ورقة بيانات شاشة LED طراز LTD-322JG - ارتفاع الرقم 0.3 بوصة - اللون الأخضر (571 نانومتر) - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTD-322JG هي مكون عرض رقمي عالي الأداء وحالة صلبة، مُصمم للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة وساطعة وموثوقة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل البيانات الرقمية بصريًا، عادةً الأرقام من 0 إلى 9، باستخدام تكوين سباعي القطاعات. تعتمد التقنية الأساسية على مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP)، والتي صُممت خصيصًا لانبعاث ضوئي عالي الكفاءة في الطيف الأخضر-الأصفر. يُصنف هذا الجهاز على أنه شاشة ثنائية ذات كاثود مشترك، مما يعني أنه يحتوي على عنصرين رقميين مستقلين داخل غلاف واحد، يتشاركان نقطة اتصال كاثود مشتركة، مما يبسط تصميم الدوائر لتطبيقات التعدد الزمني.

تتميز الشاشة بوجه أسود مع قطاعات بيضاء، وهو خيار تصميمي يعزز بشكل كبير التباين وسهولة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة، حتى في البيئات المضاءة بشدة. يوازن ارتفاع الرقم البالغ 0.3 بوصة (7.62 ملم) بين إمكانية القراءة بسهولة من مسافة معقولة والحفاظ على عامل شكل مضغوط مناسب للتكامل في التجميعات الإلكترونية المحدودة المساحة مثل معدات الاختبار، ولوحات التحكم الصناعية، والأجهزة القياسية، والأجهزة المنزلية الاستهلاكية، ونقاط البيع.

2. التفسير الموضوعي العميق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص البصرية

يتم تعريف الأداء البصري من خلال عدة معايير رئيسية يتم قياسها تحت ظروف اختبار قياسية. يُحددشدة الإضاءة المتوسطة (Iv)بقيمة نموذجية تبلغ 800 ميكروكانديلا عند تيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. تشير هذه المعلمة إلى السطوع المُدرك للقطاعات المضاءة بواسطة العين البشرية. يشير النطاق الواسع (الحد الأدنى: 320 ميكروكانديلا، النموذجي: 800 ميكروكانديلا) إلى نظام فرز للشدة، وهو شائع في تصنيع الثنائيات الباعثة للضوء لتجميع الأجهزة ذات الناتج المتشابه.

يبلغطول موجة الانبعاث القصوى (λp)571 نانومتر، ويبلغالطول الموجي السائد (λd)572 نانومتر، وكلاهما مقاس عند IF=20mA. تضع هذه القيم الضوء المنبعث بشكل قاطع في منطقة اللون الأخضر. يبلغعرض النصف الطيفي (Δλ)15 نانومتر، وهو ما يصف نقاء الطيف أو انتشار الأطوال الموجية المنبعثة؛ يشير عرض النصف الأضيق إلى لون أخضر أكثر أحادية وأكثر نقاءً. يتم تحديدنسبة مطابقة شدة الإضاءةبحد أقصى 2:1. هذه معلمة حاسمة للشاشات متعددة الأرقام أو القطاعات، حيث تضمن أن تباين السطوع بين القطاعات أو الأرقام المختلفة لا يتجاوز نسبة 2 إلى 1، مما يضمن مظهرًا بصريًا موحدًا.

2.2 المعايير الكهربائية

تحدد الخصائص الكهربائية حدود وظروف تشغيل الجهاز. تحددالتصنيفات القصوى المطلقةحدود التشغيل الآمن. يُصنفالتيار الأمامي المستمر لكل قطاعبـ 25 مللي أمبير عند 25°م، مع عامل تخفيض قدره 0.33 مللي أمبير/°م. هذا يعني أن الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر ينخفض مع زيادة درجة حرارة البيئة (Ta) فوق 25°م لمنع التلف الحراري. بالنسبة للتشغيل النبضي، يُسمح بـتيار أمامي ذرويبقيمة 60 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية، وهو مفيد لأنظمة التعدد الزمني لتحقيق سطوع ذروي أعلى.

