ورقة بيانات شاشة LED من نوع LTD-6402JS-02 - ارتفاع الرقم 0.56 بوصة - أصفر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - منخفض الطاقة - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTD-6402JS-02 هي وحدة عرض سباعية الأجزاء عالية الأداء ومنخفضة الطاقة، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة. وظيفتها الأساسية هي توفير حل عرض عالي الوضوح وموثوق وفعال في استهلاك الطاقة. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية أشباه الموصلات المتقدمة من نوع ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد (AlInGaP) لشرائح LED، والتي توفر سطوعًا وكفاءة فائقة مقارنة بالتقنيات القديمة مثل فوسفيد الجاليوم القياسي (GaP). الجهاز مصنف حسب شدة الإضاءة، مما يضمن مستويات سطوع متسقة عبر دفعات الإنتاج. يشمل السوق المستهدف أدوات القياس الصناعية، والإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات الاختبار والقياس، وأي نظام مضمن يتطلب شاشة رقمية مدمجة ومشرقة ومنخفضة الطاقة.

2. شرح مفصل للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الكهروضوئية

يتم تعريف الأداء الكهروضوئي عند درجة حرارة محيطة قياسية (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. المعيار الرئيسي، متوسط شدة الإضاءة (Iv)، له قيمة نموذجية تبلغ 700 ميكروكانديلا عند تيار أمامي (IF) يبلغ 1 مللي أمبير فقط لكل جزء، مما يبرز قدرته الاستثنائية على العمل بتيار منخفض. طول موجة الانبعاث القصوى (λp) هو نموذجيًا 588 نانومتر، والطول الموجي السائد (λd) هو 587 نانومتر، مما يضع الضوء المنبعث بشكل قاطع في المنطقة الصفراء من الطيف المرئي. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 15 نانومتر، مما يشير إلى انبعاث لوني نقي نسبيًا. معيار حاسم لتوحيد الشاشات متعددة الأرقام أو الأجزاء هو نسبة مطابقة شدة الإضاءة (IV-m)، والتي تحدد بحد أقصى 2:1 عند تشغيل الأجزاء بتيار 10 مللي أمبير، مما يضمن اتساقًا بصريًا مقبولاً.

2.2 المعايير الكهربائية

تحدد الخصائص الكهربائية حدود وظروف التشغيل. تصنيفات الحد الأقصى المطلقة تحدد تيار أمامي مستمر لكل جزء بقيمة 25 مللي أمبير، مع تخفيض خطي بدءًا من 25 درجة مئوية. يمكن للجهاز التعامل مع تيار أمامي ذروة يصل إلى 100 مللي أمبير في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). أقصى جهد عكسي لكل جزء هو 5 فولت. في ظروف التشغيل النموذجية، يتراوح الجهد الأمامي لكل جزء (VF) من 2.05 فولت إلى 2.6 فولت عند IF=20 مللي أمبير. التيار العكسي (IR) هو بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت. تبديد الطاقة لكل جزء مقدر بـ 75 ملي واط.

2.3 مواصفات الحرارة والبيئة

الجهاز مصنف لنطاق درجة حرارة تشغيل يتراوح من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية، مع نطاق تخزين مماثل. هذا النطاق الواسع يجعله مناسبًا للبيئات القاسية. بالنسبة للتجميع، أقصى درجة حرارة لحام هي 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 ملم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس المكون، وهو إرشاد قياسي لعمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات بوضوح إلى أن الجهاز "مصنف حسب شدة الإضاءة". وهذا يشير إلى عملية تصنيف أو فرز تعتمد على قياس الناتج الضوئي. على الرغم من عدم تقديم رموز تصنيف محددة في هذه الوثيقة، فإن هذه الممارسة تضمن حصول العملاء على شاشات ذات مستويات سطوع متسقة. عادةً ما تتضمن عملية التصنيف هذه اختبار كل وحدة عند تيار محدد (مثل 10 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير) وتجميعها في مجموعات بناءً على نطاقات شدة محددة مسبقًا (مثل 400-600 ميكروكانديلا، 600-800 ميكروكانديلا). وهذا يسمح للمصممين باختيار مجموعة تلبي متطلبات السطوع المحددة لديهم وتضمن التوحيد البصري في الشاشات متعددة الأرقام.

