ورقة بيانات شاشة LED طراز LTP-3362JD - ارتفاع الرقم 0.3 بوصة - لون أحمر فائق AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات شاشة عرض ثنائية الأرقام مكونة من 17 قطعة (LED) بارتفاع رقم 0.3 بوصة (7.62 ملم). تم تصميم الجهاز لتوفير تمثيل واضح ومقروء للأحرف للتطبيقات التي تتطلب عرض معلومات رقمية وحروفية محدودة. يستخدم هيكلها الأساسي رقائق LED متطورة من نوع AS-AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم) ذات اللون الأحمر الفائق، والتي يتم زراعتها على ركيزة زرنيخيد الجاليوم (GaAs). يعد اختيار هذه التقنية محوريًا لتحقيق الخصائص اللونية والأداء المحددة في ورقة البيانات هذه. يتميز التصميم البصري بوجه أسود مع قطع بيضاء، وهو مزيج مُحسّن لتحقيق تباين عالي ومظهر ممتاز للأحرف تحت ظروف إضاءة مختلفة.

1.1 المزايا الأساسية والتطبيقات المستهدفة

تقدم الشاشة عدة فوائد رئيسية تجعلها مناسبة لمجموعة من المنتجات الإلكترونية. يعتبر انخفاض متطلبات الطاقة ميزة كبيرة للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي استهلاك الطاقة. يضمن السطوع العالي ونسبة التباين العالية إمكانية القراءة في البيئات المظلمة والمضاءة جيدًا. تسمح زاوية المشاهدة الواسعة برؤية المعلومات المعروضة بوضوح من مواقع مختلفة، وهو أمر بالغ الأهمية للإلكترونيات الاستهلاكية وأجهزة القياس وشاشات المعلومات العامة. تضمن الموثوقية الصلبة المتأصلة في تقنية LED عمرًا تشغيليًا طويلاً ومقاومة للصدمات والاهتزازات مقارنة بتقنيات العرض الأخرى مثل الأنواع الفلورية المفرغة أو المتوهجة. يتم تصنيف هذه الشاشة وفقًا للشدة الضوئية، مما يعني أن الوحدات يتم فرزها أو تصنيفها بناءً على إخراجها الضوئي، مما يسمح بالاتساق في عمليات الإنتاج. تشمل التطبيقات النموذجية عدادات اللوحة الرقمية، ومعدات الاختبار، والأجهزة الطبية، ونقاط بيع البضائع، ولوحات التحكم الصناعية، وشاشات لوحة القيادة في السيارات حيث يكون مخرج الأحرف والأرقام الواضح والموثوق مطلوبًا.

2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية والفيزيائية التي تحدد أداء الشاشة وحدودها.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الحدود أو عندها ويجب تجنبها في تصميم الدائرة.

• تبديد الطاقة لكل قطعة:70 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن لقطعة LED واحدة تبديدها كحرارة دون خطر التلف.
• التيار الأمامي الذروي لكل قطعة:90 مللي أمبير. يُسمح بهذا التيار فقط تحت ظروف نبضية محددة (تردد 1 كيلو هرتز، دورة عمل 10%) لتحقيق سطوع لحظي أعلى دون ارتفاع درجة الحرارة. لا يُستخدم للتشغيل المستمر بالتيار المستمر.
• التيار الأمامي المستمر لكل قطعة:25 مللي أمبير عند درجة حرارة 25°م. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل في الحالة المستقرة. يشير عامل التخفيض البالغ 0.33 مللي أمبير/°م إلى أنه يجب تقليل هذا التيار الأقصى مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 25°م لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• الجهد العكسي لكل قطعة:5 فولت. يمكن أن يؤدي تطبيق جهد انحياز عكسي أعلى من هذا إلى انهيار وصلة LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35°م إلى +85°م. تم تصنيف الجهاز للعمل والتخزين ضمن هذا النطاق الحراري.
• ظروف اللحام:260°م لمدة 3 ثوانٍ، مع أن يكون طرف المكواة على الأقل 1/16 بوصة (حوالي 1.6 ملم) أسفل مستوى جلوس المكون. هذا إرشاد حاسم للحام الموجة أو اليدوي لمنع التلف الحراري لرقائق LED أو الغلاف البلاستيكي.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف اختبار محددة. وهي القيم التي يجب على المصممين استخدامها لحسابات الدائرة وتوقعات الأداء.

