جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 1.1 الميزات الأساسية والمزايا
- 1.2 السوق المستهدف والتحديد
- 2. تحليل متعمق للمعايير التقنية
- 2.1 الحدود القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهروضوئية
- 3. نظام الفرز والتصنيف
- 3.1 فرز الشدة الضوئية
- 3.2 اتساق جهد الأمام
- 4. تحليل منحنيات الأداء
- 4.1 توزيع الطيف
- 4.2 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)
- 4.3 منحنى تخفيض تصنيف تيار الأمام
- 5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة
- 5.1 الأبعاد الفيزيائية
- 5.2 تخطيط الدبابيس ومخطط الدائرة الداخلية
- 6. إرشادات اللحام والتجميع
- 6.1 معلمات اللحام
- 6.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)
- 6.3 ظروف التخزين
- 7. معلومات التعبئة والطلب
- 7.1 مواصفات التعبئة
- 7.2 شرح الملصق
- 8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم
- 8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- 8.2 تصميم دائرة القيادة
- 8.3 إدارة الحرارة
- 9. المقارنة التقنية والتمييز
- 10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)
- 11. دراسة حالة التصميم والاستخدام
- 12. مبدأ التشغيل
- 13. اتجاهات التكنولوجيا
1. نظرة عامة على المنتج
شاشة ELS-2326SURWA/S530-A3 هي شاشة عرض أبجدية رقمية سباعية، مُثبتة عبر الثقوب، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة وموثوقة في ظروف إضاءة مختلفة. ينتمي هذا الجهاز إلى عائلة من المكونات ذات المعيار الصناعي المعروفة بمتانتها وأدائها المتسق.
1.1 الميزات الأساسية والمزايا
تنبع المزايا الأساسية لوحدة العرض هذه من تصميمها واختيار موادها. تتميز ببصمة صناعية قياسية، مما يضمن التوافق مع تخطيطات اللوحات المطبوعة الحالية والمقابس المصممة لمكونات مماثلة. إحدى الفوائد الرئيسية هي استهلاكها المنخفض للطاقة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تعمل بالبطارية أو الحساسة للطاقة. تم تصنيع الجهاز باستخدام مواد خالية من الرصاص وهو متوافق بالكامل مع توجيهات RoHS، مما يلبي المتطلبات البيئية والتنظيمية الحديثة. الأجزاء المضيئة بيضاء، موضوعة على خلفية رمادية، مما يوفر نسبة تباين عالية لتحسين قابلية القراءة.
1.2 السوق المستهدف والتحديد
يتم تحديد هذه الشاشة للاستخدام في التطبيقات الفعالة من حيث التكلفة والمرتكزة على الموثوقية، حيث يكون المؤشر الرقمي الواضح أمرًا بالغ الأهمية. يعطي تصميمها الأولوية للأداء طويل الأمد في بيئات التشغيل القياسية بدلاً من الظروف القاسية التي تتطلب مكونات متخصصة.
2. تحليل متعمق للمعايير التقنية
يتم تعريف أداء شاشة ELS-2326SURWA/S530-A3 من خلال مجموعة من المعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية التي يجب على المصممين أخذها في الاعتبار لتنفيذ ناجح.
2.1 الحدود القصوى المطلقة
تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.
- الجهد العكسي (VR):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
- تيار الأمام المستمر (IF):25 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن تطبيقه باستمرار على كل جزء مضيء.
- تيار الأمام الذروي (IFP):60 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل ≤ 10%، تردد ≤ 1 كيلو هرتز) ولا يجب استخدامه للتشغيل بالتيار المستمر.
- تبديد الطاقة (Pd):60 ملي واط. أقصى قدرة يمكن تبديدها كحرارة، وتحسب كـ جهد الأمام (VF) × تيار الأمام (IF).
- درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي تم تحديد الجهاز للعمل فيه بشكل صحيح.
- درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40°C إلى +100°C.
- درجة حرارة اللحام (Tsol):260°C كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ. هذا أمر بالغ الأهمية لعمليات اللحام الموجي أو اليدوي لمنع التلف الحراري للراتنج الإيبوكسي والروابط الداخلية.
