ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-10304JD - ارتفاع الرقم 1.0 بوصة - اللون الأحمر الفائق 650 نانومتر - تيار أمامي 24 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-10304JD هي شاشة عرض رقمية LED ذات سبعة أجزاء ومُصممة لتطبيقات تتطلب عرضًا رقميًا واضحًا مع استهلاك منخفض للطاقة. وظيفتها الأساسية هي توفير مؤشر رقمي مرئي للغاية وموثوق. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لرقائق LED من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) ذات اللون الأحمر الفائق، والتي توفر سطوعًا وكفاءة عاليين. تُعرف هذه التقنية، المُنبتة على ركيزة GaAs، بأدائها المتفوق في الطيف الأحمر. تتميز الشاشة بوجه أسود مع أجزاء بيضاء، مما يخلق مظهرًا ذا تباين عالٍ يعزز سهولة القراءة. يتم تصنيفها حسب الشدة الضوئية وهي مُقدمة في عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS، مما يجعلها مناسبة للتصاميم الإلكترونية الحديثة التي تراعي الاعتبارات البيئية.

2. تحليل مُعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يُعد الأداء البصري محورًا أساسيًا لوظيفة هذه الشاشة. عند تيار اختبار قياسي قدره 1 مللي أمبير لكل جزء، تتراوح الشدة الضوئية المتوسطة (Iv) من حد أدنى 410 ميكروكانديلا إلى قيمة نموذجية 2200 ميكروكانديلا. يمكن تحقيق هذا السطوع العالي عند تيارات تشغيل منخفضة جدًا، وهي ميزة رئيسية. الطول الموجي السائد (λd) هو نموذجيًا 639 نانومتر، مع طول موجي ذروة انبعاث (λp) يبلغ 650 نانومتر، مما يضعها بقوة في منطقة الأحمر الفائق من الطيف المرئي. نصف عرض الخط الطيفي (Δλ) هو 20 نانومتر، مما يشير إلى انبعاث لوني نقي نسبيًا. يتم تحديد مطابقة الشدة الضوئية بين الأجزاء بنسبة قصوى 2:1، مما يضمن مظهرًا موحدًا عبر الرقم عند تشغيله تحت نفس الظروف.

2.2 التصنيفات الكهربائية والحرارية

تُحدد المعلمات الكهربائية حدود و ظروف التشغيل. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر لكل جزء هو 24 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع عامل تخفيض قدره 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية مع ارتفاع درجة الحرارة. يُسمح بتيار أمامي ذروة قدره 90 مللي أمبير تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). يتراوح جهد الأمام (Vf) لكل جزء نموذجيًا من 4.2 فولت إلى حد أقصى 5.2 فولت عند تيار تشغيل 20 مللي أمبير. الحد الأقصى لجهد العكس هو 10 فولت. تصنيف تبديد الطاقة لكل جزء هو 134 ملي واط. الجهاز مصنف لنطاق درجة حرارة تشغيل وتخزين من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية، مما يشير إلى متانته لمختلف البيئات. يجب إجراء اللحام بحد أقصى درجة حرارة 260 درجة مئوية لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ على مسافة 1.6 ملم أسفل مستوى الجلوس.

3. معلومات الميكانيكية والتعبئة

3.1 الأبعاد الفيزيائية والرسم

يبلغ ارتفاع الرقم في الجهاز 1.0 بوصة (25.4 ملم). يتم توفير أبعاد العبوة في ورقة البيانات بجميع القياسات بالمليمترات. التسامحات القياسية هي ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تشير ملاحظة محددة إلى تسامح انزياح طرف الطرف بمقدار +0.4 ملم، وهو أمر مهم لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة والتجميع. يُظهر الرسم عادةً الطول والعرض والارتفاع الإجمالي للعبوة، وأبعاد أجزاء الرقم، والتباعد الدقيق وقطر الأطراف الأربعة عشر.