يبلغالجهد الأمامي لكل قطاع (VF)قيمة نموذجية تبلغ 2.6 فولت عند IF=20mA (الحد الأقصى: 2.6 فولت، الحد الأدنى: 2.05 فولت). هذا هو انخفاض الجهد عبر الثنائي الباعث للضوء عندما يمرر تيارًا وهو ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار. يبلغ تصنيفالجهد العكسي (VR)5 فولت، مما يشير إلى أقصى جهد يمكن تطبيقه في الاتجاه العكسي دون التسبب في انهيار. يُعدالتيار العكسي (IR)معلمة تسرب، محددة بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند VR=5V.

2.3 الخصائص الحرارية

يتم تصنيف الجهاز لنطاقدرجة حرارة التشغيلمن -35°م إلى +85°م ونطاقدرجة حرارة التخزينمماثل. يضمن هذا النطاق الواسع التشغيل الموثوق في الظروف البيئية القاسية، من المجمدات الصناعية إلى حجرات المحركات الساخنة. يبلغاستهلاك الطاقة لكل قطاع70 ملي واط، والذي، مقترنًا بالجهد الأمامي والتيار، يحدد الحمل الحراري. يتم تحديددرجة حرارة اللحامبحد أقصى 260°م لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 ملم تحت مستوى الجلوس. هذه معلمة حاسمة لعمليات اللحام الموجي أو إعادة التدفق لمنع تلف رقائق LED أو الغلاف الإيبوكسي.

3. شرح نظام الفرز

بينما لا تذكر ورقة البيانات بشكل صريح مصفوفة فرز معقدة، فإن نطاقات المواصفات للمعايير الرئيسية تشير إلى عملية تصنيف. من المرجح أن يكون الفرز الأساسي لـشدة الإضاءة، كما هو مذكور في الميزات (\"مصنف حسب شدة الإضاءة\"). يتم اختبار الأجهزة وفرزها إلى مجموعات بناءً على قياس Iv عند 1 مللي أمبير، مما يضمن حصول العملاء على شاشات بمستويات سطوع متسقة. قد يكون هناك أيضًا فرز ضمني للجهد، حيث أن الجهد الأمامي له نطاق محدد (2.05 فولت إلى 2.6 فولت). بالنسبة للتطبيقات الحساسة للألوان، تعمل المواصفات الضيقة لطول الموجة القصوى/السائدة (571-572 نانومتر) كنظام فرز فعلي واحد للألوان، مما يضمن درجة لون أخضر متسقة عبر جميع الوحدات.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلىمنحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية. على الرغم من أن المنحنيات المحددة غير مرفقة في النص، إلا أنه يمكن استنتاج منحنيات LED القياسية وهي حاسمة للتصميم. سيظهرمنحنى التيار مقابل الجهد (I-V)العلاقة الأسية، مسلطًا الضوء على جهد التشغيل (~2 فولت) ومنطقة التشغيل. يكونمنحنى شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (Iv-IF)خطيًا عادةً على مدى معين، ويظهر كيف يزداد السطوع مع التيار. فهم هذه العلاقة هو مفتاح تشغيل الثنائي الباعث للضوء عند مستوى السطوع المطلوب مع البقاء ضمن حدود الطاقة. سيظهرمنحنى شدة الإضاءة مقابل درجة حرارة البيئة (Iv-Ta)انخفاضًا في الناتج مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو أمر حيوي لتصميم أنظمة تعمل بشكل متسق عبر نطاق درجة الحرارة المحدد. سيمثلمنحنى التوزيع الطيفيطول الموجة القصوى وعرض النصف الطيفي بصريًا.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

