ورقة بيانات شاشة LED طراز ELD-512SURWB/S530-A3 - ارتفاع الرقم 14.22 مم - جهد أمامي 2.4 فولت - تيار أمامي 25 مللي أمبير - لون أحمر ساطع

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة ELD-512SURWB/S530-A3 هي شاشة عرض أبجدية رقمية عالية الموثوقية مكونة من سبعة شرائح، مصممة للتركيب عبر الثقب. تتميز بحجم صناعي قياسي بارتفاع رقم يبلغ 14.22 مم (0.56 بوصة)، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب عرض أرقام واضحة. تستخدم الشاشة شرائح بيضاء على سطح خلفية سوداء، مما يوفر تباينًا ممتازًا وسهولة في القراءة حتى في ظروف الإضاءة المحيطة الساطعة. يتوافق تصميمها وموادها مع معايير البيئة الخالية من الرصاص ومعايير RoHS.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذه الشاشة استهلاكها المنخفض للطاقة، وتصميمها القياسي الذي يسهل دمجها في التصاميم الحالية، وتصنيف شدة الإضاءة لضمان أداء متسق عبر دفعات الإنتاج. تم بناؤها لتحمل الظروف البيئية الصعبة. التطبيقات المستهدفة هي بشكل أساسي في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية، بما في ذلك الأجهزة المنزلية (مثل الأفران، أفران الميكروويف)، لوحات أجهزة القياس والتحكم المختلفة، وشاشات العرض الرقمية العامة التي تتطلب أرقامًا واضحة وقابلة للقراءة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية للجهاز كما هو محدد في جداول الحدود القصوى المطلقة وخصائص الكهرباء والبصريات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تصنيف الجهاز لتحمل تيار أمامي مستمر أقصى (I_F) بقيمة 25 مللي أمبير. للتشغيل النبضي بدورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلوهرتز، يمكن أن يصل تيار الذروة الأمامي (I_FP) إلى 60 مللي أمبير. أقصى جهد عكسي (V_R) محدود بـ 5 فولت؛ تجاوز هذه القيمة قد يتلف تقاطعات LED. يجب ألا تتجاوز قدرة التبديد الكلية (P_d) 60 ملي واط. نطاق درجة حرارة التشغيل محدد من -40°C إلى +85°C، مع نطاق تخزين أوسع من -40°C إلى +100°C. يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام تصل إلى 260°C لمدة أقصاها 5 ثوانٍ، وهو متوافق مع عمليات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية وعمليات اللحام اليدوي.

2.2 خصائص الكهرباء والبصريات

في ظل ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C, I_F=10mA)، تبلغ شدة الإضاءة النموذجية (I_v) لشريحة واحدة 17.6 mcd، مع قيمة دنيا محددة تبلغ 7.8 mcd. الجهد الأمامي (V_F) عند 20mA هو نموذجيًا 2.0V، بحد أقصى 2.4V. اللون المنبعث هو أحمر ساطع، تم تحقيقه باستخدام مادة شريحة AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم). الطول الموجي الذروي (λ_p) هو نموذجيًا 632 نانومتر، والطول الموجي السائد (λ_d) هو نموذجيًا 624 نانومتر، مع عرض نطاق طيفي (Δλ) يبلغ حوالي 20 نانومتر، مما يحدد نقاء ودرجة اللون الأحمر. التيار العكسي (I_R) منخفض جدًا، بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند انحياز عكسي 5 فولت.

2.3 الخصائص الحرارية

أداء الجهاز يعتمد على درجة الحرارة. يجب تخفيض التيار الأمامي مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25°C لمنع تجاوز أقصى درجة حرارة للتقاطع وضمان الموثوقية على المدى الطويل. يحدد منحنى تخفيض التيار الأمامي المقدم بصريًا أقصى تيار مستمر مسموح به عند أي درجة حرارة تشغيل معينة ضمن النطاق المحدد.

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات إلى أن الأجهزة مصنفة (مجمعة) حسب شدة الإضاءة. هذا يعني أنه أثناء التصنيع، يتم اختبار مصابيح LED وتصنيفها إلى مجموعات بناءً على قياس ناتج الضوء عند تيار قياسي (مثل 10mA). وهذا يضمن اتساق السطوع للمستخدمين النهائيين، وهو أمر مهم بشكل خاص عند استخدام شاشات متعددة في منتج واحد. التسامح لشدة الإضاءة محدد بـ ±10%. وبالمثل، فإن الجهد الأمامي له تسامح ±0.1V حول القيمة النموذجية، مما يساعد في تصميم دوائر القيادة المستقرة.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 توزيع الطيف

يظهر منحنى التوزيع الطيفي الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة. بالنسبة لمصباح LED الأحمر القائم على AlGaInP، سيكون المنحنى متمركزًا حول نطاق 624-632 نانومتر مع عرض النطاق المحدد البالغ 20 نانومتر. هذا المنحنى مهم للتطبيقات التي يكون فيها نقاء اللون أو مطابقة الطول الموجي المحدد أمرًا بالغ الأهمية.

