ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-360KR - ارتفاع الرقم 0.36 بوصة - لون أحمر فائق - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-360KR هي شاشة عرض أبجدية رقمية ذات رقم واحد وسبعة أجزاء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة وساطعة. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرج مرئي عالي الوضوح للأجهزة الرقمية، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار. يستخدم الجهاز تقنية LED متقدمة من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) المزروعة على ركيزة GaAs، والمعروفة بإنتاجها لكفاءة عالية في انبعاث الضوء الأحمر. يسمح نظام المواد هذا للشاشة بتحقيق سطوع ونقاء لوني متفوق مقارنة بتقنيات LED الأقدم.

تشمل المزايا الأساسية لوحدة العرض هذه مظهر الأحرف الممتاز، الذي يتحقق من خلال أجزاء موحدة متصلة تشكل أرقامًا سلسة ومحددة جيدًا. توفر سطوعًا عاليًا وتناقضًا عاليًا مع وجهها الرمادي، مما يضمن إمكانية القراءة حتى في البيئات المضاءة بشكل ساطع. زاوية الرؤية الواسعة هي فائدة كبيرة أخرى، تسمح بقراءة الشاشة بوضوح من مواضع مختلفة. علاوة على ذلك، يتم تصنيف الجهاز وفقًا للشدة الضوئية، مما يعني أن الوحدات يتم فرزها واختبارها لتلبية معايير سطوع محددة، مما يوفر اتساقًا في دفعات الإنتاج. العبوة أيضًا خالية من الرصاص، متوافقة مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يجعلها مناسبة للتصنيع الإلكتروني الحديث.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

الأداء البصري هو محور وظيفة الشاشة. يتم قياس المعايير الرئيسية تحت ظروف الاختبار القياسية عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• متوسط الشدة الضوئية (Iv):يحدد هذا المعلم السطوع الملحوظ للأجزاء المضاءة. القيمة النموذجية هي 975 ميكروكانديلا (µcd) عند تشغيلها بتيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. الحد الأدنى المحدد هو 320 ميكروكانديلا. تضمن هذه الشدة العالية رؤية الشاشة بسهولة.
• طول موجة الانبعاث القصوى (λp):الطول الموجي الذي يصدر فيه LED أقصى طاقة بصرية. بالنسبة لـ LTS-360KR، يبلغ هذا عادةً 639 نانومتر (nm) عند IF=20mA، مما يضعها بقوة في المنطقة الحمراء من الطيف المرئي.
• الطول الموجي السائد (λd):هذا هو 631 نانومتر عند IF=20mA. يمثل الطول الموجي الفردي الذي يتطابق بشكل أفضل مع اللون الملحوظ لـ LED للعين البشرية، وهو أحمر فائق نابض بالحياة.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):هذا حوالي 20 نانومتر، مما يشير إلى نقاء الطيف أو ضيق نطاق الضوء المنبعث. تشير القيمة الأصغر إلى مصدر ضوء أكثر أحادية اللون.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية (Iv-m):هذه النسبة، المحددة بحد أقصى 2:1، تضمان التجانس عبر الأجزاء المختلفة للرقم. هذا يعني أن الجزء الأكثر سطوعًا لن يكون أكثر من ضعف سطوع الجزء الأقل سطوعًا عند التشغيل تحت نفس الظروف، مما يوفر مظهرًا متسقًا.

يتم إجراء جميع قياسات الشدة الضوئية باستخدام مزيج من المستشعر والمرشح الذي يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن ارتباط البيانات بالإدراك البصري البشري.

2.2 التصنيفات الكهربائية والمطلقة القصوى

الالتزام بهذه التصنيفات أمر بالغ الأهمية للتشغيل الموثوق به ومنع التلف الدائم للجهاز.

