ورقة بيانات شاشة LTD-5435CKG-P LED - ارتفاع رقم 0.56 بوصة - أخضر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - تيار مستمر 25 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTD-5435CKG-P هي جهاز مُركَّب على السطح (SMD) يتميز بتكوين عرض مكون من رقمين وسبعة مقاطع. تطبيقها الأساسي في الأجهزة الإلكترونية التي تتطلب قراءات رقمية واضحة ومشرقة، مثل لوحات القياسات، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار. تستخدم الشاشة تقنية أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لرقائق LED، والتي تُصنَّع على ركيزة غير شفافة من زرنيخيد الجاليوم (GaAs). تشتهر هذه التقنية بإنتاج انبعاث ضوئي عالي الكفاءة في المناطق الطيفية الحمراء والبرتقالية والصفراء والخضراء. تم بناء الجهاز بوجه رمادي ومقاطع بيضاء، مما يوفر تباينًا عاليًا لتحقيق أفضل قابلية للقراءة. وهو مصمم خصيصًا لعمليات التجميع بالتركيب العكسي.

1.1 المزايا الأساسية

• السطوع العالي والتباين الجيد:تقنية وتصميم AlInGaP ينتجان شدة إضاءة ممتازة ووضوحًا ممتازًا للأحرف.
• استهلاك منخفض للطاقة:مصمم للعمل بكفاءة مع تيارات تشغيل قياسية.
• زاوية مشاهدة واسعة:تضمن الرؤية من مواقع مختلفة.
• موثوقية الحالة الصلبة:تقدم تقنية LED عمرًا تشغيليًا طويلاً ومقاومة للصدمات والاهتزازات.
• مخرجات مصنفة:يتم تصنيف الأجهزة حسب شدة الإضاءة واللون (الطول الموجي السائد) لضمان الاتساق في التطبيقات.
• الامتثال لتعليمات RoHS:العبوة خالية من الرصاص، وتلتزم باللوائح البيئية.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة لكل مقطع:70 ملي واط
• تيار أمامي ذروي لكل مقطع:60 مللي أمبير (عند 1 كيلو هرتز، دورة عمل 10%)
• تيار أمامي مستمر لكل مقطع:25 مللي أمبير
• تخفيض التيار الأمامي:0.28 مللي أمبير/°م فوق درجة حرارة محيطة 25°م.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -40°م إلى +105°م
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40°م إلى +105°م

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

تم القياس عند درجة حرارة محيطة (Ta) قدرها 25°م، وهذه هي معايير الأداء النموذجية.

• شدة الإضاءة المتوسطة لكل مقطع (I_V):14,000 ميكرو شمعة (الحد الأدنى)، 26,000 ميكرو شمعة (النموذجي) عند I_F= 10 مللي أمبير.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_p):571 نانومتر (النموذجي) عند I_F= 20 مللي أمبير.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر (النموذجي) عند I_F= 20 مللي أمبير.
• الطول الموجي السائد (λ_d):من 568 نانومتر إلى 572 نانومتر عند I_F= 20 مللي أمبير.
• الجهد الأمامي لكل مقطع (V_F):2.0 فولت (الحد الأدنى)، 2.6 فولت (النموذجي) عند I_F= 20 مللي أمبير.
• التيار العكسي لكل مقطع (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R= 5 فولت.ملاحظة: هذه حالة اختبار؛ لا يتم دعم التشغيل المستمر بتحيز عكسي.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (I_V-m):2:1 (الحد الأقصى) عند I_F= 10 مللي أمبير، مما يضمن تجانس سطوع المقاطع.
• التداخل:≤ 2.5%، مما يقلل من الإضاءة غير المرغوب فيها للمقاطع المجاورة.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم تصنيف الشاشات إلى مجموعات.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم فرز الأجهزة بناءً على متوسط شدة إضاءتها لكل مقطع عند 10 مللي أمبير.

• الصنف P:من 13,701 ميكرو شمعة إلى 21,820 ميكرو شمعة
• الصنف Q:من 21,821 ميكرو شمعة إلى 34,700 ميكرو شمعة
• الصنف R:من 34,701 ميكرو شمعة إلى 55,170 ميكرو شمعة
• مقدار التسامح الكلي لشدة الإضاءة هو ±15%.

3.2 تصنيف اللون (الطول الموجي السائد)

يتم أيضًا تصنيف الأجهزة حسب طولها الموجي السائد عند 20 مللي أمبير للتحكم في درجة اللون الأخضر.