يأتي الجهاز في غلاف شاشة LED قياسي. يتم الرجوع إلىرسم أبعاد الغلاف، مع توفير جميع الأبعاد بالمليمترات وتسامحات قياسية تبلغ ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذا الرسم ضروري لتصميم بصمة اللوحة المطبوعة، مما يضمن وضع الثقوب المناسب، وحجم الوسادة، وتباعد المكونات. يوفر جدولاتصال الأطرافتعريف الواجهة الحاسم. إنه تكوين 10 أطراف: الطرف 5 هو الكاثود المشترك للرقم 2، الطرف 10 هو الكاثود المشترك للرقم 1، والأطراف 1، 3، 4، 6، 7، 8، و9 هي الأنودات للقطاعات G، A، F، D، E، C، وB على التوالي. يُشار إلى الطرف 2 بـ \"لا يوجد طرف\"، مما يشير إلى أنه حامل ميكانيكي أو طرف غير متصل. يؤكدمخطط الدائرة الداخليةبصريًا بنية الكاثود المشترك الثنائية، ويظهر كيف يتم توصيل القطاعات المقابلة للرقمين (مثل القطاع \"A\" للرقم 1 والرقم 2) داخليًا بطرف أنود واحد، وهو قياسي للشاشات متعددة الزمن.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الالتزام بحددرجة حرارة اللحامالمحدد (260°م كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ) هو أمر بالغ الأهمية. ينطبق هذا عادةً على عمليات اللحام الموجي. بالنسبة لللحام بإعادة التدفق، يجب استخدام ملف تعريف قياسي خالٍ من الرصاص بدرجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260°م، مع ضبط الوقت فوق نقطة الانصهار. يمكن أن يؤدي التعرض المطول لدرجات الحرارة العالية إلى فشل وصلة السلك الداخلية، أو تشقق الإيبوكسي، أو تدهور الخصائص البصرية لرقاقة LED. يُوصى بتجنب الإجهاد الميكانيكي على الأطراف أثناء الإدخال. يجب تخزين الجهاز في كيس الحاجز الرطوبي الأصلي حتى الاستخدام لمنع امتصاص الرطوبة، والذي يمكن أن يسبب \"انفجار\" أثناء اللحام.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية لأي تطبيق يتطلب قراءة رقمية مضغوطة وساطعة وموثوقة. تشمل الاستخدامات الشائعة: أجهزة القياس المتعددة الرقمية ومعدات الاختبار، وحدات تحكم العمليات الصناعية والموقتات، شاشات الأجهزة الطبية، مؤشرات لوحة عدادات السيارات (للمعلومات غير الحرجة)، الأجهزة المنزلية (الأفران، أفران الميكروويف، الغسالات)، والمعدات التجارية مثل آلات تسجيل النقد أو الموازين.

7.2 اعتبارات التصميم

تحديد التيار:الثنائيات الباعثة للضوء هي أجهزة تعمل بالتيار. يجب استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي لكل أنود أو يجب تنفيذ دائرة محرك تيار ثابت. يتم حساب قيمة المقاوم باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF، حيث Vcc هو جهد التغذية، VF هو الجهد الأمامي (استخدم القيمة القصوى لحساب أسوأ حالة تيار)، وIF هو التيار الأمامي المطلوب.

التعدد الزمني:تم تصميم بنية الكاثود المشترك الثنائية للتشغيل المتعدد الزمني. من خلال تمكين كاثود واحد (رقم) في كل مرة وتقديم بيانات القطاع لذلك الرقم على خطوط الأنود، يمكن التحكم في أرقام متعددة بعدد أقل من أطراف الإدخال/الإخراج من المتحكم الدقيق. يسمح تصنيف تيار الذروة بتيارات نبضية أعلى للتعويض عن دورة العمل المخفضة، والحفاظ على السطوع المُدرك.

زاوية الرؤية:تضمن ميزة زاوية الرؤية الواسعة بقاء الشاشة قابلة للقراءة من مواضع مختلفة، وهو أمر مهم للأجهزة المثبتة على اللوحات.

8. المقارنة التقنية

المميز الأساسي لشاشة LTD-322JG هو استخدامها لتقنيةAlInGaPللانبعاث الأخضر. مقارنةً بالتقنيات الأقدم مثل فوسفيد الغاليوم (GaP)، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار القيادة. يوفر تصميم الوجه الأسود/القطاعات البيضاء تباينًا فائقًا مقارنة بالشاشات ذات الوجوه المنتشرة أو الرمادية. يعد ارتفاع الرقم 0.3 بوصة حجمًا قياسيًا، لكن مزيجه المحدد من السطوع العالي، والتباين، وكفاءة AlInGaP قد يمنحه ميزة على الشاشات ذات الحجم المماثل التي تستخدم مواد أشباه موصلات أقل تقدمًا.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما هو الغرض من اتصال \"لا يوجد طرف\"؟

ج: الطرف 2 موجود ماديًا ولكنه غير متصل كهربائيًا. من المحتمل أن يعمل كمفتاح ميكانيكي لضمان الاتجاه الصحيح أثناء الإدخال الآلي أو لتوفير تناظر هيكلي.

