ورقة البيانات الفنية لشاشة العرض LED ذات السبعة أجزاء LTS-3361JS - لون أصفر - ارتفاع الرقم 7.62 مم - جهد أمامي 2.6 فولت - استهلاك 40 ميغاواط

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد LTS-3361JS وحدة عرض LED رقمية أبجدية رقمية ذات رقم واحد وسبعة أجزاء، مُصممة للتطبيقات التي تتطلب مؤشرًا رقميًا أو أبجديًا محدودًا واضحًا وساطعًا. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرج مرئي عالي الوضوح في شكل مضغوط.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تم تصميم هذا الجهاز للاعتمادية والأداء في الإلكترونيات الاستهلاكية وأدوات القياس الصناعية وشاشات القراءة الرقمية الأساسية. تشمل مزاياه الأساسية، كما هو مستمد من ورقة البيانات،ارتفاع رقم يبلغ 0.3 بوصة (7.62 مم)مما يوفر توازنًا جيدًا بين الحجم وسهولة القراءة. وتتميز بـأجزاء متصلة ومتجانسةلمظهر حرفي نظيف واحترافي دون فواصل مرئية في الأجزاء المضاءة. تتمتع الشاشة بـسطوع عالي وتباين عالي، ميسر باستخدام تقنية أشباه الموصلات AlInGaP على ركيزة غير شفافة، مما يضمن إخراجًا حيويًا حتى في الظروف المضاءة جيدًا. كما أنزاوية مشاهدة واسعةتعزز الرؤية من منظورات مختلفة. علاوة على ذلك، يتم تصنيفها حسب الشدة الضوئية، مما يسمح بالفرز والتوحيد في عمليات الإنتاج. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية عدادات اللوحات والأجهزة المنزلية ومعدات الاختبار وأي جهاز يتطلب شاشة رقمية بسيطة وفعالة.

2. الغوص العميق في المعلمات الفنية

يقدم القسم التالي تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للمعلمات الفنية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يعد الأداء البصري محورياً لوظيفة هذه الشاشة. يستخدم الجهازرقائق LED صفراء من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم). يُعرف نظام المواد هذا بكفاءته العالية واستقراره في الطيف الأصفر-البرتقالي-الأحمر. يتم تصنيع الرقائق علىركيزة GaAs غير شفافة، مما يساعد في تحسين التباين عن طريق منع الضوء من الهروب عبر الجزء الخلفي من الرقاقة، وبالتالي توجيه المزيد من الضوء للأمام. يحتوي الغلاف علىوجه رمادي مع أجزاء بيضاء، مما يعزز التباين أكثر عندما تكون الأجزاء غير مضاءة. تشمل المعلمات الرئيسية المقاسة عند درجة حرارة المحيط 25°C:

• متوسط الشدة الضوئية (I_V): تتراوح من 200 ميكروكانديلا (الحد الأدنى) إلى 600 ميكروكانديلا (الحد الأقصى) عند تيار أمامي (I_F) بقيمة 1 مللي أمبير. تُفهم القيمة النموذجية ضمن هذا النطاق. يتم قياس هذه الشدة باستخدام مرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• طول موجة الانبعاث القصوى (λ_p): عادةً 588 نانومتر، مما يضعها في المنطقة الصفراء من الطيف المرئي.
• الطول الموجي السائد (λ_d): عادةً 587 نانومتر، قريب جدًا من طول موجة الذروة، مما يشير إلى لون أصفر نقي نسبيًا.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ): حوالي 15 نانومتر، وهو ما يحدد نقاء الطيف أو عرض النطاق اللوني للضوء المنبعث.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية: محددة بحد أقصى 2:1. وهذا يعني أن شدة الجزء الأكثر سطوعًا يجب ألا تزيد عن ضعف شدة الجزء الأكثر خفوتًا داخل نفس الرقم عند نفس تيار القيادة، مما يضمن التجانس.

2.2 المعلمات الكهربائية

تحدد المواصفات الكهربائية حدود التشغيل والشروط للاستخدام الموثوق.

