ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-3861JR - ارتفاع الرقم 0.3 بوصة - جهد أمامي 2.6 فولت - لون أحمر فائق - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-3861JR هي وحدة عرض رقمية مكونة من رقم واحد وسبعة قطاعات، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة ومشرقة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل الأحرف الرقمية (0-9) وبعض الرموز الأبجدية الرقمية المحدودة بصريًا من خلال الإضاءة الانتقائية لقطاعاتها السبعة الفردية ونقطة عشرية اختيارية.

تستخدم التقنية الأساسية مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لرقائق LED. يُعرف نظام المواد هذا بإنتاج مصابيح LED حمراء وعنبرية عالية الكفاءة. يتم تصنيع الرقائق على ركيزة GaAs (زرنيخيد الغاليوم) غير الشفافة، مما يساعد على تحسين التباين عن طريق تقليل تشتت الضوء الداخلي والانعكاس. يتميز الجهاز بلوحة وجه رمادية ولون قطاعات أبيض، مما يعزز التباين وإمكانية قراءة القطاعات الحمراء المضاءة مقابل الخلفية.

يتم تصنيف الشاشة وفقًا للشدة الضوئية، مما يعني أن الوحدات يتم فرزها أو اختبارها لضمان استيفائها لمعايير سطوع محددة، مما يوفر اتساقًا في الأداء للدفعات الإنتاجية.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• الحجم المدمج:يتميز بارتفاع رقم 0.3 بوصة (7.62 ملم)، مما يجعله مناسبًا للألواح والأجهزة المحدودة المساحة.
• الجودة البصرية:يوفر قطاعات متصلة ومتجانسة لمظهر حرفي سلس واحترافي دون فجوات أو عدم انتظام.
• أداء عالٍ:يوفر سطوعًا عاليًا وتباينًا عاليًا، مما يضمن وضوحًا ممتازًا.
• زاوية مشاهدة واسعة:يوفر إمكانية قراءة واضحة من مجموعة واسعة من الزوايا.
• استهلاك منخفض للطاقة:مصمم بمتطلبات طاقة منخفضة، مما يجعله موفرًا للطاقة.
• الموثوقية:يستفيد من موثوقية الحالة الصلبة بدون أجزاء متحركة، مما يؤدي إلى عمر تشغيلي طويل.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل خارج هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل قطاع:70 ملي واط كحد أقصى. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان كحرارة بواسطة قطاع LED واحد.
• التيار الأمامي الذروي لكل قطاع:90 ملي أمبير كحد أقصى. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• التيار الأمامي المستمر لكل قطاع:25 ملي أمبير كحد أقصى عند 25 درجة مئوية. يجب تخفيض هذا التيار خطيًا بمقدار 0.33 ملي أمبير/درجة مئوية مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25 درجة مئوية.
• الجهد العكسي لكل قطاع:5 فولت كحد أقصى. تجاوز هذا يمكن أن يعطل وصلة PN الخاصة بـ LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام:260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 ملم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس المكون.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية وتحدد أداء التشغيل النموذجي.

• الشدة الضوئية المتوسطة (I_V):تتراوح من 200 ميكرو كانديلا (الحد الأدنى) إلى 600 ميكرو كانديلا (الحد الأقصى) عند تيار أمامي (I_F) قدره 1 ملي أمبير. هذا هو مقياس السطوع الذي تدركه العين البشرية.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):عادة 639 نانومتر عند I_F=20 ملي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه قوة الخرج البصرية أعظم.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):عادة 20 نانومتر عند I_F=20 ملي أمبير. يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ تشير القيمة الأصغر إلى لون أكثر أحادية اللون.
• الطول الموجي السائد (λ_d):عادة 631 نانومتر عند I_F=20 ملي أمبير. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون (أحمر فائق).
• الجهد الأمامي لكل قطاع (V_F):يتراوح من 2.0 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.6 فولت (الحد الأقصى) عند I_F=20 ملي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED أثناء التشغيل.
• التيار العكسي لكل قطاع (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير عندما يكون LED في حالة انحياز عكسي.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية (I_V-m):2:1 كحد أقصى عند I_F=1 ملي أمبير. يحدد هذا أقصى تباين مسموح به في السطوع بين القطاعات المختلفة داخل جهاز واحد، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

ملاحظة: يتبع قياس الشدة الضوئية منحنى استجابة العين القياسي لـ CIE (اللجنة الدولية للإضاءة).

