ورقة بيانات شاشة LED LTS-2301AJD - رقم واحد 0.28 بوصة - لون أحمر شديد - جهد أمامي 2.6 فولت

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-2301AJD هي شاشة رقمية واحدة ذات سبعة مقاطع، مدمجة وعالية الأداء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب عرضًا رقميًا واضحًا. وظيفتها الأساسية هي توفير مؤشر رقمي موثوق ومرئي للغاية. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لشرائح LED مصنوعة من مادة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) بلون أحمر شديد، والتي توفر سطوعًا وكفاءة فائقتين مقارنة بالمواد التقليدية. يتميز الجهاز بوجه رمادي ومقاطع بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة. وهو مُصنف حسب شدة الإضاءة، مما يضمن اتساق السطوع عبر دفعات الإنتاج. يشمل السوق المستهدف لوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار والقياس، والأجهزة المنزلية، وأي جهاز إلكتروني يتطلب شاشة رقمية صغيرة ومشرقة وموثوقة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص البصرية

يعد الأداء البصري محورًا رئيسيًا لوظيفة هذه الشاشة. المعيار الرئيسي هوشدة الإضاءة المتوسطة (Iv)، والتي تتراوح من حد أدنى 200 ميكروكانديلا إلى قيمة نموذجية 600 ميكروكانديلا عند تيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. يضمن هذا السطوع العالي الرؤية في ظروف الإضاءة المحيطة المختلفة. يتميز الضوء المنبعث بـالطول الموجي القياسي للانبعاث (λp)بقيمة 650 نانومتر والطول الموجي المسيطر (λd)بقيمة 639 نانومتر، مما يضعه بقوة في منطقة اللون الأحمر الشديد من الطيف. يبلغنصف عرض الخط الطيفي (Δλ)20 نانومتر، مما يشير إلى انبعاث لوني نقي نسبيًا. تضمننسبة مطابقة شدة الإضاءةبقيمة 2:1 (كحد أقصى) أن يكون فرق السطوع بين المقاطع ضئيلاً، مما يوفر مظهرًا موحدًا.

2.2 المعايير الكهربائية

تحدد المواصفات الكهربائية حدود وظروف التشغيل للشاشة. تعتبرالتصنيفات القصوى المطلقةحرجة لموثوقية التصميم: أقصى تبديد للطاقة المستمر لكل مقطع هو 70 ملي واط. يبلغ تصنيفالتيار الأمامي المستمر لكل مقطع25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع عامل تخفيض 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية فوق هذه الدرجة. يُسمح بـتيار أمامي ذرويأعلى بقيمة 90 مللي أمبير في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). يبلغالجهد الأمامي (VF)النموذجي لكل مقطع 2.6 فولت عند IF=20 مللي أمبير، بحد أقصى 2.6 فولت. أقصىجهد عكسي (VR)هو 5 فولت، والتيار العكسي (IR)هو 100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند VR=5 فولت.

2.3 الخصائص الحرارية

يتم التلميح إلى إدارة الحرارة من خلال مواصفات التخفيض. يتراوحنطاق درجة حرارة التشغيلللجهاز من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ونفسنطاق درجة حرارة التخزين. يعتبر تخفيض التيار الأمامي بدءًا من 25 درجة مئوية (0.33 مللي أمبير/درجة مئوية) مؤشرًا مباشرًا على أدائه الحراري؛ فمع زيادة درجة الحرارة المحيطة، ينخفض الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر خطيًا لمنع ارتفاع درجة الحرارة وضمان الموثوقية طويلة المدى. تصنيف درجة حرارة اللحام (260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ على بعد 1.6 مم تحت مستوى الجلوس) أمر بالغ الأهمية لعمليات التجميع.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهازمُصنف حسب شدة الإضاءة. هذا يعني أن مصابيح LED يتم فرزها (Binning) بناءً على قياس ناتجها الضوئي عند تيار اختبار قياسي (عادة 1 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير). تضمن عملية التصنيف هذه أن يحصل المصممون على مكونات ذات مستويات سطوع متسقة، وهو أمر حيوي للتطبيقات التي تستخدم فيها شاشات متعددة جنبًا إلى جنب لتجنب اختلافات ملحوظة في إضاءة المقاطع. بينما لا يتم تفصيل رموز التصنيف المحددة في هذا المستند، فإن هذه الممارسة تضمن أن معلمة Iv لأي طلبية ستقع ضمن نطاق محدد مسبقًا وأضيق من نطاق المواصفات الكامل من MIN إلى MAX.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلىمنحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية. على الرغم من أن الرسوم البيانية المحددة غير مرفقة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الأجهزة تشمل عادةً:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد الناتج الضوئي مع زيادة التيار، عادةً بطريقة شبه خطية، مما يسلط الضوء على الكفاءة عند نقاط تشغيل مختلفة.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يوضح خصائص تشغيل الثنائي ويساعد في تصميم دائرة تحديد التيار.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية أو التيار العالي.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يؤكد الطول الموجي القياسي والمسيطر وشكل طيف الانبعاث.