• الحدود القصوى المطلقة:
  • استهلاك الطاقة لكل جزء: 40 ميغاواط.
  • التيار الأمامي الذروي لكل جزء: 60 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
  • التيار الأمامي المستمر لكل جزء: 25 مللي أمبير عند 25°C، مع تخفيض خطي بمقدار 0.33 مللي أمبير/°C فوق 25°C.
  • الجهد العكسي لكل جزء: 5 فولت.
  • نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين: من -35°C إلى +85°C.
  • درجة حرارة اللحام: بحد أقصى 260°C لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ على بعد 1.6 مم أسفل مستوى الجلوس.
• الخصائص الكهربائية/البصرية عند درجة حرارة المحيط 25°C:
  • الجهد الأمامي لكل جزء (V_F): عادةً 2.6 فولت، بحد أقصى 2.6 فولت عند I_F=20 مللي أمبير. الحد الأدنى هو 2.05 فولت.
  • التيار العكسي لكل جزء (I_R): بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند V_R=5 فولت.

2.3 الخصائص الحرارية

يتم التعامل مع الإدارة الحرارية بشكل غير مباشر من خلال مواصفات تخفيض التيار الأمامي المستمر. يجب تقليل التيار بمقدار 0.33 مللي أمبير لكل درجة مئوية فوق درجة حرارة المحيط 25°C. هذا أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الموثوقية طويلة المدى ومنع تسارع استهلاك اللومن أو الفشل الكارثي. يشير نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع من -35°C إلى +85°C إلى المتانة لمختلف الظروف البيئية.

3. شرح نظام الفرز

تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الجهاز"مصنف حسب الشدة الضوئية."يشير هذا إلى عملية فرز أو تصنيف ما بعد التصنيع. بسبب الاختلافات الكامنة في النمو الطبقي لأشباه الموصلات وتصنيع الرقائق، يمكن أن يكون لمصابيح LED من نفس الدفعة الإنتاجية مخرجات بصرية مختلفة قليلاً. يتضمن الفرز قياس الشدة الضوئية لكل وحدة وتجميعها في نطاقات شدة محددة (صناديق). وهذا يسمح للمصممين باختيار شاشات ذات مستويات سطوع متسقة لتطبيقهم، مما يضمن مظهرًا موحدًا عبر أرقام متعددة في شاشة متعددة الأرقام. توفر ورقة البيانات النطاق العام للحد الأدنى (200 ميكروكانديلا) والحد الأقصى (600 ميكروكانديلا)؛ عادةً ما يتم تعريف رموز الصناديق المحددة في وثائق منفصلة أو معلومات الطلب.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية." بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الأجهزة تشمل عادةً:

• منحنى I-V (التيار-الجهد): يوضح العلاقة بين الجهد الأمامي (V_F) والتيار الأمامي (I_F). هذا المنحنى غير خطي، مع جهد تشغيل يبلغ حوالي 2 فولت لـ AlInGaP، وبعد ذلك يزداد التيار بسرعة مع زيادة صغيرة في الجهد. يسلط هذا الضوء على أهمية مقاومات تحديد التيار أو مشغلات التيار الثابت.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (I_Vمقابل I_F): يوضح هذا المنحنى كيف يزداد إخراج الضوء مع تيار القيادة. يكون خطيًا بشكل عام على مدى معين ولكنه سيشبع عند تيارات عالية جدًا بسبب الانخفاض الحراري والكفاءة.
• الشدة الضوئية مقابل درجة حرارة المحيط: سيظهر هذا المنحنى انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، مؤكدًا على الحاجة إلى تصميم حراري مناسب، خاصة عند التشغيل بالقرب من الحدود القصوى.
• التوزيع الطيفي: رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، متمركز حول 587-588 نانومتر بعرض نصف يبلغ ~15 نانومتر، مؤكدًا على نقطة اللون الأصفر.

5. معلومات الميكانيكية والغلاف

5.1 الأبعاد والمخطط التفصيلي

الغلاف هو شاشة عرض LED رقمية قياسية ذات رقم واحد وسبعة أجزاء. تتضمن ورقة البيانات رسمًا لـ "أبعاد الغلاف" (التفاصيل غير مستخرجة بالكامل هنا). تشير الملاحظات الحرجة إلى أن جميع الأبعاد بالميليمترات والتسامحات هي ±0.25 مم (0.01 بوصة) ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذا التسامح مهم لتصميم بصمة اللوحة المطبوعة لضمان الملاءمة والمحاذاة المناسبة.