• الشدة الضوئية المتوسطة لكل قطعة (I_V):200 ميكرو كانديلا (الحد الأدنى)، 600 ميكرو كانديلا (النموذجي) عند I_F= 1 مللي أمبير. هذا مقياس لإخراج الضوء. يشير النطاق الواسع إلى عملية فرز؛ يجب على المصممين مراعاة القيمة الدنيا لضمان سطوع كافٍ.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):650 نانومتر (النموذجي) عند I_F= 20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي أقوى، مما يضع اللون في المنطقة الحمراء الفائقة من الطيف.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (النموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف أو انتشار الأطوال الموجية المنبعثة حول الذروة. قيمة 20 نانومتر نموذجية لمصابيح LED الحمراء من نوع AlInGaP.
• الطول الموجي السائد (λ_d):639 نانومتر (النموذجي). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية ويتطابق بشكل أفضل مع لون LED، وهو يختلف قليلاً عن طول موجة الذروة بسبب منحنى حساسية العين.
• الجهد الأمامي لكل قطعة (V_F):2.0 فولت (الحد الأدنى)، 2.6 فولت (النموذجي) عند I_F= 20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر قطعة LED أثناء التشغيل. يجب حساب مقاومات تحديد التيار باستخدام أقصى V_Fمتوقع لضمان عدم تجاوز التيار للحدود.
• التيار العكسي لكل قطعة (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R= 5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عندما يكون LED في حالة انحياز عكسي ضمن تقييمه الأقصى.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية (I_V-m):2:1 (الحد الأقصى). يحدد هذا أقصى نسبة مسموح بها بين ألمع وأخفت قطعة داخل جهاز واحد، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

2.3 شرح نظام الفرز

تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الجهاز \"مصنف حسب الشدة الضوئية.\" وهذا يعني وجود عملية فرز أو تصنيف بعد التصنيع. بينما لا يتم سرد رموز فرز محددة هنا، تتضمن الممارسة عادةً تجميع الشاشات بناءً على إخراج الضوء المقاس (على سبيل المثال، مجموعة \"مشرقة\" ومجموعة \"قياسية\") لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج. يجب على المصممين الذين يبحثون عن هذا المكون الاستفسار عن المجموعات المتاحة إذا كانت موحادية السطوع الدقيقة عبر وحدات متعددة بالغة الأهمية لتطبيقهم. يشير نطاق الجهد الأمامي (V_F) (من 2.0 فولت إلى 2.6 فولت) أيضًا إلى إمكانية فرز الجهد الأمامي، مما قد يؤثر على تصميم مصدر الطاقة.

3. المعلومات الميكانيكية والواجهة والتجميع

3.1 أبعاد العبوة وتوصيل الأطراف

يتم وضع الشاشة في عبوة LED ثنائية الأرقام قياسية. يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات بتحمل قياسي يبلغ ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يجب على المصممين دمج البصمة والارتفاع الدقيقين في تصميمات لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) والغلاف. يعد جدول توصيل الأطراف ضروريًا للواجهة الصحيحة. يستخدم الجهاز تكوين كاثود مشترك متعدد: الطرف 4 هو الكاثود المشترك للرقم 1، والطرف 10 هو الكاثود المشترك للرقم 2. الأطراف المتبقية (1، 2، 3، 5، 6، 7، 8، 9، 11، 12، 13، 15، 16، 17، 18، 19، 20) هي أقطاب موجبة للقطع الفردية (من A إلى U، بما في ذلك DP للنقطة العشرية). الطرف 14 مذكور على أنه \"لا اتصال\" (NC). يسمح هذا التكوين بتشغيل الرقمين بشكل مستقل باستخدام تعدد الإرسال بتقسيم الوقت، مما يقلل العدد الإجمالي لأطراف السائق المطلوبة.