• الصنف 5:من 568.1 نانومتر إلى 570.0 نانومتر
• الصنف 6:من 570.1 نانومتر إلى 572.0 نانومتر
• مقدار التسامح لكل مجموعة طول موجي سائد هو ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات منحنيات الخصائص النموذجية (غير مكررة هنا نصيًا ولكن موصوفة). تمثل هذه المنحنيات بيانيًا العلاقة بين المعلمات الرئيسية، مما يساعد في تصميم الدائرة وتوقع الأداء.

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (I_F-V_F):يوضح العلاقة غير الخطية، وهي بالغة الأهمية لاختيار مقاومات تحديد التيار أو تصميم مشغلات التيار الثابت.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (I_V-I_F):يوضح كيف يزداد الناتج الضوئي مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية عند التيارات الأعلى بسبب تأثيرات التسخين.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة (I_V-T_a):يوضح انخفاض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو أمر بالغ الأهمية لإدارة الحرارة في التطبيق.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر ذروة الانبعاث الضيقة المميزة لمصابيح LED من نوع AlInGaP، ومركزها حول 571 نانومتر.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يبلغ ارتفاع الرقم في الجهاز 0.56 بوصة (14.22 ملم). تحدد الرسومات التفصيلية للأبعاد الحجم الكلي للعبوة، وموضع المقاطع، ومواقع الأطراف. جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح عام ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 رسمة مساحة اللحام مقابل المساحة المطلية

هذا الرسم بالغ الأهمية لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). فهو يحدد مساحة وسادة اللحام مقابل المساحة المطلية (قناع اللحام) لضمان تكوين وصلة لحام صحيحة ومنع حدوث دوائر قصر. تشمل الملاحظات الرئيسية:

• أقصى بروز للدبوس البلاستيكي: 0.14 ملم.
• أقصى انحناء للوحة الدوائر المطبوعة (PCB): 0.06 ملم.
• مواصفات طلاء وسادة اللحام: نحاس (Cu) بحد أدنى 1200 ميكرو بوصة، نيكل (Ni) بحد أدنى 150 ميكرو بوصة، ذهب (Au) بحد أدنى 4 ميكرو بوصة.
• سمك الطلاء (قناع اللحام): 400 ميكرو بوصة.

5.3 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

تحتوي الشاشة على تكوين أنود مشترك متعدد الإرسال. يظهر مخطط الدائرة الداخلية أنودين مشتركين (واحد لكل رقم) وأقطاب سالبة فردية لكل مقطع (من A إلى G) ونقطتي النقطتين/الفاصلة العشرية (L1, L2). ترتيب الأطراف كما يلي:

• الطرف 1: لا يوجد اتصال (NC)
• الطرف 2: القطب السالب E
• الطرف 3: الأنود المشترك للرقم 1
• الطرف 4: القطب السالب D
• الطرف 5: القطب السالب C
• الطرف 6: القطب السالب L1, L2 (النقطتين)
• الطرف 7: الأنود المشترك للرقم 2
• الطرف 8: القطب السالب B
• الطرف 9: القطب السالب A
• الطرف 10: لا يوجد اتصال (NC)
• الطرف 11: القطب السالب F
• الطرف 12: القطب السالب G

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تعليمات لحام SMT

اللحام السليم ضروري للموثوقية.

• لحام إعادة التدفق (بحد أقصى دورتين):
  • التسخين المسبق: من 120 إلى 150°م
  • زمن التسخين المسبق: 120 ثانية كحد أقصى
  • درجة الحرارة القصوى: 260°م كحد أقصى
  • الزمن فوق نقطة السيولة: 5 ثوانٍ كحد أقصى
• اللحام اليدوي (مكواة، بحد أقصى دورة واحدة):
  • درجة الحرارة: 300°م كحد أقصى
  • الزمن: 3 ثوانٍ كحد أقصى
• مطلوب فترة تبريد إلى درجة حرارة الغرفة بين دورة إعادة التدفق الأولى والثانية إذا كانت هناك حاجة لمرور ثانٍ.

6.2 نمط اللحام الموصى به

يتم توفير رسم لنمط وسادة اللحام لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، يحدد أبعاد وسادة النحاس المثلى (بالمليمتر) لضمان حشوة لحام موثوقة وقوة ميكانيكية.

