع رقم 0.39 اینچ - قرمز سوپر - ولتاژ پیشروی 2.6 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-4812SKR-P یک قطعه نصب سطحی (SMD) است که برای کاربردهای نمایش اعداد طراحی شده است. این یک نمایشگر تک رقمی با ارتفاع کاراکتر 0.39 اینچ (10.0 میلی‌متر) می‌باشد. فناوری هسته آن از لایه‌های اپیتاکسیال AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) رشد یافته بر روی زیرلایه GaAs برای تولید نور قرمز سوپر استفاده می‌کند. این قطعه دارای صفحه‌ای خاکستری با سگمنت‌های سفید است که کنتراست و خوانایی را افزایش می‌دهد. این قطعه به صورت پیکربندی آند مشترک ساخته شده است که یک طراحی استاندارد برای ساده‌سازی مدار درایور در نمایشگرهای چند سگمنتی می‌باشد.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

• ابعاد فشرده و خوانایی بالا:ارتفاع رقم 0.39 اینچی تعادل مناسبی بین فضای اشغالی قطعه و قابلیت مشاهده کاراکتر ارائه می‌دهد و برای الکترونیک مصرفی، ابزار دقیق و پنل‌های کنترلی مناسب است.
• عملکرد نوری برتر:سیستم ماده AlInGaP شدت نور بالا و خلوص رنگ عالی در طیف قرمز را فراهم می‌کند. سگمنت‌های پیوسته و یکنواخت و زاویه دید گسترده، ظاهر یکنواختی را از زوایای دید مختلف تضمین می‌کنند.
• بهره‌وری انرژی:با نیاز به توان کم مشخص می‌شود و برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به انرژی مناسب است.
• قابلیت اطمینان بهبود یافته:به عنوان یک قطعه حالت جامد، در مقایسه با فناوری‌های نمایش دیگر مانند VFD یا لامپ‌های رشته‌ای، قابلیت اطمینان بالا و طول عمر عملیاتی طولانی‌تری ارائه می‌دهد.
• تضمین کیفیت:قطعات بر اساس شدت نور دسته‌بندی (بینینگ) شده‌اند که امکان تطابق یکنواخت روشنایی در نمایشگرهای چند رقمی را فراهم می‌کند. بسته‌بندی فاقد سرب و مطابق با دستورالعمل‌های RoHS است.

2. پارامترها و مشخصات فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از مشخصات الکتریکی و نوری حیاتی برای طراحی ارائه می‌دهد.

2.1 محدوده‌های مطلق حداکثر

این‌ها محدودیت‌های تنشی هستند که تحت هیچ شرایطی نباید از آن‌ها تجاوز کرد تا از آسیب دائمی جلوگیری شود.

• توان تلف شده در هر سگمنت:70 میلی‌وات. این حداکثر توان پیوسته‌ای را که هر سگمنت LED می‌تواند تحمل کند، محدود می‌کند.
• جریان پیشروی پیک در هر سگمنت:90 میلی‌آمپر (در چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). فقط برای کار پالسی.
• جریان پیشروی پیوسته در هر سگمنت:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این ریتینگ به صورت خطی با نرخ 0.28 میلی‌آمپر بر 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 مجاز تقریباً خواهد بود: 25 میلی‌آمپر - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 میلی‌آمپر.
• محدوده دمای کارکرد و نگهداری:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد.
• دمای لحیم‌کاری:260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه (نوک هویه 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن).

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری (Ta=25°C)

این‌ها پارامترهای عملیاتی معمول تحت شرایط تست مشخص شده هستند.

• شدت نور متوسط (I_V):3000 میکروکاندلا (مقدار معمول) در I_F=2mA. حداقل مقدار 1301 میکروکاندلا و حداکثر 8600 میکروکاندلا است که محدوده دسته‌بندی را نشان می‌دهد.
• ولتاژ پیشروی در هر چیپ (V_F):2.6 ولت (مقدار معمول) در I_F=20mA، با حداکثر مقدار 2.6 ولت. یک مقاومت محدودکننده جریان باید بر اساس این V_Fو ولتاژ تغذیه محاسبه شود.
• طول موج تابش پیک (λ_p):639 نانومتر. این طول موجی است که در آن شدت نور تابیده شده در بالاترین حد است.
• طول موج غالب (λ_d):631 نانومتر. این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک می‌شود و نقطه رنگ را تعریف می‌کند.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر. این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ مقدار کوچکتر به معنای نور تک‌رنگ‌تر است.
• جریان معکوس (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V. توجه داشته باشید که کارکرد با ولتاژ معکوس فقط برای اهداف تست است و برای استفاده پیوسته نمی‌باشد.
• نسبت تطابق شدت نور:2:1 (حداکثر). در یک نمایشگر چند رقمی، روشن‌ترین سگمنت نباید بیش از دو برابر کم‌نورترین سگمنت در یک ناحیه روشن مشابه باشد تا یکنواختی تضمین شود.
• تداخل (Crosstalk):≤ 2.5%. این حداکثر روشنایی ناخواسته یک سگمنت غیرفعال را هنگامی که سگمنت مجاور تغذیه می‌شود، مشخص می‌کند.