س: كيف أحقق مستويات سطوع مختلفة؟

ج: يتم التحكم في السطوع بشكل أساسي بواسطة التيار الأمامي (IF). يمكنك ضبط قيمة المقاوم المحدد للتيار أو استخدام إشارة PWM (تعديل عرض النبضة) على الأنود أو الكاثود. تعد PWM فعالة للغاية لأنها تحافظ على العلاقة المثلى بين الجهد الأمامي/التيار أثناء تعديل دورة العمل.

س: هل يمكنني توصيل الكاثودين المشتركين معًا؟

ج: لا، يجب التحكم فيهما بشكل منفصل للتعدد الزمني الصحيح. سيؤدي توصيلهما معًا إلى عرض كلا الرقمين لنفس نمط القطاعات في وقت واحد، مما يفقد الغرض من الشاشة الثنائية.

س: ماذا تعني نسبة مطابقة شدة الإضاءة 2:1 لتصميمي؟

ج: تضمن أن جميع القطاعات داخل الجهاز سيكون لها سطوع موحد بشكل معقول. لا تحتاج إلى تصميم تعديلات تيار فردية لكل قطاع للتعويض عن التباينات الجوهرية الكبيرة.

10. حالة تصميم واستخدام عملية

فكر في تصميم عداد بسيط مكون من رقمين باستخدام متحكم دقيق. سيكون للمتحكم الدقيق 7 أطراف إدخال/إخراج متصلة بأنودات القطاعات (A-G) وطرفي إدخال/إخراج متصلين بكاثودات الأرقام (عبر ترانزستورات NPN أو MOSFETات لسحب التيار). ستنفذ البرامج الثابتة روتين تعدد زمني: تشغيل الترانزستور للرقم 1، إخراج نمط القطاع للرقم الأول على أطراف الأنود، الانتظار لفترة قصيرة (مثل 5 مللي ثانية)، ثم إيقاف تشغيل الرقم 1، تشغيل الرقم 2، إخراج النمط للرقم الثاني، والتكرار. سيتم تحديد التيار لكل قطاع بواسطة مقاوم محدد للتيار واحد على خط الأنود المشترك (إذا تم استخدام مصدر طاقة موجب مشترك) أو مقاومات فردية على كل طرف من أطراف المتحكم الدقيق، محسوبة بناءً على متوسط التيار المطلوب مع مراعاة دورة العمل 1/2 في هذا المثال ثنائي الأرقام.

11. مقدمة عن المبدأ

يعمل الجهاز على مبدأالإنارة الكهربائيةفي وصلة أشباه الموصلات p-n. مادة AlInGaP هي أشباه موصلات ذات فجوة نطاق مباشرة. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المضمن في الوصلة، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة n والثقوب من المنطقة p عبر الوصلة. تعيد حاملات الشحنة هذه الاتحاد في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لذرات الألومنيوم، والإنديوم، والغاليوم، والفوسفيد طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. في هذه الحالة، يتم ضبط التركيب لبعث فوتونات بطول موجي يبلغ حوالي 571-572 نانومتر، والذي يُدرك على أنه ضوء أخضر. تساعد الركيزة غير الشفافة GaAs في توجيه المزيد من الضوء المُولد من خلال الجزء العلوي من الجهاز، مما يحسن الكفاءة الخارجية.

12. اتجاهات التطوير

في مجال ثنائيات LED المؤشرة والعرضية، تشمل الاتجاهات المستمرة:زيادة الكفاءة:تحسينات مستمرة في علم المواد (مثل هياكل الطبقات البلورية الأكثر تقدمًا) لاستخراج المزيد من الضوء لكل وحدة من طاقة الإدخال الكهربائية.التصغير:تطوير شاشات بارتفاع أرقام أصغر أو كثافة بكسل أعلى للأجهزة المحمولة.التكامل:دمج شاشة LED مع دوائر IC القائدة والمتحكمات في حلول وحدات أكثر اكتمالاً لتبسيط تصميم المستخدم النهائي.توسيع الألوان:بينما هذا جهاز أخضر أحادي اللون، هناك اتجاه واسع نحو مصفوفات وشاشات LED كاملة الألوان وقابلة للعنونة. بالنسبة للشاشات السباعية القطاعات القياسية، يظل التركيز على الموثوقية، وتقليل التكلفة، وتحقيق سطوع وتباين أعلى لتطبيقات القراءة تحت أشعة الشمس.