4.2 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يوضح هذا المنحنى الأساسي العلاقة بين الجهد المطبق عبر LED والتيار الناتج. إنه غير خطي. نقطة التشغيل الرئيسية من هذا المنحنى هي V_Fالنموذجي البالغ 2.0V عند 20mA. فهم هذه العلاقة ضروري لتصميم دوائر تحديد التيار المناسبة، حيث أن مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار.

4.3 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يرسم هذا الرسم البياني الحاسم أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به مقابل درجة الحرارة المحيطة. مع ارتفاع درجة الحرارة، ينخفض الحد الأقصى للتيار الآمن بشكل خطي. الالتزام بمنحنى التخفيض هذا أمر حيوي لمنع الانفلات الحراري وضمان عمل الجهاز ضمن منطقة التشغيل الآمنة (SOA)، وبالتالي تعظيم عمره التشغيلي.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

الجهاز هو مكون عبر الثقب بحزمة بارتفاع رقم قياسي 14.22 مم. يوفر رسم أبعاد الحزمة التفصيلي جميع القياسات الميكانيكية الحرجة، بما في ذلك الارتفاع الكلي، العرض، أبعاد شرائح الأرقام، وتباعد ودبابيس التوصيل (المخارج). التسامح للأبعاد غير المحددة هو ±0.25 مم. يظهر مخطط الدائرة الداخلية التكوين ذو الأنود المشترك للشرائح السبعة والنقطة العشرية، وهو أمر ضروري لتصميم دوائر التعددية أو القيادة المباشرة بشكل صحيح. يحدد مخطط التوصيل أي دبوس يتوافق مع كل شريحة (من a إلى g) والأنود المشترك.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الحد الأقصى المطلق لدرجة حرارة اللحام هو 260°C لمدة لا تتجاوز 5 ثوانٍ. يجب الالتزام الصارم بهذه المعلمة أثناء عمليات اللحام الموجي أو اللحام اليدوي لمنع تلف شرائح LED الداخلية وحزمة راتنج الإيبوكسي. يجب اتباع احتياطات ESD (التفريغ الكهروستاتيكي) القياسية أثناء التعامل والتجميع، حيث أن شرائح LED حساسة للكهرباء الساكنة. وهذا يشمل استخدام أسوار معصم مؤرضة، محطات عمل آمنة من ESD، وسجاد أرضي موصل. يجب دائمًا تشغيل مصابيح LED في ظل ظروف انحياز أمامي.

7. معلومات التعبئة والطلب

عملية التعبئة القياسية هي: 20 قطعة لكل أنبوب، 63 أنبوبًا لكل صندوق، و4 صناديق لكل كرتون رئيسي. يحتوي الملصق على العبوة على عدة حقول رئيسية للتتبع والتعريف: CPN (رقم منتج العميل)، P/N (رقم المنتج)، QTY (كمية التعبئة)، CAT (رتبة/فئة شدة الإضاءة)، ورقم LOT (رقم الدفعة). فهم هذا الترميز مهم للتحكم في المخزون وضمان استخدام الإصدار الصحيح للمكون في الإنتاج.

8. توصيات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

كشاشة ذات أنود مشترك، يتم قيادة كاثود كل شريحة بشكل مستقل، عادةً عبر مقاومة تحديد تيار وترانزستور أو دائرة متكاملة مخصصة لقيادة LED قادرة على استيعاب التيار المطلوب. يتم توصيل دبوس الأنود المشترك بجهد الإمداد الموجب. تعد التعددية لعدة أرقام تقنية شائعة لتقليل عدد دبابيس القيادة المطلوبة على المتحكم الدقيق.

8.2 اعتبارات وتحذيرات التصميم

تحديد التيار:المقاومة التسلسلية إلزامية لكل شريحة لضبط التيار الأمامي إلى القيمة المطلوبة (مثل 10-20 مللي أمبير)، محسوبة بناءً على جهد الإمداد والجهد الأمامي لـ LED.حماية الجهد العكسي:يجب تصميم الدائرة لمنع تطبيق جهد عكسي يتجاوز 5 فولت، حيث يمكن أن يتسبب ذلك في تلف لا رجعة فيه. إذا كانت دائرة القيادة قد تعرض LED لجهد عكسي عند إيقاف التشغيل، فقد يكون من الضروري استخدام ديود حماية موازٍ لـ LED (منحاز عكسيًا أثناء التشغيل العادي).إدارة الحرارة:تأكد من تخفيض تيار التشغيل وفقًا لدرجة الحرارة المحيطة. في البيئات عالية الحرارة، فكر في تقليل تيار القيادة أو تحسين التهوية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم أو الشاشات الأصغر، تقدم ELD-512SURWB/S530-A3 توازنًا بين الحجم (0.56 بوصة)، السطاع، والموثوقية. تشمل عوامل التمييز الرئيسية استخدام مادة أشباه الموصلات AlGaInP الفعالة للإشعاع الأحمر الساطع، وتصميم أبيض على أسود لتباين عالٍ، والامتثال لمعايير البيئة الحديثة (خالية من الرصاص، RoHS). يوفر التصميم عبر الثقب متانة ميكانيكية وسهولة في النماذج الأولية مقارنة بالبدائل ذات التركيب السطحي، على الرغم من أنه يتطلب مساحة لوحة أكبر.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س: ما هو الغرض من تصنيف شدة الإضاءة (CAT)؟

ج: يقوم بتجميع مصابيح LED ذات مستويات سطوع متشابهة. وهذا يضمن مظهرًا موحدًا عند استخدام شاشات متعددة جنبًا إلى جنب في منتج واحد، مما يتجنب عدم تطابق السطوع/الخفت.

