ورقة بيانات شاشة LED LTD-2601JS - ارتفاع الرقم 0.28 بوصة - أصفر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تعتبر شاشة LTD-2601JS وحدة عرض أبجدية رقمية مزدوجة مكونة من سبعة أجزاء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة ومشرقة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل الأرقام وبعض الأحرف المحدودة بصريًا من خلال أجزاء يمكن التحكم فيها بشكل فردي. تستخدم التقنية الأساسية مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم)، المصممة خصيصًا لإصدار الضوء في طيف الطول الموجي الأصفر. يوفر اختيار هذه المادة مزايا في الكفاءة ونقاء اللون مقارنة بالتقنيات الأقدم. يتميز الجهاز بلوحة أمامية رمادية مع علامات أجزاء بيضاء، مما يوفر تباينًا عاليًا لتحقيق أفضل وضوح للقراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة. يتم تصنيفه على أنه تكوين أنود مشترك، وهو تصميم قياسي يبسط التعددية في التطبيقات متعددة الأرقام.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تتمتع الشاشة بعدة مزايا رئيسية تحدد موقعها في السوق. يوفر ارتفاع الرقم 0.28 بوصة (7 مم) تنسيقًا مضغوطًا وقابلًا للقراءة، مما يجعله مناسبًا لأجهزة القياس اللوحية، والأجهزة، والأجهزة المنزلية الاستهلاكية، وواجهات التحكم الصناعية حيث تكون المساحة محدودة. يضمن استخدام تقنية AlInGaP شدة إضاءة عالية ومظهرًا ممتازًا للأحرف، مما يضمن الرؤية حتى في البيئات المضاءة بشكل ساطع. تعتبر زاوية المشاهدة الواسعة ميزة حرجة أخرى، تسمح بقراءة الشاشة بدقة من مواقع مختلفة، وهو أمر أساسي للمعدات المثبتة على اللوحات. يتم أيضًا تصنيف الجهاز وفقًا لشدة الإضاءة، مما يعني أن الوحدات يتم فرزها لضمان سطوع متسق، ويتم تقديمها في عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يجعلها مناسبة للأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة. يشمل السوق المستهدف مصممي معدات الاختبار والقياس، وأجهزة نقاط البيع، ولوحات عدادات السيارات (العروض الثانوية)، والأجهزة المنزلية التي تتطلب مؤشرات رقمية موثوقة وقليلة الصيانة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يعد الفهم الشامل للمعايير الكهربائية والبصرية أمرًا بالغ الأهمية لتصميم الدوائر المناسبة وضمان الموثوقية على المدى الطويل.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد تتجاوزها حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل المستمر.

• تبديد الطاقة لكل جزء:70 ميغاواط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان كحرارة بواسطة جزء LED فردي. يتجاوز هذا الحد خطر التدهور الحراري للتقاطع شبه الموصل.
• التيار الأمامي الذروي لكل جزء:60 مللي أمبير. هذا هو أقصى نبضة تيار لحظية يمكن للجزء التعامل معها، وعادة ما تكون ذات صلة بمخططات التعددية مع نبضات ذات دورة عمل عالية.
• التيار الأمامي المستمر لكل جزء:25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل في حالة الثبات (تيار مستمر). تم تحديد عامل تخفيض قدره 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية، مما يعني أن الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25 درجة مئوية لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• الجهد العكسي لكل جزء:5 فولت. تطبيق جهد انحياز عكسي أعلى من هذا يمكن أن يسبب الانهيار وتلف LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز للتشغيل والتخزين ضمن هذا النطاق الواسع لدرجة الحرارة، مما يجعله مناسبًا لمعظم البيئات الصناعية والاستهلاكية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (عند Ta=25 درجة مئوية)

