ورقة بيانات شاشة LED زرقاء مقاس 0.8 بوصة LTS-3401TBE - ارتفاع الرقم 20.32 مم - جهد أمامي 3.8 فولت - استطاعة 70 ميلي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

LTS-3401TBE هي وحدة عرض أبجدية رقمية ذات سبعة مقاطع صلبة، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة ومشرقة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل الأرقام (0-9) وبعض الحروف بصريًا باستخدام مقاطع LED قابلة للعنونة بشكل فردي. يستخدم الجهاز رقائق LED زرقاء تعتمد على تقنية InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد) المترسبة على ركيزة من الياقوت. تتميز الشاشة بوجه رمادي فاتح ولون مقاطع أبيض، مما يوفر تباينًا عاليًا لقراءة ممتازة. يتم تصنيفها كشاشة من نوع الأنود المشترك، مما يعني أن أقطاب الأنود لجميع المقاطع متصلة داخليًا بأطراف مشتركة، مما يتطلب تكوين سائق لسحب التيار.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تم تصميم هذه الشاشة للعمل بمنخفض الطاقة، مما يجعلها مناسبة للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو الواعية للطاقة. تشمل المزايا الرئيسية متطلباتها المنخفضة للتيار، حيث يمكن تشغيل المقاطع بفعالية بتيارات منخفضة تصل إلى 1 مللي أمبير، ومطابقة ممتازة للشدة الضوئية بين المقاطع لمظهر موحد. تضمن السطوع العالي وزاوية الرؤية الواسعة الرؤية من منظورات مختلفة. يوفر بناؤها الصلب موثوقية عالية وعمر تشغيلي طويل مقارنة بتقنيات العرض الأخرى. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية أجهزة القياس المحمولة، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار، وأي جهاز يتطلب شاشة رقمية مدمجة وموثوقة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

الأداء البصري هو محور وظيفة الشاشة. في ظل حالة اختبار قياسية لتيار أمامي 10 مللي أمبير (I_F) لكل مقطع، تتراوح الشدة الضوئية المتوسطة (I_V) من حد أدنى 6.4 ملي كانديلا (mcd) إلى قيمة نموذجية 10 mcd. يتم قياس هذه الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة منحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن ارتباط القيمة بإدراك الإنسان. الطول الموجي السائد (λ_d) محدد عند 470 نانومتر (nm)، مما يضع الانبعاث في المنطقة الزرقاء من الطيف المرئي. الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_p) هو نموذجيًا 468 نانومتر، وعرض النصف الطيفي (Δλ) هو 25 نانومتر، مما يشير إلى لون أزرق نقي نسبيًا. نسبة مطابقة الشدة الضوئية بين المقاطع هي 2:1 كحد أقصى، مما يضمن تجانسًا مقبولاً عبر الرقم.

2.2 المعلمات الكهربائية

تحدد الخصائص الكهربائية متطلبات وحدود التشغيل. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر لكل مقطع هو 20 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع تخفيض خطي بمقدار 0.25 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. يمكن أن يصل التيار الأمامي الذروي، للتشغيل النبضي بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية، إلى 100 مللي أمبير. الجهد الأمامي (V_F) لكل مقطع، المقاس عند I_F=20mA، له قيمة قصوى تبلغ 3.8 فولت، مع قيمة نموذجية تبلغ 3.3 فولت. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار. الحد الأقصى لتبديد الطاقة لكل مقطع هو 70 ميلي واط. التيار العكسي (I_R) محدود بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت، على الرغم من أن الجهاز غير مخصص للتشغيل بالتحيز العكسي المستمر.

2.3 التصنيفات الحرارية والبيئية

تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل يتراوح من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، مع نطاق تخزين مماثل. يجعل هذا النطاق الواسع الجهاز مناسبًا لظروف بيئية متنوعة. مواصفة معالجة حرجة هي حد درجة حرارة اللحام: يمكن للجهاز تحمل حد أقصى 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى الجلوس، وهي معلومات أساسية لتجميع اللوحة المطبوعة باستخدام عمليات لحام إعادة التدفق.

