ورقة بيانات شاشة عرض LED مكونة من 7 شرائح LTS-5703AKF باللون الأصفر-البرتقالي مقاس 0.56 بوصة - ارتفاع الرقم 14.22 مم - جهد التشغيل الأمامي 2.6 فولت - تبديد الطاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

LTS-5703AKF هي وحدة عرض LED رقمية عالية الأداء مكونة من 7 شرائح ومصممة لتطبيقات تتطلب قراءات رقمية واضحة وساطعة. تتميز بارتفاع رقم يبلغ 0.56 بوصة (14.22 مم)، مما يجعلها مناسبة للوحات متوسطة الحجم وأجهزة القياس حيث تكون إمكانية القراءة من مسافة معتدلة أمرًا ضروريًا. يستخدم الجهاز تقنية أشباه الموصلات المتقدمة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) على ركيزة زرنيخيد الجاليوم (GaAs) لإنتاج انبعاث ضوئي مميز باللون الأصفر-البرتقالي. يُعرف نظام المواد هذا بكفاءته العالية وسطوعه الممتاز. تتمتع الشاشة بوجه رمادي فاتح مع شرائح بيضاء، مما يوفر تباينًا عاليًا لمظهر الأحرف الأمثل تحت ظروف الإضاءة المختلفة.

تشمل مزاياها الأساسية انخفاض متطلبات الطاقة، والسطوع العالي، وزاوية الرؤية الواسعة، والموثوقية العالية للحالة الصلبة. تم تصميم الشرائح لتكون مستمرة وموحدة، مما يضمن ناتجًا بصريًا متسقًا واحترافيًا. يتم تصنيف الجهاز حسب شدة الإضاءة ويُقدم في عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يجعله مناسبًا للتصميمات الإلكترونية الحديثة مع مراعاة الاعتبارات البيئية.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الخصائص الكهربائية

تحدد المعلمات الكهربائية حدود التشغيل والظروف للاستخدام الموثوق. تحدد التصنيفات القصوى المطلقة الحدود التي لا يجب تجاوزها لمنع التلف الدائم. يتم تصنيف التيار الأمامي المستمر لكل شريحة عند 25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع عامل تخفيض خطي قدره 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. تيار الذروة الأمامي، المسموح به في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية)، هو 60 مللي أمبير. الحد الأقصى لتبديد الطاقة لكل شريحة هو 70 ميغاواط. قدرة تحمل الجهد العكسي هي 5 فولت. يتراوح جهد التشغيل الأمامي (V_F) لكل شريحة عادةً من 2.05 فولت إلى 2.6 فولت عند تشغيله بتيار اختبار قياسي قدره 20 مللي أمبير. يتم تحديد التيار العكسي (I_R) بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند تطبيق انحياز عكسي قدره 5 فولت.

2.2 الخصائص البصرية

الأداء البصري هو محور وظيفتها. متوسط شدة الإضاءة (I_V) هو مقياس رئيسي، حيث يبلغ الحد الأدنى 800 ميكرو شمعة، والقيمة النموذجية 1667 ميكرو شمعة، ولا يوجد حد أقصى محدد في ظل حالة اختبار I_F= 1 مللي أمبير. يضمن هذا السطوع العالي رؤية جيدة. يتم تحديد خصائص اللون بواسطة الطول الموجي: طول موجة الانبعاث الذروة (λ_p) هو نموذجيًا 611 نانومتر، والطول الموجي السائد (λ_d) هو نموذجيًا 605 نانومتر، وكلاهما تم قياسه عند I_F= 20 مللي أمبير، مما يضع الناتج بشكل قاطع في الطيف الأصفر-البرتقالي. نصف عرض الخط الطيفي (Δλ) هو حوالي 17 نانومتر، مما يشير إلى انبعاث لوني نقي نسبيًا. مطابقة شدة الإضاءة بين الشرائح (للمناطق المضاءة المماثلة) لها نسبة قصوى تبلغ 2:1، مما يضمن التوحيد عبر الرقم.

