ورقة بيانات شاشة العرض LED طراز LTS-3361JF - ارتفاع الرقم 0.3 بوصة (7.62 مم) - لون أصفر برتقالي - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

LTS-3361JF هي وحدة عرض LED مكونة من رقم واحد، 7 شرائح بالإضافة إلى نقطة عشرية. وظيفتها الأساسية هي توفير قراءة رقمية وأبجدية رقمية محدودة واضحة ومشرقة في الأجهزة الإلكترونية. تعتمد التكنولوجيا الأساسية على مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP)، المصممة خصيصًا لإصدار الضوء في الطيف الأصفر البرتقالي. يُعرف نظام المواد هذا بكفاءته العالية ووضوح رؤيته الجيد. تتميز الشاشة بلوحة أمامية رمادية مع علامات شرائح بيضاء، مما يوفر مظهرًا ذا تباين عالٍ عند إضاءة الشرائح. يتم تصنيفها حسب الشدة الضوئية، مما يسمح بالاختيار بناءً على متطلبات السطوع.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

يقدم الجهاز عدة مزايا رئيسية تجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات. يتميز بارتفاع رقم 0.3 بوصة (7.62 مم)، مما يوفر توازنًا جيدًا بين سهولة القراءة والحجم المدمج. تم تصميم الشرائح لتكون مستمرة وموحدة، مما يضمن مظهرًا بصريًا متسقًا واحترافيًا. يعمل بمتطلبات طاقة منخفضة، مما يساهم في كفاءة الطاقة في المنتج النهائي. توفر الشاشة سطوعًا عاليًا وتباينًا عاليًا، مقترنة بزاوية مشاهدة واسعة، مما يجعلها سهلة القراءة من وجهات نظر مختلفة. يضمن بناؤها ذو الحالة الصلبة موثوقية عالية وعمر تشغيلي طويل. تجعل هذه الخصائص LTS-3361JF مثالية للإلكترونيات الاستهلاكية، وأدوات القياس الصناعية، ومعدات الاختبار والقياس، ولوحات عدادات السيارات (الشاشات الثانوية)، وأي تطبيق يتطلب مؤشرًا رقميًا موثوقًا ومشرقًا.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يتم تعريف المعايير البصرية الأساسية عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.متوسط الشدة الضوئية (Iv)محدد بحد أدنى 200 µcd، وقيمة نموذجية، وحد أقصى 600 µcd عند تشغيله بتيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. يشير هذا المعيار، المقاس باستخدام مرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE، إلى السطوع الملحوظ.طول موجة الانبعاث الذروة (λp)هو 611 نانومتر، بينماالطول الموجي السائد (λd)هو 605 نانومتر عند IF=20mA. الفرق الطفيف بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد هو نموذجي ويرتبط بشكل طيف الانبعاث.نصف عرض الخط الطيفي (Δλ)هو 17 نانومتر، مما يشير إلى نقاء اللون؛ يشير العرض الأضيق إلى ضوء أكثر أحادية اللون.نسبة مطابقة الشدة الضوئيةمحددة بحد أقصى 2:1، مما يعني أن فرق السطوع بين أغمق وألمع شريحة في جهاز لا يجب أن يتجاوز هذه النسبة، مما يضمن التجانس.

2.2 المعايير الكهربائية

المعيار الكهربائي الرئيسي هوالجهد الأمامي لكل شريحة (VF)، وله قيمة نموذجية تبلغ 2.6 فولت عند IF=20mA، مع حد أدنى 2.05 فولت. هذه القيمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.التيار العكسي لكل شريحة (IR)هو حد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، مما يشير إلى تيار التسرب في حالة الإيقاف.التيار الأمامي المستمر لكل شريحةمقدر بـ 25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع عامل تخفيض قدره 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية. هذا يعني أن الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية لمنع ارتفاع درجة الحرارة.تيار الذروة الأمامييُسمح بـ 90 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية)، والتي يمكن استخدامها للتعددية أو تحقيق سطوع لحظي أعلى.

2.3 الحدود القصوى المطلقة والاعتبارات الحرارية

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم.تبديد الطاقة لكل شريحةهو 70 ميغاواط. تجاوز هذا، خاصة عند اقترانه بدرجة حرارة محيطة عالية، يمكن أن يؤدي إلى تدهور متسارع أو فشل.نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزينمن -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، مما يحدد الظروف البيئية للتشغيل الموثوق والتخزين غير التشغيلي.درجة حرارة اللحامالمواصفات حرجة للتجميع: يمكن للجهاز تحمل حد أقصى 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس العبوة. هذا يوجه إعدادات ملف تعريف لحام إعادة التدفق.

