ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-367KR-02 - ارتفاع الرقم 0.36 بوصة - لون أحمر فائق - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-367KR-02 هي شاشة عرض رقمية ذات رقم واحد وسبعة مقاطع (LED)، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة ومشرقة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل الأرقام من 0 إلى 9 وبعض الحروف بصريًا من خلال إضاءة مقاطعها السبعة الفردية (المُصنفة من A إلى G) ونقطة عشرية اختيارية. تم تصنيع الجهاز باستخدام رقائق LED متقدمة من نوع AS-AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) مُنْمَت على ركيزة زرنيخيد الغاليوم (GaAs). تم اختيار هذه التقنية المادية تحديدًا لقدرتها على إنتاج ضوء أحمر فائق عالي السطوع بكفاءة ممتازة. تتميز الشاشة بوجه لوحي رمادي اللون يعزز التباين، وعلامات مقاطع بيضاء لتحقيق تعريف مثالي للشخصية عندما تكون غير مضاءة. وهي مصنفة حسب شدة الإضاءة، مما يعني أن الوحدات يتم فرزها واختبارها لضمان مستويات سطوع متسقة، وهو أمر بالغ الأهمية للشاشات متعددة الأرقام حيث يكون التجانس هو المفتاح.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تقدم شاشة LTS-367KR-02 عدة مزايا رئيسية تجعلها مناسبة لمجموعة من التطبيقات الصناعية والاستهلاكية. يضمن سطوعها العالي ونسبة التباين العالية إمكانية قراءة ممتازة حتى في البيئات المضاءة جيدًا أو من مسافة. تتيح زاوية المشاهدة الواسعة رؤية الحرف المعروض بوضوح من مواقع مختلفة، وليس فقط من الأمام مباشرة. يتميز الجهاز بموثوقية الحالة الصلبة، مما يعني أنه لا يحتوي على أجزاء متحركة، ومقاوم للصدمات والاهتزازات، ويوفر عمرًا تشغيليًا طويلاً مقارنة بتقنيات العرض الأخرى مثل شاشات العرض المتوهجة أو الفلورية المفرغة (VFDs). لديها متطلبات طاقة منخفضة، مما يجعلها موفرة للطاقة ومناسبة للأجهزة التي تعمل بالبطاريات. توفر المقاطع المستمرة والمتجانسة مظهرًا نظيفًا واحترافيًا للحرف. تشمل أسواقها المستهدفة الأساسية لوحات الأجهزة (مثل الملتميترات، عدادات التردد)، وأنظمة التحكم الصناعي، وأطراف نقاط البيع، ولوحات عدادات السيارات (للشاشات المساعدة)، والمعدات الطبية، والأجهزة المنزلية حيث تكون هناك حاجة إلى مؤشر رقمي واضح.

2. التفسير العميق الموضوعي للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يتم تعريف الأداء البصري عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. تُعدشدة الإضاءة المتوسطة (Iv)المقياس الأساسي للسطوع. تحدد ورقة البيانات حدًا أدنى يبلغ 200 ميكروكنديلا، وقيمة نموذجية تبلغ 2100 ميكروكنديلا، وحدًا أقصى يبلغ 750 ميكروكنديلا عند الاختبار بتيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. عند تيار تشغيل أعلى يبلغ 10 مللي أمبير، ترتفع الشدة النموذجية بشكل كبير إلى 9750 ميكروكنديلا. هذه العلاقة غير الخطية بين التيار والسطوع نموذجية لمصابيح LED ومفصلة في منحنيات الخصائص. يبلغطول موجة الانبعاث الذروي (λp)639 نانومتر (nm)، والذي يقع ضمن الجزء الأحمر من الطيف المرئي. يبلغالطول الموجي السائد (λd)631 نانومتر. بينما يمثل الطول الموجي الذروي نقطة أقصى طاقة طيفية، فإن الطول الموجي السائد هو إدراك العين البشرية للون كطول موجي واحد، وهو أكثر صلة بتطبيقات العرض. يبلغنصف عرض الخط الطيفي (Δλ)20 نانومتر، مما يشير إلى نقاء الطيف أو انتشار الضوء المنبعث حول الطول الموجي الذروي؛ تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون. يتم تحديدنسبة مطابقة شدة الإضاءةللمقاطع داخل نفس المنطقة الضوئية بحد أقصى 2:1 عند التشغيل بتيار 1 مللي أمبير، مما يعني أن ألمع مقطع لا ينبغي أن يكون أكثر سطوعًا بمرتين من الخافت، مما يضمن تجانسًا بصريًا.