7. التعبئة والتعامل

7.1 أشكال التعبئة

• أبعاد البكرة:مواصفات التعبئة بالشريط والبكرة المستخدمة للتجميع الآلي.
• أبعاد الحامل:تفاصيل الشريط الحامل البارز الذي يحمل المكونات.
• اتجاه السحب:مشار إليه بوضوح لمنع التلف أثناء إعداد المغذي.

7.2 الحساسية للرطوبة والتجفيف

شاشة SMD حساسة للرطوبة (MSL). يتم شحنها في كيس محكم مقاوم للرطوبة مع مجفف.

• التخزين:يجب تخزين الأكياس غير المفتوحة عند ≤30°م و ≤90% رطوبة نسبية.
• العمر الافتراضي بعد الفتح:بمجرد فتح الكيس، يجب استخدام المكونات خلال وقت محدد (يفترض أنه أسبوع واحد في ظروف خاضعة للرقابة <30°م، <60% رطوبة نسبية) أو تجفيفها قبل إعادة التدفق.
• ظروف التجفيف:
  • في البكرة: 60°م لمدة ≥48 ساعة.
  • بالجملة: 100°م لمدة ≥4 ساعات أو 125°م لمدة ≥2 ساعة.
  • يجب إجراء التجفيف مرة واحدة فقط لتجنب تدهور الإجهاد الحراري.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• أجهزة القياس المتعددة الرقمية ومعدات الاختبار:للحصول على قراءات رقمية واضحة ومشرقة.
• لوحات التحكم الصناعية:لعرض متغيرات العملية مثل درجة الحرارة، والضغط، أو العدد.
• الأجهزة الاستهلاكية:أفران الميكروويف، والغسالات، أو شاشات المعدات الصوتية.
• شاشات قطع غيار السيارات:حيث يكون السطوع العالي وزاوية المشاهدة الواسعة مفيدين.

8.2 اعتبارات التصميم

• دائرة التشغيل:استخدم مشغلات تيار ثابت أو مقاومات تحديد تيار مناسبة لكل مجموعة مقطع/أنود، مع مراعاة تصميم الأنود المشترك متعدد الإرسال. يجب الالتزام بتصنيفات الجهد الأمامي والتيار.
• إدارة الحرارة:تأكد من أن تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) يسمح بتشتيت حراري كافٍ، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من أقصى تيار أو في درجات حرارة محيطة عالية، حيث تنخفض شدة الإضاءة مع درجة الحرارة.
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة ميزة، ولكن يجب مراعاة ارتفاع التركيب وتصميم الإطار لتعظيم قابلية القراءة للمستخدم النهائي.
• حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):نفذ ممارسات التعامل والحماية القياسية من التفريغ الكهروستاتيكي أثناء التجميع، حيث أن مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بتقنيات أخرى مثل مصابيح LED الخضراء التقليدية من GaP أو الأحدث القائمة على InGaN، تقدم تقنية AlInGaP في LTD-5435CKG-P مزايا محددة:

• مقارنة بمصابيح LED الخضراء القديمة من GaP:توفر AlInGaP كفاءة إضاءة وسطوعًا أعلى بكثير، ونقاء لوني أفضل (طيف أضيق)، وموثوقية محسنة.
• مقارنة بمصابيح LED الخضراء من InGaN (الفوسفور الأزرق/الأصفر):عادةً ما تتمتع مصابيح LED الخضراء من AlInGaP بفعالية أعلى في الطيف الأخضر النقي (حوالي 570 نانومتر) ولا تعاني من تدهور الفوسفور أو تغير اللون بمرور الوقت. إنها تقدم لونًا أخضر مميزًا ومشبعًا.
• المميز الرئيسي:يجمع هذا العرض بين السطوع العالي (حتى الصنف R)، والتباين الممتاز (وجه رمادي/مقاطع بيضاء)، والموثوقية المثبتة لتقنية AlInGaP، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب عمرًا طويلاً وأداءً متسقًا.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

10.1 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λ_p):الطول الموجي الفردي حيث يكون توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد (571 نانومتر نموذجي).الطول الموجي السائد (λ_d):الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون المُدرك لـ LED. إنه المعلمة المستخدمة في تصنيف اللون (من 568 إلى 572 نانومتر).