3. شرح نظام التصنيف

توضح ورقة البيانات صراحة أن الجهازمصنف للشدة الضوئية. يشير هذا إلى عملية فرز أو تصنيف ما بعد التصنيع. بسبب الاختلافات الكامنة في نمو الطبقات النصف ناقلة ومعالجة الرقاقة، يمكن أن يكون لمصابيح LED من نفس الدفعة الإنتاجية ناتج سطوع مختلف قليلاً. يقوم المصنعون بقياس الشدة الضوئية لكل وحدة وفرزها إلى "صناديق" أو فئات مختلفة بناءً على نطاقات شدة محددة مسبقًا (على سبيل المثال، 200-300 µcd، 300-400 µcd، إلخ). وهذا يسمح للعملاء باختيار الأجزاء التي تلبي متطلبات اتساق السطوع المحددة لتطبيقهم، مما يضمن مظهرًا موحدًا عبر شاشات متعددة في المنتج. توفر ورقة البيانات النطاق العام (الحد الأدنى/النموذجي/الأقصى) (200-600 µcd)، ولكن الأجزاء المطلوبة عادةً ما تقع ضمن نطاق فرعي أضيق.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما لا يتم تفصيل المنحنيات المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز ستشمل:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يظهر هذا المنحنى غير الخطي العلاقة بين التيار المتدفق عبر LED والجهد عبره. "ركبة" هذا المنحنى حول الجهد الأمامي النموذجي (2.6 فولت). يستخدم المصممون هذا لتحديد جهد الإمداد اللازم وقيمة المقاوم التسلسلي لتنظيم التيار المناسب.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-L):يظهر هذا المنحنى كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار. إنه خطي بشكل عام على مدى معين ولكنه سيشبع عند تيارات عالية جدًا بسبب الانخفاض الحراري والكفاءة.
• الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح هذا المنحنى تأثير التبريد الحراري. مع زيادة درجة حرارة التقاطع لـ LED، ينخفض ناتج الضوء عادةً. يرتبط عامل تخفيض التيار المستمر (0.33 مللي أمبير/درجة مئوية) مباشرة بإدارة هذا التأثير.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يظهر الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة، متمركز حول 611 نانومتر (ذروة) بعرض نصف 17 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

يتم توفير الجهاز في عبوة عرض LED قياسية.ارتفاع الرقمهو 0.3 بوصة (7.62 مم). تتضمن العبوةوجهًا رماديًاوشرائح بيضاءلتحقيق تباين مثالي عند الإطفاء والإضاءة. يتم الرجوع إلى رسم مفصل بالأبعاد في ورقة البيانات (الصفحة 2 من 5)، مع توفير جميع الأبعاد بالمليمترات وتسامحات قياسية تبلغ ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذا الرسم ضروري لتصميم بصمة PCB وضمان الملاءمة المناسبة داخل غلاف المنتج.

5.1 مخطط توصيل الأطراف وتحديد القطبية

LTS-3361JF هو جهازكاثود مشترك. هذا يعني أن جميع الكاثودات (الأطراف السالبة) لشرائح LED الفردية متصلة داخليًا معًا. جدول توصيل الأطراف كما يلي: الطرف 1 والطرف 6 كلاهما توصيلات كاثود مشتركة. الأنودات (الأطراف الموجبة) للشرائح A، B، C، D، E، F، G، والنقطة العشرية (DP) متصلة بالأطراف 10، 9، 8، 5، 4، 2، 3، و7 على التوالي. يبسط استخدام تكوين الكاثود المشترك التعددية عند تشغيل أرقام متعددة، حيث يمكن تبديل الكاثودات إلى الأرض بالتتابع.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الرئيسي المقدم هو لدرجة حرارة اللحام: يجب ألا يتعرض جسم المكون لدرجات حرارة تتجاوز260 درجة مئوية لأكثر من 3 ثوانٍخلال عملية إعادة التدفق، كما تم قياسها عند نقطة 1.6 مم أسفل مستوى جلوس العبوة. هذا تصنيف قياسي لعمليات اللحام الخالية من الرصاص. يجب على المصممين التأكد من أن ملف فرن إعادة التدفق الخاص بهم يتوافق مع هذا الحد لمنع تلف الروابط السلكية الداخلية أو العبوة الإيبوكسية. يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي القياسية (ESD) أثناء التعامل. بالنسبة للتخزين، فإن النطاق المحدد هو -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية في بيئة جافة.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة التشغيل الأكثر شيوعًا هي استخداممقاوم محدد للتيار على التواليلكل أنود شريحة. يتم حساب قيمة المقاوم (R) باستخدام الصيغة: R = (Vcc - Vf) / If، حيث Vcc هو جهد الإمداد، Vf هو الجهد الأمامي لشريحة LED (استخدم 2.6 فولت نموذجيًا)، و If هو التيار الأمامي المطلوب (على سبيل المثال، 10-20 مللي أمبير لسطوع جيد). على سبيل المثال، مع إمداد 5 فولت وتيار مستهدف 15 مللي أمبير: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 أوم. سيكون المقاوم 150 أو 180 أوم مناسبًا. لتطبيقات الأرقام المتعددة، يتم استخدامتقنية التعددية. يقوم المتحكم الدقيق بتنشيط الكاثود المشترك لكل رقم بالتتابع أثناء إخراج نمط الشريحة لذلك الرقم على خطوط الأنود المشتركة. هذا يقلل بشكل كبير من عدد دبابيس الإدخال/الإخراج المطلوبة.