3. نظام الفرز والتصنيف

يستخدم LTS-3861JR نظام تصنيف بشكل أساسي لـالشدة الضوئية. هذا يعني أنه أثناء التصنيع، يتم اختبار الأجهزة وفرزها إلى مجموعات أو فئات مختلفة بناءً على سطوعها المقاس عند تيار اختبار قياسي (عادة 1 ملي أمبير أو 20 ملي أمبير). يسمح هذا للمصممين باختيار أجزاء ذات مستويات سطوع متسقة لتطبيقاتهم، مما يمنع الاختلافات الملحوظة في شدة العرض عبر أرقام متعددة في شاشة متعددة الأرقام. تحدد ورقة البيانات نطاقًا (200-600 ميكرو كانديلا)، ويتم ضمان أن تقع المنتجات ضمن نطاقات فرعية محددة ضمن هذا.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية التي تعتبر حاسمة للتصميم. بينما لا يتم عرضها في النص المقدم، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذا الجهاز ستشمل:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I_F-V_F):يوضح العلاقة الأسية. أساسي لتصميم دائرة تحديد التيار.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (منحنى I_V-I_F):يوضح كيف يزداد السطوع مع التيار، عادة في علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل قبل انخفاض الكفاءة.
• الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة (منحنى I_V-T_a):يوضح انخفاض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، مما يسلط الضوء على أهمية إدارة الحرارة وتخفيض التيار.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يظهر الطاقة البصرية النسبية عبر الأطوال الموجية، متمركزة حول الذروة 639 نانومتر، بعرض محدد بنصف العرض 20 نانومتر.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الفيزيائية

للجهاز مخطط تغليف محدد. يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات (ملم) مع تسامحات قياسية تبلغ ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تشمل الأبعاد الرئيسية الارتفاع الإجمالي والعرض والعمق للتغليف، وحجم نافذة الرقم، والمسافة بين القطاعات.

5.2 تكوين الأطراف والدائرة الداخلية

LTS-3861JR هو جهازأنود مشترك. هذا يعني أن الأنودات لجميع قطاعات LED (من A إلى G و DP) متصلة داخليًا ومخرجة إلى أطراف مشتركة (الطرف 1 والطرف 6). يتم إخراج الكاثود الخاص بكل قطاع إلى طرف فردي. لإضاءة قطاع، يجب تحويل الطرف الكاثودي المقابل إلى مستوى منطقي منخفض (أرضي) بينما يتم تثبيت طرف الأنود المشترك عند جهد موجب (من خلال مقاومة تحديد تيار).

جدول توصيل الأطراف:

1: الأنود المشترك

2: الكاثود F

3: الكاثود G

4: الكاثود E

5: الكاثود D

6: الأنود المشترك

7: الكاثود D.P. (النقطة العشرية)

8: الكاثود C

9: الكاثود B

10: الكاثود A

يظهر مخطط الدائرة الداخلية التوصيل الكهربائي للقطاعات السبعة (A, B, C, D, E, F, G) والنقطة العشرية (DP) مع عقدتي الأنود المشتركتين.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الالتزام بمواصفات اللحام أمر بالغ الأهمية لمنع التلف.

• لحام إعادة التدفق:أقصى درجة حرارة لحام مسموح بها هي 260 درجة مئوية. يجب ألا يتعرض المكون لدرجة الحرارة هذه لأكثر من 3 ثوانٍ. يتم قياس درجة الحرارة عند نقطة على بعد 1.6 ملم أسفل جسم المكون (مستوى الجلوس على لوحة الدوائر المطبوعة).
• اللحام اليدوي:إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب استخدام مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة، وتقليل وقت التلامس مع كل طرف إلى الحد الأدنى لمنع نقل الحرارة المفرط إلى رقاقة LED.
• ظروف التخزين:يجب تخزين الأجهزة ضمن نطاق درجة حرارة التخزين المحدد من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية في بيئة جافة لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يسبب ظاهرة \"الفشار\" أثناء إعادة التدفق.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• معدات الاختبار والقياس:الملتيميديا الرقمية، راسمات الذبذبات، مصادر الطاقة.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:مكبرات الصوت، ساعات الراديو، أجهزة المطبخ.
• التحكم الصناعي:عدادات الألواح، مؤشرات العمليات، شاشات المؤقت.
• قطع غيار السيارات:المقاييس ووحدات العرض (ضع في الاعتبار متطلبات درجة الحرارة الموسعة).