2.2 المعايير الكهربائية

المعيار الكهربائي الرئيسي هوالجهد الأمامي لكل مقطع (VF). تبلغ قيمته النموذجية 2.6 فولت وحد أقصى 2.6 فولت عند تشغيل المقطع بتيار 10 مللي أمبير. تم تسجيل الحد الأدنى كـ 2.1 فولت. هذا الجهد الأمامي حاسم لتصميم دائرة تحديد التيار. يبلغالتيار العكسي لكل مقطع (IR)حدًا أقصى قدره 100 ميكرو أمبير عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت، مما يشير إلى خصائص التسرب للجهاز في حالة الإيقاف. يُصنفالتيار الأمامي المستمر لكل مقطعبـ 25 مللي أمبير في الظروف القياسية. تم توفير عامل تخفيض قدره 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية، مما يعني أن أقصى تيار مستمر مسموح به ينخفض بمقدار 0.33 مللي أمبير لكل درجة مئوية ترتفع فيها درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية لمنع ارتفاع درجة الحرارة وضمان الموثوقية.

2.3 التصنيفات القصوى المطلقة والخصائص الحرارية

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم. يجب ألا تتجاوزاستهلاك الطاقة لكل مقطع70 ملي واط. يمكن أن يصلتيار الذروة الأمامي لكل مقطعإلى 90 مللي أمبير، ولكن فقط في ظل ظروف النبض (تردد 1 كيلو هرتز، دورة عمل 10%)، مما يسمح بفترات قصيرة من السطوع الأعلى دون ارتفاع درجة الحرارة. يجب ألا يتجاوزالجهد العكسي لكل مقطع5 فولت أبدًا. تم تصنيف الجهاز لنطاقدرجة حرارة التشغيلمن -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية ونفس نطاقدرجة حرارة التخزين. إن مواصفاتدرجة حرارة اللحامحرجة للتجميع: يمكن للأطراف تحمل 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.59 مم) أسفل مستوى جلوس جسم العبوة. يمكن أن يؤدي تجاوز هذه الحدود الحرارية أثناء اللحام إلى إتلاف وصلات الأسلاك الداخلية أو رقاقة LED نفسها.

3. شرح نظام التصنيف

تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الجهازمصنف حسب شدة الإضاءة. هذه عملية تصنيف حيث يتم اختبار مصابيح LED المصنعة وفرزها إلى مجموعات (صناديق) بناءً على قياس ناتج الضوء عند تيار اختبار محدد. وهذا يضمن أن المصممين الذين يشترون شاشات متعددة لمنتج واحد يحصلون على وحدات ذات سطوع متطابق بشكل وثيق، مما يمنع ظهور قراءات متعددة الأرقام غير متساوية أو مرقعة. بينما لا يتم تفصيل رموز الصناديق المحددة في ورقة البيانات العامة هذه، إلا أنها تُقدم عادةً في وثائق منفصلة أو متاحة عند الطلب للطلبات الكبيرة الحجم. يعد الطول الموجي السائد البالغ 631 نانومتر أيضًا معيار لون رئيسي سيتم التحكم فيه ضمن تسامح معين أثناء التصنيع، على الرغم من عدم ذكر مخطط تصنيف طول موجي رسمي هنا.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلىمنحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية. بينما لا يتم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذا الجهاز ستشمل عادةً:1. شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V): سيظهر هذا الرسم البياني كيف يزداد ناتج الضوء مع تيار التشغيل، خطيًا في البداية عند التيارات المنخفضة ثم يميل إلى التشبع عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة.2. الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي: يظهر هذا العلاقة الأسية، وهي بالغة الأهمية لتصميم مشغلات التيار الثابت.3. شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة: يوضح هذا المنحنى التخفيض الحراري لناتج الضوء؛ مع زيادة درجة الحرارة، تنخفض شدة الإضاءة عمومًا لمصابيح LED من نوع AlInGaP.4. التوزيع الطيفي: رسم بياني يظهر الطاقة النسبية المنبعثة عبر الأطوال الموجية، متمركزة حول الذروة 639 نانومتر بعرض نصف 20 نانومتر. هذه المنحنيات ضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف غير قياسية (تيارات مختلفة، درجات حرارة) ولتحسين التصميم للأداء وطول العمر.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