2.3 التصنيفات الحرارية والبيئية

تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل يتراوح من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ونطاق درجة حرارة تخزين يتراوح من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يجعل هذا النطاق الواسع منه مناسبًا للاستخدام في بيئات مختلفة، من عناصر التحكم الصناعية إلى الإلكترونيات الاستهلاكية. بالنسبة للتجميع، يتم تحديد درجة حرارة اللحام على أنها 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.59 مم) أسفل مستوى الجلوس، وهو مرجع قياسي لعمليات اللحام بالموجات أو إعادة التدفق.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهاز "مصنف حسب شدة الإضاءة". وهذا يعني وجود عملية تصنيف أو فرز تعتمد على قياس الناتج الضوئي. في تصنيع LED، يتم إنشاء مجموعات (Bins) لتجميع المكونات ذات خصائص الأداء المتشابهة، مثل شدة الإضاءة (السطوع)، وجهد التشغيل الأمامي، والطول الموجي السائد. من خلال الشراء من مجموعة محددة، يمكن للمصممين ضمان اتساق السطوع عبر شاشات عرض متعددة في منتج واحد، وتجنب الاختلافات الملحوظة بين الأرقام أو الوحدات. بينما لا يتم تفصيل رموز أو نطاقات المجموعات المحددة في هذه الوثيقة، يجب على المصممين الرجوع إلى وثائق التصنيف التفصيلية للشركة المصنعة لتخطيط الإنتاج لضمان التوحيد البصري في تطبيقهم.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية". على الرغم من عدم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن مثل هذه المنحنيات هي معيار في وثائق LED وهي حاسمة للتصميم. عادةً ما تشمل:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد الناتج الضوئي مع تيار القيادة. وهو عادةً غير خطي، حيث تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب التأثيرات الحرارية.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يوضح هذا خاصية IV للدايود، وهي ضرورية لتصميم دائرة تحديد التيار.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح هذا المنحنى كيف ينخفض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، مما يسلط الضوء على أهمية إدارة الحرارة في التطبيقات عالية السطوع أو ذات دورة العمل العالية.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يوضح شكل ونقاء اللون المنبعث.

يجب على المصممين استخدام هذه المنحنيات لاختيار تيارات القيادة المناسبة، وفهم التخفيض الحراري، والتنبؤ بالأداء في ظل الظروف غير القياسية.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

يأتي الجهاز في عبوة عرض LED قياسية. من المحتمل أن يوضح رسم أبعاد العبوة (المشار إليه ولكن غير مفصل في النص) الطول والعرض والارتفاع الإجمالي للوحدة، وأبعاد نافذة الشريحة، والتباعد الدقيق وقطر الأطراف العشرة. تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية: جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامحات قياسية تبلغ ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يُسمح بتسامح إضافي قدره ±0.4 مم لانزياح طرف الطرف، وهو أمر مهم لتصميم بصمة PCB وعمليات الإدخال الآلي. يتم توفير مخطط توصيل الأطراف بوضوح، مع تحديد وظيفة كل من الأطراف العشرة للشرائح من A إلى G، والنقطة العشرية (D.P.)، وطرفي الكاثود المشترك.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الأساسي للتجميع المقدم هو مواصفة درجة حرارة اللحام: يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة على بعد 1.59 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى الجلوس. هذه معلمة حرجة لملفات تعريف لحام إعادة التدفق. يجب على المصممين التأكد من أن ملف تعريف فرن إعادة التدفق الخاص بهم لا يتجاوز هذا المزيج من درجة الحرارة والوقت عند أطراف المكون لتجنب إتلاف وصلات الأسلاك الداخلية أو شريحة LED. يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية للأجهزة الحساسة للكهرباء الساكنة. يسمح نطاق درجة حرارة التخزين الواسع (-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) بالمرونة في إدارة المخزون.

