ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-5825CKG-PST1 - ارتفاع الرقم 0.56 بوصة - لون أخضر بتقنية AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - تيار مستمر 25 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-5825CKG-PST1 هي شاشة LED رقمية فردية عالية الأداء من نوع الأجهزة السطحية (SMD)، مصممة للتطبيقات التي تتطلب عرضًا رقميًا واضحًا وساطعًا. تعتمد تقنيتها الأساسية على مادة أشباه الموصلات فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP)، والتي تُزرع على ركيزة زرنيخيد الغاليوم (GaAs) غير الشفافة. يُشتهر نظام المواد هذا بإنتاج انبعاث ضوئي أخضر عالي الكفاءة. تتميز الشاشة بوجه أسود لتعزيز التباين وشرائط بيضاء لتحسين انتشار الضوء والرؤية. بارتفاع رقم يبلغ 0.56 بوصة (14.22 ملم)، تقدم مظهرًا ممتازًا للأحرف وهي مناسبة لمجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية والصناعية حيث تكون المساحة محدودة ولكن وضوح القراءة أمر بالغ الأهمية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تم تصميم هذه الشاشة لتكون موثوقة وعالية الأداء. تشمل المزايا الرئيسية استهلاكًا منخفضًا للطاقة، وإخراج سطوع عالٍ، وزاوية مشاهدة واسعة، مما يضمن إمكانية القراءة من مواضع مختلفة. يوفر البناء ذو الحالة الصلبة موثوقية متأصلة وعمر تشغيلي طويل. يتم تصنيفها حسب شدة الإضاءة، مما يسمح بمطابقة سطوع متسقة في التطبيقات متعددة الأرقام. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية لوحات الأجهزة، ومعدات الاختبار والقياس، ونقاط بيع الطرفيات، وأنظمة التحكم الصناعية، وعروض لوحة القيادة في السيارات حيث تكون هناك حاجة إلى رقم واحد عالي الوضوح.

2. التفسير الموضوعي العميق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. الحد الأقصى لتبديد الطاقة لكل شريحة هو 70 ميلي واط. الحد الأقصى للتيار الأمامي لكل شريحة هو 60 مللي أمبير، ولكن هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (تردد 1 كيلو هرتز، دورة عمل 10٪) لإدارة الحرارة. التيار الأمامي المستمر لكل شريحة، وهو الحد الآمن للتشغيل في الحالة المستقرة، هو 25 مللي أمبير عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التصنيف خطيًا بمقدار 0.28 مللي أمبير لكل زيادة درجة مئوية واحدة في درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية. يمكن للجهاز العمل والتخزين ضمن نطاق درجة حرارة يتراوح من -40 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. تحدد حالة اللحام أن يكون جسم الجهاز على الأقل 1/16 بوصة فوق مستوى الجلوس أثناء إعادة التدفق لمدة 3 ثوانٍ عند درجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية Ta = 25 درجة مئوية وتوفر الأداء المتوقع. تتراوح شدة الإضاءة (Iv) من حد أدنى 501 μcd إلى نموذجي 1700 μcd عند تيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. طول موجة الانبعاث الذروة (λp) هو 571 نانومتر، والطول الموجي السائد (λd) هو 572 نانومتر عند IF=20mA، مما يضعها بقوة في الطيف الأخضر. نصف عرض الخط الطيفي (Δλ) هو 15 نانومتر، مما يشير إلى لون نقي نسبيًا. الحد الأقصى لجهد الأمام لكل شريحة (VF) هو 2.6 فولت عند IF=20mA، بقيمة نموذجية تبلغ 2.05 فولت. الحد الأقصى للتيار العكسي (IR) هو 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، على الرغم من منع التشغيل المستمر تحت انحياز عكسي. يتم تحديد نسبة مطابقة شدة الإضاءة بين الشرائط بحد أقصى 2:1، مما يضمن سطوعًا موحدًا عبر الرقم.