يتم توريد الجهاز في عبوة قياسية ذات ثقوب تمريرية مع 10 أطراف بتباعد 0.1 بوصة (2.54 مم). يتم توفير أبعاد العبوة الإجمالية في رسم (غير مفصلة بالكامل في النص، ولكن الملاحظات تشير إلى أن جميع الأبعاد بالميليمترات بتسامح عام ±0.25 مم). تذكر ملاحظة محددة أنتسامح انزياح طرف الطرفهو ± 0.4 مم، وهو أمر مهم لوضع ثقوب اللوحة PCB وعمليات اللحام الموجي. يُظهرمخطط الدائرة الداخليةأن هذا هو تكوينكاثود مشترك. جميع كاثودات مقاطع LED (والنقطة العشرية) متصلة داخليًا ومخرجة إلى طرفين: الطرف 1 والطرف 6، وهما متصلان داخليًا ببعضهما البعض أيضًا. هذا يعني لإضاءة مقطع ما، يجب تشغيل طرف الأنود المقابل له بجهد عالٍ (مع مقاومة تحديد تيار) بينما يتم توصيل طرف الكاثود المشترك (أو الأطراف) بالأرض. تقع النقطة العشرية على الجانب الأيمن من الرقم.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الأساسي هومخطط درجة حرارة اللحام: 260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة عند نقطة على بعد 1/16 بوصة (1.59 مم) من أسفل جسم العبوة. يتم تحقيق هذا عادةً باستخدام عملية لحام موجي مُتحكم بها أو لحام انتقائي. بالنسبة للحام اليدوي، يجب توخي الحذر الشديد لتطبيق الحرارة لفترة وجيزة وتجنب لمس جسم العبوة مباشرة برأس المكواة. يُوصى باستخدام مبدد حراري على الطرف بين الوصلة والعبوة. تم تحديد الجهاز على أنهعبوة خالية من الرصاص (وفقًا لـ RoHS)، مما يعني أنها متوافقة مع سبائك اللحام الخالية من الرصاص والتي يكون لها عمومًا نقاط انصهار أعلى من لحام القصدير-الرصاص التقليدي، مما يجعل الالتزام بحد درجة الحرارة أكثر أهمية. بعد اللحام، قد يكون التنظيف مطلوبًا لإزالة بقايا الصمغ، ولكن يجب الحرص في اختيار المذيب لتجنب إتلاف العدسة البلاستيكية أو العلامات.

7. معلومات التعبئة والطلب

رقم الجزء هوLTS-367KR-02. من المحتمل أن يكون اصطلاح التسمية كما يلي: LTS (عائلة المنتج/نوع العرض)، 367 (ربما تشير إلى الحجم 0.36 بوصة و 7 مقاطع)، KR (ربما تشير إلى اللون: أحمر فائق، وربما نمط العبوة)، و -02 (رمز مراجعة أو متغير). يتم توريد الجهاز عادةً في أنابيب أو صوانٍ مضادة للكهرباء الساكنة لحماية الأطراف من التلف ومنع التفريغ الكهروستاتيكي (ESD). تعتبر التعبئة على بكرات للتجميع الآلي شائعة أيضًا للطلبات الكبيرة الحجم، ولكن سيتم تحديد عرض الشريط المحدد، وحجم الجيب، وقطر البكرة في وثيقة مواصفات تعبئة منفصلة. يجب أن يذكر الملصق على العبوة بوضوح رقم الجزء، والكمية، ورمز التاريخ، وربما رمز صندوق شدة الإضاءة.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية لأي تطبيق يتطلب رقمًا واحدًا عالي الوضوح. أمثلة تشمل:معدات الاختبار والقياس: كمؤشر نطاق أو مؤشر وضع على الملتميترات المحمولة باليد.أجهزة التحكم الصناعية: عرض نقاط الضبط، أو العدادات، أو رموز الخطأ على لوحات التحكم.الإلكترونيات الاستهلاكية: عرض أرقام القنوات على معدات الصوت/الفيديو القديمة، وقراءات المؤقت على الأجهزة.قطع غيار السيارات: مقاييس مساعدة للجهد، أو درجة الحرارة، أو ضغط التعزيز.الأجهزة الطبية: شاشات عرض معلمات بسيطة على أجهزة المراقبة أو أدوات التشخيص حيث تكون الموثوقية في غاية الأهمية.