2.3 ملاحظات حرارتی

کاهش خطی جریان پیشروی با دما یک پارامتر طراحی حیاتی است. تجاوز از حد جریان کاهش یافته در دماهای بالا می‌تواند منجر به کاهش شتابان لومن و کاهش طول عمر شود. چیدمان مناسب PCB برای دفع حرارت توصیه می‌شود، به ویژه هنگام راه‌اندازی همزمان چندین سگمنت یا رقم.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

LTS-4812SKR-P بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است تا یکنواختی تضمین شود. کد دسته (مانند J1, K2, M1) محدوده حداقل و حداکثر تضمین شده شدت نور برای آن گروه از قطعات را نشان می‌دهد که بر حسب میکروکاندلا (µcd) در I_F=2mA با تلرانس ±15% اندازه‌گیری شده است.

• دسته‌های پایین‌تر (J1, J2):1301-2100 میکروکاندلا. مناسب برای کاربردهایی که روشنایی پایین قابل قبول است یا صرفه‌جویی در توان حیاتی است.
• دسته‌های میانی (K1, K2, L1):2101-4300 میکروکاندلا. تعادلی از روشنایی و بازده برای نمایشگرهای عمومی ارائه می‌دهد.
• دسته‌های بالاتر (L2, M1, M2):4301-8600 میکروکاندلا. برای کاربردهای با روشنایی بالا یا جایی که دید برتر در شرایط نور محیطی بالا مورد نیاز است طراحی شده‌اند.

تعیین یک کد دسته در هنگام سفارش برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر یکنواخت در بین چندین واحد دارند ضروری است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در دیتاشیت ارجاع داده شده‌اند، مفاهیم آن‌ها برای قطعات LED استاندارد است.

• جریان پیشروی در مقابل ولتاژ پیشروی (منحنی I-V):رابطه نمایی را نشان می‌دهد. مقدار معمول V_F=2.6V در 20mA نقطه عملیاتی کلیدی برای طراحی درایور است.
• شدت نور در مقابل جریان پیشروی (منحنی I-L):شدت نور با جریان افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. بازده (لومن بر وات) معمولاً در جریانی پایین‌تر از ریتینگ مطلق حداکثر به اوج خود می‌رسد.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:شدت نور عموماً با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد. این موضوع اهمیت مدیریت حرارتی برای حفظ روشنایی یکنواخت را تأکید می‌کند.
• توزیع طیفی:نموداری حول 639 نانومتر (پیک) با نیم‌عرض 20 نانومتر، که تابش باند باریک قرمز سوپر را تأیید می‌کند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد و تلرانس‌های بسته‌بندی

این قطعه مطابق با طرح استاندارد SMD است. ابعاد حیاتی شامل طول کلی، عرض و ارتفاع، و همچنین فاصله و اندازه پایه‌ها می‌باشد. تمام ابعاد اصلی دارای تلرانس ±0.25 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. نکات کلیدی کیفیت شامل محدودیت‌هایی برای مواد خارجی، آلودگی جوهر، حباب در ناحیه سگمنت و برآمدگی پلاستیکی پایه‌ها است.

5.2 پیکربندی پایه‌ها و دیاگرام مدار

این نمایشگر دارای پیکربندی 10 پایه است. این یک قطعه باآند مشترکمی‌باشد. دیاگرام مدار داخلی هشت سگمنت LED مجزا (a, b, c, d, e, f, g, dp) را نشان می‌دهد که آند آن‌ها به صورت داخلی به دو پایه آند مشترک (پایه 3 و پایه 8) متصل شده‌اند. کاتد هر سگمنت پایه اختصاصی خود را دارد.

پیک‌اوت:

1: کاتد E

2: کاتد D

3: آند مشترک 1

4: کاتد C

5: کاتد DP (نقطه اعشار)

6: کاتد B

7: کاتد A

8: آند مشترک 2

9: کاتد F

10: کاتد G

شناسایی قطبیت:پایه‌های آند مشترک باید به ولتاژ تغذیه مثبت (از طریق مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب) متصل شوند. سگمنت‌های مجزا با اتصال پایه‌های کاتد آن‌ها به ولتاژ پایین‌تر (معمولاً زمین) روشن می‌شوند.

