ورقة بيانات شاشة العرض LED طراز LTS-3403LJS - ارتفاع الرقم 0.8 بوصة - أصفر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة العرض LTS-3403LJS هي وحدة عرض أبجدية رقمية مكونة من سبعة مقاطع ورقم واحد، مصممة للتطبيقات التي تتطلب مؤشرًا رقميًا واضحًا ومنخفض الطاقة. وظيفتها الأساسية هي توفير قراءة رقمية عالية الوضوح. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP) لرقائق LED، والتي يتم تصنيعها على ركيزة زرنيخيد الغاليوم (GaAs) غير الشفافة. تم تصميم هذا المزيج المحدد من المواد لإنتاج إشعاع أصفر مميز. تتميز الشاشة بلوحة وجه رمادية مع علامات مقاطع بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة تحت ظروف الإضاءة المختلفة. يتم تصنيفها كنوع شاشة كاثود مشترك، وهو تكوين قياسي لتبسيط التعددية في التطبيقات متعددة الأرقام. يشمل السوق المستهدف لهذا المكون لوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار والقياس، والأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، ولوحات عدادات السيارات (للمؤشرات غير الحرجة)، وأي نظام مدمج يتطلب شاشة رقمية موثوقة مكونة من رقم واحد.

2. تعمق في المواصفات الفنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يعد الأداء البصري محورًا لوظيفة الشاشة. المعلمة الرئيسية، متوسط الشدة الضوئية (Iv)، محددة بحد أدنى 320 ميكروكنديلا، وقيمة نموذجية 900 ميكروكنديلا، وبدون حد أقصى محدد، عند تشغيلها بتيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. يشير هذا إلى إخراج ساطع مناسب للاستخدام الداخلي. يتميز إخراج الضوء بطول موجة الانبعاث الذروي (λp) يبلغ 588 نانومتر وطول موجة مهيمن (λd) يبلغ 587 نانومتر عند IF=20 مللي أمبير، مما يضع انبعاثه بقوة في المنطقة الصفراء من الطيف المرئي. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 15 نانومتر، مما يدل على لون نقي نسبيًا مع انتشار طيفي ضئيل. يتم ضمان مطابقة الشدة الضوئية بين المقاطع ضمن نسبة 2:1، مما يضمن سطوعًا موحدًا عبر الرقم، وهو أمر بالغ الأهمية لأغراض الجمالية وسهولة القراءة. تتماشى جميع القياسات الضوئية مع منحنى استجابة العين القياسي الضوئي الخاص بـ CIE (اللجنة الدولية للإضاءة).

2.2 المعلمات الكهربائية

تحدد المواصفات الكهربائية حدود التشغيل والشروط للاستخدام الموثوق. تحدد التصنيفات القصوى المطلقة الحدود الصارمة: تبديد طاقة 70 ميلي واط لكل مقطع، تيار أمامي ذروي 60 مللي أمبير لكل مقطع (تحت ظروف النبض: دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية)، وتيار أمامي مستمر 25 مللي أمبير لكل مقطع عند 25 درجة مئوية، مع تخفيض خطي بمعدل 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية. أقصى جهد عكسي لكل مقطع هو 5 فولت. تحت ظروف التشغيل القياسية (Ta=25 درجة مئوية)، يتراوح الجهد الأمامي (VF) لكل مقطع من 2.05 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.6 فولت (الحد الأقصى) عند تيار اختبار 10 مللي أمبير. التيار العكسي (IR) هو بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند الجهد العكسي الكامل 5 فولت، مما يشير إلى خصائص ثنائية جيدة.

2.3 المواصفات الحرارية والبيئية

تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل يتراوح من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، مع نطاق تخزين مماثل. يجعل هذا النطاق الواسع الجهاز مناسبًا للتطبيقات في البيئات غير الخاضعة للتحكم المناخي. معلمة تجميع حرجة هي تصنيف درجة حرارة اللحام: يمكن للجهاز تحمل 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة 1/16 بوصة (حوالي 1.59 ملم) أسفل مستوى الجلوس. هذا تصنيف قياسي لعمليات اللحام بالموجات أو إعادة التدفق، ولكن يجب الحرص على عدم تجاوز هذا الملف الحراري.