3. معلومات الميكانيكية والتغليف

3.1 الأبعاد والتفاوتات المسموح بها

يبلغ ارتفاع الرقم في الشاشة 0.8 بوصة (20.32 مم). يتم توفير جميع أبعاد العبوة بالمليمترات. التفاوتات العامة هي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية تفاوت إزاحة طرف الطرف ±0.4 مم، وحدود على المواد الغريبة وتلوث الحبر على سطح المقطع، وحد على انحناء العاكس (≤1% من طوله). قطر فتحة اللوحة المطبوعة الموصى به للأطراف هو 1.0 مم لضمان ملاءمة مناسبة.

3.2 مخطط توصيل الأطراف

يحتوي الجهاز على 18 طرفًا في تكوين حزمة مزدوجة الخط (DIP). يؤكد مخطط الدائرة الداخلية على بنية الأنود المشترك. توصيل الأطراف كما يلي: الأطراف 4، 6، 12، و17 هي توصيلات الأنود المشترك. موصلات الكاثود للمقاطع موزعة عبر الأطراف الأخرى: A (الطرف 2)، B (الطرف 15)، C (الطرف 13)، D (الطرف 11)، E (الطرف 5)، F (الطرف 3)، و G (الطرف 14). بالإضافة إلى ذلك، هناك موصلات كاثود للنقطة العشرية اليسرى (L.D.P، الطرف 7) والنقطة العشرية اليمنى (R.D.P، الطرف 10). الأطراف 1، 8، 9، 16، و18 مذكورة على أنها بدون توصيل (NO PIN). هذا التوصيل للأطراف ضروري لتصميم تخطيط اللوحة المطبوعة ودائرة السائق.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهربائية والبصرية النموذجية، وهي قياسية لمكونات LED. بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن هذه المنحنيات تشمل عادة العلاقة بين التيار الأمامي (I_F) والجهد الأمامي (V_F)، وهي غير خطية وحاسمة لتصميم السائق. منحنى شائع آخر يظهر الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي، موضحًا كيف يزيد السطوع مع التيار. يوضح منحنى ثالث نموذجي التحول في الطول الموجي السائد أو الجهد الأمامي بالنسبة لدرجة حرارة التقاطع. يسمح تحليل هذه المنحنيات للمصممين بتحسين الأداء، وفهم الكفاءة، والتنبؤ بالسلوك في ظل ظروف تشغيل مختلفة، مثل اختلافات درجة الحرارة أو مخططات التعتيم.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 معلمات لحام إعادة التدفق

كما هو مذكور في التصنيفات القصوى المطلقة، يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة قصوى تبلغ 3 ثوانٍ. يتوافق هذا مع ملفات لحام إعادة التدفق الخالية من الرصاص النموذجية. يجب على المصممين التأكد من أن الملف الحراري المستخدم أثناء تجميع اللوحة المطبوعة لا يتجاوز هذا الحد لمنع تلف رقائق LED الداخلية، أو روابط الأسلاك، أو العبوة البلاستيكية.

5.2 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

تعتبر مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. لمنع تلف ESD أثناء التعامل والتجميع، يوصى بشدة بالإجراءات التالية: يجب على الموظفين استخدام أساور معصم موصلة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة. يجب تأريض جميع المعدات، وطاولات العمل، وأرفف التخزين بشكل صحيح. يجب استخدام جهاز تأيين (منفاخ أيوني) لتحييد الشحنات الساكنة التي قد تتراكم على سطح العبوة البلاستيكية بسبب الاحتكاك أثناء التعامل أو التخزين. هذه الاحتياطات حيوية للحفاظ على عائد تصنيع عالي وموثوقية.

5.3 ظروف التخزين

يجب تخزين الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد له من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يُنصح بتخزين المكونات في أكياس حاجزة للرطوبة مع مجفف إذا كانت حساسة لامتصاص الرطوبة، على الرغم من أن هذا المطلب المحدد غير مذكور في ورقة البيانات المقدمة. من المهم أيضًا التعامل السليم لتجنب الإجهاد الميكانيكي على الأطراف أو وجه الشاشة.

6. اقتراحات التطبيق

6.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

تعتبر LTS-3401TBE مثالية لأي تطبيق يتطلب شاشة رقمية مدمجة ومنخفضة الطاقة. تشمل الاستخدامات الشائعة أجهزة الملتيميتر الرقمية، وعدادات التردد، وعروض الساعات، والمقاييس، ومعدات المراقبة الطبية، وقراءات لوحة عدادات السيارات (للمعلومات غير الحرجة)، ومؤشرات العمليات الصناعية. يوفر لونها الأزرق رؤية جيدة ويمكن اختياره للتمييز الجمالي أو الوظيفي عن شاشات الأحمر أو الأخضر التقليدية.