5.3 الگوی پیشنهادی پد لحیم‌کاری

یک الگوی لند ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان در طول فرآیند رفلو را تضمین کند. رعایت این الگو به جلوگیری از پدیده "سنگ قبری"، ناهمترازی و فیلت لحیم ناکافی کمک می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 دستورالعمل‌های لحیم‌کاری رفلو

این قطعه برای حداکثر دو سیکل لحیم‌کاری رفلو ریت شده است. بین سیکل‌ها نیاز به خنک‌سازی کامل تا دمای اتاق است.

• پروفایل:پیش‌گرم: 120-150 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 120 ثانیه. دمای پیک: حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد.
• لحیم‌کاری دستی (هویه):حداکثر دمای نوک هویه 300 درجه سانتی‌گراد حداکثر به مدت 3 ثانیه برای هر اتصال. این باید فقط به تعمیر یک‌باره محدود شود.

6.2 حساسیت به رطوبت و نگهداری

قطعات در بسته‌بندی ضد رطوبت ارسال می‌شوند. آن‌ها باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی (RH) ≤60% نگهداری شوند. هنگامی که کیسه مهر و موم شده باز می‌شود، قطعات شروع به جذب رطوبت از محیط می‌کنند.

نیازمندی‌های پخت (بیکینگ):اگر قطعات در معرض شرایط محیطی فراتر از محدوده‌های مشخص شده قرار گیرند، باید قبل از رفلو پخت شوند تا از ترکیدن (پاپ‌کورن) یا لایه‌لایه شدن در طول فرآیند لحیم‌کاری دمای بالا جلوگیری شود.

• قطعات در قرقره: پخت در دمای 60 درجه سانتی‌گراد به مدت ≥48 ساعت.
• قطعات فله: پخت در دمای 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 تنش حرارتی اضافی جلوگیری شود.

7. مشخصات بسته‌بندی و سفارش

7.1 بسته‌بندی نوار و قرقره

این قطعه بر روی نوار حامل برجسته‌دار که بر روی قرقره پیچیده شده است عرضه می‌شود و برای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place مناسب است.

• ابعاد قرقره:ابعاد استاندارد قرقره ارائه شده است (مانند قرقره 13 اینچی یا 22 اینچی).
• نوار حامل:ساخته شده از آلیاژ پلی‌استایرن سیاه رسانا. ابعاد مطابق با استانداردهای EIA-481-D است. مشخصات کلیدی شامل تلرانس انحنا و تلرانس گام تجمعی بر روی 10 سوراخ اسپروکت می‌باشد.
• تعداد بسته‌بندی:یک قرقره 13 اینچی معمولاً حاوی 800 قطعه است. یک قرقره 22 اینچی دارای طول نوار 44.5 متر است. حداقل مقدار سفارش برای باقیمانده‌ها 200 قطعه است.
• جهت‌گیری:نوار شامل بخش لیدر و تریلر (به ترتیب حداقل 400 میلی‌متر و 40 میلی‌متر) برای تسهیل بارگذاری ماشین است.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

• الکترونیک مصرفی:ساعت‌های دیجیتال، مایکروویو، نمایشگرهای کولر گازی، تجهیزات صوتی.
• ابزار دقیق:پنل مترها، تجهیزات تست، نمایشگرهای دستگاه‌های پزشکی.
• کنترل‌های صنعتی:شاخص‌های کنترل فرآیند، نمایشگرهای تایمر، نمایشگرهای شمارنده.
• صنایع جانبی خودرو:نمایشگرهای کمکی که در آن‌ها روشنایی بالا و زاویه دید گسترده مفید است.

8.2 ملاحظات طراحی حیاتی

1. محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری برای هر اتصال آند مشترک (یا هر سگمنت در صورت استفاده از درایور جریان ثابت) استفاده کنید. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (V_CC)، ولتاژ پیشروی معمول (V_F~2.6V) و جریان پیشروی مورد نظر (I_F) محاسبه کنید. مثال: برای V_CC=5V و I_F=10mA، R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω.
2. مالتی‌پلکسینگ:برای نمایشگرهای چند رقمی، طرح درایو مالتی‌پلکس رایج است. اطمینان حاصل کنید که جریان پیک در این طرح از ریتینگ مطلق حداکثر (90mA پالسی) تجاوز نکند و جریان متوسط با توجه به چرخه کاری و دما، حد جریان پیوسته کاهش یافته را رعایت کند.
3. مدیریت حرارتی:مساحت کافی مس روی PCB که به پدهای حرارتی (در صورت وجود) یا پایه‌های قطعه متصل است به عنوان هیت‌سینک فراهم کنید، به ویژه در کاربردهای با روشنایی بالا یا دمای محیط بالا.
4. محافظت در برابر ESD:اگرچه به صراحت به عنوان حساس ذکر نشده است، اما رعایت احتیاط‌های استاندارد دستکاری ESD برای قطعات نیمه‌هادی در طول مونتاژ توصیه می‌شود.
5. رابط نوری:هنگام انتخاب رویه‌ها یا فیلترها، طراحی صفحه خاکستری/سگمنت سفید را برای حفظ کنتراست بهینه در نظر بگیرید.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