3.2 مخطط الدائرة الداخلية وطريقة القيادة

يظهر مخطط الدائرة الداخلية ترتيب الكاثود المشترك المتعدد. جميع الأقطاب الموجبة للقطع المقابلة (على سبيل المثال، جميع القطع 'A') بين الرقمين متصلة داخليًا. لإضاءة قطعة على رقم محدد، يجب جعل طرف الأنود الخاص بها مرتفعًا (مع تحديد تيار مناسب)، بينما يتم سحب كاثود الرقم المستهدف إلى مستوى منخفض. من خلال التدوير السريع لأي كاثود رقم يكون نشطًا وضبط الأقطاب الموجبة للنمط المطلوب، يظهر كلا الرقمين مضاءين باستمرار. تتطلب هذه الطريقة متحكمًا دقيقًا أو دائرة متكاملة مخصصة للسائق قادرة على تعدد الإرسال.

3.3 إرشادات اللحام والتجميع

الالتزام الصارم بظروف اللحام (260°م لمدة 3 ثوانٍ) أمر بالغ الأهمية. يمكن أن يؤدي تجاوز هذا الوقت أو درجة الحرارة إلى إتلاف الروابط السلكية الداخلية، أو تدهور الإيبوكسي الخاص بـ LED، أو تقشير الغلاف. بالنسبة للحام بإعادة التدفق، يجب استخدام ملف تعريف يتطابق مع هذا الحد الحراري. تساعد الملاحظة حول إبقاء طرف المكواة أسفل مستوى الجلوس في منع انتقال الحرارة المباشر إلى شريحة LED عبر الأطراف. يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القياسية أثناء التعامل والتجميع لحماية الوصلات شبه الموصلة.

4. تحليل الأداء واعتبارات التطبيق

4.1 منحنيات الخصائص النموذجية

بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز ستشمل:التيار الأمامي (I_F) مقابل الجهد الأمامي (V_F):يظهر هذا المنحنى الأسي العلاقة بين التيار والجهد. يقع جهد الركبة حول 2.0 فولت، وبعد ذلك يزداد التيار بسرعة مع زيادة صغيرة في الجهد، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى دائرة تحديد التيار.الشدة الضوئية (I_V) مقابل التيار الأمامي (I_F):يكون هذا المنحنى خطيًا بشكل عام عند التيارات المنخفضة ولكنه قد يشبع عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية. يساعد المصممين على اختيار تيار تشغيل لتحقيق السطوع المطلوب بكفاءة.الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يظهر هذا تخفيض إخراج الضوء مع زيادة درجة الحرارة، وهو أمر بالغ الأهمية للتصميمات التي تعمل في بيئات حارة.التوزيع الطيفي:رسم بياني يظهر شدة الضوء المنبعث عبر الأطوال الموجية، متمركزًا حول 650 نانومتر بنصف عرض يبلغ حوالي 20 نانومتر.

4.2 اعتبارات التصميم واقتراحات التطبيق

تحديد التيار:مقاوم على التوالي إلزامي لكل خط أنود (أو سائق تيار ثابت) لضبط التيار الأمامي. يتم حساب قيمة المقاومة كـ R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_F(2.6 فولت) من ورقة البيانات لضمان عدم تجاوز التيار أبدًا لـ I_Fالمختار (على سبيل المثال، 20 مللي أمبير) تحت جميع الظروف.سائق تعدد الإرسال:يحتاج الأمر إلى متحكم دقيق بأطراف إدخال/إخراج كافية أو دائرة متكاملة مخصصة لسائق LED (مثل MAX7219 أو HT16K33) لإدارة تسلسل تعدد الإرسال، ومعدل التحديث، والتحكم في السطوع. يجب أن يكون معدل التحديث مرتفعًا بما يكفي (>60 هرتز) لتجنب الوميض المرئي.تبديد الطاقة:احسب الطاقة الإجمالية: لقطعة واحدة عند 20 مللي أمبير و 2.6 فولت، P = 52 ملي واط. مع تشغيل عدة قطع، تأكد من عدم تجاوز الحدود الحرارية للعبوة، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية.زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة ولكن ضع في الاعتبار اتجاه المشاهدة الأساسي عند تركيب الشاشة في غلاف لتجنب الظلال من الإطار.

