ورقة بيانات شاشة LED طراز LTP-537JD - ارتفاع رقم 0.5 بوصة - لون أحمر شديد - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميلي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTP-537JD هي وحدة عرض أبجدية رقمية أحادية الرقم عالية الأداء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب تمثيلًا واضحًا ومشرقًا للأرقام وبعض الأحرف الأبجدية المحدودة. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرجات مرئية من خلال قطع يمكن التحكم فيها بشكل فردي لتشكيل الأحرف. تم تصميم الجهاز مع التركيز على الموثوقية والأداء البصري في واجهات الإلكترونيات الصناعية وأجهزة القياس والاستهلاكية.

تستخدم الشاشة مادة أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لعناصرها الباعثة للضوء. تم اختيار هذه التقنية المادية خصيصًا لكفاءتها في إنتاج ضوء أحمر عالي السطوع. يتم تصنيع الرقائق على ركيزة GaAs (زرنيخيد الغاليوم) غير الشفافة، مما يعزز التباين عن طريق منع تشتت الضوء الداخلي والانعكاس، وتوجيه المزيد من الضوء المنبعث للأمام عبر القطع. تتميز الواجهة المرئية بلوحة أمامية سوداء، مما يزيد بشكل كبير من نسبة التباين عن طريق امتصاص الضوء المحيط، مقترنة بمناطق القطع البيضاء التي تسمح للضوء الأحمر المنبعث بالمرور، مما ينتج عنه أحرف حادة ومحددة بوضوح على خلفية داكنة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تنبع المزايا الأساسية لهذه الشاشة من تصميمها البصري الإلكتروني وبنائها. يوفر استخدام مصابيح LED من نوع AlInGaPشدة إضاءة عاليةوكفاءة ممتازة في الطيف الأحمر. يعتبر تصميمالوجه الأسود والقطع البيضاءميزة حاسمة لتحقيق تباين عالٍ، مما يجعل الشاشة سهلة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة، بما في ذلك الضوء المحيط الساطع. تضمنالقطع المتصلة المنتظمةمظهرًا متسقًا واحترافيًا للأحرف المشكلة، دون وجود فجوات مرئية أو عدم انتظام في المناطق المضاءة.

يتم تصنيف الجهاز وفقًا لشدة الإضاءة، مما يعني أنه يتم فرز الوحدات أو اختبارها لضمان تلبية عتبات سطوع محددة، مما يوفر اتساقًا في عمليات الإنتاج. تضمنزاوية الرؤية الواسعةسهولة القراءة من مواقع خارج المحور، وهو أمر بالغ الأهمية للمعدات المثبتة على اللوحات. تجعلمتطلبات الطاقة المنخفضةلكل قطعة الجهاز مناسبًا للتطبيقات التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي استهلاك الطاقة. أخيرًا، تشيرموثوقية الحالة الصلبةإلى عمر تشغيلي طويل بدون أجزاء متحركة، ومقاوم للصدمات والاهتزازات.

يشمل السوق المستهدف لهذا المكون لوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار والقياس، والأجهزة الطبية، ولوحات عدادات السيارات (للشاشات المساعدة)، وأنظمة نقاط البيع، والأجهزة المنزلية حيث تكون هناك حاجة لعرض رقمي أحادي للإعدادات أو العدادات أو مؤشرات الحالة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

تحدد المعايير الكهربائية والبصرية حدود التشغيل وخصائص أداء الشاشة. فهم هذه المعايير ضروري لتصميم الدوائر الكهربائية ودمجها بشكل صحيح.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. وهي ليست ظروفًا للتشغيل العادي.

