ورقة بيانات شاشة LED طراز LTP-4323JD - ارتفاع رقم 0.4 بوصة - لون أحمر شديد - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد شاشة LTP-4323JD وحدة عرض أبجدية رقمية ثنائية الأحرف عالية الأداء، مُصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية وحروفية محدودة واضحة وساطعة وموثوقة. تعتمد تقنيتها الأساسية على مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP)، المُصممة خصيصًا لإصدار الضوء في طيف الأحمر الشديد. يوفر اختيار هذه المادة، المُنموة على ركيزة زرنيخيد الغاليوم (GaAs) غير الشفافة، كفاءة وسطوعًا فائقين للإصدارات الحمراء مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم. يتميز الجهاز بوجه رمادي مع قطع بيضاء، مما يوفر تباينًا عاليًا لقراءة ممتازة تحت ظروف إضاءة مختلفة. يتم تصنيفه وفقًا للشدة الضوئية، مما يضمن أداءً متسقًا عبر دفعات الإنتاج، وهو متوفر في عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• مضغوط وواضح القراءة:يتميز بارتفاع رقم يبلغ 0.4 بوصة (10.0 مم)، مما يجعله مناسبًا للوحات المحدودة المساحة مع الحفاظ على تعريف ممتاز للحرف.
• أداء بصري فائق:يقدم سطوعًا عاليًا، وتباينًا عاليًا، وزاوية مشاهدة واسعة بفضل رقائق LED من نوع AlInGaP وتصميم القطعة الموحد المستمر.
• موفر للطاقة:يتمتع بمتطلبات طاقة منخفضة، مما يساهم في خفض استهلاك الطاقة الكلي للنظام.
• مرونة في التصميم:متوفر بتكوين كاثود مشترك (وفقًا لورقة البيانات هذه)، مما يبسط تصميم دائرة القيادة للعديد من الأنظمة القائمة على المتحكم الدقيق.
• بناء قوي:يوفر موثوقية الحالة الصلبة مع مظهر حرف ممتاز، وسهل التركيب على لوحات الدوائر المطبوعة القياسية (PCBs).
• الامتثال البيئي:معبأ كمكون خالٍ من الرصاص، ملتزم بالمعايير البيئية الحديثة.

1.2 التطبيقات المستهدحة والسوق

يُقصد بهذه الشاشة للاستخدام في المعدات الإلكترونية العادية عبر قطاعات مختلفة. تشمل التطبيقات النموذجية لوحات الأجهزة، ومعدات الاختبار والقياس، وأنظمة نقاط البيع، وواجهات التحكم الصناعي، والأجهزة الاستهلاكية، وأجهزة الاتصالات. تم تصميمها للتطبيقات التي تتطلب مؤشرًا أبجديًا رقميًا موثوقًا وواضحًا وساطعًا. تحذر ورقة البيانات صراحةً من استخدام هذا المكون التجاري القياسي في الأنظمة الحرجة للسلامة (مثل الطيران، ودعم الحياة الطبي، والتحكم في النقل) دون استشارة مسبقة، مما يسلط الضوء على سوقها الأساسي في الإلكترونيات الصناعية والاستهلاكية للأغراض العامة.

2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي

يقدم القسم التالي تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل قطعة:70 ميغاواط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان بواسطة قطعة LED واحدة دون خطر ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار أمامي ذروي لكل قطعة:90 مللي أمبير. يُسمح بهذا التيار فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لفترات قصيرة، وليس للتشغيل المستمر.
• تيار أمامي مستمر لكل قطعة:25 مللي أمبير عند 25°م. يتناقص هذا التيار خطيًا بمعدل 0.33 مللي أمبير/°م مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25°م. على سبيل المثال، عند 85°م، سيكون أقصى تيار مستمر تقريبًا: 25 مللي أمبير - ((85°م - 25°م) * 0.33 مللي أمبير/°م) ≈ 5.2 مللي أمبير.
• نطاق درجة الحرارة:نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين هو من -35°م إلى +85°م.
• ظروف اللحام:يمكن للجهاز تحمل اللحام عند 260°م لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة (≈1.59 مم) أسفل مستوى الجلوس.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية والقصوى/الدنيا المقاسة تحت ظروف اختبار محددة (Ta=25°م).

