ورقة بيانات شاشة العرض LED من نوع LTD-4608JR - ارتفاع الرقم 0.4 بوصة - لون أحمر فائق AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

جهاز LTD-4608JR هو وحدة عرض رقمية أبجدية رقمية مزدوجة الأرقام وسباعية القطاعات. تم تصميمه للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة وساطعة مثل لوحات الأجهزة، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار. يستخدم الجهاز تقنية أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لشرائحه الباعثة للضوء، والتي يتم تركيبها على ركيزة GaAs غير شفافة. يساهم هذا البناء في خصائص أدائه. تتميز الشاشة بلوحة أمامية رمادية مع علامات قطاعات بيضاء، مما يوفر تباينًا عاليًا لتحقيق أفضل وضوح للقراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

• حجم الرقم:يتميز بارتفاع حرف يبلغ 0.4 بوصة (10.0 مم)، مما يوفر توازنًا جيدًا بين الحجم وإمكانية القراءة.
• جودة القطاع:يوفر انبعاث ضوئي مستمر وموحد عبر كل قطاع للحصول على مظهر بصري متناسق.
• كفاءة الطاقة:مصمم ليكون ذا متطلبات طاقة منخفضة، مما يجعله مناسبًا للأجهزة التي تعمل بالبطاريات أو التي تراعي استهلاك الطاقة.
• الأداء البصري:يوفر سطوعًا عاليًا وتباينًا عاليًا، مما يضمن الرؤية في كل من البيئات المعتمة والمضاءة بشكل ساطع.
• زاوية المشاهدة:يوفر زاوية مشاهدة واسعة، مما يسمح بقراءة الشاشة بوضوح من مواقع مختلفة.
• الموثوقية:يستفيد من موثوقية الحالة الصلبة بدون أجزاء متحركة، مما يؤدي إلى عمر تشغيلي طويل.
• التصنيف (Binning):يتم تصنيف شدة الإضاءة (Binned)، مما يسمح باختيار وحدات ذات مستويات سطوع متطابقة في تطبيقات الشاشات المتعددة.
• الامتثال البيئي:التغليف خالٍ من الرصاص ومتوافق مع توجيهية RoHS (تقييد المواد الخطرة).

1.2 تكوين الجهاز

يشير رقم الجزء LTD-4608JR إلى جهاز به شرائح LED حمراء فائقة من نوع AlInGaP مرتبة في تكوين مزدوج (رقمين)، ذو قطب موجب مشترك. يتضمن نقطة عشرية على الجانب الأيمن. يبسط تصميم القطب الموجب المشترك دوائر القيادة متعددة الإرسال، حيث يتم التحكم في أقطاب الموجب لكل رقم على حدة بينما يتم مشاركة أقطاب الكاثود (أطراف القطاعات).

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يجب دائمًا الحفاظ على التشغيل ضمن هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل قطاع:70 ميلي واط كحد أقصى. تجاوز هذا يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وتسريع التدهور.
• تيار الذروة الأمامي لكل قطاع:90 مللي أمبير في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا مخصص للاختبار قصير المدى، وليس للتشغيل المستمر.
• التيار الأمامي المستمر لكل قطاع:25 مللي أمبير عند 25°م. تنخفض هذه القيمة خطيًا بمعدل 0.28 مللي أمبير/°م مع زيادة درجة حرارة البيئة (Ta) فوق 25°م. على سبيل المثال، عند 85°م، سيكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر تقريبًا: 25 مللي أمبير - ((85°م - 25°م) * 0.28 مللي أمبير/°م) = 8.2 مللي أمبير.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35°م إلى +105°م. الجهاز مصنف لنطاقات درجات الحرارة الصناعية.
• درجة حرارة اللحام:يمكن لحام الأطراف عند 260°م لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (النموذجية عند درجة حرارة بيئة = 25°م)

تحدد هذه المعلمات أداء التشغيل الطبيعي للشاشة.