7. الدائرة الداخلية وتكوين الأطراف

يظهر مخطط الدائرة الداخلية تكوين كاثود مشترك. وهذا يعني أن جميع كاثودات (الأطراف السالبة) لشرائح LED متصلة معًا داخليًا. يحتوي LTS-5703AKF على طرفي كاثود مشترك (الطرف 3 والطرف 8)، وهما متصلان داخليًا. وهذا يسمح بالمرونة في تخطيط PCB. يتم إخراج الأنودات (الأطراف الموجبة) لكل شريحة (A, B, C, D, E, F, G) والنقطة العشرية (D.P.) إلى أطراف منفصلة. ترتيب الأطراف هو كما يلي: الطرف 1: E، الطرف 2: D، الطرف 3: الكاثود المشترك، الطرف 4: C، الطرف 5: D.P.، الطرف 6: B، الطرف 7: A، الطرف 8: الكاثود المشترك، الطرف 9: F، الطرف 10: G. لإضاءة شريحة، يجب تطبيق جهد موجب (عبر مقاومة تحديد تيار) على طرف الأنود الخاص بها، بينما يجب توصيل طرف (أطراف) الكاثود المشترك بالأرضي.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية لأي جهاز يتطلب قراءة رقمية واضحة ومكونة من رقم واحد. تشمل التطبيقات الشائعة: معدات الاختبار والقياس (الملتيميديا، عدادات التردد)، لوحات التحكم الصناعية، الأجهزة الطبية، الأجهزة الاستهلاكية (الميكروويف، الأفران، صانعات القهوة)، شاشات لوحة القيادة في السيارات (لحواسيب الرحلات، التحكم في المناخ)، وأطراف نقاط البيع.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة متسلسلة لكل أنود شريحة (أو مقاومة على الكاثود المشترك للتعددية) لضبط التيار الأمامي. احسب قيمة المقاومة بناءً على جهد الإمداد (V_CC)، وجهد التشغيل الأمامي لـ LED (V_F~2.6 فولت كحد أقصى)، والتيار المطلوب (مثلاً، 10-20 مللي أمبير لسطوع جيد). الصيغة: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• التعددية (Multiplexing):لشاشات العرض متعددة الأرقام، يتم استخدام نظام تعددية حيث يتم إضاءة الأرقام واحدًا تلو الآخر بسرعة. تصميم الكاثود المشترك لـ LTS-5703AKF مناسب جدًا لهذا. يسمح تصنيف تيار الذروة (60 مللي أمبير) بتيارات نبضية أعلى أثناء التعددية لتحقيق سطوع مدرك مماثل لشريحة مدفوعة باستمرار.
• زاوية الرؤية:تضمن زاوية الرؤية الواسعة إمكانية القراءة من مواضع مختلفة، وهو أمر حاسم للمعدات المثبتة على اللوحات.
• إدارة الحرارة:بينما يتمتع الجهاز بنطاق تشغيل جيد، تأكد من التهوية الكافية إذا كان يعمل في درجات حرارة محيطة عالية أو بتيارات مستمرة عالية للحفاظ على العمر الافتراضي واستقرار الناتج الضوئي.

9. المقارنة والتمييز التقني

تكمن المميزات الرئيسية لـ LTS-5703AKF في تقنية المواد المستخدمة وخصائص الأداء المحددة. مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل LED الأحمر أو الأخضر القياسي من فوسفيد الجاليوم (GaP)، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى شاشات أكثر سطوعًا لنفس تيار القيادة. مقارنةً ببعض LED الأبيض أو الأزرق عالي السطوع القائم على InGaN، فإن اللون الأصفر-البرتقالي له تطبيقات جمالية ووظيفية مميزة، وغالبًا ما يتم اختياره لمخططات ألوان لوحة محددة أو لدفئه ووضوحه المدرك. يملأ الحجم 0.56 بوصة مكانًا بين الشاشات الأصغر (0.3 بوصة) للأجهزة المدمجة والشاشات الأكبر (1 بوصة+) للرؤية عن بعد. امتثاله لـ RoHS هو ميزة قياسية ولكنها أساسية للأسواق العالمية الحديثة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما الغرض من وجود طرفي كاثود مشترك؟

ج: الطرفان (3 و 8) متصلان داخليًا. وهذا يوفر مرونة في التخطيط على PCB، مما يسمح بإجراء اتصال الأرضي من أي جانب من جوانب العبوة، مما يمكن أن يبسط التوجيه، خاصة في التصميمات الكثيفة أو عند استخدام PCB أحادية الجانب.

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

ج: لا. يجب عليك دائمًا استخدام مقاومة تحديد تيار. لا يمكن لطرف المتحكم الدقيق عادةً توفير 20 مللي أمبير بأمان، وحتى لو أمكن، فبدون مقاومة، سيحاول LED سحب تيار مفرط، مما قد يتلف كلًا من LED والمتحكم الدقيق. احسب قيمة المقاومة المتسلسلة المناسبة.