هذه هي معايير الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة المتوسطة (Iv):200 (الحد الأدنى)، 600 (النموذجي) ميكروكانديلا عند تيار أمامي (If) قدره 1 مللي أمبير. هذه المعلمة، التي تم قياسها باستخدام مرشح يحاكي استجابة العين البشرية (منحنى CIE)، تقيس السطوع الملحوظ. يشير النطاق الواسع إلى استخدام نظام فرز.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث (λp):588 نانومتر (النموذجي) عند If=20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه ناتج الطاقة البصرية في أقصى حد، مما يحدد اللون الأصفر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر (النموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ يعني العرض الأضيق لونًا أصفر أكثر تشبعًا ونقاءً.
• الطول الموجي السائد (λd):587 نانومتر (النموذجي). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية لمطابقة لون LED، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بطول الموجة الذروة.
• الجهد الأمامي لكل جزء (Vf):2.05 (الحد الأدنى)، 2.6 (النموذجي) فولت عند If=20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند التوصيل. إنه أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي لكل جزء (Ir):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند Vr=5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير عندما يكون LED في حالة انحياز عكسي عند أقصى تصنيف له.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:2:1 (الحد الأقصى). يحدد هذا أقصى تباين مسموح به في السطوع بين الأجزاء داخل نفس الرقم أو بين الأرقام، مما يضمن مظهرًا موحدًا.
• التداخل:≤2.5%. تقيس هذه المعلمة الإضاءة غير المقصودة لجزء مجاور عندما يتم تشغيل جزء مجاور، بسبب الانعكاس البصري الداخلي أو تسرب كهربائي.

3. شرح نظام الفرز

تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن الجهاز \"مصنف لشدة الإضاءة\". وهذا يعني وجود عملية فرز أو تصنيف بعد التصنيع.

• فرز شدة الإضاءة:يظهر مواصفات Iv حدًا أدنى قدره 200 ميكروكانديلا وقيمة نموذجية قدرها 600 ميكروكانديلا عند 1 مللي أمبير. يتم اختبار الوحدات وفرزها في مجموعات شدة مختلفة (مثل السطوع العالي، السطوع القياسي). يمكن للمصممين اختيار مجموعة محددة للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا متسقًا عبر شاشات متعددة أو دورات إنتاج.
• فرز الطول الموجي/اللون:على الرغم من عدم تفصيلها بشكل صريح بمجموعات متعددة، فإن المواصفات الضيقة للطول الموجي الذروة (588 نانومتر) والسائد (587 نانومتر) تشير إلى تحكم دقيق في العملية. بالنسبة للتطبيقات الحرجة لمطابقة الألوان، قد يكون فرز الطول الموجي الإضافي متاحًا كخيار مخصص.
• فرز الجهد الأمامي:يشير نطاق Vf (من 2.05 فولت إلى 2.6 فولت) إلى بعض الاختلاف الطبيعي. بالنسبة للتصميمات الحساسة لجهد مصدر الطاقة أو التي تهدف إلى مطابقة تيار دقيقة في مصفوفات متعددة، يمكن أن يكون اختيار LEDs من مجموعة Vf ضيقة أمرًا مهمًا.

4. تحليل منحنى الأداء

على الرغم من أن مقتطف PDF المقدم يذكر \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية\"، إلا أن الرسوم البيانية المحددة غير مدرجة في النص. بناءً على سلوك LED القياسي، ستشمل هذه المنحنيات عادةً:

• منحنى التيار مقابل الجهد (I-V):سيظهر هذا الرسم البياني العلاقة الأسية بين التيار الأمامي (If) والجهد الأمامي (Vf). إنه ضروري لتحديد جهد التشغيل المطلوب لتيار مرغوب ولتصميم مشغلات التيار الثابت.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى L-I):يظهر هذا الرسم كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار. يكون خطيًا بشكل عام عند التيارات المنخفضة ولكن قد يشبع عند التيارات الأعلى بسبب الانخفاض الحراري والكفاءة. يساعد هذا المنحنى في تحسين تيار التشغيل للسطوع والكفاءة المطلوبين.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح هذا المنحنى كيف ينخفض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. فهم هذا التخفيض أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة.
• منحنى التوزيع الطيفي:رسم بياني للطاقة البصرية النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند حوالي 588 نانومتر ونصف العرض الطيفي حوالي 15 نانومتر، مؤكدًا خصائص اللون الأصفر.

5. معلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة والتفاوتات

تتوافق الشاشة مع تنسيق DIP (حزمة مزدوجة في خط) قياسي عبر الثقب. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية من ورقة البيانات: جميع الأبعاد بالميليمترات مع تفاوت عام ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تفاوت إزاحة طرف الدبوس هو ±0.4 مم، وهو أمر مهم لوضع ثقب PCB. تمت ملاحظة ضوابط الجودة المحددة: يجب أن تكون المادة الأجنبية على جزء ≤10 ميل، تلوث الحبر على السطح ≤20 ميل، يجب أن يكون الانحناء ≤1/100، ويجب أن تكون الفقاعات داخل مادة الجزء ≤10 ميل.

5.2 توصيل الدبوس والدائرة الداخلية

يحتوي الجهاز على 10 دبابيس في صف واحد. يظهر مخطط الدائرة الداخلية أنه من نوع الأنود المشترك مع دبوسين أنود مشترك منفصلين (الدبوس 6 للرقم 2، الدبوس 9 للرقم 1). لكل جزء (A, B, C, D, E, F, G, والنقطة العشرية) دبوس كاثود مخصص خاص به. هذا التكوين قياسي للتعددية: من خلال تمكين أنود مشترك واحد (رقم) في كل مرة وتشغيل دبابيس الكاثود المناسبة لأجزاء ذلك الرقم، يمكن التحكم في أرقام متعددة بعدد أقل من دبابيس الإدخال/الإخراج.

6. إرشادات اللحام والتجميع

توفر ورقة البيانات ظروف لحام محددة لمنع التلف الحراري أثناء تجميع PCB: \"ظروف اللحام: 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس لمدة 3 ثوانٍ عند 260 درجة مئوية.\" يشير هذا إلى اللحام الموجي. يجب وضع طرف المكواة على بعد 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل الجسم البلاستيكي للشاشة، ويجب ألا تتجاوز مدة التلامس 3 ثوانٍ عند أقصى درجة حرارة 260 درجة مئوية. هذا يمنع انصهار الغلاف البلاستيكي أو تلف روابط الأسلاك الداخلية بسبب الحرارة المفرطة. بالنسبة للحم إعادة التدفق، يجب ألا يتجاوز الملف الشخصي الحد الأقصى لتصنيف درجة الحرارة المشتق من درجة حرارة التخزين (+105 درجة مئوية) بالإضافة إلى هامش أمان، على الرغم من عدم توفير ملف تعريف إعادة تدفق محدد. يجب تخزين المكونات في أكياس الحاجز الرطوبة الأصلية في بيئة خاضعة للتحكم لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يسبب \"انفجار الفشار\" أثناء إعادة التدفق.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة التشغيل الأكثر شيوعًا هي التعددية. سيستخدم المتحكم الدقيق دبوسين للإدخال/الإخراج كمحددات للأرقام (باستنزاف التيار للأنودات المشتركة عبر الترانزستورات) و 8 دبابيس للإدخال/الإخراج (أو سجل إزاحة) لاستنزاف التيار لكاثودات الأجزاء. مطلوب مقاومة تحديد تيار على التوالي مع كل كاثود جزء أو كل أنود مشترك. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام R = (Vcc - Vf\_led) / I\_desired. بالنظر إلى أن Vf عادةً ما يكون 2.6 فولت عند 20 مللي أمبير، مع مصدر طاقة 5 فولت، R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 أوم. للتشغيل المتعدد، يمكن أن يكون التيار اللحظي لكل جزء أعلى (مثل 20 مللي أمبير) ولكن متوسط التيار، مع مراعاة دورة العمل، يجب أن يظل ضمن التصنيف المستمر.

