ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-3861JS - ارتفاع الرقم 0.3 بوصة - أصفر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 40 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-3861JS هي وحدة عرض أبجدية رقمية ذات رقم واحد وسبعة أجزاء، مُصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية أو أبجدية محدودة واضحة وعالية الوضوح. وظيفتها الأساسية هي تحويل الإشارات الكهربائية إلى نمط ضوئي مجزأ مرئي يمثل الأرقام وبعض الحروف. تعتمد التقنية الأساسية على مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP)، والتي صُممت خصيصًا لبعث الضوء في منطقة الطول الموجي الأصفر. يُعرف نظام المادة هذا بكفاءته العالية وسطوعه الممتاز مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل فوسفيد الجاليوم القياسي (GaP). تتميز الوحدة بواجهة أمامية رمادية وعلامات أجزاء بيضاء، والتي تعمل بالتزامن مع الانبعاث الأصفر لإنشاء حرف ذو تباين عالٍ وسهل القراءة، خاصة تحت ظروف الإضاءة المحيطة المختلفة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تقدم الشاشة عدة مزايا رئيسية تجعلها مناسبة لمجموعة من التطبيقات الصناعية والاستهلاكية. يضمن سطوعها العالي ونسبة التباين الممتازة إمكانية القراءة حتى في البيئات المضاءة بشكل ساطع. تتيح زاوية الرؤية الواسعة رؤية الشاشة بوضوح من مواقع مختلفة، وهو أمر بالغ الأهمية لأجهزة القياس اللوحية والأدوات. تعني الموثوقية الصلبة لتقنية LED أن لديها عمر تشغيلي طويل، ومقاومة للصدمات والاهتزازات، ووقت استجابة سريع. يجعلها متطلبات الطاقة المنخفضة متوافقة مع دوائر المنطق الرقمية منخفضة الجهد أو التي تعمل بالبطارية. تشمل الأسواق والتطبيقات المستهدفة النموذجية: معدات الاختبار والقياس (مقاييس متعددة، راسمات الذبذبات)، لوحات التحكم الصناعية، مؤشرات لوحة عدادات السيارات، الأجهزة الاستهلاكية، وأي جهاز إلكتروني حيث تكون هناك حاجة لعرض رقمي مضغوط وموثوق.

2. المعلمات التقنية والتفسير الموضوعي

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يعد الأداء الضوئي محورياً لوظيفة الشاشة. يتم تحديد متوسط الشدة الضوئية (Iv) بين 200 و 600 ميكروكانديلا (µcd) عند تيار أمامي (If) مقداره 1 مللي أمبير. يشير هذا النطاق إلى عملية تصنيف أو فرز للسطوع. من المرجح أن تقع القيمة النموذجية في منتصف هذا النطاق. يبلغ طول موجة الانبعاث الذروي (λp) 588 نانومتر، والطول الموجي السائد (λd) 587 نانومتر، وكلاهما مقاس عند If=20mA. تضع هذه القيم الناتج بشكل قاطع في المنطقة الصفراء النقية من الطيف المرئي. يشير عرض النطاق النصفي الطيفي (Δλ) البالغ 15 نانومتر إلى نطاق طيفي ضيق نسبيًا، مما ينتج عنه لون أصفر مشبع ونقي دون انتشار كبير في الأطوال الموجية الخضراء أو البرتقالية المجاورة. تحدد نسبة مطابقة الشدة الضوئية القصوى 2:1 التباين المسموح به في السطوع بين الأجزاء المختلفة لنفس الرقم، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

2.2 المعلمات الكهربائية

تحدد الخصائص الكهربائية الواجهة بين الشاشة ودوائر القيادة. يبلغ جهد الأمام لكل جزء (Vf) قيمة نموذجية تبلغ 2.6 فولت وحد أقصى 2.6 فولت عند If=20mA. هذه معلمة حاسمة لتصميم مقاومات تحديد التيار أو دوائر القيادة ذات التيار الثابت. يعتبر جهد الأمام المنخفض مفيدًا لتصميم الأنظمة منخفضة الجهد. يبلغ التيار العكسي لكل جزء (Ir) حدًا أقصى قدره 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (Vr) قدره 5 فولت، مما يشير إلى تيار التسرب عندما يكون LED في حالة انحياز عكسي، وهو أمر مهم لدوائر التعدد. توفر التصنيفات القصوى المطلقة حدودًا صارمة: تيار أمامي مستمر لكل جزء قدره 25 مللي أمبير (مخفض فوق 25 درجة مئوية)، وتيار أمامي ذروي قدره 60 مللي أمبير تحت ظروف النبض، وحد أقصى لتبديد الطاقة لكل جزء قدره 40 ميغاواط. يمكن أن يتسبب تجاوز هذه التصنيفات في تدهور فوري أو تدريجي لرقاقة LED.