7.2 اعتبارات التصميم

• إدارة التيار:لا تتجاوز الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر (25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية). استخدم عامل التخفيض في بيئات درجة الحرارة العالية. بالنسبة للتصميمات المتعددة، تأكد من عدم تجاوز تيار النبضة الذروة (90 مللي أمبير كحد أقصى) عند حساب التيار اللحظي خلال وقت التشغيل القصير.
• تبديد الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض لكل شريحة، في تصميم متعدد مع تشغيل عدة شرائح في وقت واحد أو في درجات حرارة محيطة عالية، ضع في اعتبارك الطاقة الإجمالية وتأكد من التهوية الكافية.
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة، ولكن للحصول على أفضل سهولة قراءة، يجب توجيه الشاشة بشكل عمودي على خط رؤية المستخدم الأساسي.
• اتساق السطوع:إذا كان السطوع الموحد عبر وحدات متعددة أمرًا بالغ الأهمية، فحدد الأجزاء من نفس صندوق الشدة الضوئية من الشركة المصنعة.

8. المقارنة التقنية والتمييز

المميز الأساسي لـ LTS-3361JF هو استخدامه لتقنيةAlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم)للانبعاث الأصفر البرتقالي. مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، تقدم AlInGaP كفاءة ضوئية أعلى بكثير، مما يؤدي إلى ناتج أكثر إشراقًا عند نفس التيار، أو نفس السطوع بقدرة أقل. كما توفر عمومًا استقرارًا حراريًا أفضل وعمرًا أطول. مقارنة بالشاشات التي تستخدم الفوسفور المحول للطول الموجي (مثل بعض مصابيح LED البيضاء)، توفر AlInGaP لونًا أكثر نقاءً وتشبعًا مباشرة من تقاطع أشباه الموصلات. تكوين الكاثود المشترك قياسي ولكنه يوفر ميزة في البساطة للتعددية القائمة على المتحكم الدقيق مقارنة بالأنود المشترك في بعض معماريات النظام.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما هو الغرض من وجود طرفي كاثود مشترك (الطرف 1 والطرف 6)؟

ج: هذا في المقام الأول للتماثل الميكانيكي والتخطيطي على لوحة الدوائر المطبوعة. كهربائيًا، هما متصلان داخليًا. يساعد استخدام كلا الطرفين في توزيع التيار إذا تم إضاءة العديد من الشرائح في وقت واحد ويوفر استقرارًا ميكانيكيًا أفضل عند اللحام.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت؟

ج: ربما، ولكن مع قيود. الجهد الأمامي النموذجي هو 2.6 فولت، مما يترك 0.7 فولت فقط لمقاوم تحديد التيار عند 3.3 فولت. هذا يتطلب قيمة مقاوم صغيرة جدًا (على سبيل المثال، ~47 أوم لـ 15 مللي أمبير)، والتي قد تسحب تيارًا أكثر مما يمكن لطرف المتحكم الدقيق توفيره (غالبًا 20-25 مللي أمبير كحد أقصى لكل طرف). من الأكثر أمانًا استخدام ترانزستور أو دائرة متكاملة مشغلة.

س: ماذا يعني "نسبة مطابقة الشدة الضوئية 2:1" عمليًا؟

ج: يعني ذلك أنه داخل وحدة عرض واحدة، لن يكون أغمق شريحة أقل سطوعًا من نصف سطوع ألمع شريحة. هذا يضمن التجانس البصري عند إضاءة جميع الشرائح.

