ورقة بيانات شاشة LED الحمراء LTS-2801AJD مقاس 0.28 بوصة - الأبعاد 14.0x19.0x8.5 مم - جهد التشغيل 2.6 فولت - الطاقة 70 ملي واط - وثيقة تقنية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-2801AJD هي شاشة عرض رقمية أحادية الرقم وسباعية المقاطع، مصممة للتطبيقات التي تتطلب مؤشرات رقمية واضحة ومنخفضة الطاقة. بارتفاع رقم يبلغ 0.28 بوصة (7.0 مم)، توفر قابلية قراءة ممتازة في تصميم مضغوط. يستخدم الجهاز رقائق LED حمراء عالية الكفاءة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP)، مُصنعة على ركيزة زرنيخيد الجاليوم (GaAs) غير الشفافة. يساهم هذا البناء في سطوعها العالي وتباينها. تتميز الشاشة بوجه رمادي مع علامات مقاطع بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة.

تكمن ميزتها الأساسية في تصميمها المُحسن للعمل بتيار منخفض. تم اختبار وتطابق المقاطع خصيصًا لأداء ممتاز عند تيارات منخفضة تصل إلى 1 مللي أمبير لكل مقطع، مما يجعلها مثالية للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو الموفرة للطاقة. يتميز الجهاز بزاوية مشاهدة واسعة وموثوقية صلبة الحالة، مما يضمن أداءً ثابتًا طوال عمره التشغيلي. يتم تصنيفه حسب شدة الإضاءة ويُقدم في عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS.

1.1 الميزات الرئيسية

• ارتفاع رقم 0.28 بوصة (7.0 مم) لرؤية واضحة.
• مظهر مقطع مستمر وموحد لمظهر احترافي.
• متطلبات طاقة منخفضة جدًا، قابلة للتشغيل من 1 مللي أمبير لكل مقطع.
• مظهر حرف ممتاز مع سطوع عالي وتباين عالي.
• زاوية مشاهدة واسعة لمرونة في التركيب والمشاهدة.
• موثوقية صلبة الحالة بدون أجزاء متحركة.
• شدة الإضاءة مُصنفة (مُفرزة) لأداء ثابت.
• عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع معايير RoHS البيئية.

1.2 تعريف الجهاز

رقم الجزء LTS-2801AJD يحدد جهازًا به مصابيح LED حمراء عالية الكفاءة من نوع AlInGaP، مُكونة في دائرة أنود مشترك، ويتضمن نقطة عشرية على اليمين.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يجب دائمًا الحفاظ على التشغيل ضمن هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل مقطع:70 ملي واط كحد أقصى.
• تيار التشغيل الذروي لكل مقطع:100 مللي أمبير كحد أقصى، تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• تيار التشغيل المستمر لكل مقطع:25 مللي أمبير كحد أقصى عند 25°م. يتناقص هذا التصنيف خطيًا بمعدل 0.33 مللي أمبير/°م مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25°م.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -35°م إلى +85°م.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -35°م إلى +85°م.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للوحدة تحمل 260°م لمدة تصل إلى 5 ثوانٍ عند اللحام على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°م.

• شدة الإضاءة المتوسطة لكل مقطع (I_V):200 ميكرو شمعة (الحد الأدنى)، 600 ميكرو شمعة (النموذجي) عند تيار تشغيل (I_F) بقيمة 1 مللي أمبير. وهذا يؤكد ملاءمته للتطبيقات ذات التيار المنخفض جدًا.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):650 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير، مما يشير إلى لون أحمر ساطع.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):22 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير.
• الطول الموجي المسيطر (λ_d):640 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير.
• جهد التشغيل لكل رقاقة (V_F):2.10 فولت (الحد الأدنى)، 2.60 فولت (الحد الأقصى) عند I_F=20 مللي أمبير. يجب على المصممين مراعاة انخفاض الجهد هذا عند حساب المقاومات التسلسلية أو تصميم دوائر التشغيل.
• التيار العكسي لكل مقطع (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت.ملاحظة هامة:هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط؛ لا يُقصد بالجهاز التشغيل المستمر تحت انحياز عكسي.
• نسبة تطابق شدة الإضاءة:2:1 (الحد الأقصى) للمقاطع داخل منطقة مضاءة مماثلة عند I_F=1 مللي أمبير، مما يضمن سطوعًا موحدًا عبر الشاشة.
• التداخل:المواصفات أقل من 2.5%، مما يقلل من الإضاءة غير المرغوب فيها للمقاطع المجاورة.