2.3 المواصفات الحرارية والبيئية

تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل يتراوح من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يجعل هذا النطاق الواسع الجهاز مناسبًا للاستخدام في البيئات القاسية، سواء في الداخل أو في الهواء الطلق. نطاق درجة حرارة التخزين مماثل. تصنيف درجة حرارة اللحام بالغ الأهمية للتجميع: يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة قصوى تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة عند نقطة 1.6 ملم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس العبوة. هذا يحدد ملف تعريف لحام إعادة التدفق الذي يجب استخدامه أثناء تجميع لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لمنع التلف الحراري للشريحة الداخلية، أو روابط الأسلاك، أو العبوة البلاستيكية.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الجهاز \"مصنف للشدة الضوئية\". يشير هذا إلى عملية تصنيف أو فرز يتم إجراؤها أثناء التصنيع. بسبب الاختلافات المتأصلة في عمليات النمو البلوري الطبقي لأشباه الموصلات وتصنيع الرقائق، يمكن أن يكون لمصابيح LED من نفس الدفعة الإنتاجية مخرجات بصرية مختلفة قليلاً. لضمان الاتساق للمستخدم النهائي، يتم اختبار الوحدات المصنعة وفرزها إلى \"صناديق\" مختلفة بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند تيار اختبار قياسي (على الأرجح 1 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير). يمثل النطاق المحدد من 200 إلى 600 µcd الانتشار عبر الصناديق المقدمة لهذا المنتج. يجب أن يدرك المصممون أن السطوع الفعلي لوحدة معينة سوف يقع ضمن هذا النطاق المحدد مسبقًا. تشير المواصفات الطيفية الضيقة (الطول الموجي) إلى أن تصنيف اللون يتم التحكم فيه بإحكام أيضًا، مما يضمن درجة لون صفراء متسقة عبر جميع الوحدات.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز ستكون ضرورية للتصميم المتعمق. ستشمل هذه عادةً:التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V): يُظهر هذا المنحنى غير الخطي العلاقة بين الجهد المطبق عبر LED والتيار الناتج. إنه أمر بالغ الأهمية لتحديد قيمة المقاوم التسلسلي المناسبة لتحقيق تيار التشغيل المطلوب.الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (منحنى L-I): يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد إخراج الضوء مع زيادة تيار القيادة. يكون خطيًا بشكل عام على مدى معين ولكنه سيشبع عند التيارات العالية.الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة: يُظهر هذا المنحنى كيف ينخفض إخراج الضوء مع زيادة درجة حرارة التقاطع لـ LED. فهم هذا التخفيض (derating) أمر حيوي للتطبيقات التي تعمل في درجات حرارة محيطة عالية.منحنى التوزيع الطيفي: رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يؤكد بصريًا عرض النصف الضيق البالغ 15 نانومتر والذروة عند 588 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

يستخدم الجهاز تنسيق DIP (حزمة مزدوجة الخط) قياسيًا برقم واحد و 10 دبابيس، ومنظر جانبي. يتم توفير أبعاد العبوة بالمليمترات مع تسامح قياسي يبلغ ±0.25 ملم. يشير ارتفاع الرقم 0.3 بوصة (7.62 ملم) إلى الحجم المادي للحرف المضاء. الوجه الرمادي والأجزاء البيضاء هما جزء من القولبة البلاستيكية. يعد مخطط توصيل الدبابيس أمرًا بالغ الأهمية: فهو يُظهر تكوين أنود مشترك مع دبوسين أنود مشتركين (1 و 6) للتكرار أو كثافة تيار أقل لكل دبوس. الدبابيس الأخرى (2، 3، 4، 5، 7، 8، 9، 10) هي الكاثودات للأجزاء F، G، E، D، النقطة العشرية، C، B، و A على التوالي. يؤكد مخطط الدائرة الداخلية أن جميع أجزاء LED للرقم تشترك في اتصال موجب مشترك (أنود)، ولكل جزء اتصاله السلبي الخاص (كاثود). يتم قيادة هذا التكوين عادةً بواسطة IC قيادة من نوع \"sink\" يقوم بتوصيل كاثود الجزء المراد إضاءته بالأرضي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الرئيسي للتجميع هو مواصفة درجة حرارة اللحام: 260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ على بعد 1.6 ملم أسفل مستوى الجلوس. يترجم هذا إلى ملف تعريف قياسي لإعادة تدفق اللحام الخالي من الرصاص (مثل IPC/JEDEC J-STD-020). يجب أن يضمن الملف الشخصي ألا يتجاوز جسم المكون حد درجة الحرارة/الزمن هذا لمنع تلف راتنج الإيبوكسي، أو رقاقة LED، أو روابط الأسلاك الداخلية. بالنسبة للحام اليدوي، يجب استخدام مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة، ويجب تقليل وقت التلامس إلى الحد الأدنى. يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القياسية أثناء التعامل والتجميع، حيث أن رقائق LED حساسة للكهرباء الساكنة. يجب أن يكون التخزين في بيئة محيطة جافة ضمن النطاق المحدد من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ويفضل في أكياس أجهزة حساسة للرطوبة (MSD) إذا تم تمديد العمر الافتراضي للتخزين.