5.2 ترتيب الأطراف وتحديد القطبية

يحتوي الجهاز علىكاثود مشتركتكوين. وهذا يعني أن جميع الكاثودات (الأطراف السالبة) لأجزاء LED متصلة معًا داخليًا. يتم تعريف اتصال الطرف بوضوح:

1. كاثود مشترك
2. أنود F
3. أنود G
4. أنود E
5. أنود D
6. كاثود مشترك (ملاحظة: الطرفان 1 و 6 هما كاثود مشترك، على الأرجح لمرونة التخطيط أو مقاومة أقل)
7. أنود DP (النقطة العشرية)
8. أنود C
9. أنود B
10. أنود A

يظهر الرسم التخطيطي الداخلي اتصال الكاثود المشترك بالأطراف 1 و 6، مع أنودات فردية للأجزاء من A إلى G و DP. تشير ملاحظة "RT. HANDE DECIMAL" في وصف رقم الجزء إلى وضع النقطة العشرية على اليمين.

6. إرشادات اللحام والتجميع

توفر ورقة البيانات مواصفات لحام حرجة: يمكن للغلاف تحمل أقصى درجة حرارة لحام تبلغ260°C لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى الجلوس. هذا قيد قياسي لملف تعريف لحام إعادة التدفق. يجب على المصممين التأكد من أن عملية تجميع اللوحة المطبوعة الخاصة بهم، سواء كانت لحامًا موجهًا أو إعادة تدفق، تلتزم بهذا الحد لمنع تلف رقائق LED الداخلية أو وصلات الأسلاك أو الغلاف البلاستيكي. يجب أيضًا مراعاة نطاق درجة حرارة التخزين (-35°C إلى +85°C) قبل التجميع وبعده.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية للتطبيقات التي تتطلب رقمًا واحدًا عالي الوضوح: قراءات الجهد/التيار على مصادر الطاقة، وعروض درجة الحرارة على منظمات الحرارة أو الأفران، وعدادات المؤقت، ولوحات النتائج البسيطة، أو مؤشرات الحالة على معدات الشبكة والأجهزة.

7.2 اعتبارات التصميم

• دائرة القيادة: باعتباره جهازًا بكاثود مشترك، يجب توصيل الكاثودات (الأطراف 1/6) بالأرض أو مصرف تيار. يجب قيادة كل أنود جزء من خلالمقاوم محدد للتيار. يتم حساب قيمة المقاوم بناءً على جهد التغذية (V_CC)، وجهد LED الأمامي (V_F، استخدم 2.6 فولت كحد أقصى للموثوقية)، والتيار الأمامي المطلوب (I_F). على سبيل المثال، مع مصدر جهد 5 فولت واستهداف I_F=10 مللي أمبير: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. سيكون مقاوم 220 Ω أو 270 Ω مناسبًا.
• التعددية: للشاشات متعددة الأرقام، يمكن تعددية هذا الرقم. نظرًا لأنه يحتوي على أنودات مستقلة وكاثود مشترك، فهو مناسب جدًا للتصميمات المتعددة حيث يتم تبديل كاثودات الأرقام المختلفة بسرعة.
• التحكم في السطوع: يمكن ضبط السطوع عن طريق تغيير التيار الأمامي (ضمن الحدود المطلقة) أو باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM) على إشارات القيادة.
• زاوية المشاهدة: يجب مراعاة زاوية المشاهدة الواسعة أثناء تصميم الغلاف الميكانيكي لضمان رؤية الشاشة للمستخدم النهائي.

8. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل مصابيح LED القياسية من نوع GaP أو GaAsP، تقدم تقنية AlInGaP في LTS-3361JSكفاءة ضوئية وسطوع أعلى بكثير. مقارنةً ببعض مصابيح LED البيضاء أو الزرقاء التي تستخدم تحويل الفوسفور، يوفر AlInGaPلونًا نقيًا ومشبعًا مباشرة من أشباه الموصلات، غالبًا مع استقرار أفضل مع مرور الوقت ودرجة الحرارة. الركيزة غير الشفافة هي ميزة تمييز رئيسية عن الشاشات الأرخص التي قد تستخدم ركيزة شفافة، مما يؤدي إلى تباين أضعف حيث يهرب الضوء في جميع الاتجاهات. التصنيف (الفرز) حسب الشدة هو علامة على مكون عالي الجودة يستهدف التطبيقات التي تتطلب الاتساق.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: ما الغرض من وجود طرفي كاثود مشترك (1 و 6)؟

