ورقة بيانات شاشة LED من نوع LTD-323JF - ارتفاع الرقم 0.3 بوصة (7.62 مم) - لون أصفر برتقالي من مادة AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

الجهاز عبارة عن شاشة عرض رقمية وحرفية LED بارتفاع رقم 0.3 بوصة (7.62 مم). تم تصميمه لتوفير معلومات رقمية أو حرفية محدودة واضحة وذات وضوح عالٍ في عامل شكل مضغوط. تستخدم التقنية الأساسية مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP) لإنتاج انبعاث أصفر برتقالي. تتميز الشاشة بواجهة سوداء لتحقيق تباين عالٍ وشرائط بيضاء لتحقيق أفضل تشتيت للضوء ومظهر. تم تصنيفها كشاشة ذات أنود مشترك مزدوج، مما يعني أن رقمين يشتركان في توصيلات الأنود المشتركة، وهو تكوين شائع للتعددية (multiplexing) في دوائر التشغيل لتقليل عدد الأطراف.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للمعلمات الكهربائية والبصرية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 الخصائص البصرية

الأداء البصري هو محور وظيفة الشاشة.شدة الإضاءة المتوسطة (Iv)محددة من 320 μcd (الحد الأدنى) إلى 800 μcd (النموذجي) عند تيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. تشير هذه المعلمة إلى السطوع الملحوظ للشرائط المضاءة. يجب على المصممين ملاحظةنسبة مطابقة شدة الإضاءة (Iv-m)بحد أقصى 2:1. تحدد هذه النسبة التباين المسموح به في السطوع بين الشرائط المختلفة لنفس الرقم أو بين الأرقام، مما يضمن تجانسًا بصريًا. تشير النسبة الأقل إلى اتساق أفضل.

يتم تعريف خصائص اللون بواسطة الطول الموجي.الطول الموجي لذروة الانبعاث (λp)هو 611 نانومتر (نموذجي)، بينماالطول الموجي السائد (λd)هو 605 نانومتر (نموذجي) عند IF=20mA. الطول الموجي السائد هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون (أصفر برتقالي في هذه الحالة).نصف عرض الخط الطيفي (Δλ)البالغ 17 نانومتر (نموذجي) يشير إلى نقاء الطيف أو ضيق نطاق الضوء المنبعث؛ تشير القيمة الأصغر إلى مصدر ضوء أكثر أحادية اللون.

2.2 الخصائص الكهربائية

تحدد المعلمات الكهربائية ظروف التشغيل ومتطلبات الطاقة. المعلمة الرئيسية هيالجهد الأمامي لكل شريط (VF)، وهو 2.6 فولت (نموذجي) عند تيار أمامي قدره 20 مللي أمبير. هذه القيمة حاسمة لتصميم المقاوم المحدد للتيار المتسلسل مع كل شريط.التيار العكسي لكل شريط (IR)محدد بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، مما يشير إلى خصائص التسرب للجهاز في حالة الإيقاف.

2.3 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم. وهي ليست للتشغيل العادي.

• تبديد الطاقة لكل شريط:70 ميغاواط. هذا يحد من التأثير المشترك للتيار الأمامي وانخفاض الجهد عبر الشريط.
• التيار الأمامي المستمر لكل شريط:25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع عامل تخفيض قدره 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية. هذا يعني أن الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر ينخفض مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25 درجة مئوية.
• تيار الذروة الأمامي لكل شريط:60 مللي أمبير، ولكن فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا ذو صلة بمخططات القيادة المتعددة (multiplexed).
• الجهد العكسي لكل شريط:5 فولت. تجاوز هذا يمكن أن يؤدي إلى انهيار وصلة LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام:بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم أسفل مستوى الجلوس. هذا أمر بالغ الأهمية لعمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات بوضوح إلى أن الجهاز"مصنف حسب شدة الإضاءة."وهذا يشير إلى وجود نظام تصنيف (binning). في تصنيع مصابيح LED، تحدث اختلافات. التصنيف هو عملية فرز مصابيح LED إلى مجموعات (صناديق) بناءً على معايير رئيسية مثل شدة الإضاءة وأحيانًا الجهد الأمامي أو الطول الموجي السائد. من خلال شراء منتج مصنف، يضمن المصممون اتساقًا أكبر في السطوع عبر جميع شاشات العرض المستخدمة في التجميع، وهو أمر أساسي لجودة المنتج. نطاق شدة الإضاءة المحدد في ورقة البيانات (320-800 μcd) يمثل على الأرجح الانتشار عبر الصناديق المختلفة المتاحة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما لا يتم تفصيل المنحنيات المحددة في النص المقدم، تتضمن أوراق بيانات LED النموذجية رسومًا بيانية حاسمة للتصميم.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يظهر هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد. يزداد الجهد الأمامي لوغاريتميًا مع التيار. قيمة VF النموذجية المعطاة (2.6V @ 20mA) هي نقطة على هذا المنحنى. يستخدم المصممون هذا لضمان قدرة دائرة التشغيل على توفير جهد كافٍ، خاصة في درجات الحرارة المنخفضة حيث يزداد VF.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يظهر هذا الرسم البياني كيف يتدرج السطوع مع التيار. يكون خطيًا بشكل عام على نطاق واسع ولكنه سيشبع عند تيارات عالية جدًا. يساعد في تحديد تيار التشغيل المطلوب لتحقيق مستوى السطوع المطلوب.

