مشخصات فنی نمایشگر LED مدل LTS-5325CKR-P - ارتفاع رقم 0.56 اینچ - قرمز سوپر - ولتاژ آستانه 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTS-5325CKR-P یک قطعه نصب سطحی (SMD) است که به عنوان نمایشگر عددی تک رقمی طراحی شده است. عملکرد اصلی آن ارائه خوانش عددی واضح و با قابلیت دید بالا در کاربردهای الکترونیکی مختلف است. فناوری هسته از لایه‌های اپیتاکسیال AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) رشد یافته بر روی زیرلایه GaAs برای تولید نور قرمز سوپر استفاده می‌کند. این سیستم ماده به دلیل بازدهی بالا و روشنایی عالی در جریان‌های راه‌اندازی نسبتاً پایین شناخته شده است. این قطعه دارای صفحه‌ای خاکستری با سگمنت‌های سفید است که کنتراست را افزایش داده و خوانایی را در شرایط نوری مختلف بهبود می‌بخشد. این قطعه بر اساس شدت نور دسته‌بندی شده است که ثبات سطح روشنایی در بین دسته‌های تولید را تضمین می‌کند و با مواد بدون سرب مطابق با دستورالعمل‌های RoHS ساخته شده است.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

این نمایشگر چندین مزیت متمایز برای ادغام در طراحی‌های الکترونیکی مدرن ارائه می‌دهد:

• ارتفاع رقم 0.56 اینچ (14.22 میلی‌متر):اندازه کاراکتری مناسب برای کاربردهایی که نیاز به دید واضح از فاصله متوسط دارند را فراهم می‌کند.
• سگمنت‌های یکنواخت و پیوسته:ظاهری یکنواخت و بدون شکستگی از کاراکترهای روشن شده را تضمین می‌کند که به ظاهری حرفه‌ای کمک می‌کند.
• نیاز به توان کم:فناوری AlInGaP امکان بازده نوری بالا را فراهم می‌کند که خروجی روشن را در عین حداقل کردن مصرف توان ممکن می‌سازد.
• روشنایی بالا و کنتراست بالا:ترکیب نور قرمز سوپر روشن در مقابل صفحه خاکستری نسبت کنتراست برتری ارائه می‌دهد و خوانایی را بهبود می‌بخشد.
• زاویه دید گسترده:بسته‌بندی SMD و طراحی نوری زاویه دید وسیعی را فراهم می‌کنند که نمایشگر را از دیدگاه‌های مختلف مؤثر می‌سازد.
• قابلیت اطمینان حالت جامد:به عنوان یک قطعه مبتنی بر LED، در مقایسه با نمایشگرهای مکانیکی، عمر عملیاتی طولانی، مقاومت در برابر ضربه و تحمل ارتعاش را ارائه می‌دهد.
• شدت نور دسته‌بندی شده:قطعات بر اساس شدت نور دسته‌بندی می‌شوند که به طراحان اجازه می‌دهد قطعاتی را برای روشنایی یکنواخت در کاربردهای خود انتخاب کنند.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای الکتریکی و نوری دستگاه را همانطور که در برگه مشخصات تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. کارکرد خارج از این محدودیت‌ها توصیه نمی‌شود.

• اتلاف توان هر سگمنت:70 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که می‌تواند به طور ایمن توسط یک سگمنت LED تلف شود.
• جریان مستقیم پیک هر سگمنت:90 میلی‌آمپر. این فقط تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد مجاز است.
• جریان مستقیم پیوسته هر سگمنت:25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این جریان با نرخ خطی 0.28 میلی‌آمپر/درجه سانتی‌گراد با افزایش دمای محیط (Ta) بالای 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در دمای 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته تقریباً خواهد بود: 25 میلی‌آمپر - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 میلی‌آمپر.
• محدوده دمای کارکرد و ذخیره‌سازی:35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد. این محدوده وسیع دستگاه را برای محیط‌های صنعتی و خودرویی مناسب می‌سازد.
• دمای لحیم‌کاری:مقاومت در برابر دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه در فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلی‌متر) زیر صفحه نشیمن.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری (Ta=25°C)

اینها پارامترهای عملکرد معمول تحت شرایط آزمایش مشخص شده هستند.