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:المقاومة التسلسلية إلزامية لكل توصية أنود مشترك لتحديد التيار عبر القطاعات. يتم حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم أقصى قيمة V_Fمن ورقة البيانات لتصميم آمن.
• التعددية:لشاشات العرض متعددة الأرقام، يتم استخدام تقنية التعددية حيث يتم إضاءة الأرقام واحدًا تلو الآخر بسرعة. يمكن أن يكون التيار الذروي لكل قطاع أعلى (حتى التصنيف النبضي 90 ملي أمبير) للتعويض عن دورة العمل المخفضة، لتحقيق سطوع مدرك أعلى.
• دوائر التشغيل:استخدم دوائر متكاملة مخصصة لتشغيل LED أو أطراف GPIO للمتحكم الدقيق ذات قدرة كافية على استنزاف/توفير التيار. بالنسبة للأنود المشترك، يجب على المشغل استنزاف التيار (التوصيل بالأرضي).
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة ولكن ضع في الاعتبار اتجاه التركيب النهائي بالنسبة للمستخدم.

8. المقارنة والتمييز التقني

يتميز LTS-3861JR بشكل أساسي من خلال استخدامه لتقنيةAlInGaPمقارنة بمصابيح LED القديمة من نوع GaAsP أو GaP القياسية. تشمل المزايا الرئيسية:

• كفاءة وسطوع أعلى:توفر مصابيح LED من نوع AlInGaP شدة ضوئية أعلى بكثير لنفس تيار التشغيل.
• تشبع لوني أفضل:اللون \"الأحمر الفائق\" أكثر حيوية ونقاءً مقارنة بمصابيح LED الحمراء القياسية.
• تحسين استقرار درجة الحرارة:يظهر AlInGaP عمومًا تباينًا أقل في الطول الموجي والشدة مع تغيرات درجة الحرارة مقارنة ببعض التقنيات القديمة.
• يوفر ارتفاع الرقم 0.3 بوصة توازنًا بين إمكانية القراءة ومساحة اللوحة، مناسبًا بين شاشات العرض الأصغر 0.2 بوصة والأكبر 0.5 بوصة أو 0.56 بوصة.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: ما الفرق بين \"الطول الموجي الذروي\" و \"الطول الموجي السائد\"؟

ج1: الطول الموجي الذروي هو المكان الذي تكون فيه قوة الخرج البصرية أعلى فعليًا. الطول الموجي السائد هو الطول الموجي الفردي الذي ينتج نفس إدراك اللون للعين البشرية. بالنسبة لمصابيح LED، غالبًا ما تكون قريبة ولكنها ليست متطابقة بسبب شكل طيف الانبعاث.

س2: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف متحكم دقيق 5 فولت؟

ج2: لا. يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار. توصيلها مباشرة من المرجح أن يتجاوز الحد الأقصى للتيار المستمر (25 ملي أمبير) ويدمر LED. احسب قيمة المقاومة بناءً على جهد مصدرك (مثل 5 فولت)، وجهد LED الأمامي (~2.6 فولت كحد أقصى)، وتيار التشغيل المطلوب (مثل 10-20 ملي أمبير).

س3: لماذا هناك طرفان للأنود المشترك (الطرف 1 والطرف 6)؟

ج3: هذا تصميم شائع للتماثل الميكانيكي والكهربائي. يساعد على توزيع التيار بشكل أكثر توازنًا ويوفر مرونة في توجيه لوحة الدوائر المطبوعة. داخليًا، هما متصلان. يمكنك استخدام أي منهما أو توصيل كلاهما بمصدر الجهد الموجب.