4. تحليل منحنيات الأداء

على الرغم من عدم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن منحنيات الأداء النموذجية لمثل هذا الجهاز ستشمل عدة رسومات رئيسية.منحنى التيار مقابل الجهد الأمامي (I-V)سيظهر العلاقة الأسية، مما يساعد المصممين على فهم متطلبات الجهد عند تيارات تشغيل مختلفة.شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى L-I)أمر بالغ الأهمية، حيث يوضح كيف يزداد الناتج الضوئي مع التيار، غالبًا في علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل، قبل أن يصل إلى مرحلة التشبع المحتملة.شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطةستوضح المنحنيات انخفاض الناتج الضوئي مع زيادة درجة الحرارة، وهو أمر حيوي للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية. أخيرًا،منحنى التوزيع الطيفيسيُمثل بصريًا طول موجة الذروة والعرض الطيفي، مؤكدًا نقطة اللون الأصفر.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتميز الجهاز بعبوة قياسية لشاشة عرض سباعية الأجزاء برقمين. يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح عام يبلغ ±0.25 ملم (0.01 بوصة). البعد الرئيسي هو ارتفاع الرقم، محدد بـ 0.56 بوصة (14.22 ملم). سيتضمن الرسم الميكانيكي التفصيلي الطول الإجمالي والعرض والارتفاع للعبوة، والمسافة بين الأرقام، وأبعاد الأجزاء، وموضع وقطر أطراف التثبيت.

5.2 توصيل الأطراف وتحديد القطبية

جهاز LTD-6402JS-02 هو جهاز ذومصعد مشتركله طرفان مستقلان للمصعد المشترك: الطرف 12 للرقم 1 والطرف 9 للرقم 2. وهذا يسمح بتعددية إرسال منفصلة لكل رقم. كاثودات الأجزاء (من A إلى G، بالإضافة إلى النقطة العشرية) مشتركة بين الرقمين. على سبيل المثال، الطرف 11 هو الكاثود للجزء 'A' لكل من الرقم 1 والرقم 2. الطرفان 6 و 8 مذكوران على أنهما "لا اتصال" (NC). النقطة العشرية اليمنى (D.P.) مدرجة ويتم التحكم فيها عبر الطرف 3. تحديد المصعد المشترك بشكل صحيح أمر بالغ الأهمية لتصميم الدائرة بشكل صحيح لتوفير مصدر تيار للطرف المشترك وسحب التيار عبر أطراف الأجزاء الفردية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الأساسي المقدم هو حد درجة حرارة اللحام: بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 ملم أسفل مستوى الجلوس. هذا توصية قياسية من JEDEC للمكونات ذات الثقوب المارة لمنع تلف شريحة LED، أو روابط الأسلاك، أو العبوة البلاستيكية. بالنسبة للتجميع، تنطبق عمليات اللحام بالموجة القياسية أو اللحام الانتقائي. يُنصح باتباع إرشادات IPC القياسية للتنظيف لتجنب بقايا اللحام على الوجه الرمادي الفاتح، مما قد يؤثر على التباين والمظهر. كما يُنصح بالتعامل السليم لتجنب الإجهاد الميكانيكي على الأطراف.

7. معلومات التغليف والطلب

رقم الجزء هو LTD-6402JS-02. غالبًا ما تشير اللاحقة "JS" إلى خصائص محددة مثل اللون ونمط العبوة. قد يشير "02" إلى مراجعة أو تصنيف محدد. من المحتمل أن يأتي الجهاز في أنابيب أو صواني مضادة للكهرباء الساكنة للتجميع الآلي. المرجع في ورقة البيانات هو Spec No.: DS30-2000-040. يجب على المصممين دائمًا التحقق من التغليف الدقيق (مثل الكمية لكل أنبوب، الأنابيب لكل صندوق) مع المورد أو الموزع في وقت الطلب.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية لأي تطبيق يتطلب رقمًا أو رقمين ساطعين وسهل القراءة. تشمل الاستخدامات الشائعة: عدادات لوحة للجهد أو التيار أو درجة الحرارة؛ الساعات الرقمية والموقتات؛ وحدات لوحة النتائج؛ لوحات تحكم الأجهزة (مثل أفران الميكروويف، الغسالات)؛ قراءات معدات الاختبار؛ ومؤشرات حالة أنظمة التحكم الصناعية.