2.2 الخصائص الكهروضوئية
تم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة وصلة قياسية (Ta= 25°C)، وهي تحدد إخراج الضوء والسلوك الكهربائي للجهاز في ظل ظروف التشغيل العادية.
- الشدة الضوئية (Iv):15 مللي كانديلا (الحد الأدنى)، 34 مللي كانديلا (النموذجي) عند IF= 10 مللي أمبير. هذا هو متوسط إخراج الضوء لكل جزء مضيء. يتم تطبيق تفاوت ±10% على هذه القيمة، مما يعني أن الأجهزة يتم فرزها أو تصنيفها بناءً على الشدة المقاسة.
- طول الموجة الذروي (λp):632 نانومتر (النموذجي). الطول الموجي الذي تكون فيه الانبعاثات الطيفية أقوى. هذه معلمة رئيسية للون المُدرك (أحمر ساطع).
- طول الموجة السائد (λd):624 نانومتر (النموذجي). الطول الموجي الفردي الذي يتطابق بشكل أفضل مع اللون المُدرك للضوء، والذي قد يختلف قليلاً عن طول الموجة الذروي.
- عرض النطاق الطيفي (Δλ):20 نانومتر (النموذجي). نطاق الأطوال الموجية المنبعثة، مقاسًا عند نصف شدة الذروة (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى). يشير عرض النطاق الأضيق إلى لون أكثر نقاءً طيفيًا.
- جهد الأمام (VF):2.0 فولت (النموذجي)، 2.4 فولت (الحد الأقصى) عند IF= 20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء أثناء التشغيل. يجب تصميم دائرة القيادة لتوفير جهد كافٍ. تم تحديد تفاوت ±0.1 فولت.
- التيار العكسي (IR):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند VR= 5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عندما يكون الجهاز في انحياز عكسي ضمن حدوده القصوى.
3. نظام الفرز والتصنيف
تشير ورقة البيانات إلى أن الأجهزة"مصنفة حسب الشدة الضوئية."يشير هذا إلى ممارسة شائعة في تصنيع الصمامات الثنائية الباعثة للضوء تُعرف باسم "الفرز".
3.1 فرز الشدة الضوئية
بسبب الاختلافات الكامنة في نمو الطبقة النصف ناقلة الخارجي وعملية التصنيع، يمكن أن يختلف إخراج الضوء للصمامات الثنائية الباعثة للضوء. لضمان الاتساق للمستخدم النهائي، يقوم المصنعون باختبار وفرز (تصنيف) الصمامات الثنائية الباعثة للضوء إلى مجموعات بناءً على شدة إضاءتها المقاسة. تتمتع شاشة ELS-2326SURWA/S530-A3 بشدة نموذجية تبلغ 34 مللي كانديلا بحد أدنى 15 مللي كانديلا. ستقع الأجهزة المشتراة ضمن نطاق شدة محدد (فئة)، والذي يجب أن يكون متسقًا داخل دفعة إنتاج واحدة أو طلب واحد. يتضمن شرح الملصق "CAT: رتبة الشدة الضوئية"، مما يؤكد هذه الممارسة.
3.2 اتساق جهد الأمام
على الرغم من عدم وصفه صراحةً كمعلمة مفروزة، فإن التفاوت الضيق في جهد الأمام (±0.1 فولت) يشير إلى تحكم دقيق في العملية. إن اتساق VFمهم لتصميم دوائر تحديد التيار البسيطة بمقاوم متسلسل، لأنه يقلل من تباين السطوع بين الأجزاء المضيئة عند تشغيلها من مصدر جهد مشترك.
4. تحليل منحنيات الأداء
توفر البيانات الرسومية نظرة ثاقبة حول كيفية تغير المعلمات مع ظروف التشغيل.
4.1 توزيع الطيف
يُظهر منحنى الطيف الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة. بالنسبة لهذا الجهاز القائم على AlGaInP، سيكون المنحنى متمركزًا حول 632 نانومتر (الذروة) بعرض نطاق نموذجي يبلغ 20 نانومتر. يؤكد هذا المنحنى اللون "الأحمر الساطع" أحادي اللون دون انبعاث كبير في نطاقات ألوان أخرى.