9.1 تفاوت طول موج پیک (639nm) و طول موج غالب (631nm) چیست؟

طول موج پیک اندازه‌گیری فیزیکی نقطه با بالاترین شدت در طیف تابش است. طول موج غالب یک مقدار محاسبه شده است که رنگ درک شده توسط چشم انسان را نشان می‌دهد. برای یک منبع تک‌رنگ مانند این LED قرمز، آن‌ها به دلیل شکل منحنی حساسیت چشم، نزدیک اما یکسان نیستند.

9.2 آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً با پین GPIO یک میکروکنترلر 3.3 ولت راه‌اندازی کنم؟

خیر. یک پین GPIO معمولی نمی‌تواند جریان کافی (معمولاً حداکثر 20-25 میلی‌آمپر برای هر پین، با یک محدودیت کلی برای بسته) برای راه‌اندازی چندین سگمنت LED به صورت روشن و ایمن تأمین یا جذب کند. علاوه بر این، ولتاژ پیشروی LED (~2.6V) به 3.3V نزدیک است و فضای کمی برای یک مقاومت محدودکننده جریان باقی می‌گذارد. شما باید از یک مدار درایور، مانند یک آرایه ترانزیستور یا یک IC درایور LED اختصاصی استفاده کنید.

9.3 چرا حداکثر سیکل لحیم‌کاری رفلو به دو بار محدود شده است؟

چندین سیکل رفلو، بسته‌بندی پلاستیکی و اتصالات سیم داخلی را در معرض تنش حرارتی مکرر قرار می‌دهد که به طور بالقوه می‌تواند منجر به شکست مکانیکی، جذب رطوبت افزایش یافته یا تخریب ماده اپوکسی شود. این محدودیت قابلیت اطمینان بلندمدت را تضمین می‌کند.

9.4 چگونه دسته شدت نور (بین) مناسب را انتخاب کنم؟

بر اساس شرایط نور محیطی و نیاز به خوانایی کاربرد خود انتخاب کنید. برای محیط داخلی با نور محیطی کم، دسته‌های پایین‌تر (J, K) ممکن است کافی بوده و بهره‌وری انرژی بهتری داشته باشند. برای کاربردهای قابل خواندن در نور خورشید یا با نور محیطی بالا، دسته‌های بالاتر (L, M) را مشخص کنید. برای نمایشگرهای چند رقمی، مشخص کردن کد دسته یکسان برای یکنواختی حیاتی است.

10. پیشینه و روندهای فناوری

10.1 فناوری LED آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP)

آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید (AlInGaP) یک ماده نیمه‌هادی است که به طور خاص برای تابش نور با بازده بالا در طول‌موج‌های قرمز، نارنجی و زرد طراحی شده است. این ماده که بر روی زیرلایه GaAs رشد می‌یابد، در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند GaAsP، عملکرد برتری ارائه می‌دهد و روشنایی بالاتر، پایداری دمایی بهتر و طول عمر طولانی‌تری فراهم می‌کند. عنوان "قرمز سوپر" معمولاً نشان‌دهنده ترکیب خاصی است که برای بازده نوری بالا و نقطه رنگ قرمز اشباع شده از نظر بصری بهینه شده است.

10.2 روندهای نمایشگرهای LED نصب سطحی (SMD)

روند در قطعات نمایشگر به سمت مینیاتوری‌سازی، قابلیت اطمینان بالاتر و یکپارچه‌سازی ادامه دارد. در حالی که نمایشگرهای SMD تک رقمی مانند LTS-4812SKR-P برای نمایش‌های عددی سگمنتی حیاتی باقی می‌مانند، رشد موازی در نمایشگرهای SMD ماتریس نقطه‌ای و ماژول‌های نمایشگر کاملاً یکپارچه با کنترلرهای تعبیه شده وجود دارد. تقاضا برای محدوده دمای عملیاتی گسترده‌تر، مصرف توان کمتر و سازگاری با فرآیندهای لحیم‌کاری بدون سرب و دمای بالا (مانند موارد مورد نیاز برای الکترونیک خودرو) همچنان توسعه قطعات را هدایت می‌کند.