• شدة الإضاءة المتوسطة (Iv):تتراوح من 320 إلى 850 ميكروكانديلا (µcd) عند تيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. يشير هذا النطاق الواسع إلى عملية التصنيف (Binning)، حيث يتم فرز الأجهزة حسب السطوع.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λp):639 نانومتر، والذي يقع ضمن المنطقة الحمراء من الطيف المرئي.
• الجهد الأمامي لكل قطاع (VF):عادةً 2.6 فولت بحد أقصى 2.6 فولت عند IF=20 مللي أمبير. الحد الأدنى هو 2.0 فولت. يجب أن يأخذ تصميم الدائرة في الاعتبار هذا النطاق لضمان قيادة تيار متناسقة.
• التيار العكسي (IR):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. هذه المعلمة مخصصة لأغراض الاختبار فقط؛ لم يتم تصميم الجهاز للتشغيل المستمر بتحيز عكسي.
• نسبة تطابق شدة الإضاءة:2:1 كحد أقصى للقطاعات داخل نفس "منطقة الضوء المتشابهة". هذا يعني أن ألمع قطاع يجب ألا يكون أكثر سطوعًا بمرتين من أضعف قطاع داخل مجموعة محددة، مما يضمن التجانس.
• التداخل الضوئي (Cross Talk):محدد بـ ≤2.5%. يشير هذا إلى تسرب ضوئي غير مرغوب فيه من قطاع نشط إلى قطاع مجاور غير نشط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يستخدم جهاز LTD-4608JR نظام تصنيف لشدة الإضاءة. هذه ممارسة قياسية في تصنيع الثنائيات الباعثة للضوء (LED) لتجميع الأجهزة ذات إخراج ضوئي متشابه. يتضمن الترميز على الوحدة رمز "Z" الذي يمثل رمز التصنيف (Bin Code). يمكن للمصممين تحديد رمز تصنيف معين عند الطلب لضمان اتساق السطوع عبر جميع شاشات العرض في منتج واحد، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تستخدم فيها شاشات عرض متعددة جنبًا إلى جنب.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات نموذجية ضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف غير قياسية. على الرغم من عدم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الأجهزة تشمل عادةً:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):يُظهر كيف يزداد إخراج الضوء مع زيادة تيار القيادة، عادةً في علاقة غير خطية. التشغيل فوق التيار الموصى به يؤدي إلى تناقص العائد في السطوع وزيادة الحرارة.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة البيئة:يُظهر الانخفاض الحراري في إخراج الضوء. مع زيادة درجة الحرارة، تنخفض كفاءة الإضاءة بشكل عام.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يوضح خاصية الجهد-تيار (V-I) للثنائي، وهي حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.
• توزيع الطيف:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يُظهر عرض النطاق الضيق النموذجي لثنائيات LED من نوع AlInGaP، ومركزه حول الطول الموجي السائد البالغ 631 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد التغليف

للشاشة بصمة تغليف قياسية ثنائية الخط. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح عام ±0.20 مم.
• تسامح انزياح طرف الطرف هو ±0.4 مم.
• يتم تحديد حدود للجسم الغريب، تلوث الحبر، انحناء العاكس، والفقعات داخل منطقة القطاع لضمان الجودة التجميلية والبصرية.
• يوصى بقطر فتحة لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) يبلغ 1.30 مم للحصول على أفضل ملاءمة.

5.2 توصيل الأطراف والقطبية

يحتوي الجهاز على 10 أطراف في صف واحد. يظهر الرسم التخطيطي للدائرة الداخلية تكوين قطب موجب مشترك لرقمين. توزيع الأطراف كما يلي:

1. الطرف 1: كاثود C
2. الطرف 2: كاثود النقطة العشرية (D.P.)
3. الطرف 3: كاثود E
4. الطرف 4: القطب الموجب المشترك (الرقم 2)
5. الطرف 5: كاثود D
6. الطرف 6: كاثود F
7. الطرف 7: كاثود G
8. الطرف 8: كاثود B
9. الطرف 9: القطب الموجب المشترك (الرقم 1)
10. الطرف 10: كاثود A

هذا الترتيب مثالي للقيادة متعددة الإرسال، حيث يتم تشغيل أقطاب الموجب للرقم 1 والرقم 2 بالتناوب بتردد عالٍ بينما يتم تنشيط كاثودات القطاعات المناسبة لتشكيل الرقم المطلوب.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 اللحام الآلي

للحام الموجة أو إعادة التدفق، تكون الحالة 260°م لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى الجلوس للتغليف. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة جسم الشاشة نفسها الحد الأقصى لدرجة حرارة التخزين البالغة 105°م أثناء العملية.