4.3 المقارنة والأسئلة الشائعة

المقارنة مع التقنيات الأخرى:مقارنة بشاشات العرض المكونة من 7 قطع، يسمح تنسيق 17 قطعة بتمثيل أكثر وضوحًا للأحرف الأبجدية (من A إلى Z)، وإن لم يكن شاملاً مثل شاشة العرض بنقطة المصفوفة. تقدم تقنية AlInGaP كفاءة أعلى واستقرارًا حراريًا أفضل من مصابيح LED الحمراء القديمة من نوع GaAsP أو GaP.أسئلة المستخدم النموذجية: س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمصدر جهد ثابت بدون مقاومات؟ج: لا. للجهد الأمامي نطاق (2.0-2.6 فولت). قد يتسبب الجهد الثابت المضبوط لمتوسط V_Fفي زيادة التيار لـ LED ذي V_Fمنخفض، مما يؤدي إلى فشل مبكر. استخدم دائمًا تحديد التيار.س: لماذا يكون التيار الذروي (90 مللي أمبير) أعلى من التيار المستمر (25 مللي أمبير)؟ج: يمكن لـ LED تحمل نبضات تيار عالية قصيرة للسطوع الذروي (على سبيل المثال، للتسليط الضوء) لأن الطاقة الحرارية ليس لديها الوقت للتراكم وإتلاف الوصلة. يجب أن تظل الطاقة المتوسطة ضمن الحدود.س: ما هو الغرض من الطرف \"لا اتصال\"؟ج: غالبًا ما يكون عنصرًا نائبًا ميكانيكيًا لتوحيد عدد الأطراف مع منتجات أخرى في العائلة أو لتوفير تناظر هيكلي. لا يجب توصيله بأي دائرة.

5. المبادئ الفنية والسياق

5.1 التقنية الأساسية: AlInGaP على GaAs

الهيكل الأساسي الباعث للضوء هو وصلة غير متجانسة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) يتم زراعتها بشكل طبقي على ركيزة زرنيخيد الجاليوم (GaAs). من خلال ضبط نسب الألومنيوم والإنديوم والجاليوم والفوسفور في الشبكة البلورية، يمكن ضبط طاقة فجوة النطاق - وبالتالي الطول الموجي المنبعث - بدقة. نظام المواد هذا فعال بشكل خاص لإنتاج مصابيح LED حمراء وبرتقالية وصفراء عالية السطوع. يشير تعيين \"الأحمر الفائق\" عادةً إلى تركيبة محددة تنتج لونًا أحمر عميقًا بفعالية ضوئية عالية. الركيزة GaAs معتمة للضوء المنبعث، لذلك تم تصميم هيكل الجهاز للانبعاث من الجانب العلوي من خلال عدسة الإيبوكسي للعبوة.

5.2 السياق الصناعي والاتجاهات

في وقت إصدار ورقة البيانات هذه (2003)، مثلت تقنية AlInGaP تقدمًا كبيرًا مقارنة بمواد LED السابقة للألوان الحمراء/البرتقالية. منذ ذلك الحين، تحول اتجاه شاشات العرض الأبجدية الرقمية نحو لوحات نقط المصفوفة ذات الكثافة الأعلى، وفي الآونة الأخيرة، نحو شاشات العرض العضوية (OLED) أو شاشات العرض الدقيقة (micro-LED) لمزيد من المرونة وقدرة الألوان الكاملة. ومع ذلك، تظل شاشات LED المجزأة مثل هذه ذات صلة عالية للتطبيقات التي تتطلب موثوقية فائقة، وعمرًا طويلاً، وسطوعًا عاليًا، وبساطة، وتكلفة منخفضة في أدوار أحادية اللون أو محدودة الألوان. تضمن طبيعتها الصلبة، واستهلاكها المنخفض للطاقة، وإمكانية قراءتها الممتازة استمرار استخدامها في المجالات الصناعية والسياحية وأجهزة القياس حيث تكون هذه الصفات ذات أهمية قصوى.