س: هل يمكنني قيادة هذه الشاشة مباشرة من دبوس متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟

ج: لا. يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار. لإمداد 5 فولت، و V_Fنموذجي 2.0 فولت، و I_Fمطلوب 20 مللي أمبير، ستكون قيمة المقاومة R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 أوم. أيضًا، تأكد من أن دبوس المتحكم الدقيق يمكنه استيعاب تيار الشريحة المطلوب.

س: ماذا يعني "أنود مشترك"؟

ج: يعني أن الأنودات (الجوانب الموجبة) لجميع شرائح LED متصلة معًا بدبوس مشترك واحد. لإضاءة شريحة، تقوم بتوصيل الأنود المشترك بـ Vcc وتقود دبوس الكاثود المقابل إلى مستوى منخفض (إلى الأرض عبر مقاومة).

س: هل مطلوب مشتت حراري؟

ج: للتشغيل المستمر عند أقصى تيار مقنن (25 مللي أمبير) بالقرب من الحد الأعلى لدرجة الحرارة، يُنصح بتخطيط لوحة دقيق لتبديد الحرارة. بالنسبة لمعظم التطبيقات عند تيارات ودرجات حرارة معتدلة، لا حاجة إلى مشتت حراري منفصل.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: شاشة فولتميتر رقمية بسيطة من 4 أرقام.يمكن تعددية أربع شاشات ELD-512SURWB لعرض قراءة جهد من 0.000 إلى 19.99 فولت. سيقوم المتحكم الدقيق بتشغيل الأنود المشترك لكل رقم بالتتابع عبر ترانزستور PNP وإخراج النمط الصحيح المكون من 7 شرائح لذلك الرقم على خطوط الكاثود المشتركة، مع مقاومات تحديد تيار مناسبة على كل خط كاثود. يجب أن يكون معدل التحديث مرتفعًا بما يكفي (>60 هرتز) لتجنب الوميض.

المثال 2: شاشة مؤقت صناعي/عد تنازلي.عند استخدامها على لوحة تحكم، يضمن التباين العالي للشاشة سهولة القراءة في بيئة المصنع المضاءة جيدًا. نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع (-40°C إلى +85°C) يجعلها مناسبة للمساحات غير الخاضعة للتحكم المناخي. سيتم تصميم دائرة القيادة للعمل عند تيار محافظ يبلغ 15 مللي أمبير لكل شريحة لتعزيز الموثوقية طويلة المدى وتقليل توليد الحرارة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

شاشة LED المكونة من سبعة شرائح هي تجميع لعدة ثنائيات باعثة للضوء (LED) مرتبة في نمط يشبه الرقم ثمانية. كل شريحة (موسومة من a إلى g) هي LED فردية. عندما تكون منحازة أماميًا - أي يتم تطبيق جهد موجب على الأنود بالنسبة للكاثود - تتحد الإلكترونات والثقوب داخل المنطقة النشطة لأشباه الموصلات (شريحة AlGaInP في هذه الحالة)، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المادي المحدد (AlGaInP) الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، وهو في الطيف الأحمر الساطع لهذا الجهاز. من خلال إضاءة مجموعات مختلفة من هذه الشرائح السبعة بشكل انتقائي، يمكن تشكيل جميع الأرقام العشرية (0-9) وبعض الحروف.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

بينما تظل الشاشات عبر الثقب مثل هذه شائعة للمتانة وسهولة الاستخدام في تطبيقات معينة، فإن الاتجاه العام في الإلكترونيات هو نحو التصغير وتكنولوجيا التركيب السطحي (SMT). تقدم شاشات SMT مساحة أصغر، وملفًا جانبيًا أقل، وهي أكثر ملاءمة للتجميع الآلي. ومع ذلك، لا تزال المكونات عبر الثقب ذات قيمة في النماذج الأولية، البيئات التعليمية، المعدات الصناعية حيث تكون مقاومة الاهتزاز أمرًا أساسيًا، وللتطبيقات التي يُتوقع فيها اللحام أو الإصلاح اليدوي. تستمر تكنولوجيا LED الأساسية، AlGaInP للأحمر/البرتقالي/الأصفر و InGaN للأزرق/الأخضر/الأبيض، في التحسن في الكفاءة (مزيد من الضوء لكل واط) والموثوقية. قد تدمج الشاشات المستقبلية المزيد من الذكاء، مثل برامج تشغيل مدمجة أو واجهات اتصال (مثل I2C)، مما يبسط التصميم للمهندس النهائي.