3. نظام التصنيف والفرز

تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الأجهزة "مصنفة حسب الشدة الضوئية". وهذا يعني عملية فرز حيث يتم تصنيف الوحدات ووضع علامات عليها بناءً على إخراج الضوء المقاس في ظروف اختبار قياسية (على الأرجح IF=1 مللي أمبير). يسمح هذا للمصممين باختيار قطع ذات سطوع متسق لتطبيق معين أو عبر دورة إنتاج، مما يضمن التوحيد البصري في شاشات العرض متعددة الأرقام. على الرغم من عدم تفصيلها في هذه الوثيقة المحددة، قد يتضمن الفرز النموذجي لمثل هذه الشاشات التصنيف إلى نطاقات شدة (مثل Iv > 500 ميكروكنديلا، Iv > 700 ميكروكنديلا). نسبة المطابقة الضيقة للشدة الضوئية 2:1 هي شكل آخر من أشكال تصنيف الأداء داخل الجهاز الواحد.

4. تحليل منحنيات الأداء

على الرغم من أن مقتطف ورقة البيانات المقدمة يشير إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية"، إلا أن الرسوم البيانية المحددة غير مدرجة في النص. عادةً، تتضمن هذه المنحنيات لشاشة LED ما يلي:التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V): يوضح هذا الرسم البياني العلاقة الأسية، مما يساعد المصممين على اختيار مقاومات تحديد التيار المناسبة. جهد الركبة هو حول قيمة VF النموذجية البالغة 2.6 فولت.الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (منحنى L-I): يوضح هذا كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، حتى الحدود القصوى المسموح بها. يكون خطيًا بشكل عام في نطاق التشغيل العادي.الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة: سيظهر هذا المنحنى انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، وهو أمر مهم للتطبيقات ذات درجة الحرارة العالية أو التيار العالي.توزيع القدرة الطيفية النسبي: رسم بياني يوضح شدة الضوء المنبعث عبر الأطوال الموجية، متمركزًا حول 587-588 نانومتر مع عرض نصف محدد بـ 15 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

يأتي طراز LTS-3403LJS بتنسيق حزمة ثنائية الخط القياسي (DIP) مناسب للتركيب عبر الثقب على لوحة دائرة مطبوعة (PCB) أو إدخاله في مقبس. يتم توفير أبعاد الحزمة بالمليمترات مع تسامح عام ±0.25 ملم. تشمل الميزات الميكانيكية الرئيسية ارتفاع الرقم 0.8 بوصة (20.32 ملم)، والذي يحدد الحجم المادي للحرف المعروض. الوجه الرمادي والمقاطع البيضاء هما جزء من قولبة الحزمة. تم تصميم ترتيب الأطراف لتكون متوافقة مع تخطيطات PCB والمقابس القياسية.

6. توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

يحتوي الجهاز على تكوين 17 طرفًا، على الرغم من عدم نشاط جميع الأطراف. ترتيب الأطراف هو كما يلي: الطرف 2: الأنود للمقطع A، الطرف 3: الأنود للمقطع F، الأطراف 4، 6، 12، 17: الكاثود المشترك (جميعها متصلة داخليًا)، الطرف 5: الأنود للمقطع E، الطرف 7: الأنود للنقطة العشرية اليسرى (L.D.P)، الطرف 10: الأنود للنقطة العشرية اليمنى (R.D.P)، الطرف 11: الأنود للمقطع D، الطرف 13: الأنود للمقطع C، الطرف 14: الأنود للمقطع G، الطرف 15: الأنود للمقطع B. الأطراف 1، 8، 9، و16 مدرجة كـ "NO PIN" (غير متصلة). يظهر مخطط الدائرة الداخلية تكوين كاثود مشترك، حيث يتم ربط جميع كاثودات مقاطع LED معًا داخليًا إلى أطراف الكاثود المشتركة. يمكن الوصول إلى أنود كل مقطع بشكل فردي. النقطتان العشريتان (اليسرى واليمنى) هما أيضًا ثنائيات LED منفصلة بأنودات خاصة بهما.

7. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الأساسي المقدم هو الملف الحراري المطلق لدرجة حرارة اللحام: 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.59 ملم (1/16 بوصة) أسفل مستوى الجلوس. هذا أمر بالغ الأهمية لعمليات اللحام بالموجات. بالنسبة للحام اليدوي، يجب استخدام مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة، ويجب تقليل وقت التلامس لكل طرف إلى الحد الأدنى لمنع تلف الحرارة للشريحة الداخلية والحزمة البلاستيكية. يجب تخزين الجهاز في نطاق درجة الحرارة المحدد (-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) في بيئة جافة لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يسبب "انفجار" أثناء إعادة التدفق إذا لم يتم تجفيفه بشكل صحيح قبل الاستخدام.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية للتطبيقات التي تتطلب رقمًا واحدًا عالي الوضوح. تشمل الأمثلة:أجهزة القياس: عدادات اللوحة، عدادات التردد، المؤقتات.الإلكترونيات الاستهلاكية: عرض ساعة فرن الميكروويف، قراءة منظم الحرارة، ميزان الحمام.ضوابط صناعيةقطع غيار السيارات: مقاييس مساعدة (الجهد، درجة الحرارة).مجموعات تعليمية: لتدريس الإلكترونيات الرقمية وواجهة المتحكم الدقيق.