• شدت نور متوسط (I_V):بسته به جریان راه‌اندازی از 501 میکروکاندلا (حداقل) تا 18000 میکروکاندلا (معمول) متغیر است. در جریان آزمایش استاندارد 1 میلی‌آمپر، شدت معمول 1700 میکروکاندلا است. در جریان 10 میلی‌آمپر، به 18000 میکروکاندلا می‌رسد که بازدهی بالا را نشان می‌دهد.
• طول موج تابش پیک (λ_p):639 نانومتر (معمول). این طول موجی را تعریف می‌کند که در آن خروجی طیفی قوی‌ترین است و آن را در منطقه قرمز-نارنجی طیف مرئی قرار می‌دهد.
• طول موج غالب (λ_d):631 نانومتر (معمول). این درک تک طول موجی از رنگ توسط چشم انسان است که کمی کوتاه‌تر از طول موج پیک است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). این نشان‌دهنده خلوص طیفی است؛ عرض باریک‌تر به معنای رنگ تک‌فام‌تر است.
• ولتاژ آستانه هر تراشه (V_F):2.0 ولت (حداقل)، 2.6 ولت (معمول) در I_F=20 میلی‌آمپر. این پارامتر برای طراحی مدار راه‌انداز و محاسبه اتلاف توان بسیار مهم است.
• جریان معکوس (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5 ولت. برگه مشخصات به صراحت اشاره می‌کند که ولتاژ معکوس فقط برای اهداف آزمایش است و دستگاه نباید تحت بایاس معکوس پیوسته کار کند.
• نسبت تطابق شدت نور:2:1 (حداکثر). این حداکثر نسبت مجاز بین درخشان‌ترین و کم‌نورترین سگمنت در داخل یک دستگاه را مشخص می‌کند که ظاهر یکنواخت را تضمین می‌کند.
• تداخل نوری (Cross Talk):≤ 2.5%. این به روشنایی ناخواسته یک سگمنت غیرانتخاب شده به دلیل نشتی الکتریکی یا کوپلینگ نوری اشاره دارد.

2.3 توضیح سیستم دسته‌بندی (Binning)

برگه مشخصات بیان می‌کند که دستگاه \"برای شدت نور دسته‌بندی شده است.\" این فرآیندی را القا می‌کند که در آن واحدهای تولیدی بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در جریان آزمایش استاندارد (احتمالاً 1 میلی‌آمپر یا 10 میلی‌آمپر) مرتب می‌شوند. طراحان می‌توانند یک کد دسته را مشخص کنند تا اطمینان حاصل شود که همه نمایشگرها در یک مجموعه روشنایی یکسانی دارند و از روشنایی ناهموار جلوگیری شود. محدوده‌ها و برچسب‌های کد دسته خاص در این گزیده جزئیات داده نشده است اما معمولاً بخشی از اطلاعات سفارش خواهد بود.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که نمودارهای خاص در متن بازتولید نشده‌اند، برگه مشخصات شامل منحنی‌های معمول است. بر اساس رفتار استاندارد LED و پارامترهای ارائه شده، این منحنی‌ها معمولاً موارد زیر را نشان می‌دهند:

• جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):رابطه نمایی را نشان می‌دهد، با ولتاژ زانو در حدود 2.0-2.6 ولت. این منحنی در انتخاب مقادیر مقاومت محدودکننده جریان کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل جریان مستقیم:نشان می‌دهد که خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی و افت بازدهی شروع به اشباع کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:نشان می‌دهد که خروجی با افزایش دما کاهش می‌یابد، که یک ملاحظه کلیدی برای کاربردهای با دمای بالا است.
• توزیع طیفی:شدت نسبی را در برابر طول موج ترسیم می‌کند، که یک پیک در حدود 639 نانومتر با نیم‌عرض حدود 20 نانومتر را نشان می‌دهد.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد بسته‌بندی

دستگاه در یک بسته‌بندی SMD قرار دارد. نکات ابعادی کلیدی شامل: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس کلی ±0.25 میلی‌متر است. کنترل‌های کیفیت خاصی ذکر شده است، مانند محدودیت‌های مواد خارجی (≤10 میل)، آلودگی جوهر (≤20 میل)، حباب در سگمنت‌ها (≤10 میل)، خمش (≤1% طول رفلکتور) و برآمدگی پین پلاستیکی (حداکثر 0.14 میلی‌متر).