8.2 اعتبارات التصميم

تحديد التيار: يجب تشغيل كل أنود مقطع من خلال مقاومة تحديد تيار متسلسلة. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام R = (Vcc - VF) / IF، حيث VF هو الجهد الأمامي (نموذجيًا 2.6 فولت) و IF هو تيار التشغيل الأمامي المطلوب (مثل 10 مللي أمبير للسطوع العالي). يمكن أن يوفر استخدام دائرة متكاملة (IC) لمشغل تيار ثابت تجانسًا أفضل وتحكمًا في السطوع، خاصة عبر درجات الحرارة.التعددية الزمنية: للشاشات متعددة الأرقام، يتم استخدام مخطط تعددية زمنية حيث يتم إضاءة الأرقام واحدًا تلو الآخر بسرعة. تصميم الكاثود المشترك لشاشة LTS-367KR-02 مناسب جدًا لهذا، حيث يمكن تبديل الكاثود إلى الأرض للرقم النشط بينما يتم تشغيل الأنودات للمقاطع المطلوبة. يسمح تصنيف تيار الذروة بتيارات نبضية أعلى أثناء التعددية الزمنية للتعويض عن دورة العمل المخفضة.زاوية المشاهدة: يجب مراعاة زاوية المشاهدة الواسعة عند وضع الشاشة في غلاف المنتج النهائي لضمان قدرة الجمهور المستهدف على رؤيتها بوضوح.

9. المقارنة التقنية

مقارنة بشاشاتLED الحمراء القديمة من نوع GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، تقدم تقنية AlInGaP في شاشة LTS-367KR-02 سطوعًا وكفاءة أعلى بكثير، مما يسمح بتيارات تشغيل أقل لتحقيق نفس الرؤية أو رؤية أكبر بكثير عند التيارات المماثلة. كما توفر لونًا أكثر تشبعًا، "أحمر فائق". مقارنة بـشاشات العرض الفلورية المفرغة (VFDs)، فإن شاشة LED هذه أكثر متانة، ولها عمر أطول بكثير، وتعمل بجهود أقل، ولا تتطلب مصدر طاقة مخصصًا عالي الجهد. ومع ذلك، يمكن أن تقدم شاشات VFD زاوية مشاهدة أوسع وجمالية مختلفة. مقارنة بـشاشات OLED الحديثة، فإن شاشة LED السباعية المقاطع هذه أبسط بكثير، وأكثر موثوقية في درجات الحرارة القصوى، وأكثر فعالية من حيث التكلفة للتطبيقات التي تحتاج فقط إلى عرض الأرقام. كما أن بساطتها تعني أيضًا عبئًا أقل على المتحكم الدقيق للتشغيل.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟ج: لا. الجهد الأمامي النموذجي هو 2.6 فولت، وسيحتاج طرف متحكم دقيق يخرج 5 فولت إلى مقاومة متسلسلة لتحديد التيار إلى قيمة آمنة (مثل 10-20 مللي أمبير). ستكون قيمة المقاومة تقريبًا (5 فولت - 2.6 فولت) / 0.01 أمبير = 240 أوم.

س: لماذا هناك طرفا كاثود مشترك (1 و 6)؟ج: هما متصلان داخليًا. وهذا يوفر مرونة في التصميم (مثل التوصيل بالأرض في مكانين لتوزيع تيار أفضل) وتكرارًا في حالة فشل اتصال طرف واحد أثناء اللحام.

س: ماذا يعني "مصنف حسب شدة الإضاءة" لتصميمي؟ج: يعني أنه يمكنك طلب أجزاء من نفس صندوق الشدة لضمان أن جميع الأرقام في شاشتك متعددة الأرقام لها سطوع موحد. إذا كان التجانس بالغ الأهمية، فيجب عليك تحديد رمز الصندوق عند الطلب.