• التيار الأمامي المستمر لكل جزء:أقصى تيار مستمر مستمر موصى به لكل جزء LED فردي هو 25 مللي أمبير. تجاوز هذا يمكن أن يؤدي إلى تدهور متسارع أو فشل.
• تيار الذروة الأمامي لكل جزء:للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أعلى. يمكن للجهاز التعامل مع تيار ذروة يصل إلى 90 مللي أمبير لكل جزء تحت ظروف محددة: تردد 1 كيلوهرتز ودورة عمل 10%.
• تبديد الطاقة لكل جزء:أقصى طاقة يمكن تبديدها بواسطة جزء واحد هي 70 ملي واط. يتم حسابها كجهد أمامي (VF) مضروبًا في التيار الأمامي (IF).
• تخفيض التيار الأمامي:يجب تقليل أقصى تيار أمامي مستمر فوق 25 درجة مئوية. عامل التخفيض هو 0.33 مللي أمبير لكل درجة مئوية. على سبيل المثال، عند 85 درجة مئوية، سيكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر حوالي 25 مللي أمبير - ((85-25) * 0.33 مللي أمبير) ≈ 5.2 مللي أمبير.
• الجهد الأمامي لكل جزء (VF):عادةً 2.6 فولت بحد أقصى 2.6 فولت عند IF=10mA. الحد الأدنى هو 2.1 فولت. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.
• الجهد العكسي (VR):أقصى جهد عكسي يمكن تطبيقه عبر جزء هو 5 فولت. تجاوز هذا يمكن أن يسبب انهيارًا ويضر بـ LED.
• التيار العكسي (IR):تيار التسرب عند تطبيق أقصى جهد عكسي 5 فولت هو عادةً 100 ميكرو أمبير أو أقل.

2.3 المواصفات الحرارية والبيئية

• نطاق درجة حرارة التشغيل:تم تصميم الشاشة للعمل بشكل موثوق في درجات حرارة محيطة تتراوح من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• نطاق درجة حرارة التخزين:يمكن تخزين الجهاز دون تشغيل في درجات حرارة تتراوح من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام:خلال التجميع، يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى جلوس العبوة. هذا متطلب قياسي لعمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق.

3. نظام الفرز والتصنيف

تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن الجهازمصنف للشدة الضوئية. هذا جانب حاسم لمراقبة الجودة والتصميم. في تصنيع LED، هناك اختلافات طبيعية في المخرجات حتى داخل نفس دفعة الإنتاج. الفرز هو عملية تصنيف LEDs بناءً على معايير مقاسة محددة بعد الإنتاج. بالنسبة لـ LTS-360KR، معيار الفرز الأساسي هو شدتها الضوئية (Iv). من خلال شراء أجزاء مصنفة، يضمن المصممون أن جميع الشاشات في منتجهم لها مستوى سطوع متسق، مما يتجنب الاختلافات الملحوظة بين الوحدات. بينما توفر ورقة البيانات نطاق الحد الأدنى/النموذجي/الأقصى (320-975 µcd)، يقدم المصنعون عادةً هذه الأجزاء في نطاقات شدة أضيق ومحددة مسبقًا (مثل 800-900 µcd، 900-1000 µcd). يجب على المصممين التشاور مع الموردين بشأن رموز الفرز المتاحة لتحديد اتساق السطوع المطلوب لتطبيقهم.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن منحنيات الأداء النموذجية لمثل هذا الجهاز ستشمل ما يلي، وكلها حاسمة لتصميم دائرة قوية:

• الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):يظهر هذا الرسم البياني كيف يزداد خرج الضوء مع زيادة التيار الأمامي. إنه عادةً غير خطي، حيث تنخفض الكفاءة غالبًا عند التيارات العالية جدًا بسبب التأثيرات الحرارية.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (منحنى V-I):يظهر هذا العلاقة الأسية النموذجية للثنائيات. إنه ضروري لتحديد جهد التشغيل اللازم ولتصميم مشغلات التيار الثابت.
• الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح هذا المنحنى التخفيض الحراري لخرج الضوء. مع زيادة درجة الحرارة، تنخفض الشدة الضوئية بشكل عام. يساعد فهم هذا في التصميم لسطوع متسق على نطاق درجة حرارة التشغيل المقصود.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يظهر الطاقة النسبية المنبعثة عبر أطوال موجية مختلفة، تتمحور حول طول الموجة القصوى البالغ 639 نانومتر، بعرض مميز محدد بنصف العرض البالغ 20 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