4.3 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

ينخفض إخراج الضوء من LED مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. هذا المنحنى حيوي لتصميم إدارة الحرارة. إذا تم تشغيل الشاشة في بيئة عالية الحرارة أو مع تبديد حراري غير كافٍ، فسيكون السطوع أقل من المحدد عند 25 درجة مئوية.

4.4 توزيع الطيف

سيعرض الرسم البياني الذي يظهر الشدة النسبية عبر الأطوال الموجية ذروة (611 نانومتر) ونصف العرض (17 نانومتر)، مؤكدًا نقطة اللون الأصفر البرتقالي.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

يتمتع الجهاز ببصمة فيزيائية وترتيب أطراف محدد.أبعاد العبوةيوفر الرسم (المشار إليه ولكن غير موضح في النص) جميع القياسات الميكانيكية الحرجة بالمليمترات، مع تسامح قياسي يبلغ ±0.25 مم. هذا الرسم ضروري لتخطيط اللوحة المطبوعة (PCB)، مما يضمن تصميم البصمة ومناطق الاستبعاد بشكل صحيح.

5.1 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

تم توفيرجدول توصيل الأطرافإنه جهاز بـ 10 أطراف. يظهر مخطط الدائرة الداخلية تكوين أنود مشترك مزدوج. الطرفان 5 و 10 هما الأنودان المشتركان للرقم 2 والرقم 1 على التوالي. الأطراف الأخرى (1، 3، 4، 6، 7، 8، 9) هي الكاثودات للشرائط الفردية (G، A، F، D، E، C، B). الطرف 2 مذكور على أنه "لا يوجد طرف"، مما يعني على الأرجح أنه عنصر نائب ميكانيكي بدون توصيل كهربائي. يتبع تسمية الشرائط (A-G) اصطلاح شاشة العرض ذات السبعة شرائط القياسي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الرئيسي المقدم هوتصنيف درجة حرارة اللحام: بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم أسفل مستوى الجلوس. هذا تصنيف قياسي لللحام بالموجة أو إعادة التدفق. الالتزام به أمر بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري لرقائق LED، أو مادة التغليف الإيبوكسية، أو الروابط السلكية الداخلية. يمكن أن يؤدي التعرض المطول لدرجات الحرارة العالية إلى التقشير، أو تغير اللون، أو فشل كارثي.

ملاحظات عامة حول التعامل:على الرغم من عدم ذكرها صراحةً، يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القياسية أثناء التعامل والتجميع، حيث أن وصلات LED حساسة للكهرباء الساكنة. يجب أن يكون التخزين ضمن نطاقات درجة الحرارة والرطوبة المحددة لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يسبب "انفجار" أثناء اللحام.

7. معلومات التغليف والطلب

تم تحديد رقم الجزء بوضوح على أنهLTD-323JF. من المحتمل أن يشفر اصطلاح التسمية هذا السمات الرئيسية: قد تشير "LTD" إلى نوع الشاشة، وقد تشير "32" إلى الحجم 0.32 بوصة (تقريبًا 0.3 بوصة)، وقد تشير "JF" إلى اللون (أصفر برتقالي) والعبوة. المرجع في ورقة البيانات هورقم المواصفة: DS30-2001-410. للطلب، يجب استخدام رقم الجزء الدقيق. عادةً ما توجد التفاصيل الخاصة بتغليف البكرة، وعرض الشريط، أو الاتجاه في أوراق مواصفات التغليف المنفصلة.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مؤشرًا رقميًا مضغوطًا ومشرقًا وموثوقًا به. تشمل الاستخدامات الشائعة:

• معدات الاختبار والقياس (الملتيمترات، عدادات التردد).
• لوحات التحكم الصناعية وقراءات الأدوات.
• الأجهزة الاستهلاكية (أفران الميكروويف، معدات الصوت).
• شاشات لوحة القيادة في سوق قطع غيار السيارات.
• نقاط البيع.