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومات على التوالي أو مشغلات تيار ثابت. لا تقم بتوصيل LED مباشرة بمصدر جهد.
• تردد التعددية:استخدم معدل تحديث عالي بما يكفي لتجنب الوميض المرئي (عادة >60 هرتز لكل رقم). يستمر الرؤية في دمج الضوء.
• زاوية المشاهدة:ضع الشاشة بحيث يكون اتجاه المشاهدة الأساسي ضمن زاوية المشاهدة الواسعة المحددة للحصول على أفضل تباين.
• حماية ESD:على الرغم من عدم ذكرها صراحةً، إلا أن LEDs حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. تعامل مع احتياطات ESD أثناء التجميع.
• تبديد الحرارة:في تطبيقات السطوع العالي أو درجة الحرارة المحيطة العالية، تأكد من أن تخطيط PCB يسمح ببعض تبديد الحرارة من عبوة LED، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من أقصى تيار مستمر.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بشاشات LED الحمراء القديمة GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، تقدم تقنية AlInGaP في LTD-2601JS كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى شاشات أكثر سطوعًا عند نفس التيار، أو سطوع مكافئ بطاقة أقل. يقع اللون الأصفر (587-588 نانومتر) في منطقة عالية الحساسية للرؤية النهارية البشرية، مما يجعله يبدو أكثر سطوعًا من LEDs الحمراء أو الخضراء ذات الطاقة المشعة المماثلة. مقارنة بعروض التوهج الجانبي أو المصفوفة النقطية المعاصرة، فإن تنسيق السبعة أجزاء أبسط في التشغيل وفك التشفير، مما يوفر تكلفة نظام أقل للتطبيقات الرقمية البحتة. توفر عبوة الثقب عبر التثبيت الميكانيكي القوي مقارنة بالبدائل ذات التركيب السطحي، وهو مفيد في التطبيقات المعرضة للاهتزاز.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

• س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة باستخدام متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت؟ج: نعم. الجهد الأمامي النموذجي هو 2.6 فولت، لذلك مع مصدر طاقة 3.3 فولت، هناك هامش 0.7 فولت لمقاومة تحديد التيار. ستكون قيمة المقاومة أصغر: R = (3.3 - 2.6) / I\_desired. تأكد من أن التيار المطلوب يمكن تحقيقه ضمن قدرات دبوس المصدر/الاستنزاف للمتحكم الدقيق.
• س: ما هو الغرض من عامل التخفيض للتيار المستمر؟ج: يأخذ عامل التخفيض (0.28 مللي أمبير/درجة مئوية) في الاعتبار انخفاض قدرة تبديد الحرارة في درجات الحرارة المحيطة الأعلى. عند درجة حرارة محيطة 85 درجة مئوية، الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر هو 25 مللي أمبير - [0.28 مللي أمبير/درجة مئوية * (85 درجة مئوية-25 درجة مئوية)] = 25 مللي أمبير - 16.8 مللي أمبير = 8.2 مللي أمبير. التشغيل فوق هذا التيار المخفض يعرض لخطر تجاوز أقصى درجة حرارة للتقاطع.
• س: تذكر ورقة البيانات \"النقطة العشرية اليمنى\". ماذا يعني هذا؟ج: يشير هذا إلى موضع جزء النقطة العشرية. تعني \"النقطة العشرية اليمنى\" أن النقطة العشرية تقع على يمين الرقم، وهو الاتفاقية القياسية لعرض الأرقام الكسرية (مثل \"12.3\").
• س: هل مطلوب غرفة تبريد؟ج: للتشغيل النموذجي عند أو أقل من 20 مللي أمبير لكل جزء في درجة حرارة محيطة معتدلة، لا يلزم غرفة تبريد مخصصة. تعمل PCB نفسها كمشتت للحرارة. ومع ذلك، للتشغيل المستمر عند الحدود القصوى المطلقة أو في بيئات عالية الحرارة، يجب النظر في إدارة الحرارة.