4.2 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)
يوضح هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد في الصمام الثنائي شبه الموصل. بالنسبة للصمام الثنائي الباعث للضوء، فإن زيادة صغيرة في الجهد تتجاوز عتبة التشغيل (~1.8 فولت) تسبب زيادة كبيرة وأسية في التيار. هذا هو السبب في أنه يجب تشغيل الصمامات الثنائية الباعثة للضوء بمصدر محدود التيار (مثل مشغل تيار ثابت أو مقاوم متسلسل)، وليس مصدر جهد ثابت، لمنع الانحراف الحراري والتلف.
4.3 منحنى تخفيض تصنيف تيار الأمام
هذا أحد أهم الرسوم البيانية للتصميم الموثوق. يُظهر كيف يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به لتيار الأمام المستمر (IF) مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. عند 25°C، يُسمح بالـ 25 مللي أمبير كاملة. مع ارتفاع درجة الحرارة نحو الحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل البالغة 85°C، ينخفض التيار المسموح به بشكل كبير. هذا التخفيض في التصنيف ضروري لأن درجة حرارة الوصلة الداخلية للصمام الثنائي الباعث للضوء ترتفع مع كل من درجة الحرارة المحيطة والتسخين الذاتي من تدفق التيار. يتسبب تجاوز درجة حرارة الوصلة الآمنة في تدهور إخراج الضوء ويقصر العمر الافتراضي بشكل كبير. يجب على المصممين استخدام هذا المنحنى لاختيار تيار تشغيل مناسب لأسوأ حالة لدرجة الحرارة المحيطة في تطبيقهم.
5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة
5.1 الأبعاد الفيزيائية
يبلغ ارتفاع الرقم في الجهاز 57.0 مم (2.24 بوصة)، مما يصنفه كشاشة كبيرة الحجم مناسبة للمشاهدة من مسافة. يوفر رسم أبعاد العبوة قياسات مفصلة لجسم الشاشة الكلي، وتباعد وحجم دبابيس التثبيت عبر الثقوب، وتخطيط الأجزاء المضيئة. ينطبق تفاوت عام قدره ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. الرسم ضروري لإنشاء بصمة اللوحة المطبوعة، وضمان الملاءمة المناسبة، وتحديد منطقة الاستبعاد على اللوحة.
5.2 تخطيط الدبابيس ومخطط الدائرة الداخلية
يُظهر مخطط الدائرة الداخلية التوصيل الكهربائي للأجزاء المضيئة الفردية (من a إلى g) والتوصيل المشترك. تستخدم هذه الشاشة تكوين الأنود المشترك، مما يعني أن الأنودات (الجوانب الموجبة) لجميع أجزاء الصمام الثنائي الباعث للضوء متصلة معًا داخليًا بدبوس مشترك (أو مجموعة من الدبابيس). يتم إخراج الكاثودات (الجوانب السالبة) لكل جزء إلى دبابيس فردية. لإضاءة جزء مضيء، يتم توصيل دبوس الأنود المشترك بمصدر جهد موجب، ويتم سحب دبوس الكاثود المقابل إلى مستوى منخفض (التأريض) عبر مقاوم محدد للتيار. يحدد مخطط تخطيط الدبابيس أي دبوس فيزيائي يتوافق مع كاثود كل جزء مضيء والأنود المشترك.
6. إرشادات اللحام والتجميع
يتطلب التعامل السليم للحفاظ على سلامة الجهاز وأدائه.
6.1 معلمات اللحام
يحدد الحد الأقصى المطلق درجة حرارة لحام تبلغ 260°C كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ. ينطبق هذا على درجة حرارة الرصاص/السلك أثناء اللحام الموجي أو اللحام اليدوي. بالنسبة للحم إعادة التدفق، يجب استخدام ملف تعريف قياسي خالي من الرصاص بدرجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260°C. يمكن أن يؤدي التعرض المطول لدرجات الحرارة العالية إلى إتلاف الروابط السلكية الداخلية، أو تدهور عبوة الإيبوكسي، أو التسبب في التقشير.