6.2 اعتبارات التصميم والدوائر الكهربائية

عند تصميم دائرة سائق، يجب مراعاة تكوين الأنود المشترك. يتضمن هذا عادةً توصيل أطراف الأنود المشترك بجهد إمداد موجب (V_CC) من خلال مقاومة تحديد تيار محتملة للخط المشترك. ثم يتم توصيل كاثود كل مقطع إلى دائرة متكاملة سائق قادرة على سحب تيار المقطع المطلوب. يجب تحديد تيار كل مقطع بناءً على السطوع المطلوب والتصنيفات القصوى. باستخدام الجهد الأمامي النموذجي 3.3-3.8 فولت، يمكن حساب قيمة مقاومة تحديد التيار كـ R = (V_CC- V_F) / I_F. لدمج أرقام متعددة، يجب إدارة تيار الذروة للبقاء ضمن تصنيف التيار النبضي مع الحفاظ على متوسط السطوع. يجب على المصممين أيضًا مراعاة مواصفة التداخل الكهرومغناطيسي القصوى البالغة 2.5٪، والتي تحدد الإضاءة غير المقصودة لمقطع غير محدد.

7. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بشاشات المتوهجة القديمة أو شاشات الفلورسنت المفرغة (VFDs)، تقدم شاشة LED هذه استهلاكًا للطاقة أقل بكثير، وعمرًا أطول، وموثوقية أعلى بسبب طبيعتها الصلبة. ضمن قطاع شاشات LED، فإن عوامل التمييز الرئيسية لها هي تحسينها المحدد للتيار المنخفض (حتى 1 مللي أمبير لكل مقطع)، وهو أقل من العديد من الشاشات القياسية، وتصنيفها للشدة الضوئية، مما يوفر اتساق سطوع أفضل. يوفر اللون الأزرق، المحقق بتقنية InGaN، كفاءة أعلى عادةً وخيارات جمالية مختلفة مقارنة بمصابيح LED الحمراء GaAsP القديمة. تضمين كل من النقاط العشرية اليسرى واليمنى يضيف مرونة لاحتياجات التنسيق الرقمي المختلفة.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما الفرق بين الأنود المشترك والكاثود المشترك؟

ج: في شاشة الأنود المشترك، يتم توصيل جميع أقطاب أنود مقاطع LED معًا إلى طرف (أو أطراف) مشترك، والذي يتم توصيله بمصدر الطاقة الموجب. يتم تشغيل المقاطع بتطبيق إشارة منخفضة (أرضي) على أطراف الكاثود الخاصة بها. في شاشة الكاثود المشترك، تكون الكاثود مشتركة ومتصلة بالأرضي، ويتم تشغيل المقاطع بتطبيق إشارة عالية على أقطاب الأنود الخاصة بها. LTS-3401TBE هي من نوع الأنود المشترك.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بوحدة تحكم دقيقة 5 فولت؟

ج: نعم، ولكن يجب عليك استخدام مقاومات تحديد تيار. نظرًا لأن الجهد الأمامي حوالي 3.3-3.8 فولت، هناك حاجة إلى مقاومة لخفض الجهد المتبقي (مثل 5 فولت - 3.5 فولت = 1.5 فولت) وتحديد التيار إلى القيمة المطلوبة (على سبيل المثال، يتطلب 10 مللي أمبير مقاومة 150 أوم). يجب أن تكون أطراف السائق لوحدة التحكم الدقيقة قادرة على سحب تيار المقطع المطلوب.

س: ماذا يعني "مصنف للشدة الضوئية"؟

ج: يعني ذلك أن الشاشات يتم اختبارها وتجميعها (تجميعها في مجموعات) بناءً على ناتجها الضوئي المقاس. يضمن هذا سطوعًا أكثر اتساقًا بين وحدات مختلفة من نفس الموديل، مما يؤدي إلى مظهر أكثر تجانسًا إذا تم استخدام شاشات متعددة في منتج واحد.