10. تصميم عملي وحالة استخدام

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر رقمي بسيط.يحتاج المصمم إلى شاشة مزدوجة الأرقام لعرض الفولتية من 0.0 إلى 9.9 فولت لمصدر طاقة مكتبي. تم اختيار LTD-2601JS لوضوح قراءتها وواجهتها البسيطة. يقرأ ADC الخاص بالمتحكم الدقيق الجهد، يحوله إلى رقم عشري، ويبحث عن رموز الأجزاء السبعة لرقم العشرات، وحدات الرقم، والنقطة العشرية. يتم استخدام ترانزستورين NPN لتبديل دبابيس الأنود المشتركة (الرقم 1 و 2) إلى الأرض. ثمانية دبابيس إدخال/إخراج للمتحكم الدقيق، كل منها مع مقاومة على التوالي 120 أوم، متصلة بكاثودات الأجزاء (A-G و DP). يقوم البرنامج الثابت بتعددية الأرقام بتردد 100 هرتز. يوفر الوجه الرمادي/الجزء الأبيض تباينًا ممتازًا ضد اللوحة السوداء لمصدر الطاقة. يضمن السطوع العالي رؤيته في معمل مضاء جيدًا. يلبي الامتثال الخالي من الرصاص معايير الشركة البيئية للمنتجات الجديدة.

11. مقدمة مبدأ التشغيل

المبدأ الأساسي هو الإضاءة الكهربائية في تقاطع P-N شبه الموصل. مادة AlInGaP هي شبه موصل ذو فجوة نطاق مباشرة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للتقاطع (يساوي تقريبًا Vf)، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة N عبر التقاطع إلى المنطقة P، وتتحرك الثقوب من المنطقة P إلى المنطقة N. تندمج هذه الحاملات الأقلية المحقونة (الإلكترونات في الجانب P، الثقوب في الجانب N) مع الحاملات الأغلبية. في مادة ذات فجوة نطاق مباشرة مثل AlInGaP، يكون جزء كبير من هذه الاندماجات إشعاعيًا، مما يعني أنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطاقة المحددة للفوتون، وبالتالي طول موجته (لونه)، من خلال طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات، والتي يتم هندستها من خلال النسب الدقيقة للألومنيوم، الإنديوم، الغاليوم، والفوسفور. يساعد الركيزة GaAs غير الشفافة في عكس الضوء لأعلى، مما يزيد من شدة الإضاءة الأمامية. كل جزء هو شريحة LED منفصلة، وتشكيل الأجزاء المضاءة يشكل الرقم أو الحرف المطلوب.

12. اتجاهات التكنولوجيا والتطورات

بينما تظل شاشات السبعة أجزاء عبر الثقب مثل LTD-2601JS ذات صلة للنماذج الأولية، مجموعات التعليمية، والتطبيقات التي تتطلب تركيبًا ميكانيكيًا قويًا، فإن الاتجاه الأوسع في الصناعة يتجه بشكل حاسم نحو عبوات الأجهزة ذات التركيب السطحي (SMD). تقدم SMD LEDs مساحة أصغر، مظهرًا أقل، ملاءمة للتجميع الآلي للاختيار والوضع، وغالبًا ما تكون أداء حراريًا أفضل من خلال التثبيت المباشر على PCB. بالنسبة للعروض، أصبحت دوائر التشغيل المتكاملة أكثر شيوعًا، حيث تجمع بين مصفوفة LED ومنطق المسح وأحيانًا واجهات اتصال تسلسلية (مثل I2C أو SPI)، مما يقلل بشكل كبير من دبابيس الإدخال/الإخراج للمتحكم الدقيق والحمل الزائد للبرنامج. من حيث المواد، بينما AlInGaP ممتازة للأحمر والبرتقالي والأصفر، تهيمن InGaN (نتريد إنديوم الغاليوم) على أسواق LEDs الزرقاء والخضراء والبيضاء بسبب قابلية ضبط فجوة النطاق الأوسع. بالنسبة للعروض المستقبلية، تعد تقنيات micro-LED و mini-LED بكثافة أعلى، سطوع، وكفاءة، على الرغم من أنها تستهدف حاليًا شاشات الفيديو عالية الدقة بدلاً من شاشات الأجزاء البسيطة. ومع ذلك، يضمن مبدأ تنسيق السبعة أجزاء الدائم فائدته في التطبيقات الرقمية الحساسة للتكلفة والحرجة للقراءة في المستقبل المنظور.