3. المعلومات الميكانيكية والعبوة

3.1 أبعاد العبوة

الأبعاد الإجمالية للعبوة هي 14.0 مم عرضًا، 19.0 مم ارتفاعًا، و 8.5 مم عمقًا (باستثناء الأطراف). التسامحات الأبعاد الرئيسية هي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تشمل ملاحظات التجميع الحرجة:

• تسامح انزياح طرف الدبوس هو ±0.40 مم.
• قطر فتحة اللوحة المطبوعة (PCB) الموصى به للأطراف هو 1.0 مم.
• معايير الجودة تحد من المواد الأجنبية أو الفقاعات داخل المقطع إلى 10 ميل (0.254 مم) وتلوث الحبر السطحي إلى 20 ميل (0.508 مم). يجب أن يكون انحناء العاكس أقل من 1% من طوله.

3.2 تكوين الأطراف ومخطط الدائرة

تحتوي الشاشة على تكوين 10 أطراف في صف واحد. وهي موصلة داخليًا كجهاز أنود مشترك، مما يعني أن أقطاب الأنود لجميع مقاطع LED متصلة معًا داخليًا ومخرجة إلى دبوسين (3 و 8) للتكرار وكثافة تيار أقل. يوضح مخطط الدائرة الداخلي هذا الاتصال المشترك للأنود بوضوح لكل من المقاطع السبعة (من A إلى G) والنقطة العشرية (DP). لكل كاثود مقطع دبوس مخصص خاص به.

جدول توصيل الأطراف:

1. الدبوس 1: كاثود المقطع E
2. الدبوس 2: كاثود المقطع D
3. الدبوس 3: الأنود المشترك
4. الدبوس 4: كاثود المقطع C
5. الدبوس 5: كاثود النقطة العشرية (D.P.)
6. الدبوس 6: كاثود المقطع B
7. الدبوس 7: كاثود المقطع A
8. الدبوس 8: الأنود المشترك
9. الدبوس 9: كاثود المقطع G
10. الدبوس 10: كاثود المقطع F

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات منحنيات أداء نموذجية ضرورية لتحليل التصميم التفصيلي. بينما لا يتم توفير نقاط بيانات رسومية محددة في النص، فإن هذه المنحنيات توضح عادة العلاقة بين المعلمات الرئيسية. يجب على المصممين الرجوع إلى الرسوم البيانية الأصلية لورقة البيانات للحصول على قيم دقيقة.

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يُظهر هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار المتدفق عبر مقطع LED والجهد عبره. إنه أمر بالغ الأهمية لاختيار قيمة المقاوم المحدد للتيار الصحيحة لتحقيق السطوع المطلوب دون تجاوز الحد الأقصى لتصنيف التيار.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد خرج الضوء (بالميكرو شمعة أو ملي شمعة) مع زيادة التيار الأمامي. يُظهر عادة علاقة شبه خطية في نطاق التشغيل العادي، مما يسمح للمصممين بضبط السطوع عن طريق تعديل التيار.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:ينخفض خرج ضوء LED عمومًا مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يساعد هذا المنحنى المصممين على فهم تخفيض السطوع عند درجات حرارة تشغيل أعلى، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات في البيئات غير الخاضعة للتحكم المناخي.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يوضح شدة الضوء النسبية عبر أطوال موجية مختلفة، متمركزة حول الطول الموجي الذروي 650 نانومتر، مؤكدًا خرج اللون الأحمر.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 ملف تعريف اللحام

اللحام السليم أمر بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري لرقائق LED والعبوة البلاستيكية.

• اللحام الآلي (الموجي/إعادة التدفق):يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة 260°م لمدة 5 ثوانٍ عند نقطة 1/16 بوصة (1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس (أي على الأطراف). يجب ألا تتجاوز درجة حرارة جسم الشاشة نفسها الحد الأقصى لتصنيف درجة الحرارة أثناء التجميع.
• اللحام اليدوي:يتم تحديد درجة حرارة طرف مكواة اللحام بـ 350°م ±30°م. يجب ألا يتجاوز وقت اللحام على كل طرف 5 ثوانٍ، مرة أخرى مقاسة على بعد 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس.

الالتزام بهذه الحدود الزمنية والحرارية أمر أساسي لتجنب ذوبان الغلاف البلاستيكي، أو إتلاف الروابط السلكية الداخلية، أو تدهور مادة أشباه الموصلات LED.

6. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

شاشة LTS-2801AJD مناسبة لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية التي تتطلب قراءات رقمية واضحة ومنخفضة الطاقة. تشمل التطبيقات الشائعة:

• معدات الاختبار والقياس (الملتيميترات، عدادات التردد).
• الأجهزة المنزلية (أفران الميكروويف، الأفران، صانعات القهوة).
• لوحات التحكم الصناعية وأجهزة القياس.
• الأجهزة التي تعمل بالبطارية مثل الشاشات المحمولة أو الأدوات اليدوية.
• النماذج الأولية للأنظمة المدمجة والمجموعات التعليمية.