6.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)
تحتوي ورقة البيانات على تحذير قوي بشأن حساسية التفريغ الكهروستاتيكي. رقاقة أشباه الموصلات AlGaInP معرضة للتلف من الكهرباء الساكنة، مما قد يسبب فشلاً فورياً أو عيوباً كامنة تقلل من الموثوقية طويلة الأمد. تشمل الاحتياطات الإلزامية: ارتداء المشغلين لأساور معصم مؤرضة؛ استخدام محطات عمل وأسطح وأدوات آمنة من التفريغ الكهروستاتيكي؛ التأكد من تأريض جميع المعدات بشكل صحيح؛ وتخزين/نقل الأجهزة في عبوات موصلة أو مضادة للكهرباء الساكنة. يمكن استخدام معادلات الشحن لتحييد الشحنة على المواد غير الموصلة في منطقة العمل.
6.3 ظروف التخزين
يجب تخزين الأجهزة ضمن نطاق درجة حرارة التخزين المحدد من -40°C إلى +100°C، في بيئة جافة لمنع امتصاص الرطوبة، وفي عبواتها الأصلية الواقية من التفريغ الكهروستاتيكي حتى تكون جاهزة للاستخدام.
7. معلومات التعبئة والطلب
7.1 مواصفات التعبئة
يتبع الجهاز عملية تعبئة محددة: يتم تعبئة 10 قطعة في أنبوب للحماية الميكانيكية والتعامل. ثم توضع 10 أنابيب في صندوق. أخيرًا، يتم تعبئة 4 صناديق في صندوق شحن رئيسي. هذه التعبئة الهرمية (10 قطعة/أنبوب → 10 أنابيب/صندوق → 4 صناديق/كرتون) شائعة للمكونات المثبتة عبر الثقوب وتساعد في إدارة المخزون والتجميع الآلي.
7.2 شرح الملصق
تحتوي الملصقات على العبوة على عدة رموز: CPN (رقم جزء العميل)، P/N (رقم جزء الشركة المصنعة: ELS-2326SURWA/S530-A3)، QTY (الكمية)، CAT (فئة/رتبة الشدة الضوئية)، و LOT No (رقم دفعة التصنيع القابل للتتبع). رمز "CAT" حاسم لضمان اتساق السطوع خلال دورة إنتاج.
8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم
8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
تشير ورقة البيانات إلى ثلاثة تطبيقات أساسية: الأجهزة المنزلية (مثل مؤقتات الأفران، شاشات الغسالات)، لوحات الأجهزة (للمعدات الصناعية، معدات الاختبار، أو سوق قطع غيار السيارات)، وشاشات القراءة الرقمية العامة. حجمها الكبير وتناقضها الجيد يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تحتاج فيها الشاشة إلى القراءة من على بعد عدة أقدام أو في ضوء محيط معقول السطوع.
8.2 تصميم دائرة القيادة
يتطلب تصميم دائرة القيادة عدة حسابات رئيسية. أولاً، تحديد تيار التشغيل (IF) بناءً على السطوع المطلوب ودرجة الحرارة المحيطة باستخدام منحنى تخفيض التصنيف. قد تكون القيمة النموذجية 10-20 مللي أمبير. لتصميم مقاوم متسلسل بسيط مع شاشة أنود مشترك متصلة بجهد إمداد VCC، تكون قيمة المقاوم لكل جزء مضيء: R = (VCC- VF) / IF. باستخدام VFالنموذجي البالغ 2.0 فولت وإمداد 5 فولت مع IF=15 مللي أمبير يعطي R = (5 - 2.0) / 0.015 = 200 أوم. يجب أن تكون قدرة المقاومة الكهربائية للمقاوم على الأقل IF2× R = (0.015)2× 200 = 0.045 واط، لذا فإن مقاوم قياسي 1/8 واط (0.125 واط) كافٍ. لتعدد الإرسال لأرقام متعددة، تُستخدم عادةً دوائر متكاملة مخصصة للقيادة (مثل مسجلات الإزاحة 74HC595 أو مشغلات العرض MAX7219) للتحكم في كاثودات الأجزاء المضيئة وأنودات الأرقام، مما يقلل بشكل كبير من عدد دبابيس الإدخال/الإخراج الدقيقة المطلوبة.
8.3 إدارة الحرارة
على الرغم من أنه ليس جهازًا عالي الطاقة، إلا أن الاعتبارات الحرارية لا تزال مهمة لطول العمر. تأكد من وجود تباعد كافٍ على اللوحة المطبوعة للسماح ببعض دوران الهواء. تجنب وضع الشاشة بالقرب من مصادر حرارة كبيرة أخرى. الالتزام بمنحنى تخفيض تصنيف التيار هو الطريقة الأساسية لإدارة الحرارة. يشير نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع (-40°C إلى +85°C) إلى المتانة لمعظم البيئات الداخلية والعديد من البيئات الخارجية.