• الشدة الضوئية المتوسطة (Iv):تتراوح من 200 ميكروكانديلا (الحد الأدنى) إلى 650 ميكروكانديلا (الحد الأقصى)، مع توفير قيمة نموذجية، تم اختبارها عند IF=1mA. يشير هذا إلى ناتج السطوع.
• الجهد الأمامي لكل قطعة (VF):عادةً 2.6 فولت، مع تحديد أقصى قيمة، عند IF=20mA. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة القيادة يمكنها توفير جهد كافٍ لتحقيق التيار المطلوب عبر جميع الوحدات، مع مراعاة نطاق VF هذا.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λp):650 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه شدة الضوء المنبعث أعلى، مما يُحدد اللون \"الأحمر الشديد\".
• الطول الموجي السائد (λd):639 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية لمطابقة لون الضوء، وهو أمر بالغ الأهمية لتحديد المواصفات اللونية.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون.
• التيار العكسي (IR):أقصى 100 ميكرو أمبير عند VR=5V. تشير ورقة البيانات بشدة إلى أن حالة الجهد العكسي هذه هي لأغراض الاختبار فقط ولا يمكن للجهاز العمل بشكل مستمر تحت انحياز عكسي.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية:2:1 كحد أقصى للقطع داخل نفس \"منطقة الضوء المماثلة\". يحدد هذا التباين المسموح به في السطوع بين القطع في حرف واحد.
• التداخل الضوئي:محدد بـ ≤ 2.5%، يشير إلى التداخل الضوئي غير المرغوب فيه بين القطع المجاورة.

3. نظام التصنيف والفرز

يستخدم طراز LTP-4323JD نظام تصنيف للشدة الضوئية. هذا يعني أن الوحدات يتم اختبارها وفرزها في مجموعات أداء مختلفة بناءً على ناتج الضوء المقاس. يتضمن علامة الوحدة معرف \"Z: BIN CODE\". يسمح هذا للمصممين باختيار شاشات ذات مستويات سطوع متسقة لمظهر موحد في تطبيقات متعددة الوحدات. لا تقدم ورقة البيانات تفاصيل قيم رمز الفرز المحددة أو نطاقات الشدة المرتبطة بكل رمز، والتي يتم تعريفها عادةً في وثيقة فرز منفصلة أو يتم الاتفاق عليها أثناء الشراء.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية\". بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن هذه المنحنيات تشمل عادةً:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة غير الخطية، وهي أمر بالغ الأهمية لتصميم مشغلات التيار الثابت.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-L):يوضح كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار، وغالبًا ما يصبح شبه خطي عند التيارات الأعلى بسبب تأثيرات التسخين.
• الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تقليل تصنيف ناتج الضوء مع زيادة درجة الحرارة، وهو أمر حيوي للتطبيقات في البيئات غير الخاضعة للتحكم المناخي.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند 650 نانومتر ونصف العرض 20 نانومتر.

هذه المنحنيات ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف غير قياسية (تيارات مختلفة، درجات حرارة) ولتحسين التصميم للكفاءة وطول العمر.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

تمتلك الشاشة بصمة عبوة ثنائية الخط القياسية (DIP). تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح عام ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• تسامح انزياح طرف الدبوس هو 0.4 مم.
• تم تحديد حدود جودة محددة للمواد الغريبة على القطع (≤10 ميل)، وتلوث الحبر (≤20 ميل)، وانحناء العاكس (≤1/100 من طوله)، والفقاعات في القطعة (≤10 ميل).
• قطر فتحة PCB الموصى به للأطراف هو Ø1.30 مم.

5.2 تخطيط الأطراف وتحديد القطبية

يحتوي الجهاز على 20 طرفًا. يظهر الرسم التخطيطي للدائرة الداخلية وجدول توصيل الأطراف أنه من النوعكاثود مشتركلهذا الرقم المحدد للجزء (LTP-4323JD). لكل قطعة (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, DP) طرف أنود خاص بها. يشترك الحرفان في أطراف الكاثود المشتركة (الطرف 4 للحرف 1، الطرف 10 للحرف 2). الطرف 14 مدرج على أنه \"لا اتصال\". تحديد صحيح لأطراف الكاثود المشتركة أمر بالغ الأهمية لتصميم الدائرة بشكل صحيح لسحب التيار بشكل صحيح.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف اللحام الآلي

للحام الموجة أو إعادة التدفق، يتم تحديد الشرط على أنه 260°م لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.59 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس المكون. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة جسم المكون نفسه أثناء التجميع الحد الأقصى لدرجة الحرارة المسموح بها.

6.2 تعليمات اللحام اليدوي

للحام اليدوي، يجب تطبيق طرف المكواة على بعد 1.59 مم أسفل مستوى الجلوس. يجب أن يكون وقت اللحام ضمن 5 ثوانٍ عند درجة حرارة 350°م ±30°م. تجاوز حدود الوقت أو درجة الحرارة هذه يمكن أن يتلف الروابط السلكية الداخلية أو رقائق LED.