س: هل يمكنني استخدام هذه الشاشة في الهواء الطلق؟ج: يمتد نطاق درجة حرارة التشغيل من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، مما يغطي العديد من الظروف الخارجية. ومع ذلك، قد تتدهور العبوة البلاستيكية مع التعرض المطول لأشعة الشمس المباشرة فوق البنفسجية، والشاشة ليست مقاومة للماء بشكل طبيعي. سيكون من الضروري استخدام غطاء واقٍ مناسب أو طلاء مطابق للاستخدام الخارجي القاسي.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم عداد رقمي بسيط. يحتاج مصمم إلى عداد مكون من 3 أرقام لخط إنتاج صناعي. يختار ثلاث شاشات LTS-367KR-02. يصمم لوحة PCB مع الشاشات في صف. يتم استخدام متحكم دقيق (مثل ATmega328) لحساب النبضات من مستشعر. يقوم المتحكم الدقيق بتشغيل الشاشات في تكوين متعدد زمنيًا. يستخدم 7 أطراف I/O متصلة بأنودات المقاطع (A-G) للشاشات الثلاث عبر مقاومات تحديد تيار (مثل 220 أوم لـ ~10 مللي أمبير من مصدر 5 فولت). يتم استخدام ثلاثة أطراف I/O إضافية للتحكم في ترانزستورات NPN (أو دائرة متكاملة مشغلة مخصصة مثل ULN2003) تقوم بتبديل خطوط الكاثود المشترك لكل رقم إلى الأرض بالتتابع. يقوم البرنامج الثابت بإضاءة كل رقم لبضعة أجزاء من الألف من الثانية، ويتناوب بسرعة لخلق وهم أن الثلاثة مضاءة في وقت واحد. يضمن السطوع العالي رؤية العد على أرضية المصنع. يضمن تصنيف شدة الإضاءة للشاشات، المطلوبة في نفس الصندوق، أن تظهر الأرقام الثلاثة بنفس السطوع للمشغل.

12. مقدمة المبدأ

يعتمد مبدأ التشغيل علىالإضاءة الكهربائيةفي وصلة أشباه الموصلات p-n. لمادة أشباه الموصلات AlInGaP طاقة فجوة نطاق محددة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الوصلة (حوالي 2.1-2.6 فولت)، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة حيث تتحد. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث مباشرة بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة AlInGaP، والتي تم هندستها لإنتاج ضوء أحمر حول 631-639 نانومتر. كل من المقاطع السبعة (والنقطة العشرية) هو LED منفصل باتصاله الأنود الخاص، لكنهما يشتركان في اتصال كاثود مشترك، مشكلين الدائرة الكهربائية الموضحة في ورقة البيانات.

13. اتجاهات التطور

بينما تظل شاشات LED السباعية المقاطع المنفصلة مثل LTS-367KR-02 حيوية للقراءات الرقمية البسيطة والموثوقة والفعالة من حيث التكلفة، فإن الاتجاه الأوسع في تكنولوجيا العرض هو نحو التكامل والمرونة. وهذا يشمل:شاشات السائق المتكاملة: وحدات تتضمن أرقام LED، ومقاومات تحديد تيار، وحتى متحكم دقيق بسيط أو دائرة متكاملة مشغلة (مثل تلك ذات واجهات I2C أو SPI) لتقليل عدد المكونات ومتطلبات I/O للمتحكم الدقيق لمصمم النظام.كثافة أعلى ووظائف متعددة: مجموعات من الأرقام مع رموز أو أيقونات إضافية في عبوة واحدة.تقدم تكنولوجيا LED: تستمر التحسينات المستمرة في مواد AlInGaP و InGaN (للألوان الأخرى) في دفع الكفاءة (لومن لكل واط) والسطوع إلى مستويات أعلى، مما يسمح باستهلاك طاقة أقل أو زيادة في الرؤية. ومع ذلك، تستمر شاشة العرض السباعية المقاطع ذات الثقوب التمريرية والكاثود المشترك في العمل كحل قوي ومفهوم جيدًا وموثوق للغاية للعديد من التطبيقات حيث تكون بساطتها ميزة على الشاشات الرسومية أو النقطية الأكثر تعقيدًا.