3. معلومات الميكانيكا والتغليف

3.1 أبعاد وبناء العبوة

الجهاز هو عبوة سطحية. التسامحات الأبعاد الحرجة هي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تتضمن تفاصيل البناء مواصفات للحواف البلاستيكية (بحد أقصى 0.14 مم) وانحناء لوحة الدوائر المطبوعة (بحد أقصى 0.06 مم). إنهاء وسادة اللحام أمر بالغ الأهمية للحام موثوق ويتكون من هيكل طبقي: 1200 ميكرو بوصة على الأقل من النحاس، و150 ميكرو بوصة على الأقل من النيكل، و4 ميكرو بوصة من الطلاء الذهبي. يتم تطبيق طبقة طلاء إضافية بسمك 400 ميكرو بوصة.

3.2 توصيل الدبابيس والدائرة الداخلية

تحتوي الشاشة على تكوين 10 دبابيس وتستخدم تصميم دائرة الأنود المشترك. يُظهر مخطط الدائرة الداخلية أن جميع أنودات الشرائط متصلة داخليًا بدبوسي أنود مشتركين (الدبوس 3 والدبوس 8). لكل كاثود شريحة (A, B, C, D, E, F, G, والنقطة العشرية DP) دبوس مخصص خاص به. هذا التكوين شائع في تطبيقات التعدد حيث تشارك أرقام متعددة خطوط السائق.

4. إرشادات اللحام والتجميع

4.1 تعليمات لحام SMT

لإعادة تدفق اللحام، يجب اتباع ملف تعريف محدد. يجب أن تكون مرحلة التسخين المسبق بين 120-150 درجة مئوية لمدة أقصاها 120 ثانية. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى أثناء إعادة التدفق 260 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر الوقت فوق درجة الحرارة الحرجة هذه على 5 ثوانٍ كحد أقصى. من الأهمية بمكان أن يكون عدد دورات عملية إعادة التدفق أقل من اثنين. إذا كانت هناك حاجة إلى إعادة تدفق ثانية (على سبيل المثال، للتجميع ذو الوجهين)، فيجب السماح للوحة بالتبريد تمامًا إلى درجة الحرارة المحيطة العادية بين العملية الأولى والثانية. للحام اليدوي بمكواة، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الطرف 300 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وصلة.

4.2 نمط اللحام الموصى به

يتم توفير نمط أرضي موصى به (البصمة) بأبعاد بالمليمترات. الالتزام بهذا النمط أمر ضروري لتحقيق تكوين وصلة لحام مناسبة، واستقرار ميكانيكي، وتخفيف حراري أثناء التشغيل.

5. التغليف والتعامل

5.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد الأجهزة على شريط وبكرة للتجميع الآلي. الشريط الحامل مصنوع من سبيكة البوليستيرين الأسود الموصلة بسمك 0.30±0.05 مم. يتم التحكم في تقوس (انحناء) الشريط الحامل ضمن 1 مم على طول 250 مم. تحتوي كل بكرة مقاس 13 بوصة على 700 قطعة، ويبلغ إجمالي طول الشريط على بكرة مقاس 22 بوصة 44.5 مترًا. تتضمن التعبئة أقسام شريط البداية والنهاية (400 مم و 40 مم على الأقل، على التوالي) لتسهيل التغذية الآلية. يتم تحديد حد أدنى لكمية التعبئة يبلغ 200 قطعة للدفعات المتبقية. يتم الإشارة بوضوح إلى اتجاه سحب الشريط من البكرة.