س: كيف أوصل أطراف الأنود المشترك الأربعة؟

ج: يجب توصيل جميع أطراف الأنود المشترك (4، 6، 12، 17) معًا إلى نفس خط إمداد الجهد الموجب، عادةً من خلال مقاومة تحديد تيار واحدة إذا كنت تقوم بتشغيل جميع مقاطع رقم واحد في وقت واحد. يضمن هذا أن جميع المقاطع لها نفس جهد المرجع.

9. مثال عملي للتصميم والاستخدام

فكر في تصميم عرض فولتميتر رقمي بسيط. تقوم محولات وحدة التحكم الدقيقة من التناظري إلى الرقمي بقراءة جهد، ومعالجته، وتحتاج إلى عرض قيمة مكونة من 3 أرقام (مثل 5.12 فولت). سيتم استخدام ثلاث شاشات LTS-3401TBE. سيتم توصيل أطراف الأنود المشترك للأرقام الثلاثة إلى ثلاثة أطراف I/O منفصلة لوحدة التحكم الدقيقة مكونة كمخرجات رقمية للتحكم في الدمج. سيتم توصيل جميع موصلات الكاثود المقابلة للمقاطع (جميع مقاطع 'A'، جميع مقاطع 'B'، إلخ.) عبر الأرقام الثلاثة معًا ثم إلى ثمانية أطراف I/O لوحدة التحكم الدقيقة (سبعة مقاطع + نقطة عشرية واحدة) عبر مقاومات تحديد تيار مناسبة، وربما باستخدام مصفوفة ترانزستور أو دائرة متكاملة سائق عرض مخصصة للتعامل مع سحب التيار. تقوم وحدة التحكم الدقيقة بالدوران بسرعة (دمج) عبر كل رقم، وتشغيل أنود مشترك واحد في كل مرة أثناء تعيين نمط الكاثود لذلك الرقم المحدد. يجعل استمرارية الرؤية جميع الأرقام تظهر مضاءة باستمرار. سيتم إضاءة النقطة العشرية اليمنى على الرقم الأوسط لإظهار المكان العشري. تتيح قدرة التيار المنخفضة لمخطط الدمج هذا العمل بكفاءة دون استهلاك طاقة مفرط.

10. مقدمة عن مبدأ التشغيل

شاشة العرض الرقمية ذات سبعة مقاطع LED هي تجميع لمصابيح ثنائية باعثة للضوء مرتبة في نمط رقم ثمانية. كل من المقاطع السبعة (الموسومة من A إلى G) هو LED فردي. من خلال تشغيل مجموعات مختلفة من هذه المقاطع بشكل انتقائي، يمكن تشكيل أنماط الأرقام 0-9 وبعض الحروف. في LTS-3401TBE، يتم تصنيع مصابيح LED هذه من مادة أشباه الموصلات InGaN المترسبة على ركيزة من الياقوت. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الثنائي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لطبقات InGaN الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، في هذه الحالة، الأزرق. يبسط تصميم الأنود المشترك دائرة السائق في العديد من التطبيقات حيث يكون مصدر الطاقة موجبًا بالنسبة لأرضي منطق التحكم.

11. الاتجاهات والسياق التكنولوجي

تمثل شاشات العرض الرقمية ذات سبعة مقاطع LED تقنية عرض ناضجة وموثوقة. بينما تقدم شاشات المصفوفة النقطية وشاشات OLED/LCD الرسومية مرونة أكبر لعرض أحرف ورسومات عشوائية، تظل شاشات العرض ذات السبعة مقاطع ذات صلة عالية بسبب بساطتها، وتكلفتها المنخفضة، وسطوعها العالي، وقابليتها الممتازة للقراءة في ظروف إضاءة مختلفة (بما في ذلك ضوء الشمس المباشر)، واستهلاكها المنخفض للغاية للطاقة في سيناريوهات ثابتة أو دمج منخفض. الاتجاه في هذا القطاع هو نحو مصابيح LED ذات كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، مما يسمح بتيارات تشغيل أقل أو سطوع أعلى، ونحو حزم أجهزة مثبتة على السطح (SMD) للتجميع الآلي، على الرغم من أن الحزم المثقوبة DIP مثل هذه لا تزال مستخدمة على نطاق واسع للنماذج الأولية، والإصلاح، وبعض التطبيقات الصناعية. أصبح الانتقال إلى تغليف خالٍ من الرصاص ومتوافق مع RoHS، كما هو الحال مع هذا الجهاز، الآن مطلبًا قياسيًا في الصناعة.