10.2 هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمصدر طاقة 5 فولت؟

نعم، ولكن ليس مباشرةً. الجهد الأمامي النموذجي هو 2.6 فولت عند 20 مللي أمبير. يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي مع كل مسار مقطع/أنود. يتم حساب قيمة المقاومة كالتالي: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. لمصدر طاقة 5 فولت وهدف 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 أوم. تحقق دائمًا من تبديد الطاقة في المقاومة.

10.3 لماذا يوجد حد لعدد دورات إعادة التدفق؟

تعرض دورات إعادة التدفق المتعددة المكون لإجهاد حراري متكرر، مما قد يتلف روابط الأسلاك الداخلية، أو يقلل من كفاءة رقاقة LED، أو يسبب انفصال مواد العبوة. حد دورتين هو احتياطي للموثوقية.

10.4 ماذا يعني "التصنيف حسب شدة الإضاءة" لتصميمي؟

يعني أنه يمكنك اختيار صنف محدد (P، Q، R) عند الطلب. بالنسبة لمنتج يكون فيه تجانس السطوع عبر جميع الوحدات أمرًا بالغ الأهمية، يمكنك تحديد صنف أضيق (مثل الصنف Q فقط). قد يؤثر هذا على التكلفة والتوفر ولكنه يضمن أداءً بصريًا متسقًا.

11. دراسة حالة تصميمية

السيناريو:تصميم وحدة مصدر طاقة جديدة للمختبر تتطلب شاشة عرض للجهد/التيار مشرقة وموثوقة.

مبررات الاختيار:تم اختيار LTD-5435CKG-P لارتفاع رقمها 0.56 بوصة (يمكن قراءته بسهولة من مسافة)، ولسطوعها العالي (تم تحديد الصنف R لسهولة القراءة في ضوء الشمس)، ولموثوقية AlInGaP للتشغيل المستمر. لقد بسَّط تكوين الأنود المشترك تصميم دائرة المشغل متعدد الإرسال باستخدام متحكم دقيق واحد.

التنفيذ:تم استخدام دائرة متكاملة (IC) لمشغل تيار ثابت لتوفير 15 مللي أمبير لكل مقطع (تم تخفيضها من الحد الأقصى 25 مللي أمبير لطول العمر وإدارة الحرارة). اتبع تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) نمط وسادة اللحام الموصى به بدقة. تم تخزين المكونات في خزانة جافة بعد فتح الكيس المقاوم للرطوبة واستخدامها خلال 3 أيام لتجنب الحاجة إلى التجفيف.

12. مقدمة عن مبدأ التقنية

تعتمد رقائق LED في هذه الشاشة على مادة أشباه الموصلات منفوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP). من خلال تغيير نسب Al، In، Ga، وP، يمكن هندسة فجوة النطاق لأشباه الموصلات لبعث الضوء بأطوال موجية محددة في المنطقة الحمراء إلى الخضراء من الطيف. في هذه الحالة، يتم ضبط التركيب للانبعاث الأخضر حول 571 نانومتر. تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من وصلة أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تمتص الركيزة غير الشفافة GaAs بعض الضوء، ولكن تم تحسين تصميم الرقاقة والعاكس في العبوة لتوجيه الضوء إلى الخارج عبر الجزء العلوي من المقطع، مما يحقق كفاءة وسطوعًا عاليين.

13. اتجاهات التقنية

بينما تظل AlInGaP التقنية السائدة عالية الكفاءة لمصابيح LED الحمراء والبرتقالية والعنبرية والخضراء النقية، تشهد صناعة LED الأوسع اتجاهات مستمرة:

• التصغير:الاستمرار في تقليل حجم العبوة للحصول على شاشات بكثافة أعلى.
• زيادة الكفاءة:تؤدي التحسينات المستمرة في المواد والنمو الطبقي البلوري إلى إنتاج المزيد من اللومن لكل واط.
• الأخضر المباشر من InGaN:يستمر البحث في الانبعاث الأخضر المباشر الكفء من مواد نيتريد إنديوم جاليوم (InGaN)، والذي قد يقدم في النهاية بديلاً لبعض التطبيقات.
• التكامل:اتجاهات نحو شاشات مع دوائر تشغيل مدمجة ("شاشات ذكية") لتبسيط تصميم النظام، على الرغم من أن LTD-5435CKG-P تظل مكونًا قياسيًا بدون مشغل.

تمثل LTD-5435CKG-P حلاً ناضجًا وموثوقًا وعالي الأداء ضمن مكانتها المحددة للشاشات الرقمية متوسطة الحجم وعالية السطوع.