3.2 تكوين الأطراف وتحديد القطبية

شاشة LTS-10304JD هي شاشة ذات كاثود مشترك. تتميز بـ 14 طرفًا، ليس جميعها نشطًا. توصيل الأطراف كالتالي: الطرف 1 (أنود E)، الطرف 2 (أنود D)، الطرف 3 (لا يوجد طرف)، الطرف 4 (كاثود مشترك)، الطرف 5 (أنود C)، الطرف 6 (أنود D.P. - النقطة العشرية)، الطرف 7 (لا يوجد طرف)، الطرف 8 (أنود B)، الطرف 9 (أنود A)، الطرف 10 (لا يوجد طرف)، الطرف 11 (كاثود مشترك)، الطرف 12 (أنود F)، الطرف 13 (لا يوجد طرف)، الطرف 14 (أنود G). وجود طرفي كاثود مشترك (4 و 11) يسمح بتصميم دائرة مرن. تقع النقطة العشرية على الجانب الأيمن من الرقم.

3.3 مخطط الدائرة الداخلية

يُظهر مخطط الدائرة الداخلية التوصيل الكهربائي للأجزاء السبعة (من A إلى G) والنقطة العشرية (DP). جميع أقطاب الأنود للأجزاء معزولة عن بعضها البعض، بينما تتصل أقطاب الكاثود الخاصة بها معًا إلى أطراف الكاثود المشتركة. هذا التكوين قياسي لشاشة ذات كاثود مشترك وقابلة للتعدد، حيث يتم إضاءة الأجزاء الفردية عن طريق تطبيق جهد موجب على أطراف الأنود الخاصة بها بينما يتم سحب التيار عبر الكاثود المشترك.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهربائية والبصرية النموذجية. بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذا الجهاز ستشمل عادةً:الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V): سيُظهر هذا الرسم البياني كيف يزداد إخراج الضوء مع تيار التشغيل، مُظهرًا الكفاءة العالية عند التيارات المنخفضة (مثل 1 مللي أمبير).جهد الأمام مقابل التيار الأمامي: يوضح خاصية IV للدايود، وهو أمر مهم لتصميم دوائر تحديد التيار.الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة: يُظهر كيف ينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو أمر بالغ الأهمية لفهم احتياجات إدارة الحرارة.التوزيع الطيفي: رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يتمركز حول 650 نانومتر مع نصف العرض المحدد البالغ 20 نانومتر.

5. إرشادات اللحام والتجميع

يجب أن يلتزم التجميع بالحدود الحرارية المحددة لمنع التلف. الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة اللحام هو 260 درجة مئوية، ويجب تعريض المكون لهذه الدرجة لمدة أقصاها 3 ثوانٍ. يتم أخذ هذا القياس على بعد 1.6 ملم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس العبوة. هذه المعلمات متوافقة مع ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية. من الأهمية بمكان التأكد من أن تصميم وسادة لوحة الدوائر المطبوعة يتطابق مع البصمة الموصى بها لتحقيق وصلات لحام موثوقة دون التسبب في إجهاد ميكانيكي على أطراف عبوة LED.

6. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية للأجهزة الإلكترونية التي تعمل بالبطارية أو منخفضة الطاقة حيث يكون المؤشر الرقمي الواضح مطلوبًا. تشمل التطبيقات الشائعة: أجهزة القياس المحمولة، والإلكترونيات الاستهلاكية (الساعات، المؤقتات، الموازين)، لوحات التحكم الصناعية، الأجهزة الطبية، وعروض لوحة عدادات السيارات (للأدوات الثانوية). يطيل تشغيلها بتيار منخفض عمر البطارية بشكل كبير.