• تبديد الطاقة لكل قطعة:70 ميلي واط. هذه هي أقصى طاقة مسموح بها يمكن تبديدها كحرارة بواسطة قطعة LED واحدة تحت أي ظرف. يمكن أن يؤدي تجاوز ذلك إلى ارتفاع درجة الحرارة وتسريع التدهور أو الفشل.
• التيار الأمامي الذروي لكل قطعة:90 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط تحت ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. وهو مفيد لأنظمة التعدد أو لتحقيق سطوع أعلى لحظيًا.
• التيار الأمامي المستمر لكل قطعة:25 مللي أمبير عند درجة حرارة 25°م. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل المستمر. تم تحديد عامل تخفيض قدره 0.33 مللي أمبير/°م، مما يعني أن الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر ينخفض خطيًا مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25°م لمنع الإجهاد الحراري الزائد.
• الجهد العكسي لكل قطعة:5 فولت. يمكن أن يؤدي تطبيق جهد انحياز عكسي أعلى من هذا إلى انهيار وصلة PN الخاصة بـ LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-35°م إلى +85°م. تم تصنيف الجهاز للعمل والتخزين ضمن هذا النطاق الواسع لدرجة الحرارة، مما يجعله مناسبًا لمعظم البيئات غير المتطرفة.
• درجة حرارة اللحام:260°م لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس. يوفر هذا إرشادات لعمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق لتجنب إتلاف الغلاف البلاستيكي أو الروابط الداخلية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي القيم النموذجية والحدود القصوى/الدنيا تحت ظروف الاختبار المحددة (عادةً عند Ta=25°م). وهي تصف أداء الجهاز أثناء التشغيل العادي.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):320 ميكرو كانديلا (الحد الأدنى)، 700 ميكرو كانديلا (النموذجي) عند I_F=1 مللي أمبير. هذا مقياس لإخراج الضوء. من المحتمل أن تجمع عملية التصنيف المذكورة في الميزات الأجهزة بناءً على هذه المعلمة (مثل مجموعات السطوع القياسية والعالية).
• طول موجة الانبعاث الذروة (λ_p):650 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي أقوى، مما يضعه في منطقة الأحمر الشديد من الطيف المرئي.
• الطول الموجي السائد (λ_d):639 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون. يرجع الاختلاف بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد إلى شكل طيف الانبعاث.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون. 20 نانومتر هو النموذجي لمصابيح LED الحمراء من نوع AlInGaP.
• الجهد الأمامي لكل قطعة (V_F):2.1 فولت (الحد الأدنى)، 2.6 فولت (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند التوصيل. وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار. يجب أن يكون جهد إمداد السائق أعلى من هذه القيمة.
• 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 حدوده القصوى.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (I_V-m):2:1 (الحد الأقصى). يحدد هذا النسبة القصوى المسموح بها بين ألمع وأخفت قطعة داخل جهاز واحد عند تشغيلها تحت نفس الظروف (I_F=1 مللي أمبير). تضمن نسبة 2:1 اتساقًا معقولًا في المظهر.

ملاحظة القياس:يتم قياس شدة الإضاءة باستخدام مستشعر ومرشح يقتربان من منحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن أن القيم تتوافق مع الإدراك البصري البشري.

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات إلى أن المنتج"مصنف لشدة الإضاءة."هذا يعني وجود عملية تصنيف أو فرز.

• تصنيف شدة الإضاءة:بعد التصنيع، يتم اختبار شاشات العرض الفردية لإخراج الضوء عند تيار قياسي (على الأرجح 1 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير). ثم يتم تجميعها في مجموعات أو فئات مختلفة بناءً على قياس I_V. على سبيل المثال، قد تحتوي مجموعة واحدة على أجهزة ذات I_Vبين 320-500 ميكرو كانديلا، وقد تحتوي مجموعة متميزة على أجهزة من 500-700 ميكرو كانديلا. يسمح هذا للعملاء باختيار مستوى اتساق مناسب لتطبيقهم، مما يضمن سطوعًا موحدًا عبر أرقام متعددة في النظام. توفر ورقة البيانات النطاق العام للحد الأدنى/النموذجي، ولكن رموز التصنيف المحددة ستكون عادةً جزءًا من معلومات الطلب الكاملة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز ستشمل:

• التيار مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة الأسية. يزداد الجهد الأمامي (V_F) مع التيار (I_F). يعتمد المنحنى على درجة الحرارة، حيث ينخفض V_Fمع ارتفاع درجة حرارة الوصلة لتيار معين.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (I_Vمقابل I_F):يظهر عمومًا زيادة خطية أو شبه خطية قليلاً في إخراج الضوء مع زيادة التيار حتى نقطة معينة، وبعد ذلك تنخفض الكفاءة بسبب التأثيرات الحرارية.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح كيف ينخفض إخراج الضوء مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (وبالتالي درجة حرارة الوصلة). تتمتع مصابيح LED من نوع AlInGaP بمعامل درجة حرارة سلبي قوي نسبيًا لإخراج الضوء.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر ذروة حول 650 نانومتر ونصف عرض حوالي 20 نانومتر، مما يؤكد اللون الأحمر الشديد.