LTS-360KR هي عبوة مثقوبة (DIP) بارتفاع رقم 0.36 بوصة (9.14 مم). يتم توفير أبعاد العبوة في ورقة البيانات مع تسامح قياسي يبلغ ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. ملاحظة ميكانيكية رئيسية هي تسامح انحراف طرف الدبوس بمقدار ±0.4 مم، وهو أمر مهم لتخطيط PCB وعمليات الإدخال الآلي. تتميز الشاشة بوجه رمادي مع أجزاء بيضاء، مما يوفر التباين العالي المذكور في الميزات. يؤكد الرسم التخطيطي للدائرة الداخلية أنهامصعد مشتركالتكوين. هذا يعني أن مصاعد جميع أجزاء LED متصلة معًا داخليًا وتخرج إلى دبوسين (الدبوس 1 والدبوس 6، المتصلان داخليًا). لكل كاثود جزء (A, B, C, D, E, F, G, والنقطة العشرية) دبوس مخصص خاص به. هذا التكوين شائع ويتطلب من دائرة التشغيل سحب التيار عبر دبابيس الكاثود الفردية مع توفير جهد موجب للمصعد المشترك.

6. إرشادات اللحام والتجميع

توفر التصنيفات القصوى المطلقة الإرشاد الرئيسي لللحام: يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ عند نقطة 1.6 مم أسفل مستوى الجلوس. يتوافق هذا مع ملفات إعادة التدفق أو اللحام بالموجة الخالية من الرصاص القياسية. يجب على المصممين التأكد من أن عملية التجميع الخاصة بهم لا تتجاوز هذا الميزانية الحرارية. يجب مراعاة احتياطات ESD (التفريغ الكهروستاتيكي) القياسية أثناء التعامل. بالنسبة للتخزين، يجب الحفاظ على النطاق المحدد من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية في بيئة جافة لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يسبب ظاهرة "الفشار" أثناء إعادة التدفق.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

LTS-360KR مثالية لأي جهاز يتطلب شاشة رقمية واضحة برقم واحد. تشمل التطبيقات الشائعة:

• الملتيميديا الرقمية، وراسمات الذبذبات، ومعدات الاختبار والقياس الأخرى.
• لوحات التحكم الصناعية ومؤشرات العمليات.
• الأجهزة الاستهلاكية مثل أفران الميكروويف، والغسالات، ومعدات الصوت.
• عدادات وعروض السيارات التكميلية (مع مراعاة نطاق درجة الحرارة الواسع).
• وحدات الساعة والموقت.