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

ج: تعني أن الشريحة الأقل سطوعًا في الجهاز لن تكون أقل من نصف سطوع الشريحة الأكثر سطوعًا (تحت نفس ظروف الاختبار). وهذا يضمن التوحيد البصري عبر الرقم.

س: هل هذه الشاشة مناسبة للاستخدام في الهواء الطلق؟

ج: يمتد نطاق درجة حرارة التشغيل إلى -35 درجة مئوية، مما يغطي العديد من الظروف الخارجية. ومع ذلك، لا تحدد ورقة البيانات تصنيف الحماية من دخول الغبار والماء (IP). للاستخدام في الهواء الطلق، من المحتمل أن تحتاج الشاشة إلى أن تكون خلف نافذة محكمة الإغلاق أو داخل غلاف محمي.

11. تصميم عملي وحالة استخدام

الحالة: تصميم عرض مؤقت رقمي بسيط.يقوم مصمم بإنشاء مؤقت تنازلي بشاشة عرض مكونة من رقم واحد. يختار LTS-5703AKF لوضوحه وحجمه. يستخدم متحكمًا دقيقًا بمنطق 5 فولت. لتيار شريحة مستهدف قدره 15 مللي أمبير، يحسب مقاومة تحديد التيار: R = (5V - 2.4V) / 0.015A ≈ 173 أوم. يختار مقاومة قياسية 180 أوم. يصل طرفي الكاثود المشترك بطرف أرضي على المتحكم الدقيق عبر ترانزستور NPN (للتشغيل/التعددية إذا تمت إضافة أرقام أخرى لاحقًا). يتم توصيل أطراف الأنود السبعة للشرائح بأطراف الإدخال/الإخراج للمتحكم الدقيق، كل منها عبر مقاومته الخاصة البالغة 180 أوم. لا يتم استخدام النقطة العشرية في هذا التصميم. يقوم البرنامج بالدوران لعرض الأرقام من 9 إلى 0. يضمن التباين العالي والسطوع قراءة الرقم بسهولة في غرفة مضاءة جيدًا.

12. مقدمة في مبدأ التشغيل

يعتمد LTS-5703AKF على ديود باعث للضوء (LED) من أشباه الموصلات ذات الحالة الصلبة. المادة الفعالة هي فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) المزروع على ركيزة زرنيخيد الجاليوم (GaAs). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الدايود (حوالي 2 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة من طبقات أشباه الموصلات من النوع n والنوع p، على التوالي. تتحد حاملات الشحن هذه، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق لأشباه الموصلات، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأصفر-البرتقالي (~605-611 نانومتر). تحتوي كل شريحة من الشاشة على واحدة أو أكثر من رقائق LED الصغيرة هذه. يربط تكوين الكاثود المشترك جميع الجوانب السالبة لهذه الرقائق داخليًا، مما يبسط دائرة القيادة الخارجية.

13. اتجاهات السياق والتكنولوجيا

تمثل تقنية LED من AlInGaP حلاً ناضجًا ومحسنًا للغاية لانبعاث الضوء الأحمر والبرتقالي والعنبري والأصفر. لقد كان نظام المواد المهيمن لهذه الألوان في التطبيقات عالية السطوع لعقود بسبب كفاءته وموثوقيته المتفوقة مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم. تشمل الاتجاهات الحالية في تكنولوجيا العرض تطوير LED دقيقة أكثر كفاءة واعتماد LED العضوية (OLED) على نطاق واسع للشاشات الملونة الكاملة والمرنة. ومع ذلك، بالنسبة لشاشات العرض الرقمية أحادية اللون والمقسمة إلى شرائح التي تتطلب سطوعًا عاليًا جدًا وعمرًا افتراضيًا طويلاً واستقرارًا على نطاق واسع من درجات الحرارة - خاصة في السياقات الصناعية والسيارات وأجهزة القياس - تظل LED القائمة على AlInGaP مثل الموجودة في ورقة البيانات هذه خيارًا مفضلاً وفعالاً من حيث التكلفة. الانتقال إلى التغليف الخالي من الرصاص (RoHS)، كما هو موضح هنا، هو تطور قياسي على مستوى الصناعة مدفوعًا باللوائح البيئية.