هذه المنحنيات ضرورية لتصميم السائقات التي تعوض عن تغيرات درجة الحرارة وفهم سلوك السطوع تحت ظروف تشغيل مختلفة.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة والتركيب

يتميز الجهاز بغلاف شاشة LED قياسي. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية من ورقة البيانات أن جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامحات قياسية تبلغ ±0.25 مم (0.01") ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم تحديد البصمة الدقيقة، وتباعد الأطراف، وارتفاع الرقم (12.7 مم)، وحجم العبوة الإجمالي في رسم الأبعاد، وهو أمر بالغ الأهمية لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لضمان الملاءمة والمحاذاة المناسبة في الفتحة.

5.2 توصيل الأطراف والقطبية

شاشة LTP-537JD هي شاشة ذاتمهبط مشترك. هذا يعني أن جميع القطع الـ 18 (16 قطعة حرف بالإضافة إلى نقطة عشرية على اليمين) تشترك في اتصال سالب مشترك (المهبط) على الطرف 18. لكل قطعة فردية طرف أنود مخصص خاص بها (الأطراف 1-17). هذا التكوين شائع ويبسط دوائر سائق التعدد، حيث يتم تحويل المهبط المشترك إلى الأرض بينما يتم تشغيل الأنودات المطلوبة على مستوى عالٍ من خلال مقاومات تحديد التيار.

يحدد مخطط توصيل الأطراف بشكل صريح الاتصال لكل طرف، مع تعيين أرقام الأطراف المادية لوظائف القطع (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, و D.P. للنقطة العشرية). عادةً ما يظهر مخطط الدائرة الداخلي هذا الترتيب المشترك للمهبط.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الأساسي المقدم هو لعملية اللحام نفسها:260°م لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة عند نقطة 1/16 بوصة (1.6 مم) أسفل مستوى جلوس العبوة. هذه معلمة قياسية لملف إعادة التدفق. من الضروري الالتزام بهذا لمنع:

• تلف حراري للإيبوكسي البلاستيكي للعبوة، مما قد يسبب تغير اللون أو التشقق.
• ارتفاع درجة حرارة الروابط السلكية الداخلية التي تربط رقائق LED بالأطراف.
• تعرض القطعة شبه الموصلة لدرجة حرارة مفرطة.

يجب أيضًا مراعاة احتياطات التعامل العامة: تجنب الإجهاد الميكانيكي على الأطراف، واستخدام احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) أثناء التعامل، والتخزين في ظروف جافة ومضادة للكهرباء الساكنة مناسبة ضمن نطاق التخزين المحدد من -35°م إلى +85°م.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة التشغيل الأكثر شيوعًا هيالتعدد. نظرًا لأنه جهاز ذو مهبط مشترك، يمكن لوحدة التحكم الدقيقة أو دائرة السائق المخصصة سحب التيار عبر طرف المهبط المشترك (الطرف 18) أثناء توفير التيار للأطراف الأنودية المحددة للقطع التي تحتاج إلى الإضاءة. يمكن تعدد عدة أرقام عن طريق التدوير السريع لأي مهبط رقم يكون نشطًا أثناء عرض بيانات القطع المقابلة على خطوط الأنود المشتركة. هذا يقلل بشكل كبير من عدد أطراف الإدخال/الإخراج لوحدة التحكم الدقيقة المطلوبة.

A مقاومة تحديد التيار إلزاميةلكل خط أنود (أو سائق منظم للتيار). يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_{الإمداد}- V_F) / I_F. باستخدام V_Fالنموذجي البالغ 2.6 فولت عند 20 مللي أمبير وإمداد 5 فولت: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 أوم. سيتم استخدام مقاومة قياسية 120Ω. يجب التحقق من تصنيف قدرة المقاومة: P = I²* R = (0.02)²* 120 = 0.048 واط، لذا فإن مقاومة قياسية 1/8 واط (0.125 واط) كافية.