6.2 اللحام اليدوي

عند اللحام اليدوي، يتم تحديد درجة حرارة طرف مكواة اللحام بـ 350°م ±30°م. يجب ألا تتجاوز مدة اللحام 5 ثوانٍ لكل طرف، مرة أخرى مقاسة من 1.6 مم أسفل مستوى الجلوس. يُعد استخدام مبدد حراري على الطرف بين طرف المكواة وجسم التغليف ممارسة جيدة لمنع نقل الحرارة المفرط.

7. توصيات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

جهاز LTD-4608JR مناسب للمعدات الإلكترونية العادية بما في ذلك، على سبيل المثال لا الحصر:

• أجهزة القياس الرقمية المتعددة وراسمات الذبذبات
• شاشات معدات الصوت (مكبرات الصوت، المستقبلات)
• لوحات المؤقتات والعدادات الصناعية
• الأجهزة الاستهلاكية (أفران الميكروويف، الغسالات)
• نقاط البيع والشاشات الأساسية للمعلومات

7.2 اعتبارات تصميم حرجة

• طريقة القيادة:يُوصى بشدة باستخدام القيادة بتيار ثابت بدلاً من القيادة بجهد ثابت. هذا يضمن شدة إضاءة متناسقة بغض النظر عن الاختلافات في الجهد الأمامي (VF) من قطاع لآخر أو من وحدة لأخرى. يمكن لمقاوم متسلسل بسيط أن يوفر شكلاً أساسيًا لتحديد التيار، ولكن دوائر القيادة المخصصة لـ LED توفر استقرارًا أفضل وتحكمًا في الإرسال المتعدد.
• حماية الدائرة:يجب أن تتضمن دائرة القيادة حماية ضد الجهود العكسية والجهود العابرة التي قد تحدث أثناء التشغيل أو الإيقاف. يمكن استخدام ثنائي بسيط على التوالي أو مثبط الجهد العابر (TVS) اعتمادًا على التطبيق.
• إدارة الحرارة:لا تتجاوز القيم القصوى المطلقة للتيار وتبديد الطاقة. تأكد من وجود تهوية كافية في المنتج النهائي للحفاظ على درجة حرارة البيئة حول الشاشة ضمن الحدود المحددة. يجب أخذ الانخفاض الخطي للتيار المستمر مع درجة الحرارة في الاعتبار في التصميم للبيئات عالية الحرارة.
• الإرسال المتعدد (Multiplexing):عند استخدام الإرسال المتعدد للرقمين، يجب أن يكون معدل التحديث عاليًا بما يكفي لتجنب الوميض المرئي (عادةً >60 هرتز). يمكن أن يكون تيار الذروة أثناء النبضة المتعددة أعلى من تصنيف التيار المستمر المستمر، ولكن متوسط التيار مع مرور الوقت يجب أن يظل ضمن التصنيف المستمر، مع مراعاة دورة العمل.

8. اختبارات الموثوقية

يخضع الجهاز لمجموعة شاملة من اختبارات الموثوقية بناءً على المعايير العسكرية (MIL-STD)، والصناعية اليابانية (JIS)، والمعايير الداخلية. تتحقق هذه الاختبارات من متانته وطول عمره:

• اختبار عمر التشغيل (RTOL):1000 ساعة من التشغيل المستمر في ظل الظروف القصوى المصنفة.
• اختبارات الإجهاد البيئي:تشمل تخزين درجة حرارة عالية/رطوبة عالية، تخزين درجة حرارة عالية، تخزين درجة حرارة منخفضة، دورات الحرارة، واختبارات الصدمة الحرارية.
• اختبارات ميكانيكية وعملية:اختبارات مقاومة اللحام (260°م لمدة 10 ثوانٍ) وقابلية اللحام (245°م لمدة 5 ثوانٍ) تضمن أن الأطراف يمكنها تحمل عمليات التجميع القياسية.