9. المقارنة التقنية والتمييز
تتميز شاشة ELS-2326SURWA/S530-A3 بمزيجها المحدد من السمات: ارتفاع رقم كبير 57.0 مم، تثبيت عبر الثقوب، انبعاث AlGaInP أحمر ساطع، وتكوين أنود مشترك. مقارنة بالشاشات الأصغر (مثل 14.2 مم أو 20 مم)، فإنها توفر وضوحًا رؤية أفضل من مسافة. مقارنة بشاشات الأجهزة المثبتة على السطح (SMD)، غالبًا ما يُنظر إلى الإصدارات المثبتة عبر الثقوب مثل هذه على أنها أكثر متانة للبيئات عالية الاهتزاز أو التطبيقات التي تتطلب إصلاحًا يدويًا، وعادة ما يكون من الأسهل إنشاء نموذج أولي بها. يقدم نظام مواد AlGaInP كفاءة عالية ونقاء لون جيد في طيف الأحمر/البرتقالي/الكهرماني مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم.
10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)
س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من دبوس متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟
ج: لا. لا يمكن لدبوس المتحكم الدقيق توفير أو استيعاب تيار كافٍ (عادةً 20-40 مللي أمبير كحد أقصى لكل دبوس، مع حد إجمالي للعبوة) لتشغيل عدة أجزاء مضيئة بسطوع. والأهم من ذلك، يجب تحديد تيار الصمام الثنائي الباعث للضوء. توصيله مباشرة بمصدر جهد بدون مقاوم متسلسل سيحاول سحب تيار مفرط، مما يتلف كل من الصمام الثنائي الباعث للضوء وربما دبوس المتحكم الدقيق. استخدم دائمًا مقاوم محدد للتيار على التوالي أو مشغل تيار ثابت مخصص.
س: لماذا تكون شاشتي باهتة عندما أُشغلها عند 85°C، على الرغم من أنني أستخدم نفس التيار كما في درجة حرارة الغرفة؟
أ: تنخفض الكفاءة الضوئية للصمام الثنائي الباعث للضوء (إخراج الضوء لكل وحدة مدخل كهربائي) مع زيادة درجة حرارة الوصلة. هذه خاصية أساسية لأشباه الموصلات. علاوة على ذلك، يتطلب منحنى تخفيض التصنيف منكتقليلتيار التشغيل في درجات الحرارة المحيطة العالية لمنع ارتفاع درجة الحرارة. يساهم كلا التأثيرين في انخفاض السطوع في درجات الحرارة العالية.
س: ماذا يعني "خالي من الرصاص ومتوافق مع RoHS" لتصميمي؟
ج: يعني ذلك أن الجهاز لا يحتوي على رصاص (Pb) أو مواد خطرة أخرى مقيدة كما هو محدد في توجيهية RoHS (تقييد المواد الخطرة). هذا متطلب قانوني لبيع المنتجات الإلكترونية في العديد من المناطق، بما في ذلك الاتحاد الأوروبي. كما أنه يؤثر على عملية اللحام الخاصة بك، مما يتطلب استخدام لحام خالٍ من الرصاص بدرجة انصهار أعلى، وهذا هو السبب في أن تصنيف اللحام 260°C مهم.
س: جهد الأمام هو 2.0 فولت نموذجي. هل يمكنني تشغيله من نظام 3.3 فولت؟
ج: نعم، بالتأكيد. مع إمداد 3.3 فولت (VCC)، سيتم إعادة حساب قيمة المقاوم المتسلسل. بالنسبة لـ IF=15 مللي أمبير: R = (3.3 - 2.0) / 0.015 ≈ 87 أوم. تأكد من أن دائرة القيادة الخاصة بك (المتحكم الدقيق، الدائرة المتكاملة المشغلة) يمكنها التعامل مع تيار الجزء المضيء عند سحب الكاثود إلى مستوى منخفض.
11. دراسة حالة التصميم والاستخدام
السيناريو: تصميم مؤقت رقمي بسيط لحاضنة معملية.