7.2 اعتبارات التصميم

• إدارة الحرارة:بينما تبدد القطع الفردية طاقة قليلة (بحد أقصى 70 ميلي واط)، يجب مراعاة الحرارة الجماعية من عدة قطع مضاءة أو التشغيل في درجة حرارة محيطة عالية. تأكد من التهوية الكافية وخذ في الاعتبار تخفيض التيار فوق 25°م.
• زاوية الرؤية والتباين:تصميم زاوية الرؤية الواسعة والتباين العالي يجعلها مناسبة للوحات حيث قد لا يكون المستخدم أمام الجهاز مباشرة. الوجه الأسود مفيد بشكل خاص في بيئات الضوء المحيط العالي.
• برنامج توليد الأحرف:هناك حاجة إلى جدول بحث في برنامج تشغيل وحدة التحكم الدقيقة لتعيين الأحرف الأبجدية الرقمية (مثل '0'-'9', 'A', 'C', 'E', 'F') إلى التركيبة الصحيحة للقطع الـ 16.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف وحدة تحكم دقيقة بجهد 3.3 فولت؟

ج: ربما، ولكن مع سطوع مخفض. V_Fالنموذجي هو 2.6 فولت. عند إمداد 3.3 فولت، فإن هامش الجهد لمقاومة تحديد التيار هو 0.7 فولت فقط (3.3V - 2.6V). لتحقيق 20 مللي أمبير، ستحتاج إلى مقاومة 35Ω (0.7V / 0.02A). ومع ذلك، يمكن أن يكون V_Fالفعلي منخفضًا حتى 2.1 فولت، مما يؤدي إلى تيار أعلى بنفس المقاومة، مما قد يتجاوز الحدود. يوصى باستخدام سائق تيار ثابت أو توصيف دقيق لأنظمة 3.3 فولت.

س2: ما الفرق بين "طول موجة الذروة" و"الطول الموجي السائد"؟

ج: طول موجة الذروة هو الذروة الفيزيائية لطيف انبعاث الضوء. الطول الموجي السائد هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون النقي الذي سيبدو له نفس لون إخراج LED للعين البشرية. بسبب شكل الطيف، غالبًا ما يختلفان قليلاً.

س3: كيف أحقق أقصى سطوع؟

ج: شغل عند الحد الأقصى لتصنيف التيارالمستمرالبالغ 25 مللي أمبير لكل قطعة (عند درجة حرارة محيطة 25°م)، مع ضمان تبديد الحرارة المناسب. لا تتجاوز حد تبديد الطاقة البالغ 70 ميلي واط. للنبضات القصيرة، يمكنك استخدام تيار الذروة البالغ 90 مللي أمبير تحت دورة العمل المحددة.

س4: لماذا توجد نسبة مطابقة لشدة الإضاءة؟

ج: تسبب الاختلافات التصنيعية اختلافات طفيفة في إخراج الضوء بين القطع حتى عند نفس التيار. تضمن نسبة 2:1 أنه داخل وحدة واحدة، لن تكون أي قطعة أكثر سطوعًا بمرتين من أخرى، مما يضمن اتساقًا بصريًا للحرف.

9. مقدمة التكنولوجيا والاتجاهات

9.1 تكنولوجيا LED من نوع AlInGaP

يستخدم طراز LTP-537JD مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لرقائق LED الخاصة به. نظام المادة هذا فعال بشكل خاص لإنتاج الضوء في أطوال موجات الكهرماني والأحمر والأحمر الشديد (حوالي 590-650 نانومتر). مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، يوفر AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي)، واستقرارًا أفضل لدرجة الحرارة، وعمرًا أطول. يعتبر نمو الطبقات فوق الشبكية على ركيزة GaAs غير الشفافة، كما هو مستخدم هنا، نهجًا شائعًا يحسن كفاءة استخراج الضوء عن طريق عكس الضوء المنبعث الذي كان سيضيع في الركيزة مرة أخرى عبر الجزء العلوي من الرقاقة.

9.2 سياق تكنولوجيا العرض والاتجاهات

بينما أصبحت شاشات OLED وLCD ذات المصفوفات النقطية متعددة الأرقام شائعة الآن للرسومات المعقدة، تظل شاشات LED المجزأة مثل LTP-537JD ذات صلة عالية للتطبيقات التي تتطلب موثوقية قصوى، وتشغيلًا في نطاق درجة حرارة واسع، وسطوعًا عاليًا، وبساطة، وتكلفة منخفضة لعرض الأرقام ذات التنسيق الثابت والحروف البسيطة. الاتجاه في مثل هذه الشاشات ليس بالضرورة نحو دقة أعلى، ولكن نحو تحسين الكفاءة (تيار تشغيل أقل لنفس السطوع)، وتحسين نسب التباين، وزوايا رؤية أوسع، وأحيانًا دمج الإلكترونيات السائقية داخل العبوة. يظل المبدأ الأساسي للإضاءة الكهربائية في وصلة PN لأشباه الموصلات دون تغيير، لكن علم المواد وتقنيات التغليف تستمر في تحسين أدائها.