هذه المنحنيات ضرورية لتحسين ظروف التشغيل لتحقيق السطوع المطلوب مع الحفاظ على الكفاءة والعمر التشغيلي الطويل.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

يأتي الجهاز في عبوة قياسية لشاشات LED. يبلغارتفاع الرقم0.28 بوصة (7.0 مم). يوفر رسمأبعاد العبوةالخطوط العريضة الميكانيكية التفصيلية، على الرغم من أن القيم المليمترية الدقيقة غير مذكورة في النص. عادة ما تكون التفاوتات ±0.25 مم. يعتبر جدولاتصال الأطرافأمرًا بالغ الأهمية لتخطيط PCB الصحيح. إنه جهاز بـ 10 أطراف، بكاثود مشترك. توزيع الأطراف هو: 1(E)، 2(D)، 3(الكاثود المشترك)، 4(C)، 5(DP)، 6(B)، 7(A)، 8(الكاثود المشترك)، 9(G)، 10(F). يتم توصيل طرفي الكاثود المشترك (3 و 8) داخليًا، مما يوفر مرونة في التصميم. يؤكدمخطط الدائرة الداخليةعلى بنية الكاثود المشترك، حيث تكون أقطاب الأنود لجميع المقاطع مستقلة، ويتم ربط كاثودات جميع مصابيح LED معًا.

6. إرشادات اللحام والتجميع

المواصفة الرئيسية للتجميع هيدرجة حرارة اللحام: بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم تحت مستوى الجلوس. هذه المعلمة حرجة لعمليات اللحام الموجي أو إعادة التدفق لمنع التلف الحراري لشرائح LED أو العبوة البلاستيكية. يجب على المصممين التأكد من أن ملف تعريف التجميع الخاص بهم يبقى ضمن هذه الحدود. بالنسبة للتخزين، فإن النطاق المحدد هو -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يُنصح بتخزين المكونات في بيئة جافة ومضادة للكهرباء الساكنة لمنع امتصاص الرطوبة وتلف التفريغ الكهروستاتيكي قبل الاستخدام.

7. معلومات التغليف والطلب

رمز الطلب الأساسي هوLTS-2301AJD. من المحتمل أن تشير البادئة "LTS" إلى عائلة المنتج (شاشة LED)، وقد يشير "2301" إلى الحجم 0.28 بوصة ونوع اللون الأحمر الشديد، وقد يكون "AJD" إصدارًا محددًا أو رمز تصنيف. لا تحدد ورقة البيانات تفاصيل التغليف السائب مثل حجم البكرة، أو الكمية في الأنبوب، أو تكوين الصينية. للإنتاج بالجملة، من الضروري الاتصال بالمورد للحصول على خيارات التغليف المحددة (الشريط والبكرة، الأنابيب المضادة للكهرباء الساكنة). يجب أن يذكر الملصق على العبوة رقم القطعة LTS-2301AJD بوضوح.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية لـ:

• أجهزة الملتيميتر الرقمية ومعدات الاختبار:حيث تكون هناك حاجة لرقم واحد مشرق لوظيفة محددة أو مؤشر نطاق.
• لوحات التحكم الصناعية:لعرض نقاط الضبط، أو رموز الخطأ، أو أرقام الحالة على الآلات.
• الأجهزة المنزلية:مثل أفران الميكروويف، أو صانعات القهوة، أو معدات الصوت لعرض الوقت، أو درجة الحرارة، أو أرقام المسارات.
• الأجهزة الطبية:لعرض قراءات رقمية بسيطة على الشاشات أو الأدوات المحمولة باليد.
• مجموعات التعليمية:لتوضيح الإلكترونيات الرقمية وفك تشفير المقاطع السبعة.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومات تحديد التيار على التوالي لكل أنود مقطع. احسب قيمة المقاوم بناءً على جهد الإمداد (Vcc)، والجهد الأمامي النموذجي (Vf ~2.6V)، والتيار الأمامي المطلوب (مثلاً 10-20 مللي أمبير لسطوع جيد). الصيغة: R = (Vcc - Vf) / If.
• التعددية (Multiplexing):لتشغيل أرقام متعددة، فإن شاشة الكاثود المشترك هذه مناسبة جدًا للتعددية. يمكن لوحدة التحكم الدقيقة (ميكروكونترولر) تمكين كاثود رقم واحد في كل مرة أثناء تشغيل أقطاب الأنود لذلك الرقم. هذا يوفر دبابيس الإدخال/الإخراج ويقلل من استهلاك الطاقة.
• زاوية المشاهدة:تضمن زاوية المشاهدة الواسعة إمكانية القراءة من مواضع مختلفة، ولكن ضع في اعتبارك اتجاه التركيب بالنسبة للمستخدم.
• الحماية من الكهرباء الساكنة (ESD):على الرغم من عدم ذكرها صراحةً، يجب مراعاة احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تتميز شاشة LTS-2301AJD بشكل أساسي من خلالمادة أشباه الموصلات AlInGaP. مقارنة بمصابيح LED القديمة من GaAsP أو GaP، توفر AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار التشغيل. غالبًا ما يُنظر إلى اللون الأحمر الشديد (639-650 نانومتر) على أنه أكثر سطوعًا من قبل العين البشرية من اللون الأحمر القياسي وهو فعال للغاية لمؤشرات التنبيه. يعد ارتفاع الرقم 0.28 بوصة حجمًا شائعًا، ويوفر توازنًا جيدًا بين الرؤية ومساحة اللوحة. تكوين الكاثود المشترك الخاص بها قياسي ومتوافق مع معظم دوائر IC المشغلة ووحدات التحكم الدقيقة. يعد التصنيف حسب شدة الإضاءة ميزة تمييزية رئيسية للجودة، مما يضمن الاتساق البصري.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما الفرق بين الطول الموجي القياسي والطول الموجي المسيطر؟

ج: الطول الموجي القياسي (λp) هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. الطول الموجي المسيطر (λd) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون الملحوظ للضوء المنبعث. بالنسبة لمصابيح LED، غالبًا ما يكونان متقاربين ولكن ليسا متطابقين؛ λd أكثر صلة بتحديد اللون.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بدون مقاومات تحديد تيار؟

ج: لا. مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. توصيلها مباشرة بمصدر جهد سيؤدي إلى تدفق تيار مفرط، مما قد يدمر المقطع على الفور. المقاوم على التوالي إلزامي للتشغيل الآمن.

س: طرفا الكاثود المشترك متصلان داخليًا. هل أحتاج إلى توصيل كلاهما بالدائرة؟

ج: لا، تحتاج فقط إلى توصيل أحدهما بالأرضي (أو مصرف التيار الخاص بك) لكي تعمل الشاشة. ومع ذلك، فإن توصيل كليهما يمكن أن يوفر اتصالاً كهربائيًا أكثر قوة وتوزيعًا أفضل للتيار، وهي ممارسة جيدة.

س: كيف أحقق مستويات سطوع مختلفة؟

ج: يتم التحكم في السطوع بشكل أساسي عن طريق التيار الأمامي (If). يمكنك ضبط قيمة مقاوم تحديد التيار. بدلاً من ذلك، للتحكم الديناميكي، يمكنك استخدام تعديل عرض النبضة (PWM) على مشغلات الكاثود أو الأنود. يؤدي تغيير دورة عمل إشارة PWM إلى تغيير التيار المتوسط بشكل فعال وبالتالي السطوع الملحوظ.