8.2 اعتبارات التصميم

• دائرة التشغيل:استخدم مصدر تيار ثابت أو مصدر جهد مع مقاوم محدد للتيار على التوالي لكل كاثود شريط. يتم حساب قيمة المقاومة كـ R = (جهد التغذية - VF) / IF. لجهد تغذية 5 فولت وتيار مستهدف 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 أوم.
• التعددية (Multiplexing):هيكل الأنود المشترك مثالي للتعددية. من خلال تمكين أنود مشترك واحد (رقم) في كل مرة وتشغيل كاثودات الشرائط المناسبة، يمكن التحكم في أرقام متعددة بعدد أقل من أطراف الإدخال/الإخراج. يسمح تصنيف تيار الذروة (60 مللي أمبير) بتيارات نابضة أعلى للتعويض عن دورة العمل المخفضة، والحفاظ على السطوع الملحوظ.
• زاوية المشاهدة:تدعي ورقة البيانات "زاوية مشاهدة واسعة"، وهو أمر مفيد للتطبيقات التي قد يتم فيها مشاهدة الشاشة من مواقع خارج المحور.
• التباين:توفر الواجهة السوداء تباينًا عاليًا في كل من البيئات المضاءة بإضاءة ساطعة والخافتة.

9. المقارنة التقنية

مقارنة بتقنيات شاشات LED الأخرى المتاحة وقت إطلاقها (2001)، قدم نظام مادة AlInGaP المستخدم في LTD-323JF مزايا مميزة عن التقنيات الأقدم مثل GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم):

• سطوع وكفاءة أعلى:مصابيح LED من نوع AlInGaP أكثر سطوعًا وكفاءة بشكل ملحوظ من مصابيح LED من نوع GaAsP، خاصة في الطيف من الأحمر إلى الأصفر البرتقالي.
• استقرار حراري أفضل:يظهر AlInGaP عمومًا انخفاضًا أقل في شدة الإضاءة مع زيادة درجة الحرارة مقارنة بـ GaAsP.
• موثوقية فائقة:تدعم ادعاء "الموثوقية ذات الحالة الصلبة" الطبيعة القوية لرقائق AlInGaP وتقنية التغليف الناضجة.
• مقارنة بالبدائل المعاصرة مثل شاشات الفلورسنت المفرغة (VFDs)، فإن شاشة LED هذه أسهل في التشغيل، ولها عمر أطول، وتعمل بجهود أقل، ولكن قد يكون لها سطوع أقل في بعض الظروف.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما المقاومة التي يجب أن أستخدمها لتشغيل شريط بتيار 20 مللي أمبير من مصدر 5 فولت؟

ج: باستخدام VF النموذجي البالغ 2.6 فولت، R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب (مثل 120 أوم أو 150 أوم) وتحقق من التيار الفعلي.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بوحدة تحكم دقيقة (ميكروكونترولر) بجهد 3.3 فولت؟

ج: ربما، ولكن يجب عليك التحقق من الجهد الأمامي. عند 20 مللي أمبير، VF هو 2.6 فولت نموذجيًا، مما يترك فقط 0.7 فولت للمقاوم المحدد للتيار. وهذا يتطلب قيمة مقاومة صغيرة جدًا (35 أوم)، مما يجعل التيار حساسًا للتغيرات في VF. من الأفضل التشغيل بتيار أقل (مثل 5-10 مللي أمبير) أو استخدام دائرة متكاملة مخصصة لتشغيل LED مع محول رفع (boost converter).

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

ج: تعني أن ألمع شريط/رقم يجب ألا يزيد سطوعه عن ضعف سطوع أبهت شريط/رقم داخل وحدة العرض نفسها. وهذا يضمن تجانسًا بصريًا.

س: كيف أفسر تخفيض التيار الأمامي المستمر؟

ج: ينخفض الحد الأقصى للتيار المستمر بمقدار 0.33 مللي أمبير لكل درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية. عند 85 درجة مئوية (أقصى درجة حرارة تشغيل)، يكون التخفيض (85-25)*0.33mA ≈ 19.8 مللي أمبير. لذلك، الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر عند 85 درجة مئوية هو 25 مللي أمبير - 19.8 مللي أمبير = 5.2 مللي أمبير لكل شريط.

11. حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم قراءة فولتميتر بسيط مكون من رقمين باستخدام وحدة تحكم دقيقة.