6.2 تصميم الدائرة وطرق التشغيل

لاستخدام قدرة التيار المنخفض، يمكن للمصممين استخدام مقاومات تحديد تيار بسيطة أو مشغلات تيار ثابت. للتعدد بين أرقام متعددة (على الرغم من أن هذه وحدة رقمية واحدة، إلا أن المبدأ ينطبق على الأنظمة متعددة الأرقام التي تستخدم شاشات مماثلة)، يمكن تشغيل تكوين الكاثود المشترك بسهولة عن طريق سحب التيار عبر ترانزستور أو IC مشغل مخصص على جانب الكاثود أثناء تمكين أقطاب الأنود للأجزاء بالتتابع. يعني جهد الأمام النموذجي البالغ 4.2-5.2 فولت عند 20 مللي أمبير أن الشاشة تتطلب غالبًا جهد إمداد أعلى من 5 فولت للتشغيل المباشر بالمقاومات؛ قد يكون من الضروري وجود محول رافع أو مشغل LED مخصص في أنظمة 3.3 فولت أو 5 فولت لتحقيق السطوع الكامل. عند تيار التشغيل المنخفض الموصى به البالغ 1 مللي أمبير لكل جزء، سيكون انخفاض الجهد أقل، مما قد يسمح بالتشغيل من خط إمداد 5 فولت.

6.3 ملاحظات التصميم الحراري والبصري

بينما يتمتع الجهاز بنطاق تشغيل واسع لدرجة الحرارة، فإن الحفاظ على درجة حرارة وصلة أقل سيحافظ على الإخراج الضوئي والموثوقية طويلة المدى. يمكن أن يساعد التباعد الكافي على لوحة الدوائر المطبوعة، وإذا لزم الأمر، الثقوب الحرارية. تم تحسين نسبة التباين العالية (الوجه الأسود، الأجزاء البيضاء) للمشاهدة المباشرة. للحصول على أفضل قابلية للقراءة في ضوء المحيط الساطع، تأكد من ألا تتغلب مصادر الضوء الخارجية على الشاشة؛ يمكن أن يكون الإطار الغائر أو المرشح مفيدًا.

7. المقارنة التقنية والتمييز

يتمثل التمييز الأساسي لشاشة LTS-10304JD فيتقنية AlInGaP الأحمر الفائقالمُقترنة بـالتشغيل بتيار منخفض. مقارنةً بتقنيات LED القديمة من نوع GaAsP أو الأحمر القياسي GaP، تقدم تقنية AlInGaP كفاءة ضوئية أعلى بكثير، مما يؤدي إلى إخراج أكثر سطوعًا عند نفس التيار أو سطوع مكافئ عند تيار أقل بكثير. مقارنةً بشاشات التيار المنخفض الأخرى، فإن مواصفاتها للتشغيل حتى 1 مللي أمبير لكل جزء مع شدة متطابقة هي ميزة رئيسية للتصاميم فائقة انخفاض الطاقة. البناء الخالي من الرصاص والمتوافق مع RoHS ينسجم مع معايير التصنيع الحديثة، على عكس بعض المكونات القديمة.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟

ج: ليس مباشرة للسطوع الكامل. عند 20 مللي أمبير، يكون جهد الأمام (4.2-5.2 فولت) قريبًا جدًا أو يتجاوز 5 فولت، مما يترك هامشًا ضئيلًا لانخفاض الجهد عبر مقاومة تحديد التيار. ستحتاج إلى دائرة مشغل. ومع ذلك، عند 1 مللي أمبير، يكون جهد الأمام أقل، مما يجعل الأمر أكثر قابلية للتطبيق، على الرغم من أنه لا يزال يُوصى باستخدام IC مشغل للتحكم والتعدد.

س: ما هو الغرض من طرفي الكاثود المشترك؟

ج: هما متصلان داخليًا. يوفر الطرفان المساعدة في توزيع التيار، ويقللان من كثافة التيار في طرف/مسار لوحة دوائر مطبوعة واحد، ويوفران مرونة في التخطيط. يمكنك استخدام أحدهما أو كليهما، ولكن توصيل كليهما هو ممارسة جيدة بشكل عام.

س: كيف يتم \"تصنيف\" الشدة الضوئية؟

ج: تشير ورقة البيانات إلى أن الأجزاء مُصنفة (مُفرزة) حسب الشدة الضوئية. هذا يعني أنه أثناء التصنيع، يتم اختبار الوحدات وفرزها إلى مجموعات شدة مختلفة. توفر ورقة البيانات نطاق الحد الأدنى/النموذجي (410-2200 ميكروكانديلا @1 مللي أمبير). للمطابقة الدقيقة في التطبيقات الحرجة، استشر الشركة المصنعة للحصول على رموز فرز محددة.