4.2 اتصال پین‌ها و نمودار مدار

این نمایشگر دارای پیکربندی کاتد مشترک با دو پین کاتد مشترک (پین 3 و پین 8) است. این پیکربندی اغلب در طرح‌های راه‌اندازی مالتی‌پلکس ترجیح داده می‌شود. ترتیب پین‌ها به شرح زیر است: پین 1 (آند E)، پین 2 (آند D)، پین 3 (کاتد مشترک)، پین 4 (آند C)، پین 5 (آند DP - نقطه اعشار)، پین 6 (آند B)، پین 7 (آند A)، پین 8 (کاتد مشترک)، پین 9 (آند F)، پین 10 (آند G). نمودار مدار داخلی ده سگمنت LED مجزا (a, b, c, d, e, f, g و نقطه اعشار سمت راست DP) را نشان می‌دهد که آندهای آنها به پین‌های مربوطه متصل شده و کاتدهای آنها به هم پیوند خورده و به پین‌های کاتد مشترک متصل شده‌اند.

4.3 الگوی لحیم‌کاری توصیه شده

یک الگوی لند (پایه) برای طراحی PCB ارائه شده است. رعایت این الگو برای تشکیل اتصال لحیم قابل اطمینان، تراز مناسب و مدیریت حرارتی در حین ریفلو ضروری است.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

5.1 دستورالعمل‌های لحیم‌کاری SMT

دستورالعمل‌های حیاتی برای جلوگیری از آسیب در حین مونتاژ ارائه شده است:

• لحیم‌کاری ریفلو (حداکثر 2 بار):یک مرحله پیش‌گرمایش 120-150 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 120 ثانیه توصیه می‌شود. دمای پیک در حین ریفلو نباید از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند. یک فرآیند خنک‌سازی تا دمای عادی بین فرآیند لحیم‌کاری اول و دوم در صورت نیاز به ریفلو دوم اجباری است.
• لحیم‌کاری دستی (هویه):در صورت نیاز، دمای نوک هویه نباید از 300 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس باید حداکثر به 3 ثانیه محدود شود.
• اهمیت محدودیت‌ها:تجاوز از دما، زمان یا تعداد چرخه‌های ریفلو می‌تواند به بسته پلاستیکی آسیب برساند، اپوکسی LED را تخریب کند یا باعث شکست اتصال سیم داخلی شود.

5.2 حساسیت رطوبتی و ذخیره‌سازی

دستگاه در بسته‌بندی ضد رطوبت ارسال می‌شود. باید در دمای ≤30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی (RH) ≤60% ذخیره شود. هنگامی که کیسه مهر و موم شده باز می‌شود، قطعات شروع به جذب رطوبت از جو می‌کنند. اگر بلافاصله استفاده نشوند و در معرض شرایط محیطی فراتر از محدودیت‌های مشخص شده قرار گیرند، باید قبل از ریفلو پخته شوند تا از \"پاپ کورن شدن\" یا لایه‌لایه شدن ناشی از انبساط سریع بخار در حین لحیم‌کاری جلوگیری شود. شرایط پخت مشخص شده است: 60 درجه سانتی‌گراد به مدت ≥48 ساعت در حالت ریل، یا 100 درجه سانتی‌گراد به مدت ≥4 ساعت / 125 درجه سانتی‌گراد به مدت ≥2 ساعت در حالت فله. پخت باید فقط یک بار انجام شود.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات بسته‌بندی

دستگاه بر روی نوار حامل برجسته‌دار و ریل‌ها عرضه می‌شود که با تجهیزات اتوماتیک Pick-and-Place سازگار است. جزئیات کلیدی بسته‌بندی شامل:

• نوار حامل:ساخته شده از آلیاژ پلی‌استایرن رسانای سیاه. ابعاد مطابق با استانداردهای EIA-481-D است. انحنا در طول 250 میلی‌متر در محدوده 1 میلی‌متر است. ضخامت 0.30±0.05 میلی‌متر است.
• اطلاعات ریل:یک ریل 22 اینچی حاوی 44.5 متر نوار است. یک ریل 13 اینچی حاوی 700 قطعه از این جزء است.
• حداقل مقدار سفارش (MOQ):حداقل مقدار بسته‌بندی برای باقیمانده/انتهای ریل 200 قطعه است.
• نوار ابتدا/انتها (Leader/Trailer):ریل شامل یک نوار ابتدا (حداقل 400 میلی‌متر) و انتها (حداقل 40 میلی‌متر) برای تغذیه ماشین است.