7. اختبار الموثوقية

يخضع الجهاز لمجموعة شاملة من اختبارات الموثوقية بناءً على المعايير العسكرية (MIL-STD)، والصناعية اليابانية (JIS)، والمعايير الداخلية. تتحقق هذه الاختبارات من متانته وطول عمره:

• اختبار عمر التشغيل (RTOL):1000 ساعة من التشغيل المستمر بأقصى تيار مقنن لاختبار التدهور الضوئي طويل المدى والفشل.
• اختبارات الإجهاد البيئي:تشمل التخزين في درجة حرارة عالية/رطوبة (500 ساعة عند 65°م/90-95% رطوبة نسبية)، والتخزين في درجة حرارة عالية (1000 ساعة عند 105°م)، والتخزين في درجة حرارة منخفضة (1000 ساعة عند -35°م).
• الدورة الحرارية والصدمة الحرارية:الدورة الحرارية (30 دورة بين -35°م و 105°م) والصدمة الحرارية (30 دورة بين -35°م و 105°م مع انتقالات سريعة) لاختبار حالات الفشل الميكانيكية بسبب عدم تطابق معامل التمدد الحراري (CTE).
• اختبارات قابلية اللحام:مقاومة اللحام (10 ثوانٍ عند 260°م) وقابلية اللحام (5 ثوانٍ عند 245°م) تضمان أن الأطراف يمكنها تحمل عمليات التجميع.

8. ملاحظات تطبيقية حركة واعتبارات التصميم

8.1 تحذيرات التصميم والتنفيذ

• تيار القيادة وإدارة الحرارة:تجاوز التيار الأمامي المستمر الموصى به أو درجة حرارة التشغيل سيسرع من تدهور ناتج الضوء (استهلاك اللومن) ويمكن أن يؤدي إلى فشل كارثي مبكر. يجب احترام منحنى تقليل التصنيف الخطي للتيار.
• حماية الدائرة:يجب أن تتضمن دائرة القيادة حماية ضد الجهود العكسية والجهود العابرة أثناء تسلسلات التشغيل أو الإيقاف، حيث أن LEDs لها جهود انهيار عكسي منخفضة.
• قيادة التيار الثابت:هذه هي الطريقة الموصى بها لقيادة LEDs. فهي تضمن سطوعًا متسقًا عبر الوحدات وعبر تغيرات درجة الحرارة، حيث تعوض عن معامل درجة الحرارة السالب لجهد LED الأمامي.
• اعتبار الجهد الأمامي:يجب تصميم مصدر الطاقة أو دائرة القيادة لاستيعاب النطاق الكامل للجهد الأمامي (VF، نموذجيًا 2.6 فولت، الحد الأقصى وفقًا للمواصفات) لضمان توصيل تيار القيادة المستهدف إلى جميع القطع تحت جميع الظروف.

8.2 مفاهيم دائرة التطبيق النموذجية

لشاشة الكاثود المشترك مثل LTP-4323JD، غالبًا ما تُستخدم خطة تعدد الإرسال النموذجية للتحكم في 16 قطعة عبر حرفين. سيتم تبديل أطراف الكاثود المشتركة (4 و 10) إلى الأرض بالتتابع (على سبيل المثال، بواسطة ترانزستور)، بينما يتم تشغيل أطراف الأنود للقطعة المناسبة إلى مستوى عالٍ (مع مقاومات تحديد التيار أو IC مشغل تيار ثابت) لإضاءة القطع المطلوبة لذلك الحرف. هذا يقلل من عدد أطراف I/O للمتحكم الدقيق المطلوبة. يجب أن يضمن التصميم ألا يتجاوز التيار الذروي لكل قطعة أثناء نبضة تعدد الإرسال الحد الأقصى المطلق للتصنيف، وأن متوسط التيار مع مرور الوقت يلبي مستوى السطوع المطلوب.

9. المزايا المقارنة والسياق التكنولوجي

يمثل استخدام تكنولوجيا AlInGaP لمصابيح LED الحمراء تقدمًا كبيرًا مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل فوسفيد زرنيخيد الغاليوم (GaAsP). يوفر AlInGaP كفاءة كمومية خارجية أعلى بكثير، مما يؤدي إلى ناتج أكثر سطوعًا لنفس تيار الإدخال. كما أن الانبعاث \"الأحمر الشديد\" (ذروة 650 نانومتر) يكون أكثر تميزًا بصريًا ويمكن أن يقدم أداءً أفضل في التطبيقات التي قد يتم فيها عرض الشاشة من خلال مرشحات أو في ضوء الشمس المحيط. يزيد تصميم الوجه الرمادي/القطعة البيضاء من التباين إلى أقصى حد. مقارنة بشاشات العرض المكونة من 7 قطع بسيطة، يسمح تنسيق 16 قطعة بتمثيل أكثر اكتمالاً للأبجدية (وإن كان محدودًا)، مما يزيد من فائدة الجهاز في التطبيقات التي تتطلب رسائل نصية قصيرة إلى جانب الأرقام.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير الفنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة باستخدام طرف متحكم دقيق 5 فولت؟

ج: لا. الجهد الأمامي النموذجي هو 2.6 فولت، ولكن هناك حاجة دائمًا إلى مقاومة تحديد تيار متسلسلة لضبط التيار الصحيح (على سبيل المثال، 20 مللي أمبير). استخدام طرف 5 فولت فقط سيسبب تيارًا مفرطًا ويدمر قطعة LED. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (Vcc - Vf) / If.