7.2 اعتبارات التصميم الحرجة

• تحديد التيار:LEDs هي أجهزة تعمل بالتيار. مقاومة تحديد تيار متسلسلة إلزامية لكل جزء (أو مشغل تيار ثابت متكامل) لمنع تجاوز أقصى تيار أمامي مستمر (25 مللي أمبير). يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام الصيغة: R = (Vcc - VF) / IF، حيث Vcc هو جهد الإمداد، VF هو الجهد الأمامي لـ LED (استخدم 2.6 فولت هامش تصميم)، و IF هو تيار التشغيل المطلوب (مثل 10-20 مللي أمبير لسطوع جيد).
• دائرة التشغيل:لشاشة ذات مصعد مشترك، يجب تكوين المتحكم الدقيق أو IC المشغل لسحب التيار. يتضمن هذا عادةً ضبط دبوس المصعد المشترك على مستوى منطقي عالي (Vcc) وسحب دبابيس كاثود الجزء المطلوب إلى مستوى منطقي منخفض (أرضي) لتشغيلها.
• التعددية الزمنية:للشاشات متعددة الأرقام، التعددية الزمنية هي تقنية شائعة للتحكم في العديد من الأجزاء بعدد أقل من دبابيس الإدخال/الإخراج. بينما LTS-360KR رقم واحد، فإن فهم هذا مفتاح لتصميم النظام. تتضمن التعددية الزمنية التبديل السريع للرقم النشط. يصبح تصنيف تيار الذروة (90 مللي أمبير عند دورة عمل 10%) ذا صلة هنا إذا تم استخدام تيارات نابضة أعلى من 25 مللي أمبير لتحقيق سطوع ملحوظ أعلى خلال وقت التشغيل القصير.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض لكل جزء، فإن ضمان التهوية الكافية وتجنب الوضع بالقرب من المكونات الأخرى المولدة للحرارة سيساعد في الحفاظ على كفاءة LED وعمرها الافتراضي، خاصة عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية.
• زاوية الرؤية:زاوية الرؤية الواسعة مفيدة، ولكن يجب تصميم تخطيط PCB وغلاف المنتج لتجنب العوائق الميكانيكية التي قد تحد من هذه الزاوية للمستخدم النهائي.

8. المقارنة التقنية والتمييز

المميز الأساسي لـ LTS-360KR هو استخدامها لتقنية LED من نوعAlInGaP. مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل LEDs الحمراء القياسية GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، تقدم AlInGaP كفاءة ضوئية أعلى بكثير. هذا يعني أنها يمكن أن تنتج نفس السطوع بتيار أقل، مما يحسن كفاءة الطاقة، أو سطوعًا أعلى بكثير بنفس التيار. كما توفر تشبع لوني أفضل واستقرارًا على درجة الحرارة والعمر الافتراضي. يوفر تصميم الوجه الرمادي/الأجزاء البيضاء تباينًا متفوقًا مقارنة بالشاشات ذات الوجوه المنتشرة أو الملونة. التصنيف (الفرز) للشدة الضوئية هو ميزة رئيسية للتطبيقات المهنية حيث يكون تجانس العرض أمرًا بالغ الأهمية، مما يميزها عن البدائل غير المصنفة منخفضة التكلفة حيث قد يختلف السطوع بشكل ملحوظ من وحدة إلى أخرى.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س1: ما الغرض من وجود دبوسي مصعد مشترك (الدبوس 1 والدبوس 6)؟

ج1: إنهما متصلان داخليًا. يوفر تصميم الدبوس المزدوج هذا الاستقرار الميكانيكي أثناء إدخال PCB ويوفر نقطتي اتصال للمصعد المشترك على PCB، مما يمكن أن يكون مفيدًا لتوجيه التيار الأعلى الذي قد يكون مطلوبًا عند إضاءة أجزاء متعددة في وقت واحد.

س2: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من دبوس متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟

ج2: لا. يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار متسلسلة مع كل جزء. لإمداد 5 فولت وتيار مستهدف 10 مللي أمبير، باستخدام VF نموذجي 2.6 فولت، ستكون قيمة المقاومة (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 أوم. تحقق دائمًا من أن التيار الفعلي لا يتجاوز التصنيف الأقصى.

س3: ماذا يعني "مصنف للشدة الضوئية" لتصميمي؟

ج3: يعني أنه يمكنك تحديد وشراء هذه الشاشات ضمن نطاق ضيق ومحدد من السطوع (مثل رمز فرز محدد). هذا يضمن أن جميع الشاشات في عملية إنتاجك سيكون لها سطوع متطابق تقريبًا، مما يمنع ظهور وحدة ما باهتة أو أكثر سطوعًا من أخرى، وهو أمر بالغ الأهمية لجودة المنتج.