يجب أن تكون الشاشة قابلة للقراءة من عبر الغرفة في ضوء المعمل المحيط. تم اختيار ارتفاع 57.0 مم لشاشة ELS-2326SURWA/S530-A3 للرؤية. تحتوي الحاضنة على متحكم دقيق داخلي يعمل بجهد 5 فولت. تم اختيار تكوين الأنود المشترك للبساطة. يستخدم التصميم مسجل إزاحة واحد 74HC595 للتحكم في كاثودات الأجزاء المضيئة السبعة، ومجموعة ترانزستورات (مثل ULN2003) لاستيعاب التيار لأنودات 4 أرقام مشتركة، مما يسمح بتعدد الإرسال. تم ضبط تيار التشغيل على 12 مللي أمبير لكل جزء مضيء لضمان سطوع جيد مع البقاء ضمن حد 25 مللي أمبير والسماح بهامش لتخفيض تصنيف درجة الحرارة داخل غلاف الحاضنة الدافئ (الحد الأقصى ~40°C). تم استخدام مقاومات متسلسلة بقيمة 220 أوم ((5V - 2.0V)/0.012A ≈ 250Ω؛ 220Ω هي القيمة القياسية الأقرب، مما ينتج عنه IF≈ 13.6 مللي أمبير). يتضمن تخطيط اللوحة المطبوعة البصمة الدقيقة من ورقة البيانات، وأثناء التجميع، يستخدم الفنيون أساور الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي ومكواة لحام متحكم في درجة الحرارة مضبوطة على 350°C مع وصلات سريعة، أقل من 3 ثوانٍ لكل دبوس.
12. مبدأ التشغيل
شاشة العرض السباعية هي تجميع لسبعة أشرطة من الصمامات الثنائية الباعثة للضوء مرتبة في نمط رقم ثمانية. كل شريط هو صمام ثنائي باعث للضوء مستقل. من خلال إضاءة مجموعات محددة من هذه الأجزاء السبعة بشكل انتقائي، يمكن تشكيل جميع الأرقام العشرية (0-9) وبعض الحروف. في شاشة أنود مشترك مثل هذه، تكون جميع الأنودات (الأطراف الموجبة) لصمامات الثنائيات الباعثة للضوء للأجزاء متصلة معًا في عقدة مشتركة. الكاثودات (الأطراف السالبة) منفصلة. لإضاءة جزء مضيء، يتم تطبيق جهد موجب على الأنود المشترك، ويتم توصيل كاثود الجزء المضيء المطلوب بجهد أقل (عادةً الأرضي) عبر دائرة تحديد تيار. مادة أشباه الموصلات AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم) المستخدمة في هذا الجهاز هي مركب ذو فجوة نطاق مباشر مصمم خصيصًا لبعث الضوء في المنطقة الحمراء إلى الكهرمانية من الطيف المرئي عندما تتحد الإلكترونات مع الفجوات عبر فجوة النطاق، وهي عملية تسمى الإضاءة الكهربائية.
13. اتجاهات التكنولوجيا
كان سوق شاشات العرض السباعية المنفصلة مستقرًا إلى حد كبير، حيث تخدم الأنواع المثبتة عبر الثقوب مثل هذه التصميمات القديمة، وأسواق الإصلاح، والتطبيقات التي تُقدر فيها المتانة. الاتجاه الأوسع في تكنولوجيا العرض هو نحو الأجهزة المثبتة على السطح (SMD) للتجميع الآلي، ووحدات الأرقام المتعددة ذات الكثافة الأعلى، ودمج المتحكمات والمشغلات في عبوة العرض. هناك أيضًا اتجاه نحو نطاقات ألوان أوسع واستخدام الفوسفور المتقدم في الصمامات الثنائية الباعثة للضوء البيضاء، ولكن لمؤشرات الأحمر أحادية اللون، يظل AlGaInP التكنولوجيا السائدة عالية الكفاءة. مبادئ القيادة بالتيار، وإدارة الحرارة، والحماية من التفريغ الكهروستاتيكي التي تم تناولها في ورقة البيانات هذه أساسية وتنطبق عالميًا عبر تقنيات الصمامات الثنائية الباعثة للضوء، من شاشة العرض المنفصلة هذه إلى صمامات الثنائيات الباعثة للضوء عالية الطاقة الحديثة.