7. پیشنهادات کاربرد و ملاحظات طراحی

7.1 سناریوهای کاربرد معمول

LTS-5325CKR-P برای کاربردهایی که نیاز به نمایشگر عددی فشرده، قابل اطمینان و روشن دارند، بسیار مناسب است. مثال‌ها شامل:

• پنل‌های کنترل صنعتی و ابزار دقیق (مانند تایمرها، شمارنده‌ها، نمایشگرهای دما).
• لوازم خانگی مصرفی (مانند مایکروویو، ماشین‌های لباسشویی، کنترل‌های کولر گازی).
• لوازم جانبی پس از فروش خودرو (مانند مانیتورهای ولتاژ، گیج‌های RPM).
• خوانش‌های دستگاه‌های پزشکی.
• تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری.

7.2 ملاحظات طراحی

• مدار راه‌انداز:از درایورهای جریان ثابت یا مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب برای هر آند سگمنت استفاده کنید. پیکربندی کاتد مشترک مالتی‌پلکس کردن را ساده می‌کند. مقادیر مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه (V_CC)، ولتاژ آستانه معمول (V_F~2.6 ولت) و جریان سگمنت مورد نظر (I_F) محاسبه کنید. به عنوان مثال، با تغذیه 5 ولت: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.01A = 240Ω برای راه‌اندازی 10 میلی‌آمپر.
• مدیریت حرارتی:منحنی کاهش جریان را رعایت کنید. در محیط‌های با دمای محیط بالا، جریان راه‌اندازی را متناسباً کاهش دهید تا در محدودیت‌های اتلاف توان باقی بمانید و قابلیت اطمینان بلندمدت را تضمین کنید.
• چیدمان PCB:الگوی لحیم‌کاری توصیه شده را دنبال کنید. اطمینان حاصل کنید که عرض تریس برای جریان سگمنت کافی است. قرارگیری نسبی نسبت به سایر قطعات تولیدکننده گرما را در نظر بگیرید.
• ادغام نوری:طراحی صفحه خاکستری/سگمنت سفید کنتراست خوبی ارائه می‌دهد. برای پخش یا فیلتر رنگ اضافی، اطمینان حاصل کنید که هر ماده روکشی دارای انتقال بالا در طول موج غالب (~631 نانومتر) باشد.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند LEDهای قرمز استاندارد GaP، LTS-5325CKR-P مبتنی بر AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به خروجی روشن‌تر در جریان یکسان یا روشنایی معادل در توان کمتر می‌شود. در مقایسه با برخی LCDهای دارای نور پس‌زمینه LED سفید، این نمایشگر سگمنت LED مستقیم زاویه دید وسیع‌تر، کنتراست بالاتر و عملکرد بهتر در نور محیطی روشن ارائه می‌دهد. بسته‌بندی SMD آن استحکام مکانیکی بیشتر و مونتاژ اتوماتیک آسان‌تری نسبت به نمایشگرهای LED سوراخ‌دار ارائه می‌دهد.

9. پرسش‌های متداول (FAQ)

سوال 1: تفاوت بین طول موج پیک (639 نانومتر) و طول موج غالب (631 نانومتر) چیست؟

پاسخ 1: طول موج پیک نقطه فیزیکی حداکثر تابش طیفی است. طول موج غالب \"رنگ\" ادراکی است که توسط چشم انسان دیده می‌شود و از کل طیف محاسبه می‌شود. آنها اغلب کمی متفاوت هستند.

سوال 2: آیا می‌توانم این نمایشگر را مستقیماً با پین GPIO یک میکروکنترلر 3.3 ولتی راه‌اندازی کنم؟

پاسخ 2: نه مستقیماً. پین GPIO باید جریان را از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان تأمین کند. با تغذیه 3.3 ولت و V_Fمعادل 2.6 ولت، افت ولتاژ در مقاومت فقط 0.7 ولت است. برای دستیابی به جریان 10 میلی‌آمپر، به یک مقاومت 70 اهمی نیاز دارید (R = 0.7V / 0.01A). با این حال، اطمینان حاصل کنید که پین میکروکنترلر می‌تواند به طور ایمن 10 میلی‌آمپر را به طور پیوسته تأمین کند.