س4: كيف أفسر مواصفة تخفيض التيار الأمامي؟

ج4: أقصى تيار مستمر 25 مللي أمبير مضمون فقط عند 25 درجة مئوية. لكل درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية، يجب عليك تقليل الحد الأقصى للتيار بمقدار 0.33 مللي أمبير. إذا كان جهازك يعمل عند 60 درجة مئوية، فإن التخفيض هو (60-25)*0.33 = 11.55 مللي أمبير. لذلك، أقصى تيار مستمر آمن عند 60 درجة مئوية هو 25 مللي أمبير - 11.55 مللي أمبير = 13.45 مللي أمبير لكل جزء.

10. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر برقم واحد.يقوم مصمم بإنشاء عداد لوحة بسيط لعرض 0-9. يختار LTS-360KR لوضوحها وزاوية رؤيتها الواسعة. يستخدم النظام متحكمًا دقيقًا بمنطق 5 فولت. يربط المصمم دبابيس المصعد المشترك (1 و 6) بسكة 5 فولت من خلال مقاومة تحديد تيار واحدة بحجم مناسب لأقصى تيار ممكن (على سبيل المثال، عند عرض الرقم "8"، تكون جميع الأجزاء السبعة مضاءة). بدلاً من ذلك، يربطها مباشرة بـ 5 فولت ويضع مقاومات تحديد تيار فردية على كل من دبابيس الكاثود الثمانية (الأجزاء من A إلى G و DP)، كل منها محسوب لتيار جزء 10-15 مللي أمبير. تقوم دبابيس الإدخال/الإخراج للمتحكم الدقيق، المكونة كمصدر مفتوح أو مضبوطة ببساطة على مستوى منطقي منخفض، بسحب التيار إلى الأرض لإضاءة الأجزاء. يحدد المصمم أجزاء LTS-360KR من نطاق فرز بحد أدنى للشدة 800 µcd لضمان سطوع كافٍ في غلاف المنتج النهائي. يضمن أن تخطيط PCB يبقي الشاشة بعيدًا عن منظم الجهد القريب لتجنب التسخين الموضعي الذي قد يقلل السطوع.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

شاشة السبعة أجزاء هي تجميع لمصابيح ثنائية باعثة للضوء (LEDs) مرتبة في نمط الرقم ثمانية. من خلال إضاءة أجزاء محددة (الموسومة من A إلى G) بشكل انتقائي، يمكنها تشكيل جميع الأرقام العربية العشرة (0-9) وبعض الحروف. تستخدم LTS-360KR مادة شبه موصلة من نوع AlInGaP. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الثنائي (حوالي 2.1 فولت)، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، أحمر فائق عند ~639 نانومتر. يبسط تكوين المصعد المشترك دائرة التشغيل عند استخدام منافذ المتحكم الدقيق التي تكون أفضل في سحب التيار من توفيره.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

بينما تظل شاشات السبعة أجزاء منتشرة على نطاق واسع للقراءات الرقمية، فإن تكنولوجيا LED الأساسية تستمر في التطور. تمثل AlInGaP تكنولوجيا ناضجة وعالية الأداء لـ LEDs الحمراء والبرتقالية والصفراء. تشمل الاتجاهات الحالية في تكنولوجيا العرض التحول نحو عبوات الأجهزة ذات التركيب السطحي (SMD) للتجميع الآلي، ووحدات متعددة الأرقام بكثافة أعلى، ودمج المشغلات والوحدات المتحكمة داخل عبوة العرض. هناك أيضًا تطور مستمر في مواد مثل GaN (نتريد الغاليوم) للأزرق والأخضر، واستخدام الفوسفور لإنشاء ضوء أبيض. ومع ذلك، للمؤشرات الرقمية الفردية المخصصة عالية الموثوقية والرؤية، تظل الشاشات المثقوبة من نوع AlInGaP مثل LTS-360KR خيارًا قويًا ومثاليًا بسبب موثوقيتها المثبتة، وخصائصها البصرية الممتازة، وسهولة استخدامها في النماذج الأولية وبعض التطبيقات الصناعية.