س: كيف أفسر تصنيف تيار الذروة الأمامي للتعددية؟

ج: إذا قمت بتعددية 4 أرقام بدورة عمل 1/4، فقد تقوم بتشغيل كل رقم بـ 4 أضعاف متوسط التيار المطلوب لمدة 1/4 من الوقت. إذا كنت تريد سطوعًا متوسطًا يقابل 10 مللي أمبير، فيمكنك النبض عند 40 مللي أمبير. هذا ضمن تصنيف ذروة 90 مللي أمبير، ولكن يجب عليك التأكد من أن عرض النبضة (وقت التشغيل لكل دورة) هو 0.1 مللي ثانية أو أقل وفقًا لحالة التصنيف، أو حساب درجة حرارة التقاطع الناتجة.

10. مثال على تصميم وحالة استخدام

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر مكون من 4 أرقام.

يقوم مصمم بإنشاء وحدة إمداد طاقة مكتبية تتطلب عرض جهد مكون من 4 أرقام (0.000 إلى 19.99 فولت). يختارون أربع شاشات عرض LTS-3361JF. لتقليل دبابيس الإدخال/الإخراج للمتحكم الدقيق، يستخدمون مخطط تعددية. يتم توصيل أطراف الكاثود المشتركة الأربعة (اثنان لكل رقم) بأربعة ترانزستورات NPN، يتم التحكم فيها بأربعة دبابيس متحكم دقيق. يتم توصيل خطوط الأنود الثمانية للشرائح (A-G، DP) بثمانية دبابيس متحكم دقيق عبر مقاومات تحديد تيار 180 أوم (لنظام 5 فولت). يقوم المتحكم الدقيق بتشغيل مقاطعة مؤقت كل 5 مللي ثانية. في كل مقاطعة، يقوم بإيقاف تشغيل ترانزستور الرقم السابق، وحساب نمط الشريحة للرقم التالي بناءً على الجهد المقاس، وإخراج هذا النمط إلى دبابيس الأنود، ثم تشغيل ترانزستور ذلك الرقم. تدور هذه الدورة باستمرار، مما يخلق عرضًا مستقرًا وخاليًا من الوميض. تم اختيار اللون الأصفر البرتقالي لرؤية جيدة تحت ظروف إضاءة مختلفة. يتأكد المصمم من أن إجمالي وقت التشغيل لكل رقم والتيار اللحظي لكل شريحة يظلان ضمن الحدود القصوى المطلقة.

11. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد LTS-3361JF على تكنولوجياالصمام الثنائي الباعث للضوء (LED). LED هو صمام ثنائي تقاطع p-n شبه موصل. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في منطقة التقاطع. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، فإنها تطلق الطاقة. في الصمام الثنائي السيليكوني القياسي، يتم إطلاق هذه الطاقة بشكل أساسي 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 بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تسمح سبائك AlInGaP للمهندسين "بضبط" فجوة النطاق لإنتاج الضوء في الأجزاء الحمراء والبرتقالية والعنبرية والأصفر المخضر من الطيف. يستخدم الجهاز ركيزة GaAs غير شفافة، والتي تمتص بعض الضوء المنبعث، ولكن تصميم وكفاءة المواد لا يزالان ينتجان سطوعًا عاليًا. كل شريحة من الشاشة هي رقاقة LED منفصلة أو مجموعة من الرقائق، موصلة داخليًا بالأطراف المقابلة.

12. اتجاهات التكنولوجيا

بينما تظل AlInGaP تقنية عالية الأداء للألوان من الأحمر إلى الأصفر، يظهر سوق عرض LED الأوسع عدة اتجاهات. هناك دفع مستمر نحوكفاءة أعلى(مزيد من اللومن لكل واط)، مما يقلل من استهلاك الطاقة في الأجهزة التي تعمل بالبطارية.التصغيرهو اتجاه آخر، مع توفر ارتفاعات أرقام ومسافات بكسل أصغر لعرض معلومات أكثر كثافة. يعد تطويرmicroLEDs ذات العرض المباشربوعد بسطوع وتباين وموثوقية أعلى للشاشات فائقة الدقة في المستقبل، على الرغم من أن هذه التكنولوجيا تركز حاليًا على وحدات بكسل أصغر من أرقام 7 شرائح. بالنسبة للشاشات الأبجدية الرقمية، هناك أيضًا اتجاه نحو التكامل، حيث يتم دمج دوائر التشغيل المتكاملة، والمتحكمات الدقيقة، وأحيانًا أجهزة الاستشعار مع وحدة العرض في مكون ذكي واحد لتبسيط تصميم المنتج النهائي. ومع ذلك، بالنسبة للمؤشرات الرقمية الفردية القياسية والفعالة من حيث التكلفة مثل LTS-3361JF، تقدم تكنولوجيا AlInGaP الراسخة توازنًا ممتازًا بين الأداء والموثوقية والتكلفة.