سوال 3: چرا مشخصه جریان معکوس مهم است اگر نباید ولتاژ معکوس اعمال کنم؟

پاسخ 3: این یک پارامتر آزمایش کیفیت و نشتی است. جریان معکوس بالا می‌تواند نشان‌دهنده نقص در اتصال تراشه LED باشد. این مشخصه سلامت دستگاه را تضمین می‌کند.

سوال 4: چگونه نسبت تطابق شدت نور \"2:1\" را تفسیر کنم؟

پاسخ 4: به این معنی است که در داخل یک دستگاه، شدت نور اندازه‌گیری شده درخشان‌ترین سگمنت نباید بیش از دو برابر شدت کم‌نورترین سگمنت در هنگام آزمایش تحت شرایط یکسان (I_F=1 میلی‌آمپر) باشد. این یکنواختی بصری را تضمین می‌کند.

10. مثال مورد استفاده عملی

سناریو: طراحی یک نمایشگر تایمر دیجیتال ساده.

تایمر نیاز به نمایش دقیقه و ثانیه (چهار رقم) دارد. از چهار نمایشگر LTS-5325CKR-P استفاده می‌شود. یک میکروکنترلر با پین‌های I/O کافی در یک طرح راه‌اندازی مالتی‌پلکس به کار گرفته می‌شود. تمام آندهای سگمنت برای حرف سگمنت یکسان (مثلاً همه سگمنت‌های \"A\") در چهار رقم به هم متصل شده و توسط یک پین میکروکنترلر از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان راه‌اندازی می‌شوند. کاتد مشترک هر رقم به یک پین میکروکنترلر جداگانه متصل می‌شود که به عنوان یک سوئیچ انتخاب رقم عمل می‌کند. میکروکنترلر به سرعت بین روشن کردن یک رقم در هر زمان چرخه می‌زند (مثلاً هر کدام 2.5 میلی‌ثانیه در یک چرخه کل 10 میلی‌ثانیه)، و بر ماندگاری دید برای ظاهر شدن همزمان همه ارقام روشن تکیه می‌کند. این روش تعداد پین‌های درایور مورد نیاز را به شدت از 40 (4 رقم * 10 پین) به 14 (7 آند سگمنت + 1 DP + 4 کاتد مشترک + 2 استفاده نشده) کاهش می‌دهد. طراحی باید اطمینان حاصل کند که جریان پیک هر سگمنت در زمان کوتاه روشن بودن آن از حداکثر مقدار مجاز مطلق تجاوز نکند، در حالی که جریان متوسط روشنایی مورد نظر را فراهم می‌کند.

11. اصل عملکرد

دستگاه بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک اتصال p-n نیمه‌هادی عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از پتانسیل داخلی اتصال اعمال می‌شود، الکترون‌ها از لایه AlInGaP نوع n با حفره‌های لایه نوع p بازترکیب می‌شوند. این رویداد بازترکیب انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف نواری را تعیین می‌کند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعریف می‌کند - در این مورد، قرمز سوپر. نور از منطقه فعال ساطع می‌شود، توسط فنجان رفلکتور بسته‌بندی و لنز اپوکسی شکل داده می‌شود تا سگمنت‌های مرئی را تشکیل دهد.

12. روندهای فناوری

فناوری AlInGaP یک راه‌حل بالغ و بسیار کارآمد برای LEDهای قرمز، نارنجی و زرد است. روندهای فعلی در فناوری نمایشگر شامل توسعه مواد با بازدهی حتی بالاتر، مانند مواد مبتنی بر نیترید گالیم (GaN) برای پوشش طیف گسترده‌تر، و ادغام میکرو-LEDها برای نمایشگرهای مستقیم‌المل با وضوح فوق‌العاده بالا است. برای نمایشگرهای تک رقمی و الفبایی-عددی کوچک، روند به سمت مینیاتوری‌سازی، روشنایی بالاتر، مصرف توان کمتر و بهبود سازگاری با فرآیندهای ریفلو بدون سرب و با دمای بالا مورد نیاز برای انطباق با RoHS و خطوط مونتاژ SMT مدرن ادامه دارد. استفاده از پلاستیک‌ها و مواد کپسوله‌سازی پیشرفته نیز قابلیت اطمینان بلندمدت و مقاومت در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت و قرارگیری در معرض UV را بهبود می‌بخشد.