1. تصميم الدائرة:قم بتوصيل الأنودين المشتركين (الطرفان 5 و 10) بطرفي إدخال/إخراج منفصلين لوحدة التحكم الدقيقة تم تكوينهما كمفاتيح مفتوحة المصرف/منخفضة الجانب. قم بتوصيل جميع كاثودات الشرائط السبعة (الأطراف 1،3،4،6،7،8،9) بسبعة أطراف إدخال/إخراج أخرى عبر مقاومات محددة للتيار بقيمة 120 أوم (لنظام 5 فولت).
2. البرنامج (التعددية):في روتين مقاطعة المؤقت (مثلًا، بتردد 100 هرتز):
   
   أ. أوقف تشغيل طرفي الأنود المشتركين (اضبط على مقاومة عالية أو منطق عالي إذا كنت تستخدم ترانزستور PNP).
   
   ب. اضبط أطراف كاثودات الشرائط على النمط الخاص بالرقم 1.
   
   ج. فعّل (شغل منخفض) الأنود المشترك للرقم 1 (الطرف 10).
   
   د. انتظر تأخيرًا قصيرًا (مثل 5 مللي ثانية).
   
   هـ. أوقف تشغيل أنود الرقم 1.
   
   و. اضبط أطراف كاثودات الشرائط على النمط الخاص بالرقم 2.
   
   ز. فعّل الأنود المشترك للرقم 2 (الطرف 5).
   
   ح. انتظر 5 مللي ثانية.
   
   ط. كرر. تدرك العين البشرية كلا الرقمين مضاءين باستمرار.
3. حساب التيار:كل شريط يعمل بدورة عمل 50% (رقم واحد في كل مرة). لتحقيق تيار متوسط قدره 10 مللي أمبير لكل شريط، يجب أن يكون التيار النابض خلال وقت نشاطه 20 مللي أمبير. هذا ضمن تصنيف الذروة البالغ 60 مللي أمبير.

12. مقدمة عن المبدأ

يعمل الجهاز على مبدأالإضاءة الكهربائية (electroluminescence)في وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n. المادة الفعالة هي AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المضمن في الوصلة، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. هناك، يعيدون الاتحاد، ويطلقون الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، أصفر برتقالي (~605-611 نانومتر). تمتص الواجهة السوداء الضوء المحيط لتحسين التباين، بينما تساعد مادة الشرائط البيضاء في تشتيت وتوزيع الضوء المنبعث من رقاقة LED الأساسية بشكل متساوٍ.

13. اتجاهات التطور

على الرغم من أن هذا منتج قديم، فإن فهم سياقه يسلط الضوء على اتجاهات تكنولوجيا العرض. منذ إطلاقه، ظهرت عدة اتجاهات رئيسية:

• التحول إلى عبوات SMD (جهاز مثبت على السطح):النظائر الحديثة هي حصريًا تقريبًا من نوع SMD، مما يسمح بالتجميع الآلي بالالتقاط والوضع، وبصمات أصغر، وملامح أقل ارتفاعًا مقارنة بشاشات الثقب المار مثل LTD-323JF.
• كثافة أعلى ولون كامل:انتقلت شاشات العرض نحو كثافة بكسل أعلى (مصفوفة النقاط، OLED) وقدرة على الألوان الكاملة (مصابيح LED RGB)، مما يتيح الرسومات ونطاق ألوان أوسع.
• كفاءة محسنة:تقدم مواد LED وأنظمة الفوسفور الأحدث (مثل تلك المستخدمة في مصابيح LED البيضاء) فعالية إضاءة أعلى بكثير (لومن لكل واط)، مما يقلل من استهلاك الطاقة لنفس السطوع.
• مشغلات متكاملة:تأتي العديد من وحدات العرض الحديثة مع دوائر متكاملة للمشغلات (واجهة I2C، SPI)، مما يبسط الواجهة لوحدات التحكم الدقيقة ويقلل من عدد أطراف الإدخال/الإخراج المطلوبة.
• تقنيات بديلة:لشاشات العرض الرقمية الصغيرة منخفضة الطاقة، تقدم الشرائط المصنوعة بتقنية OLED (الصمام الثنائي الباعث للضوء العضوي) ملامح رفيعة للغاية، وتباين عالٍ جدًا، وزوايا مشاهدة واسعة، على الرغم من اختلاف اعتبارات العمر الافتراضي والتكلفة.

يمثل LTD-323JF حلاً موثوقًا وناضجًا للتطبيقات التي يكون فيها عامل شكله المحدد، ودرجة سطوعه، وواجهته البسيطة مناسبة تمامًا، خاصة في التصميمات الحساسة للتكلفة أو ذات دورة الحياة الطويلة.