ج: يوفر هذا مرونة في التصميم لتوجيه اللوحة المطبوعة. يمكن أن يساعد في تقليل كثافة التيار عبر طرف واحد إذا تم تشغيل جميع الأجزاء بتيار عالٍ في وقت واحد، ويمكن أن يجعل تخطيط اللوحة أسهل من خلال تقديم نقطتي اتصال أرضي.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف متحكم دقيق؟

ج: نعم، ولكن مع تحذيرات مهمة. يمكن لطرف MCU نموذجي أن يزود أو يستقبل حتى 20-25 مللي أمبير، وهو ضمن تصنيف التيار المستمر. ومع ذلك، يجب عليك استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي لكل جزء. لا تقم بتوصيل LED مباشرة بالطرف. أيضًا، تأكد من أن إجمالي التيار من مصدر طاقة المتحكم الدقيق أو طرف الأرض لا يتجاوز حدوده عند إضاءة أجزاء متعددة.

س: الجهد الأمامي مدرج على أنه "2.05 2.6 V". ماذا يعني هذا؟

ج: يشير هذا إلى نطاق الجهد الأمامي. الحد الأدنى المتوقع لـ V_Fهو 2.05 فولت، والحد الأقصى هو 2.6 فولت عند القياس عند I_F=20 مللي أمبير. يجب عليك تصميم دائرة القيادة الخاصة بك بافتراض أسوأ حالة (أعلى) V_Fلضمان هامش جهد كافٍ لتحقيق التيار المطلوب عبر جميع الوحدات.

س: ماذا يعني "مصنف حسب الشدة الضوئية" لتصميمي؟

ج: يعني أنه يمكنك طلب أجزاء من صندوق سطوع محدد عند الطلب. إذا كنت تبني أداة متعددة الأرقام، فإن تحديد نفس رمز الصندوق لجميع الشاشات سيضمن أن يكون لها جميعًا سطوع متطابق تقريبًا، مما يؤدي إلى مظهر احترافي موحد.

10. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد مبدأ التشغيل على الوميض الكهربائي لأشباه الموصلات. تتكون رقاقة AlInGaP من طبقات طبقية متعددة تشكل وصلة p-n. عند تطبيق جهد انحياز أمامي يتجاوز جهد تشغيل الوصلة (~2 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب عبر الوصلة. عندما تتحد حاملات الشحن هذه في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأصفر (~587 نانومتر). تمتص الركيزة GaAs غير الشفافة الضوء بدلاً من نقله، مما يحسن استخراج الضوء الأمامي العام والتباين. يمر الضوء المنبعث من الرقاقة عبر عدسة الإيبوكسي المغلفة، والتي تم تشكيلها لتعزيز زاوية المشاهدة، ويضيء نمط الجزء الأبيض المطبوع على الوجه الرمادي، مما يخلق الحرف المكون من سبعة أجزاء المعروف.

11. اتجاهات التطوير

على الرغم من أن هذا منتج ناضج، إلا أن اتجاهات تكنولوجيا العرض تستمر في التطور. هناك تحول عام نحو شاشات ذات كثافة أعلى وقابلة للعنونة بمصفوفة كاملة (مثل المصفوفة النقطية أو OLED) لمحتوى معلوماتي أكبر. ومع ذلك، بالنسبة لشاشات القراءة الرقمية البسيطة، تظل مصابيح LED ذات السبعة أجزاء شائعة بسبببساطتها ومتانتها وتكلفتها المنخفضة وسهولة قراءتها الممتازة. قد تركز التكرارات المستقبلية لمثل هذه الأجهزة على كفاءة أعلى، مما يسمح باستهلاك طاقة أقل للأجهزة التي تعمل بالبطارية، أو دمج دوائر التشغيل IC داخل الغلاف ("شاشات ذكية"). يمكن أن يؤدي استخدام مواد متقدمة مثل GaN-on-Si أو فوسفور محسن أيضًا إلى توسيع نطاق الألوان المتاح والكفاءة للشاشات أحادية اللون. ومع ذلك، من المتوقع أن يظل التصميم الأساسي وتطبيق شاشات العرض ذات السبعة أجزاء القائمة على AlInGaP ذات الكاثود المشترك مثل LTS-3361JS ذات صلة في التطبيقات الحساسة للتكلفة وعالية الموثوقية في المستقبل المنظور.