8.2 اعتبارات التصميم

تحديد التيار: يجب تشغيل أنود كل مقطع من خلال مقاومة تحديد تيار. يتم حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام R = (Vcc - VF) / IF، حيث Vcc هو جهد الإمداد، VF هو الجهد الأمامي (استخدم القيمة القصوى للموثوقية)، وIF هو التيار الأمامي المطلوب (لا يتجاوز 25 مللي أمبير تيار مستمر). لإمداد 5 فولت و IF=10 مللي أمبير، R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 أوم.دوائر التشغيل: نظرًا لأنها كاثود مشترك، يتم توصيل الكاثودات عادةً بالأرض (أو ترانزستور تبديل للتعددية)، ويتم تشغيل الأنودات إلى مستوى عالٍ لإضاءة مقطع. عادةً ما يتم استخدام متحكمات دقيقة أو دوائر متكاملة مخصصة لقيادة العرض (مثل مسجلات الإزاحة 74HC595 أو MAX7219).التعددية: بالنسبة لشاشات العرض متعددة الأرقام، يمكن تعددية وحدات LTS-3403LJS متعددة عن طريق تمكين الكاثود المشترك لكل رقم على التوالي أثناء تقديم بيانات المقطع لذلك الرقم. هذا يقلل من عدد أطراف الإدخال/الإخراج المطلوبة.زاوية الرؤية: زاوية الرؤية الواسعة مفيدة للتطبيقات التي قد يتم فيها عرض الشاشة من مواقع خارج المحور.

9. المقارنة الفنية والتمييز

يتميز طراز LTS-3403LJS بشكل أساسي من خلال استخدامهلتقنية LED الصفراء من نوع AlInGaP. مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaP القياسي (الذي ينتج لونًا أصفر مخضرًا أقل كفاءة) أو الضوء المرشح، يوفر AlInGaP كفاءة ضوئية أعلى ولونًا أصفر أكثر تشبعًا ونقاءً. يوفرالوجه الرمادي مع المقاطع البيضاءتباينًا ممتازًا عندما تكون ثنائيات LED مطفأة، مما يجعل مخطط الرقم مرئيًا دائمًا، على عكس الوجوه السوداء بالكامل. يجعلاستهلاك الطاقة المنخفض(الممكن بفضل ثنائيات LED الفعالة وانخفاض VF) الجهاز مناسبًا للأجهزة التي تعمل بالبطارية. يعدالتصنيف حسب الشدة الضوئيةعامل تمييز رئيسي للجودة، مما يضمن اتساق السطوع، وهو ما لا يتم ضمانه دائمًا مع شاشات العرض منخفضة التكلفة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما الفرق بين الكاثود المشترك والأنود المشترك؟

ج: في شاشة الكاثود المشترك، يتم توصيل جميع كاثودات LED معًا. لإضاءة مقطع، يتم تشغيل أنوده إلى مستوى عالٍ (إلى Vcc) بينما يتم توصيل الكاثود المشترك إلى مستوى منخفض (إلى الأرض). في الأنود المشترك، يكون العكس صحيح. LTS-3403LJS هو كاثود مشترك.

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

ج: نعم، ولكن مع تحذيرات مهمة. يمكن لطرف المتحكم الدقيق توفير/استيعاب تيار محدود فقط (غالبًا 20-25 مللي أمبير). يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار لكل مsegment تقوم بتشغيله. علاوة على ذلك، إذا كنت تقوم بتشغيل عدة مقاطع في وقت واحد من منفذ واحد، فتأكد من أن إجمالي التيار لا يتجاوز الحد الأقصى للتيار الإجمالي للمنفذ أو الشريحة في المتحكم الدقيق. غالبًا ما يكون استخدام دائرة متكاملة للتشغيل أكثر أمانًا.

س: ماذا يعني "متوافق مع الدوائر المتكاملة"؟

ج: يعني أن الخصائص الكهربائية (الجهد الأمامي، متطلبات التيار) للشاشة تقع ضمن قدرات جهد الإخراج وتوفير/استيعاب التيار لمخرجات الدوائر المتكاملة القياسية (IC)، مثل تلك الخاصة بعائلات منطق TTL أو CMOS أو المتحكمات الدقيقة، خاصة عند استخدامها مع مقاومات تحديد تيار مناسبة.