5.2 الحساسية للرطوبة والتجفيف

كجهاز سطح، تكون الشاشة حساسة لامتصاص الرطوبة، مما قد يسبب "انفجار الفشار" أو التقشير أثناء عملية إعادة التدفق عالية الحرارة. يتم شحن الأجهزة في عبوة محكمة الإغلاق مقاومة للرطوبة ويجب تخزينها عند ≤30 درجة مئوية و ≤90٪ رطوبة نسبية. بمجرد فتح الكيس المحكم، يكون للأجهزة عمر افتراضي محدود على الأرض. إذا كان الكيس مفتوحًا لأكثر من أسبوع واحد في ظل ظروف لا تلبي مواصفات التخزين (أقل من 30 درجة مئوية وأقل من 60٪ رطوبة نسبية)، فإن التجفيف مطلوب قبل إعادة التدفق. تعتمد ظروف التجفيف على حالة التغليف: 60 درجة مئوية لمدة ≥48 ساعة للأجزاء الموجودة على البكرة، أو 100 درجة مئوية لمدة ≥4 ساعات / 125 درجة مئوية لمدة ≥2 ساعة للأجزاء السائبة. يجب إجراء التجفيف مرة واحدة فقط.

6. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية لأي تطبيق يتطلب رقمًا واحدًا عالي الوضوح. تشمل الاستخدامات الشائعة الساعات الرقمية (عرض الثواني أو الدقائق)، ومؤشرات مستوى البطارية، والعدادات الرقمية الفردية، وعروض إعداد المعلمات على الأجهزة، وعروض رموز الحالة على المعدات الإلكترونية. يجعلها تنسيق SMD مناسبًا لتصميمات لوحات الدوائر المطبوعة الحديثة والمدمجة.

6.2 اعتبارات التصميم

• الحد من التيار:استخدم دائمًا مقاومات محددة للتيار على التوالي لكل كاثود شريحة. يجب حساب قيمة المقاوم بناءً على جهد الإمداد، وجهد الأمام (VF) لـ LED، والتيار الأمامي المطلوب (IF)، والذي يجب ألا يتجاوز 25 مللي أمبير مستمر.
• دائرة السائق:يُبسط تكوين الأنود المشترك القيادة باستخدام مفاتيح منخفضة الجانب (ترانزستورات أو دوائر متكاملة) تسحب التيار من الكاثودات.
• إدارة الحرارة:تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة أو فتحات حرارية، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من الحد الأقصى للتيار أو في درجات حرارة محيطة عالية، لمنع ارتفاع درجة الحرارة وتدهور الإضاءة.
• حماية ESD:نفذ احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع، كما هو الحال مع جميع أجهزة أشباه الموصلات.

7. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية، وهي ضرورية للتصميم التفصيلي. بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، يتوقع المهندسون عادةً رؤية منحنيات للتيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)، وشدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي، وشدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة، وربما التوزيع الطيفي. تسمح هذه المنحنيات للمصممين بفهم السلوكيات غير الخطية، مثل كيفية تغير الكفاءة مع التيار أو كيفية انخفاض السطوع مع ارتفاع درجة الحرارة، مما يتيح تحسين ظروف القيادة لبيئات التطبيق المحددة.

8. المقارنة والتمييز التقني

المميز الرئيسي لـ LTS-5825CKG-PST1 هو استخدامها لتقنية AlInGaP للانبعاث الأخضر. مقارنةً بالتقنيات الأقدم مثل GaP التقليدي، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة وسطوعًا أعلى بكثير. يوفر تصميم الوجه الأسود/الشرائط البيضاء نسبة تباين فائقة، خاصة في الظروف المضاءة بشكل ساطع، مقارنة بالشاشات ذات الوجه الفاتح. يملأ ارتفاع الرقم 0.56 بوصة مكانة محددة بين المؤشرات الأصغر وشاشات اللوحة الأكبر. إن تصنيفها حسب شدة الإضاءة هو ميزة ضمان جودة تضمن الاتساق في التطبيقات متعددة الأرقام، وهو عامل حاسم لا يتم ضمانه دائمًا في مكونات LED الأساسية.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي (λp) هو الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة الضوئية المنبعثة في الحد الأقصى. الطول الموجي السائد (λd) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون الملحوظ للضوء المنبعث. بالنسبة لـ LED ذو طيف ضيق مثل هذا، يكونان قريبين جدًا (571 نانومتر مقابل 572 نانومتر).