8.2 اعتبارات التصميم

تحديد التيار:كجهاز ذو مصعد مشترك، يجب توصيل أطراف المصعد بمصدر جهد موجب من خلال نظام تحديد تيار. يجب توصيل كل طرف كاثود للجزء بمصرف تيار، عادةً طرف دخل/خرج لوحدة تحكم دقيقة أو دائرة متكاملة سائق. مقاومات تحديد التيار الخارجيةإلزامية تمامًالكل جزء أو مصعد مشترك لمنع التيار المفرط وتدمير مصابيح LED. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام R = (Vcc - Vf) / If، حيث Vf هو الجهد الأمامي (استخدم 2.6 فولت كحد أقصى للاعتمادية) و If هو التيار الأمامي المطلوب (مثل 10-20 مللي أمبير للسطوع الكامل، 1-5 مللي أمبير للطاقة المنخفضة).

التعددية (Multiplexing):لتشغيل رقمين، يتم تبديل المصاعد المشتركة (الطرفان 9 و 12) بسرعة بينما يتم تطبيق بيانات الأجزاء المقابلة على أطراف الكاثود المشتركة. هذا يقلل عدد أطراف السائق المطلوبة من 15 (7 أجزاء + DP لكل رقم) إلى 9 فقط (7 أجزاء + DP + 2 مشترك). يُوصى بمعدل تحديث أعلى من 60 هرتز لتجنب الوميض المرئي.

زاوية المشاهدة:تدعي ورقة البيانات "زاوية مشاهدة واسعة"، وهو أمر نموذجي لشاشات العرض السباعية الأجزاء LED. يجب أخذ هذا في الاعتبار عند وضع الشاشة ميكانيكيًا داخل غلاف المنتج النهائي.

9. المقارنة التقنية

المميز الرئيسي لشاشة LTD-6402JS-02 هو استخدامها لتقنيةAlInGaP على ركيزة GaAs غير شفافةللانبعاث الأصفر. مقارنة بتقنية GaP:Y القديمة (فوسفيد الجاليوم المطعم بالنيتروجين للأصفر)، توفر مصابيح LED من نوع AlInGaP كفاءة إضاءة وسطوعًا أعلى بكثير عند نفس التيار، ونقاء لوني أفضل، وأداء متفوق عبر درجات الحرارة. عند مقارنتها بمصابيح LED الحمراء القياسية من نوع GaAsP أو GaP، يوفر اللون الأصفر تباينًا ممتازًا ضد الوجه الرمادي الفاتح وغالبًا ما يُعتبر أكثر إرضاءً بصريًا وأقل إجهادًا في ظروف الإضاءة المنخفضة. قدرتها على العمل بتيار منخفض (حتى 1 مللي أمبير لكل جزء مع سطوع قابل للاستخدام) تمنحها ميزة في التطبيقات التي تعمل بالبطارية أو الحساسة للطاقة مقارنة بالشاشات التي تتطلب 10-20 مللي أمبير للرؤية الكافية.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما الفرق بين المصعد المشترك والكاثود المشترك؟
ج: في شاشة المصعد المشترك، يتم توصيل جميع مصاعد مصابيح LED (الأجزاء) معًا بمصدر موجب. تقوم بتشغيل جزء عن طريق توصيل كاثوده بالأرض (منطق منخفض). في شاشة الكاثود المشترك، يتم توصيل جميع الكاثودات بالأرض، وتقوم بتشغيل جزء عن طريق تطبيق جهد موجب على مصعده. جهاز LTD-6402JS-02 هو جهاز ذو مصعد مشترك.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف وحدة تحكم دقيقة؟
ج: يمكنك سحب تيار من كاثودات الأجزاء باستخدام طرف وحدة تحكم دقيقة مُهيأ كمخرج منخفض، بشرط عدم تجاوز الحد الأقصى لتصنيف سحب التيار للطرف (تحقق من ورقة بيانات MCU). ومع ذلك، عادةً لا يمكنك توفير تيار كافٍ من طرف MCU لتشغيل المصعد المشترك مباشرة للتعددية. عادةً ما يكون الترانزستور (مثل ثنائي القطب PNP أو MOSFET من نوع P-channel) مطلوبًا لتبديل تيار المصعد المشترك الأعلى لكل رقم.

س: لماذا توجد نسبة مطابقة شدة 2:1؟
ج: هذا يعني أن الجزء الأقل سطوعًا في الشاشة لن يكون أقل من نصف سطوع الجزء الأكثر سطوعًا تحت نفس ظروف الاختبار. تضمن هذه النسبة توحيدًا بصريًا معقولاً. للتطبيقات الحرجة، يُوصى باختيار شاشات من نفس مجموعة شدة الإضاءة.