7. معلومات التعبئة والطلب

رقم الجزء هو LTS-3861JS. من المحتمل أن تشير البادئة \"LTS\" إلى منتج عرض من Lite-On، و \"3861\" هي السلسلة/الموديل المحدد، وقد تشير \"JS\" إلى اللون (أصفر) ونمط العبوة. لا تحدد ورقة البيانات تفاصيل التعبئة السائبة (أنابيب، صواني، أو بكرات)، ولكن عادةً ما يتم توريد مثل هذه الشاشات في أنابيب مضادة للكهرباء الساكنة أو عبوات ذخيرة للإدخال الآلي، أو في بكرات لوضع الشريط والبكرة الآلي. يتضمن الملصق على العبوة عادةً رقم الجزء، والكمية، ورمز التاريخ، ورمز تصنيف الشدة الضوئية إذا كان ذلك مناسبًا.

8. توصيات التطبيق

دوائر التطبيق النموذجية: يتم قيادة تكوين الأنود المشترك بشكل أفضل بواسطة متحكم دقيق أو IC قيادة مخصص بمخرجات تصريف مفتوحة أو جامع مفتوح. يجب توصيل مقاوم محدد للتيار على التوالي مع كل دبوس كاثود (أو كل مخرج قيادة). يتم حساب قيمة المقاوم باستخدام R = (Vcc - Vf) / If، حيث Vcc هو جهد الإمداد، و Vf هو جهد الأمام لـ LED (استخدم 2.6 فولت هامش تصميم)، و If هو تيار الأمام المطلوب (مثل 10-20 مللي أمبير للسطوع الكامل). لتعددية عدة أرقام، يتم تبديل الأنودات المشتركة بالتتابع (مسح) أثناء قيادة الكاثودات المناسبة لكل رقم.اعتبارات التصميم: 1)تحديد التيار: استخدم دائمًا مقاومات تسلسلية أو وحدات قيادة ذات تيار ثابت. 2)إدارة الحرارة: على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من التهوية الكافية إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو تيار مستمر مرتفع. 3)زاوية الرؤية: قم بتركيب الشاشة مع مراعاة خط رؤية المستخدم المقصود بالنسبة لزاوية الرؤية الواسعة المحددة. 4)تحكم السطوع: يمكن ضبط السطوع عن طريق تغيير تيار الأمام (ضمن التصنيفات) أو باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM) على وحدة القيادة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