س4: كيف أحسب تبديد الطاقة لتصميم حراري؟

ج4: لقطاع واحد: P_d= V_F* I_F. على سبيل المثال، عند I_F=20 ملي أمبير و V_F=2.5 فولت، P_d= 50 ملي واط، وهو أقل من الحد الأقصى 70 ملي واط. في شاشة متعددة مع إضاءة عدة قطاعات، احسب لأسوأ سيناريو (مثل الرقم \"8\" مع إضاءة جميع القطاعات السبعة).

10. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم عرض فولتميتر رباعي الأرقام.

يقوم مصمم بإنشاء وحدة فولتميتر مدمجة. يختار أربع شاشات LTS-3861JR. لتوفير أطراف الإدخال/الإخراج على المتحكم الدقيق، يقوم بتوصيل الشاشات في تكوين متعدد: جميع الكاثودات المقابلة للقطاعات (A, B, C,...) متصلة معًا عبر الأرقام الأربعة. يتم التحكم في الأنود المشترك لكل رقم بواسطة مفتاح ترانزستور منفصل. يقوم المتحكم الدقيق بالدوران عبر تشغيل أنود رقم واحد في كل مرة أثناء إخراج نمط القطاعات لذلك الرقم. للحفاظ على السطوع بدورة عمل 1/4، يتم زيادة تيار القطاع خلال وقت نشاطه، ولكن يبقى ضمن التصنيف النبضي للتيار. يتم وضع مقاومات تحديد التيار على خطوط الأنود المشتركة (قبل الترانزستورات). تضمن تقنية AlInGaP بقاء الشاشة قابلة للقراءة بوضوح حتى في ضوء محيط معتدل السطوع.

11. مقدمة عن مبدأ التقنية

LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) هو صمام ثنائي شبه موصل. عند الانحياز الأمامي، تتحد الإلكترونات من المنطقة من النوع n مع الفجوات من المنطقة من النوع p في الطبقة النشطة. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. AlInGaP هو شبه موصل مركب يمكن ضبط فجوة نطاقه عن طريق ضبط نسب الألومنيوم والإنديوم والغاليوم والفوسفور لإنتاج الضوء في الطيف الأحمر والبرتقالي والعنبر. يشير تعيين \"أحمر فائق\" إلى نقطة لون حمراء محددة وعالية النقاء. تمتص الركيزة غير الشفافة GaAs الضوء الشارد، مما يحسن التباين عن طريق منعه من الانعكاس مرة أخرى عبر الرقاقة وإضعاف الحالة المظلمة (المطفأة) للقطاعات.

12. اتجاهات وتطور التقنية

بينما تظل شاشات العرض السباعية المنفصلة مثل LTS-3861JR ذات صلة بتطبيقات محددة، تشمل الاتجاهات الأوسع في تكنولوجيا العرض:

• التكامل:الاتجاه نحو وحدات متعددة الأرقام مع دوائر متكاملة مشغلة مدمجة، مما يبسط الواجهة للمتحكمات الدقيقة (مثل اتصال SPI أو I2C).
• التقدم في المواد:يستمر البحث المستمر في مواد مثل GaN (للأزرق/الأخضر/الأبيض) وتحسينات في AlInGaP و InGaN (للأحمر) في دفع الكفاءة (لومن لكل واط) والموثوقية إلى مستويات أعلى.
• تقنيات بديلة:في العديد من التطبيقات الاستهلاكية، تحل شاشات OLED أو LCD ذات المصفوفة النقطية محل مصابيح LED المجزأة بسبب مرونتها في عرض الرسومات والنص. ومع ذلك، تحتفظ مصابيح LED المجزأة بمزايا قوية في التطبيقات التي تتطلب سطوعًا عاليًا جدًا، وزوايا مشاهدة واسعة، وبساطة شديدة، وتكلفة منخفضة للعروض الرقمية فقط.
• التصغير:هناك دفع مستمر لمسافات بكسل أصغر وكثافة أعلى، على الرغم من أن الحجم 0.3 بوصة يظل معيارًا للعديد من لوحات العدادات بسبب متطلبات إمكانية القراءة.