س: ماذا يعني "AlInGaP على ركيزة GaAs غير شفافة"؟
ج: طبقات الانبعاث الضوئي مصنوعة من مادة أشباه الموصلات AlInGaP. تنمو هذه الطبقة النشطة على رقاقة زرنيخيد الجاليوم (GaAs) التي لا تنقل الضوء. لذلك، ينبعث الضوء فقط من السطح العلوي للشريحة، وهو بناء قياسي لمصابيح LED عالية السطوع، مما يساهم في التباين العالي المذكور في الميزات.

11. مثال تطبيقي عملي

حالة تصميم: قراءة فولتميتر رقمي بسيط برقمين.
فكر في تصميم عرض فولتميتر تيار مستمر من 0 إلى 99 فولت. تقوم وحدة تحكم دقيقة مزودة بمحول تناظري إلى رقمي (ADC) بقراءة جهد الدخل. يقوم البرنامج بتحجيم قيمة ADC إلى رقم بين 0 و 99. لتشغيل LTD-6402JS-02:
1. يتم توصيل طرفي المصعد المشترك بطرفي دخل/خرج منفصلين لوحدة التحكم الدقيقة عبر ترانزستورات PNP صغيرة (مثل 2N3906). يتم تشغيل القواعد عبر مقاومات تحديد تيار.
2. يتم توصيل أطراف الكاثود الثمانية للأجزاء (A-G و DP) بثمانية أطراف دخل/خرج لوحدة التحكم الدقيقة، كل منها مع مقاومة تحديد تيار متسلسلة (مثل 150 أوم لـ ~20 مللي أمبير عند مصدر 5 فولت، مع الأخذ في الاعتبار Vf~2.6 فولت).
3. في البرنامج الثابت، يتم تعيين مقاطعة مؤقت للتعددية. في دورة مقاطعة واحدة، تقوم وحدة التحكم الدقيقة بما يلي:
- تقوم بإيقاف تشغيل ترانزستوري الرقمين.
- تحسب كود 7 أجزاء لرقم العشرات.
- تخرج هذا الكود على أطراف الأجزاء.
- تقوم بتشغيل الترانزستور للمصعد المشترك لرقم العشرات.
- تنتظر تأخيرًا قصيرًا (مثل 5 مللي ثانية).
- تكرر العملية لرقم الآحاد.
هذا يخلق عرضًا ثابتًا برقمين خاليًا من الوميض يظهر الجهد المقاس.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

شرائح LED في هذه الشاشة تعتمد على ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد (AlInGaP)، وهو شبه موصل مركب من المجموعة الثالثة والخامسة. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n لهذه المادة، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة. إعادة اتحادها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث يتحدد بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات، والتي يتم هندستها عن طريق التحكم الدقيق في نسب الألومنيوم والإنديوم والجاليوم والفوسفور أثناء نمو البلورة. يتم تحقيق اللون الأصفر (~587-588 نانومتر) بتركيبة محددة. تعمل "ركيزة GaAs غير الشفافة" كدعم ميكانيكي ولكنها تمتص أي ضوء ينبعث للأسفل، مما يجبر كل الضوء المفيد على الخروج عبر الجزء العلوي من الشريحة، مما يعزز اتجاهية وتباين الشاشة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

بينما تظل شاشات العرض السباعية الأجزاء عنصرًا أساسيًا للقراءات الرقمية، فإن الاتجاه الأوسع في تكنولوجيا العرض يتحرك نحو حلول أكثر تكاملاً وتنوعًا. توفر شاشات OLED و LCD ذات المصفوفة النقطية إمكانيات أبجدية رقمية ورسومية في عبوات ذات حجم مماثل. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب بساطة شديدة، وموثوقية، ونطاق درجة حرارة واسع، وسطوع عالي، وتكلفة منخفضة لكل رقم، تظل شاشات العرض السباعية الأجزاء LED مثل LTD-6402JS-02 ذات صلة عالية. يركز التطور داخل هذا القطاع نفسه على زيادة الكفاءة (مزيد من الضوء لكل مللي أمبير)، وتحسين زوايا المشاهدة، وتقليل حجم العبوة (إصدارات SMD)، وتوسيع خيارات الألوان. يمثل استخدام AlInGaP، كما هو موضح هنا، خطوة كبيرة في الكفاءة مقارنة بالتقنيات القديمة ويظل معيارًا لمصابيح LED عالية الأداء باللون الأحمر والبرتقالي والأصفر.