المميز الأساسي لـ LTS-3861JS هو استخدامه لمادة AlInGaP للانبعاث الأصفر. مقارنة بتقنية GaP:Y الأقدم (فوسفيد الجاليوم المطعم للون الأصفر)، تقدم AlInGaP كفاءة ضوئية أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار القيادة، أو سطوع مماثل بطاقة أقل. كما توفر نقاء لوني وتشبع متفوقين. مقارنة بـ LED أبيض مُرشح أو محول بالفوسفور يستخدم خلف مرشح ملون لصنع اللون الأصفر، فإن الانبعاث الأصفر المباشر لـ AlInGaP أكثر كفاءة وله نقطة لون أكثر استقرارًا مع تغيرات درجة الحرارة والتيار. يعد ارتفاع الرقم 0.3 بوصة حجمًا قياسيًا، يوفر توازنًا جيدًا بين إمكانية القراءة واستهلاك مساحة اللوحة، ويقع بين شاشات 0.2 بوصة الأصغر وشاشات 0.5 بوصة أو 0.56 بوصة الأكبر.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها لمصدر طاقة 5 فولت؟ج: لتيار مستهدف قدره 20 مللي أمبير و Vf قدره 2.6 فولت، R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 أوم. سيكون المقاوم القياسي 120Ω أو 150Ω مناسبًا.س: هل يمكنني قيادته مباشرة من دبوس متحكم دقيق؟ج: لا يُنصح بتوفير تيار الأنود المشترك من دبوس MCU، حيث أن إجمالي تيار الرقم (مثل 8 أجزاء * 20 مللي أمبير = 160 مللي أمبير) يتجاوز تصنيفات الدبوس. استخدم MCU للتحكم في ترانزستور أو IC قيادة. قد يكون من الممكن تصريف تيار الكاثود (لكل جزء) عبر دبوس MCU إذا لم يتم تجاوز تصنيف تصريف تيار الدبوس (مثل 25 مللي أمبير) لكل جزء.س: لماذا يوجد دبوسان أنود مشتركان (1 و 6)؟ج: للتكرار ولتوزيع إجمالي تيار الأنود. عندما تكون جميع الأجزاء مضاءة، يتدفق إجمالي التيار إلى الأنود المشترك. يقلل وجود دبوسين من كثافة التيار لكل دبوس، ويحسن الموثوقية، ويوفر اتصالًا احتياطيًا. يجب توصيلهما معًا على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).س: ماذا تعني نسبة مطابقة الشدة الضوئية 2:1؟ج: تعني أن ألمع جزء في الرقم لن يكون أكثر سطوعًا بمرتين من الخافت تحت نفس ظروف الاختبار، مما يضمن التوحيد البصري.

11. تصميم عملي وحالة استخدام

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر رقمي بسيط: يقوم مصمم بإنشاء عرض فولتميتر تيار مستمر مكون من 3 أرقام. يختار ثلاث شاشات LTS-3861JS. يقرأ محول التناظري إلى الرقمي (ADC) الخاص بالمتحكم الدقيق الجهد، ويحوله إلى قيمة، ويقود الشاشات. يتم استخدام IC قيادة مخصص للشاشات السباعية الأجزاء (مثل MAX7219 أو سجل إزاحة متعدد) للوصل بين عدد قليل من دبابيس الإدخال/الإخراج الخاصة بـ MCU و 24 خط جزء (3 أرقام * 8 أجزاء) و 3 خطوط أنود مشتركة. يتعامل IC القيادة مع المسح المتعدد، وتحديث كل رقم بالتتابع بتردد عالٍ لتجنب الوميض. يحسب المصمم المقاومات التسلسلية بناءً على جهد خرج وحدة القيادة والسطوع المطلوب. يضع تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) الشاشات في صف، مع توجيه دقيق لتجنب التداخل. يوفر الوجه الرمادي والأجزاء الصفراء مظهر أداة كلاسيكي عالي التباين. يضمن نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع الوظيفة في بيئة ورشة العمل.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد مبدأ التشغيل الأساسي على الإضاءة الكهربائية في تقاطع أشباه الموصلات من النوع p-n. تتكون رقاقة AlInGaP من طبقات من مركبات الألومنيوم، الإنديوم، الجاليوم، والفوسفيد تنمو بشكل طبقي على ركيزة زرنيخيد الجاليوم (GaAs) غير الشفافة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للتقاطع (حوالي 2 فولت)، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تحدد طاقة فجوة النطاق المحددة لسبيكة AlInGaP الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، وهو في هذه الحالة أصفر (~587-588 نانومتر). تمتص الركيزة GaAs غير الشفافة أي ضوء ينبعث للأسفل، مما يحسن التباين عن طريق منع الانعكاس الداخلي الذي يمكن أن يغسل الأجزاء.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تمثل تقنية AlInGaP تقدمًا كبيرًا في كفاءة LED المرئي للألوان الحمراء والبرتقالية والعنبرية والصفراء. لقد حلت إلى حد كبير محل تقنيات GaAsP و GaP الأقدم في التطبيقات التي تتطلب أداءً حرجًا. الاتجاه في تكنولوجيا العرض هو نحو تكامل أعلى وتصغير. بينما تظل شاشات العرض السباعية الأجزاء المنفصلة مثل LTS-3861JS حيوية للعديد من التطبيقات، هناك استخدام متزايد لشاشات LED ذات المصفوفة النقطية وشاشات OLED لمرونة أكبر في عرض الرسومات والنص. ومع ذلك، بالنسبة للقراءات الرقمية البسيطة والمشرقة ومنخفضة التكلفة وعالية الموثوقية، تستمر شاشات LED السباعية الأجزاء المخصصة مثل هذه، خاصة مع المواد الفعالة مثل AlInGaP، في لعب دور قوي ودائم في التصميم الإلكتروني بسبب بساطتها وقوتها وإمكانية قراءتها الممتازة.