س: ماذا يعني "مُصنف حسب شدة الإضاءة" لتصميمي؟

ج: يعني ذلك أن مصابيح LED قد تم اختبارها وفرزها حسب ناتجها الضوئي. عندما تطلب رقم هذا الجزء، يمكنك توقع أن جميع الوحدات سيكون لها مستوى سطوع متشابه، مما يقلل من الحاجة إلى معايرة فردية أو خطر وجود شاشات غير متساوية في منتجك.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: شاشة رقمية واحدة تعتمد على وحدة تحكم دقيقة.يستخدم تصميم بسيط وحدة تحكم دقيقة (مثل Arduino) مع 8 دبابيس إدخال/إخراج. يتم تكوين سبعة دبابيس كمخرجات متصلة بأقطاب الأنود للمقاطع (A-G) عبر مقاومات 220 أوم (لإمداد 5 فولت: (5V-2.6V)/0.011A ≈ 220 أوم). يتم تكوين دبوس واحد كمخرج متصل بالكاثود المشترك، ويتم ضبطه على LOW لتشغيل الرقم. يمكن التحكم في النقطة العشرية (DP) بواسطة دبوس ثامن إذا لزم الأمر. يمكن لوحدة التحكم الدقيقة عرض الأرقام من 0 إلى 9 عن طريق ضبط دبابيس المقاطع المناسبة على HIGH.

المثال 2: شاشة ساعة بأربعة أرقام متعددة (Multiplexed).يمكن استخدام أربعة أرقام من LTS-2301AJD لعرض الساعات والدقائق (مثل 12:45). يتطلب هذا 7 خطوط للمقاطع (A-G) بالإضافة إلى خط النقطة العشرية، و 4 خطوط تحكم للأرقام (كل منها متصل بالكاثود المشترك لشاشة واحدة). تستخدم وحدة التحكم الدقيقة مقاطعة مؤقت لتحديث الشاشة بتردد عالٍ (مثلاً 100 هرتز). في كل دورة مقاطعة، تقوم بإيقاف تشغيل جميع كاثودات الأرقام، وضبط نمط المقاطع للرقم التالي، ثم تشغيل كاثود ذلك الرقم. يحدث هذا بسرعة كبيرة بحيث ترى العين البشرية جميع الأرقام مضاءة باستمرار.

12. مقدمة في المبدأ التقني

تعتمد شاشة LTS-2301AJD علىتقنية الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED). LED هو صمام ثنائي تقاطع p-n شبه موصل. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في منطقة التقاطع. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). المادة المحددة المستخدمة، AlInGaP، تحدد طاقة فجوة النطاق لأشباه الموصلات، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر الشديد. ترتيب المقاطع السبعة هو نمط قياسي لسبعة مصابيح LED مستطيلة (مقاطع) يمكن إضاءتها بشكل فردي لتشكيل الأرقام من 0 إلى 9 وبعض الحروف. يعني تكوين الكاثود المشترك أن الأطراف السالبة (الكاثودات) لجميع مقاطع LED متصلة داخليًا بواحد أو أكثر من الدبابيس، مما يبسط تصميم الدائرة حيث تقوم وحدة التحكم الدقيقة بتصريف التيار إلى الأرضي.

13. اتجاهات وتطورات التكنولوجيا

بينما تظل شاشات المقاطع السبعة المنفصلة مثل LTS-2301AJD ذات صلة بتطبيقات محددة، فإن الاتجاهات الأوسع في تكنولوجيا العرض تستحق الملاحظة. هناك تحول عام نحووحدات العرض المتكاملة(LCD، OLED، TFT) التي تقدم إمكانيات أبجدية رقمية ورسومية بأحجام مماثلة أو أصغر. ومع ذلك، تحتفظ شاشات مقاطع LED بمزايا في البيئات القاسية (نطاق درجة حرارة واسع، سطوع عالٍ) وللعرض الرقمي البسيط منخفض التكلفة. تستمر تكنولوجيا LED الأساسية في التقدم، مع مواد مثل InGaN (للأزرق/الأخضر/الأبيض) وتحسينات في AlInGaP تقدم كفاءات أعلى وعمرًا تشغيليًا أطول. علاوة على ذلك، فإن التوجه نحو التصغير وانخفاض استهلاك الطاقة في جميع الأجهزة الإلكترونية يدعم الاستمرار في استخدام مؤشرات وشاشات LED ذات العرض المباشر الفعال حيث تكون فوائدها المحددة مطلوبة.