س: ماذا يعني \"تطابق الأجزاء\"؟

ج: يعني أن الخصائص الكهربائية والبصرية (مثل جهد الأمام والشدة الضوئية) متطابقة بشكل وثيق من جزء إلى آخر داخل نفس الجهاز. وهذا يضمن سطوعًا موحدًا عندما يتم تشغيل جميع الأجزاء بنفس التيار، وهو ما لا يكون مضمونًا دائمًا في الشاشات من الدرجة الدنيا.

9. حالة تصميم واستخدام عملية

فكر في تصميم مسجل بيانات بيئي منخفض الطاقة يعرض درجة الحرارة على قراءة مكونة من 4 أرقام. باستخدام أربع شاشات من طراز LTS-10304JD، سيقوم المصمم بإنشاء دائرة تعدد. سيقوم متحكم دقيق منخفض الطاقة بتنشيط الكاثود المشترك لكل رقم بالتتابع عبر ترانزستور NPN صغير أثناء إخراج نمط الجزء لذلك الرقم على مجموعة من أطراف الإدخال/الإخراج (ربما عبر سجل إزاحة أو موسع منفذ لتوفير الأطراف). من خلال ضبط تيار تشغيل الجزء على 2-3 مللي أمبير (أقل بكثير من الحد الأقصى)، يتم تحقيق قابلية قراءة ممتازة مع تقليل استهلاك الطاقة الإجمالي للنظام إلى الحد الأدنى. تضمن نسبة التباين العالية إمكانية قراءة الشاشة في كل من الظروف الداخلية والخارجية المظللة. نطاق درجة الحرارة الواسع للشاشة يتطابق مع مواصفات تشغيل المسجل.

10. مقدمة عن مبدأ التشغيل

شاشة عرض LED ذات سبعة أجزاء هي تجميع لعدة ثنائيات باعثة للضوء مرتبة في نمط الرقم ثمانية. كل من الأشرطة السبعة (الأجزاء من A إلى G) والنقطة العشرية (DP) هو LED فردي. في تكوين الكاثود المشترك مثل LTS-10304JD، تتصل أقطاب الكاثود لجميع ثنائيات LED الداخلية هذه معًا إلى طرف أو أكثر مشترك. لإضاءة جزء محدد، يجب تطبيق جهد موجب على طرف الأنود المخصص له بينما يتم توصيل الكاثود المشترك بالأرضي (أو جهد أقل)، مما يكمل الدائرة ويسمح للتيار بالتدفق. من خلال التحكم في مجموعة الأجزاء التي يتم إضاءتها، يمكن تشكيل الأرقام من 0 إلى 9 وبعض الحروف. ينبعث نظام مادة AlInGaP الضوء عندما تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة تحت انحياز أمامي، مع تحديد تركيبة السبيكة المحددة للطول الموجي الأحمر.

11. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

كان تطوير تقنية LED من نوع AlInGaP في التسعينيات اختراقًا رئيسيًا لثنائيات LED الحمراء والبرتقالية والصفراء عالية السطوع. لقد حلت إلى حد كبير محل تقنيات GaAsP و GaP الأقل كفاءة في التطبيقات التي تتطلب وضوحًا عاليًا. يستمر الاتجاه في مكونات العرض نحو كفاءة أعلى (مزيد من الضوء لكل واط)، وجهد تشغيل أقل، والتكامل. بينما تظل شاشات العرض السباعية المنفصلة حيوية للعديد من التطبيقات، هناك اتجاه موازٍ نحو شاشات مصفوفة النقاط المتكاملة وشاشات OLED للرسومات الأكثر تعقيدًا. ومع ذلك، للقراءات الرقمية البسيطة عالية الموثوقية ومنخفضة الطاقة وعالية السطوع، تظل شاشات العرض السباعية القائمة على AlInGaP مثل LTS-10304JD حلاً مفضلاً وفعالاً من حيث التكلفة، خاصة في السياقات الصناعية والسيارات حيث تكون المتانة والعمر الطويل في غاية الأهمية.