مصطلحات مواصفات LED
شرح كامل للمصطلحات التقنية للـ LED
الأداء الكهروضوئي
| المصطلح | الوحدة/التمثيل | شرح مبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الكفاءة الضوئية | لومن/وات | الإخراج الضوئي لكل واط من الكهرباء، أعلى يعني أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. | يحدد مباشرة درجة كفاءة الطاقة وتكلفة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي | لومن | إجمالي الضوء المنبعث من المصدر، يسمى عادةً "السطوع". | يحدد ما إذا كان الضوء ساطعًا بما يكفي. |
| زاوية الرؤية | درجة، مثل 120 درجة | الزاوية التي ينخفض فيها شدة الضوء إلى النصف، يحدد عرض الحزمة. | يؤثر على نطاق الإضاءة والتوحيد. |
| درجة حرارة اللون | كلفن، مثل 2700K/6500K | دفء/برودة الضوء، القيم المنخفضة صفراء/دافئة، العالية بيضاء/باردة. | يحدد أجواء الإضاءة والسيناريوهات المناسبة. |
| مؤشر تجسيد اللون | بدون وحدة، 0-100 | القدرة على تقديم ألوان الكائن بدقة، Ra≥80 جيد. | يؤثر على أصالة اللون، يُستخدم في أماكن الطلب العالي مثل المراكز التجارية والمتاحف. |
| تفاوت اللون | خطوات بيضاوي ماك آدم، مثل "5 خطوات" | مقياس اتساق اللون، خطوات أصغر تعني لون أكثر اتساقًا. | يضمن لونًا موحدًا عبر نفس دفعة مصابيح LED. |
| الطول الموجي المهيمن | نانومتر، مثل 620 نانومتر (أحمر) | الطول الموجي المقابل للون مصابيح LED الملونة. | يحدد تدرج اللون الأحمر، الأصفر، الأخضر مصابيح LED أحادية اللون. |
| توزيع الطيفي | منحنى الطول الموجي مقابل الشدة | يُظهر توزيع الشدة عبر الأطوال الموجية. | يؤثر على تجسيد اللون وجودة اللون. |
المعايير الكهربائية
| المصطلح | الرمز | شرح مبسط | اعتبارات التصميم |
|---|---|---|---|
| الجهد الأمامي | Vf | الحد الأدنى للجهد لتشغيل LED، مثل "عتبة البدء". | يجب أن يكون جهد مصدر التشغيل ≥ Vf، تضاف الفولتية لمصابيح LED المتسلسلة. |
| التيار الأمامي | If | قيمة التيار للعمل العادي لمصباح LED. | عادةً استخدام تشغيل تيار ثابت، التيار يحدد السطوع وعمر التشغيل. |
| التيار النبضي الأقصى | Ifp | تيار الذروة الذي يمكن تحمله لفترات قصيرة، يُستخدم للتعتير أو الوميض. | يجب التحكم بدقة في عرض النبضة ودورة العمل لتجنب التلف. |
| الجهد العكسي | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن أن يتحمله LED، التجاوز قد يسبب انهيارًا. | يجب على الدائرة منع الاتصال العكسي أو ارتفاع الجهد. |
| المقاومة الحرارية | Rth (°C/W) | مقاومة نقل الحرارة من الشريحة إلى نقطة اللحام، الأقل أفضل. | المقاومة الحرارية العالية تتطلب تبديد حرارة أقوى. |
| مناعة التفريغ الكهروستاتيكي | V (HBM)، مثل 1000V | القدرة على تحمل التفريغ الكهروستاتيكي، أعلى يعني أقل عرضة للتلف الكهروستاتيكي. | يجب اتخاذ إجراءات مضادة للكهرباء الساكنة في الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED الحساسة. |
إدارة الحرارة والموثوقية
| المصطلح | المقياس الرئيسي | شرح مبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| درجة حرارة الوصلة | Tj (°C) | درجة حرارة التشغيل الفعلية داخل شريحة LED. | كل انخفاض 10°C قد يضاعف عمر التشغيل؛ عالي جدًا يسبب تدهور الضوء، انزياح اللون. |