6.2 اعتبارات التصميم الحرجة

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا محددًا للتيار على التوالي لكل مقطع أو استخدم دائرة تشغيل بتيار ثابت. يمكن حساب قيمة المقاوم (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F, حيث V_Fهو جهد التشغيل الأمامي لـ LED (استخدم القيمة القصوى للسلامة) و I_Fهو تيار التشغيل الأمامي المطلوب (مثال: 1-20 مللي أمبير).
• التعددية الزمنية (Multiplexing):للشاشات متعددة الأرقام، تُستخدم تقنية التعددية الزمنية بشكل شائع للتحكم في أرقام متعددة بأقل عدد من دبابيس الإدخال/الإخراج. نظرًا لأن هذه شاشة أنود مشترك، يتم تحديد الأرقام عن طريق تطبيق جهد موجب على دبوس الأنود المشترك الخاص بها، بينما يتم تطبيق أنماط المقاطع على دبابيس الكاثود. تأكد من أن التيار الذروي أثناء نبضة التعددية لا يتجاوز الحد الأقصى المطلق للتصنيف.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من التهوية الكافية إذا تم استخدام شاشات متعددة أو إذا كان التشغيل بتيارات أعلى قريبة من الحد الأقصى للتصنيف. يجب احترام التخفيض الخطي للتيار المستمر فوق 25°م.
• حماية الجهد العكسي:يجب تصميم دائرة التشغيل لمنع تطبيق جهد عكسي أو طفرات جهد تتجاوز 5 فولت على كاثودات LED أثناء التشغيل، أو الإيقاف، أو في البيئات الكهربائية الصاخبة. يمكن أن يوفر الصمام الثنائي البسيط الموازي لـ LED (الكاثود إلى الأنود) الحماية، على الرغم من أنه سيؤثر على جهد التشغيل الأمامي.
• زاوية المشاهدة:قم بتركيب الشاشة مع مراعاة زاوية المشاهدة الواسعة لضمان أفضل قابلية للقراءة للمستخدم النهائي.

7. اختبار الموثوقية

يخضع الجهاز لمجموعة شاملة من اختبارات الموثوقية بناءً على المعايير العسكرية (MIL-STD)، واليابانية الصناعية (JIS)، والمعايير الداخلية لضمان الأداء طويل الأمد والمتانة. تشمل الاختبارات الرئيسية:

• اختبار عمر التشغيل (RTOL):1000 ساعة من التشغيل المستمر في ظروف التصنيف القصوى للتحقق من استقرار الأداء بمرور الوقت.
• اختبارات الإجهاد البيئي:بما في ذلك التخزين في درجة حرارة/رطوبة عالية (500 ساعة عند 65°م/90-95% رطوبة نسبية)، والتخزين في درجة حرارة عالية (1000 ساعة عند 105°م)، والتخزين في درجة حرارة منخفضة (1000 ساعة عند -35°م).
• اختبارات الإجهاد الحراري:دورات الحرارة (30 دورة بين -35°م و 105°م) واختبارات الصدمة الحرارية للتحقق من المتانة ضد التمدد والانكماش الحراري.
• اختبارات قابلية اللحام:مقاومة اللحام (10 ثوانٍ عند 260°م) وقابلية اللحام (5 ثوانٍ عند 245°م) تضمان أن الأطراف يمكنها تحمل عمليات التجميع القياسية.

8. تحذيرات وملاحظات هامة

• هذا المنتج مخصص للمعدات الإلكترونية العامة. التطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية، خاصة حيث يمكن أن يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (الطيران، الطبية، أنظمة السلامة)، تتطلب استشارة وموافقة مسبقة.
• الشركة المصنعة ليست مسؤولة عن الضرر الناتج عن التشغيل خارج الحدود القصوى المطلقة أو سوء استخدام المنتج.
• تجاوز تيار التشغيل الموصى به أو درجة حرارة التشغيل يمكن أن يسبب تدهورًا شديدًا في خرج الضوء أو فشلًا مبكرًا.
• يوصى بشدة باستخدام التشغيل بتيار ثابت بدلاً من التشغيل بجهد ثابت لضمان شدة إضاءة ثابتة ولحماية مصابيح LED من طفرات التيار.
• يجب أن يأخذ تصميم الدائرة في الاعتبار أداء النظام بأكمله، بما في ذلك استقرار مصدر الطاقة والضوضاء الكهربائية المحتملة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تميز شاشة LTS-2801AJD نفسها في سوق الشاشات أحادية الرقم من خلال عدة سمات رئيسية:

• التشغيل بتيار منخفض للغاية:توصيفها وتطابقها عند 1 مللي أمبير لكل مقطع هو ميزة كبيرة للتصميمات الحساسة للطاقة، حيث يتم تحديد العديد من الشاشات المماثلة فقط عند 10-20 مللي أمبير.
• تقنية AlInGaP:مقارنة بمصابيح LED الحمراء القديمة من نوع GaAsP أو GaP، تقدم AlInGaP كفاءة أعلى، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس التيار أو سطوع مكافئ بتيار أقل، مما يساهم في عمر بطارية أطول.
• فرز شدة الإضاءة:التصنيف حسب شدة الإضاءة يسمح للمصممين باختيار شاشات ذات سطوع متطابق بدقة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات متعددة الأرقام حيث يكون التوحيد مهمًا بصريًا.
• مجموعة موثوقية قوية:الاختبارات الواسعة ضد المعايير العسكرية والصناعية توفر درجة عالية من الثقة في طول عمر المنتج وأدائه تحت الإجهاد.

10. الأسئلة المتكررة (FAQ)

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

ج: لا. يجب عليك استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي مع كل مقطع. لمصدر طاقة 5 فولت وجهد تشغيل أمامي نموذجي V_Fبقيمة 2.4 فولت عند 10 مللي أمبير، ستكون قيمة المقاوم R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 أوم. مقاوم قياسي 270 أوم سيكون مناسبًا. يعمل دبوس المتحكم الدقيق كمصرف للتيار (للأنود المشترك) أو مصدر للتيار (للكاثود المشترك).

س: ما هو الغرض من وجود دبوسي أنود مشترك (3 و 8)؟

ج: الدبوسان متصلان داخليًا. يخدمان غرضين رئيسيين: 1) لتقليل كثافة التيار عبر دبوس واحد ومسار PCB عندما تكون جميع المقاطع مضاءة (مثل عرض الرقم '8')، و 2) لتوفير الاستقرار الميكانيكي والتكرار أثناء تركيب PCB.

س: كيف أحسب إجمالي استهلاك الطاقة للشاشة؟

ج: الطاقة لكل مقطع = V_F* I_F. على سبيل المثال، عند I_F=10 مللي أمبير و V_F=2.4V، الطاقة لكل مقطع هي 24 ملي واط. إذا كانت جميع المقاطع السبعة للرقم مضاءة (عرض '8')، فإن الطاقة الإجمالية هي 7 * 24 ملي واط = 168 ملي واط. هذا ضمن الحد المسموح به وهو 70 ملي واط لكل مقطع، ولكن يجب مراعاته لمصدر الطاقة ومشغل الأنود المشترك.

س: هل هذه الشاشة مناسبة للاستخدام في الهواء الطلق؟

ج: نطاق درجة حرارة التشغيل من -35°م إلى +85°م يغطي العديد من الظروف الخارجية. ومع ذلك، لا تحدد ورقة البيانات تصنيف الحماية من دخول الغبار والماء (IP). للاستخدام في الهواء الطلق، من المحتمل أن تحتاج الشاشة إلى أن تكون خلف نافذة محكمة الإغلاق أو داخل غلاف واقٍ لمنع دخول الرطوبة والتلف المادي.

11. مبدأ التشغيل

شاشة العرض السباعية المقاطع هي شكل من أشكال جهاز العرض الإلكتروني يتكون من سبعة مقاطع LED مرتبة في نمط الرقم ثمانية. عن طريق إضاءة مجموعات محددة من هذه المقاطع (من A إلى G) بشكل انتقائي، يمكنها تمثيل الأرقام من 0 إلى 9 وبعض الحروف (مثل A، C، E، F، H، L، P). تستخدم شاشة LTS-2801AJD مادة أشباه الموصلات AlInGaP. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الصمام الثنائي (حوالي 2.0 فولت) عبر مقطع LED (أي جهد موجب على الأنود المشترك بالنسبة لكاثود المقطع)، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء) بطول موجي مميز للمادة - في هذه الحالة، ضوء أحمر عند حوالي 650 نانومتر. تساعد الركيزة GaAs غير الشفافة في عكس المزيد من الضوء من خلال الجزء العلوي من الرقاقة، مما يحسن الكفاءة الإجمالية. يمتص الوجه الرمادي والعلامات البيضاء الضوء المحيط، مما يقلل الانعكاسات ويزيد التباين، مما يجعل المقاطع الحمراء المضاءة تظهر أكثر إشراقًا ووضوحًا.