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة عند 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: نعم، 20 مللي أمبير أقل من الحد الأقصى لتصنيف التيار الأمامي المستمر البالغ 25 مللي أمبير. ومع ذلك، يجب عليك التأكد من مراعاة درجة الحرارة المحيطة، حيث يتناقص تصنيف التيار فوق 25 درجة مئوية.

س: لماذا يكون مواصفة التيار العكسي مهمة إذا لم أستطع تشغيلها في الاتجاه العكسي؟

ج: مواصفة IR هي معلمة اختبار جودة وتسرب. قد يشير التيار العكسي العالي إلى عيب تصنيع في وصلة أشباه الموصلات.

س: ماذا يعني "التصنيف حسب شدة الإضاءة"؟

ج: يعني ذلك أن الأجهزة يتم اختبارها وفرزها (وضعها في صناديق) بناءً على إخراجها الضوئي المقاس عند تيار اختبار قياسي. يسمح ذلك للمصممين باختيار شاشات من نفس صندوق الشدة لضمان سطوع موحد في مصفوفة، وتجنب ظهور رقم واحد باهتًا أكثر من الآخر.

10. مثال على حالة استخدام عملية

فكر في تصميم مؤقت رقمي بسيط بدقة ثانية واحدة. يمكن تنفيذ رقم الثانية للوحدة باستخدام LTS-5825CKG-PST1. سيتم استخدام متحكم دقيق للتحكم في الشاشة. سيتم توصيل دبابيس الأنود المشترك بجهد إمداد موجب (على سبيل المثال، 5 فولت) من خلال نظام مناسب للحد من التيار إذا كان هناك تعدد لأرقام أخرى. سيتم توصيل دبابيس الكاثود الثمانية (الشرائط A-G و DP) بدبابيس GPIO الخاصة بالمتحكم الدقيق، كل منها عبر مقاومته المحددة للتيار (على سبيل المثال، ~150Ω لـ 20 مللي أمبير عند إمداد 5 فولت، مع مراعاة Vf يبلغ ~2.1 فولت). سيقوم البرنامج بالدوران عبر الأرقام من 0 إلى 9، وتشغيل التركيبة المناسبة من دبابيس الكاثود كل ثانية. يضمن السطوع العالي والتباين أن الرقم يمكن قراءته بسهولة من مسافة، بينما يساعد استهلاك الطاقة المنخفض في كفاءة النظام العام.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للوصلة (الأنود موجب بالنسبة للكاثود)، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة حيث تتحد. في مصابيح LED من نوع AlInGaP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات (ضوء) في نطاق الطول الموجي الأخضر. يحدد التركيب السبائكي المحدد للألومنيوم والإنديوم والغاليوم والفوسفيد طاقة فجوة النطاق وبالتالي لون الضوء المنبعث. تمتص ركيزة GaAs غير الشفافة أي ضوء منبعث للأسفل، مما يحسن كفاءة استخراج الضوء الإجمالية من أعلى الجهاز.

12. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر اتجاه تكنولوجيا شاشات LED نحو كفاءة أعلى، وتصغير أكبر، وتحسين الموثوقية. بينما تعد AlInGaP تقنية ناضجة وفعالة لمصابيح LED الحمراء والبرتقالية والعنبرية والخضراء، فإن المواد الأحدث مثل نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN) قادرة الآن على تغطية الطيف المرئي الكامل بكفاءة عالية جدًا، بما في ذلك الأخضر والأزرق. بالنسبة للشاشات الرقمية الفردية، فإن الاتجاه هو نحو عبوات أرق، وكثافة بكسل أعلى (لشاشات الأحرف والأرقام النقطية)، والتكامل مع دوائر السائق المتكاملة أو القدرات الذكية. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات المحددة التي تتطلب رقمًا فرديًا بسيطًا وقويًا وعالي السطوع، تظل شاشات الشرائط المنفصلة مثل LTS-5825CKG-PST1 حلاً فعالاً من حيث التكلفة وموثوقًا. كما أن الاعتبارات البيئية تدفع أيضًا نحو التخلص من المواد الخطرة وتحسين إمكانية إعادة تدوير مواد التغليف.