| تدهور التدفق الضوئي | L70 / L80 (ساعة) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من القيمة الأولية. | يحدد مباشرة "عمر الخدمة" لمصباح LED. |
| الحفاظ على التدفق الضوئي | %، مثل 70% | النسبة المئوية للسطوع المتبقي بعد الوقت. | يشير إلى قدرة الحفاظ على السطوع على المدى الطويل. |
| انزياح اللون | Δu′v′ أو بيضاوي ماك آدم | درجة تغير اللون أثناء الاستخدام. | يؤثر على اتساق اللون في مشاهد الإضاءة. |
| الشيخوخة الحرارية | تدهور المادة | التدهور بسبب درجة الحرارة العالية على المدى الطويل. | قد يسبب انخفاض السطوع، تغير اللون، أو فشل الدائرة المفتوحة. |
التعبئة والمواد
| المصطلح | الأنواع الشائعة | شرح مبسط | الميزات والتطبيقات |
|---|---|---|---|
| نوع التغليف | EMC، PPA، السيراميك | مادة الغلاف التي تحمي الشريحة، توفر واجهة بصرية/حرارية. | EMC: مقاومة حرارة جيدة، تكلفة منخفضة؛ السيراميك: تبديد حرارة أفضل، عمر أطول. |
| هيكل الشريحة | أمامي، شريحة معكوسة | ترتيب أقطاب الشريحة. | الشريحة المعكوسة: تبديد حرارة أفضل، كفاءة ضوئية أعلى، للطاقة العالية. |
| طلاء الفسفور | YAG، السيليكات، النتريدات | يغطي الشريحة الزرقاء، يحول بعضها إلى أصفر/أحمر، يخلط إلى أبيض. | الفسفورات المختلفة تؤثر على الكفاءة الضوئية، درجة حرارة اللون، ومؤشر تجسيد اللون. |
| العدسة/البصريات | مسطحة، العدسات الدقيقة، الانعكاس الداخلي الكلي | الهيكل البصري على السطح يتحكم في توزيع الضوء. | يحدد زاوية الرؤية ومنحنى توزيع الضوء. |
مراقبة الجودة والتصنيف
| المصطلح | محتوى الفرز | شرح مبسط | الغرض |
|---|---|---|---|
| فرز التدفق الضوئي | الرمز مثل 2G، 2H | مجمعة حسب السطوع، كل مجموعة لها قيم لومن دنيا/قصوى. | يضمن سطوعًا موحدًا في نفس الدفعة. |
| فرز الجهد | الرمز مثل 6W، 6X | مجمعة حسب نطاق الجهد الأمامي. | يسهل مطابقة مصدر التشغيل، يحسن كفاءة النظام. |
| فرز اللون | 5 خطوات بيضاوي ماك آدم | مجمعة حسب إحداثيات اللون، تضمن نطاق ضيق. | يضمن اتساق اللون، يتجنب لون غير متساوٍ داخل التركيبة. |
| فرز درجة حرارة اللون | 2700K، 3000K إلخ. | مجمعة حسب درجة حرارة اللون، لكل منها نطاق إحداثي مقابل. | يلبي متطلبات درجة حرارة اللون لمشاهد مختلفة. |
الاختبار والشهادات
| المصطلح | المعيار/الاختبار | شرح مبسط | الأهمية |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على التدفق الضوئي | إضاءة طويلة الأمد في درجة حرارة ثابتة، تسجيل بيانات تدهور السطوع. | يُستخدم لتقدير عمر مصباح LED (مع TM-21). |
| TM-21 | معيار تقدير العمر | يقدر العمر تحت الظروف الفعلية بناءً على بيانات LM-80. | يوفر تنبؤ علمي للعمر. |
| IESNA | جمعية هندسة الإضاءة | يغطي طرق الاختبار البصرية، الكهربائية، الحرارية. | أساس اختبار معترف به في الصناعة. |
| RoHS / REACH | شهادة بيئية | يضمن عدم وجود مواد ضارة (الرصاص، الزئبق). | شرط الوصول إلى السوق دوليًا. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادة كفاءة الطاقة | شهادة كفاءة الطاقة والأداء لمنتجات الإضاءة. | يُستخدم في المشتريات الحكومية، برامج الدعم، يعزز القدرة التنافسية. |