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج: طول موجة الذروة (650 نانومتر) هو الذروة الفيزيائية لطيف الضوء المنبعث. الطول الموجي السائد (639 نانومتر) هو نقطة اللون المدركة من قبل العين البشرية، والتي يمكن أن تختلف بسبب شكل طيف الانبعاث. كلاهما مهم للمواصفات.

س: لماذا يُوصى بقيادة التيار الثابت على الجهد الثابت؟

ج: ينخفض الجهد الأمامي لـ LED (Vf) مع زيادة درجة الحرارة. مع مصدر جهد ثابت، سيؤدي هذا إلى زيادة التيار، مما يؤدي إلى مزيد من التسخين والهروب الحراري. يحافظ مصدر التيار الثابت على تيار مستقر بغض النظر عن تغيرات Vf، مما يضمن سطوعًا مستقرًا ويحمي LED.

س: كيف أفسر \"نسبة مطابقة الشدة الضوئية\" البالغة 2:1؟

ج: هذا يعني أن ألمع قطعة في \"منطقة الضوء المماثلة\" المحددة (على الأرجح داخل حرف واحد) لن تكون أكثر سطوعًا بمرتين من أضعف قطعة في نفس المنطقة. إنه مقياس للتجانس.

11. مثال عملي للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم قراءة فولتميتر بسيط مكون من رقمين.سيكون طراز LTP-4323JD مثاليًا. يقرأ ADC الخاص بالمتحكم الدقيق الجهد، ويحوله إلى رقم عشري، ويشغل الشاشة. سيتعامل البرنامج الثابت مع تعدد الإرسال: يضبط نمط القطعة لرقم العشرات على خطوط الأنود، ويوصل كاثود الطرف المشترك 4 بالأرض لفترة قصيرة (على سبيل المثال، 5 مللي ثانية)، ثم يضبط نمط القطعة لرقم الآحاد ويوصل كاثود الطرف المشترك 10 بالأرض لنفس الفترة، ويكرر ذلك بسرعة. يخلق استمرارية الرؤية وهم أن كلا الرقمين يعملان باستمرار. هناك حاجة إلى حساب دقيق لمقاومات تحديد التيار بناءً على جهد الإمداد ومتوسط تيار القطعة المطلوب (مع مراعاة دورة عمل تعدد الإرسال). يجب أن يتضمن التصميم ثنائيات حماية إذا كانت دائرة القيادة يمكن أن تعرض LEDs لجهد عكسي.

12. مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في تقاطع p-n أشباه الموصلات. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الصمام الثنائي، تلتقي الإلكترونات من طبقة AlInGaP من النوع n مع الفجوات من الطبقة من النوع p. يطلق حدث إعادة التركيب هذا الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب السبيكي المحدد لشبكة بلورات AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، في المنطقة الحمراء حول 650 نانومتر. تمتص الركيزة GaAs غير الشفافة أي ضوء منبعث للأسفل، مما يحسن الكفاءة الإجمالية عن طريق عكسه لأعلى. تحتوي كل قطعة في الشاشة على واحدة أو أكثر من رقائق LED المجهرية هذه.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تمثل مصابيح LED القائمة على AlInGaP تكنولوجيا ناضجة ومحسنة للغاية لانبعاثات الكهرماني والأحمر والأحمر الشديد. بينما تهيمن مواد أحدث مثل نيتريد الغاليوم (GaN) على أسواق مصابيح LED الزرقاء والخضراء والبيضاء، يظل AlInGaP هو الأكثر كفاءة للأطوال الموجية الأطول. تركز الاتجاهات الحالية في تكنولوجيا العرض على التصغير (أرقام أصغر من 0.4 بوصة)، وكثافة بكسل أعلى (التحول نحو المصفوفة النقطية أو OLED للرسومات الكاملة)، وتحسين الكفاءة (تيارات قيادة أقل لنفس السطوع). ومع ذلك، بالنسبة للمؤشرات الأبجدية الرقمية المخصصة عالية الموثوقية والسطوع في البيئات القاسية (نطاق درجة حرارة واسع)، تستمر شاشات عرض LED المقطعية مثل LTP-4323JD في كونها حلاً قويًا وفعالاً من حيث التكلفة. قد تشمل التطورات المستقبلية دمج الإلكترونيات المشغلة مباشرة في العبوة أو تحسين العبوة بشكل أكبر لإدارة حرارية أفضل.