س: كيف أحسب قيمة المقاومة لمقطع؟

ج: استخدم قانون أوم: R = (جهد الإمداد - جهد LED الأمامي) / تيار LED المطلوب. استخدم دائمًا أقصى قيمة VF من ورقة البيانات (2.6 فولت) لتصميم محافظ يضمن عدم تجاوز التيار حتى مع التباين بين القطع.

11. مثال عملي للتصميم والاستخدام

دراسة حالة: بناء عداد رقمي واحد باستخدام Arduino.الهدف هو إنشاء عداد يزداد من 0 إلى 9.المكونات: Arduino Uno، LTS-3403LJS، ثمانية مقاومات 220 أوم (واحدة للمقاطع من A إلى G والنقطة العشرية)، لوحة تجارب، وأسلاك توصيل.التوصيلات: قم بتوصيل أطراف الكاثود المشتركة (4،6،12،17) للشاشة بـ GND الخاص بـ Arduino. قم بتوصيل أنود كل مقطع (الأطراف 2،3،5،7،10،11،13،14،15) إلى طرف رقمي فردي في Arduino (مثل 2 إلى 10) عبر مقاومة تحديد تيار 220 أوم.البرمجيات: في برنامج Arduino، قم بتعريف مصفوفة تربط الأرقام (0-9) بمجموعة المقاطع التي تحتاج إلى إضاءة ("خريطة المقاطع"). في الحلقة، قم بالمرور عبر الأرقام من 0 إلى 9، واستخدم خريطة المقاطع لتعيين أطراف Arduino الصحيحة إلى HIGH لإضاءة المقاطع المقابلة، انتظر ثانية واحدة، ثم امسح الشاشة وانتقل إلى الرقم التالي. يوضح هذا المثال التشغيل المباشر، وتحديد التيار، واستخدام الكاثود المشترك.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد طراز LTS-3403LJS علىتقنية الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED). LED هو صمام ثنائي تقاطع p-n شبه موصل. عند انحيازه أماميًا (تطبيق جهد موجب على الجانب p بالنسبة للجانب n)، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة n والثقوب من المنطقة p في منطقة التقاطع. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه، فإنها تطلق الطاقة. في الصمام الثنائي السيليكوني القياسي، يتم إطلاق هذه الطاقة كحرارة. في أشباه الموصلات ذات الفجوة المباشرة مثل AlInGaP، يتم إطلاق جزء كبير من هذه الطاقة كفوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث من خلال طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تم تصميم سبائك AlInGaP ليكون لها فجوة نطاق تتوافق مع انبعاث الضوء في المناطق الحمراء والبرتقالية والعنبرية والصفراء من الطيف. "ركيزة GaAs غير الشفافة" المذكورة في ورقة البيانات هي الرقاقة الأساسية التي يتم فيها نمو طبقات AlInGaP. تساعد طبيعتها غير الشفافة في عكس الضوء لأعلى، مما يحسن كفاءة استخراج الضوء الإجمالية من أعلى الرقاقة.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

على الرغم من أن ورقة البيانات هذه المحددة تعود إلى عام 2001، إلا أن تكنولوجيا AlInGaP الأساسية مثلت تقدمًا كبيرًا في ذلك الوقت لإنتاج ثنائيات LED صفراء وبرتقالية وحمراء عالية السطوع. لقد حلت إلى حد كبير محل التقنيات الأقدم والأقل كفاءة مثل GaAsP وGaP لهذه الألوان. في مشهد تكنولوجيا العرض الأوسع، تم استبدال شاشات LED المنفصلة المكونة من سبعة مقاطع مثل LTS-3403LJS إلى حد كبير في التصميمات الجديدة بحلول أكثر تكاملاً. وتشمل هذه:شاشات LED بنقطة مصفوفةوشاشات OLED, والتي تقدم قدرات أبجدية رقمية ورسومية كاملة.وحدات عرض متكاملةمع وحدات تحكم مدمجة (I2C، SPI) تبسط عملية الواجهة.شاشات LCDلتطبيقات الطاقة المنخفضة للغاية. ومع ذلك، تظل شاشات LED المنفصلة المكونة من سبعة مقاطع ذات صلة في المجالات المتخصصة حيث تكون مزاياها المحددة ذات أهمية قصوى: البساطة الشديدة، السطوع والتباين العالي جدًا، زوايا رؤية واسعة، المتانة، التكلفة المنخفضة لاحتياجات الرقم الواحد، والجمالية "الرجعية" المميزة التي يرغب فيها أحيانًا. كما أنها أدوات تعليمية أساسية لتعلم الإلكترونيات الرقمية.