9. تحذيرات وقيود الاستخدام

تتضمن ورقة البيانات تحذيرات مهمة تحدد الاستخدام المقصود والمسؤولية:

• تم تصميم الشاشة للمعدات الإلكترونية "العادية". التطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية، خاصة حيث يمكن أن يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (الطيران، الأجهزة الطبية، أنظمة السلامة الحرجة)، تتطلب استشارة مسبقة وربما درجة مختلفة من المكونات.
• الشركة المصنعة ليست مسؤولة عن الضرر الناتج عن التشغيل خارج القيم القصوى المطلقة أو الفشل في اتباع التعليمات المقدمة.
• يتم التأكيد على الالتزام الصارم بالحدود الكهربائية والحرارية كوسيلة أساسية لضمان عمر المنتج وأدائه.

10. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنيات أقدم مثل ثنائيات LED الحمراء من نوع GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، تقدم تقنية AlInGaP المستخدمة في LTD-4608JR مزايا كبيرة:

• كفاءة وسطوع أعلى:يوفر AlInGaP كفاءة إضاءة فائقة، مما يؤدي إلى سطوع أعلى لنفس تيار القيادة.
• استقرار حراري أفضل:يكون إخراج الضوء لثنائيات LED من نوع AlInGaP عمومًا أقل حساسية لتغيرات درجة الحرارة مقارنة بالتقنيات الأقدم.
• نقاء اللون:يشير عرض النصف الطيفي (Δλ) البالغ 20 نانومتر إلى لون أحمر نقي نسبيًا مقارنة بمصادر الطيف الأوسع.
• تكوين القطب الموجب المشترك مع نقطة عشرية على اليمين هو ميزة محددة قد تميزه عن شاشات العرض المزدوجة الأخرى التي قد يكون لها تكوين قطب سالب مشترك أو نقطة عشرية على اليسار.

11. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمصدر طاقة 5 فولت ومقاوم؟

ج: نعم، ولكن هناك حاجة إلى حساب دقيق. مع جهد أمامي نموذجي (VF) قدره 2.6 فولت عند 20 مللي أمبير، ستكون هناك حاجة إلى قيمة مقاوم متسلسلة قدرها (5 فولت - 2.6 فولت) / 0.02 أمبير = 120 أوم. يجب عليك التأكد من أن مصدر الطاقة 5 فولت مستقر ومراعاة الحد الأدنى للجهد الأمامي (VF) (2.0 فولت) مما سيؤدي إلى تيار أعلى. دائرة قيادة بتيار ثابت أكثر موثوقية.

س: ماذا تعني نسبة تطابق شدة الإضاءة 2:1 لتصميمي؟

ج: هذا يعني أنه داخل شاشة عرض واحدة، يجب ألا يتجاوز فرق السطوع بين القطاعات عامل اثنين. بالنسبة لمعظم التطبيقات، هذا مقبول. إذا كانت التجانس التام أمرًا بالغ الأهمية، فقد تحتاج إلى اختيار وحدات من تصنيف (Bin) أضيق أو تنفيذ معايرة فردية للقطاعات في البرنامج/الأجهزة.

س: كيف أفسر رمز التاريخ "YYWW" على العلامة؟

ج: "YYWW" تعني عادةً سنة مكونة من رقمين تليها أسبوع التصنيع المكون من رقمين. على سبيل المثال، "2415" تشير إلى أن الجهاز تم تصنيعه في الأسبوع الخامس عشر من عام 2024.

12. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم عداد رقمي بسيط مكون من رقمين.

سيتم استخدام متحكم دقيق (مثل Arduino، PIC، أو ARM Cortex-M). سيتم تكوين دبوسي إدخال/إخراج كمخرجات لقيادة أقطاب الموجب المشتركة (الأطراف 4 و 9) عبر ترانزستورات NPN صغيرة أو ترانزستورات تأثير المجال (MOSFET). سبعة دبابيس إدخال/إخراج أخرى (أو سجل إزاحة مثل 74HC595 لتوفير الدبابيس) ستقود كاثودات القطاعات (الأطراف 1، 3، 5، 6، 7، 8، 10) من خلال مقاومات تحديد تيار أو مصفوفة مصرف تيار ثابت. يمكن تجاهل النقطة العشرية (الطرف 2) أو استخدامها. ستنفذ البرامج الثابتة الإرسال المتعدد: تشغيل الترانزستور للرقم 1، ضبط نمط القطاعات لقيمة الرقم الأول، الانتظار لفترة قصيرة (مثل 5 مللي ثانية)، إيقاف الرقم 1، تشغيل الترانزستور للرقم 2، ضبط نمط القطاعات للرقم الثاني، الانتظار، والتكرار. يجب حساب التيار لكل قطاع خلال وقت تشغيله بناءً على دورة العمل (50% لرقمين) لضمان ألا يتجاوز متوسط التيار التصنيف المستمر.

13. مقدمة عن مبدأ التشغيل

شاشة العرض LED السباعية القطاعات هي تجميع لعدة ثنائيات باعثة للضوء (LED). كل قطاع (موسوم من A إلى G) والنقطة العشرية هو LED منفصل أو مجموعة من شرائح LED. في تكوين قطب موجب مشترك مثل LTD-4608JR، يتم توصيل أقطاب الموجب لجميع ثنائيات LED لرقم معين معًا إلى طرف مشترك. يتم إخراج كاثود كل ثنائي LED قطاعي منفصل إلى طرف منفصل. لإضاءة قطاع، يتم توصيل طرف الكاثود الخاص به بجهد أقل (أرضي أو مصرف تيار) بينما يتم توصيل طرف الموجب المشترك بجهد أعلى (Vcc)، مما يكمل الدائرة ويسمح للتيار بالتدفق عبر ذلك الثنائي LED المحدد. من خلال التحكم في أي أطراف كاثود نشطة بالنسبة لطرف الموجب النشط، يمكن تشكيل أرقام مختلفة وبعض الحروف.

14. اتجاهات التكنولوجيا

في حين أن شاشات العرض LED السباعية القطاعات المنفصلة تظل ذات صلة بتطبيقات محددة، فإن الاتجاه الأوسع في تكنولوجيا العرض يتحول نحو الحلول المتكاملة:

• شاشات العرض ذات السائق المتكامل:وحدات تتضمن مصفوفة LED، دوائر الإرسال المتعدد، وأحيانًا واجهة تسلسلية بسيطة (I2C، SPI) على لوحة دوائر مطبوعة واحدة، مما يبسط التصميم للمهندس النهائي.
• التحول إلى OLED و LCD:للتطبيقات التي تتطلب رسومات أو رموز أبجدية رقمية أكثر تعقيدًا، أصبحت وحدات العرض العضوية LED (OLED) والعرض البلوري السائل (LCD) أكثر تنافسية من حيث التكلفة وتوفر مرونة أكبر.
• التصغير والكفاءة:يستمر التطوير المستمر في تكنولوجيا شرائح LED في تحسين الفعالية الضوئية (لومن لكل واط)، مما يسمح بشاشات أكثر سطوعًا بطاقة أقل أو أحجام شرائح أصغر لدقة أعلى ضمن نفس البصمة. ومع ذلك، تظل تقنية AlInGaP الأساسية للأحمر/البرتقالي/الأصفر معيارًا عالي الأداء.

يمثل جهاز LTD-4608JR تقنية ناضجة وموثوقة ومفهومة جيدًا، مثالية للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية بسيطة وساطعة ومنخفضة التكلفة.