ورقة البيانات الفنية لعرض LED سباعي المقاطع LTS-546AJG مقاس 0.52 بوصة - ارتفاع الرقم 13.2 مم - أخضر (AlInGaP) - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ملي واط - وثيقة فنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

LTS-546AJG هو وحدة عرض أبجدية رقمية سباعية المقاطع مكونة من رقم واحد. وظيفته الأساسية هي توفير قراءة رقمية أو أبجدية محدودة واضحة وقابلة للقراءة في المعدات الإلكترونية. تعتمد التكنولوجيا الأساسية على مادة أشباه الموصلات فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP) المزروعة على ركيزة زرنيخيد الغاليوم (GaAs)، والمصممة لإصدار ضوء أخضر. اختيار هذه المادة مهم لأن مصابيح LED المصنوعة من AlInGaP معروفة بكفاءتها العالية وسطوعها في الجزء الأحمر إلى الأصفر المخضر من الطيف. يتميز الجهاز بلوحة وجه رمادية مع حدود بيضاء للمقاطع، مما يعزز التباين ويحسن مظهر الأحرف تحت ظروف الإضاءة المختلفة. يتم تصنيفه حسب شدة الإضاءة، مما يعني أن الأجهزة يتم تصنيفها وفرزها وفقًا لناتجها الضوئي المقاس لضمان الاتساق في التطبيقات التي تستخدم عروضًا متعددة جنبًا إلى جنب.

1.1 الميزات الرئيسية والمزايا الأساسية

• حجم الرقم:يبلغ ارتفاع الرقم 0.52 بوصة (13.2 مم)، مما يوفر توازنًا بين قابلية القراءة والإحكام، وهو مناسب لأجهزة القياس اللوحية، ومعدات الاختبار، والأجهزة الاستهلاكية.
• الجودة البصرية:يوفر العرض مقاطع مستمرة وموحدة ذات سطوع عالي وتباين عالي، مما يؤدي إلى مظهر ممتاز للأحرف.
• زاوية الرؤية:يتمتع بزاوية رؤية واسعة، مما يضمن بقاء العرض مقروءًا حتى عند النظر إليه من مواقع خارج المحور.
• كفاءة الطاقة:لديه متطلبات طاقة منخفضة، مما يجعله مناسبًا للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو الواعية للطاقة.
• الموثوقية:كوحدة صلبة الحالة، فإنه يوفر موثوقية عالية وعمر تشغيلي طويل مقارنة بالعروض الميكانيكية أو القائمة على الفراغ.
• الامتثال البيئي:العبوة خالية من الرصاص، مصنوعة وفقًا لتوجيهية RoHS (تقييد المواد الخطرة).

1.2 تعريف الجهاز وتكوينه

رقم الجزء LTS-546AJG يحدد جهازًا يحتوي على شرائح LED خضراء من AlInGaP في تكوين أنود مشترك. تشير عبارة "Rt. Hand Decimal" إلى تضمين نقطة عشرية على اليمين. في عرض الأنود المشترك، يتم توصيل جميع أقطاب الأنود (الأطراف الموجبة) لمقاطع LED معًا داخليًا. لإضاءة مقطع معين، يجب جعل الطرف الكاثود المقابل (الطرف السالب) منخفضًا (موصولًا بالأرض أو بجهد منخفض) بينما يتم تثبيت الأنود المشترك عند جهد موجب. هذا التكوين شائع وغالبًا ما يبسط تصميم الدائرة عند استخدام سائقات مصدر التيار الدقيق أو الترانزستورات.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل مقطع:70 ملي واط كحد أقصى. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الحد في ارتفاع درجة الحرارة وفشل كارثي.
• تيار الذروة الأمامي لكل مقطع:60 ملي أمبير تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا التقييم مخصص لنبضات التيار العالي القصيرة المستخدمة في التعددية.
• التيار الأمامي المستمر لكل مقطع:25 ملي أمبير عند 25 درجة مئوية. يجب تخفيض هذا التيار خطيًا بمقدار 0.33 ملي أمبير/درجة مئوية مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25 درجة مئوية. على سبيل المثال، عند 50 درجة مئوية، سيكون الحد الأقصى للتيار المستمر حوالي 25 ملي أمبير - (0.33 ملي أمبير/درجة مئوية * 25 درجة مئوية) = 16.75 ملي أمبير.
• نطاقات درجة الحرارة:نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين هو من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• ظروف اللحام:يجب إجراء اللحام بالموجة أو إعادة التدفق مع نقطة اللحام على بعد 1/16 بوصة (≈1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس لمدة 3 ثوانٍ بحد أقصى 260 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف اختبار محددة (Ta=25 درجة مئوية).

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):تتراوح من 200 ميكرو كنديلا (الحد الأدنى) إلى 577 ميكرو كنديلا (النموذجي) عند تيار أمامي (I_F) قدره 1 ملي أمبير. يتم قياس شدة الإضاءة باستخدام مرشح يتطابق مع منحنى استجابة العين الضوئي CIE، مع تسامح ±15%.
• معلمات الطول الموجي:
  • الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_p): 571 نانومتر (عند I_F=20 ملي أمبير).
  • الطول الموجي السائد (λ_d): 572 نانومتر (عند I_F=20 ملي أمبير)، مع تسامح ±1 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية لمطابقة لون LED.
  • عرض نصف الخط الطيفي (Δλ): 15 نانومتر (عند I_F=20 ملي أمبير). يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون.
• الجهد الأمامي لكل شريحة (V_F):من 2.1 فولت إلى 2.6 فولت عند I_F=20 ملي أمبير، مع تسامح ±0.1 فولت. هذه معلمة حرجة لتصميم دائرة السائق.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت. هذا الاختبار للتوصيف فقط؛ يُمنع التشغيل المستمر بتحيز عكسي.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:2:1 كحد أقصى للمقاطع داخل نفس العرض. هذا يعني أن ألمع مقطع يجب ألا يزيد سطوعه عن ضعف سطوع أغمق مقطع تحت نفس ظروف القيادة، مما يضمن التجانس.
• التداخل (Cross Talk):محدد بـ ≤ 2.5%. يشير هذا إلى الإضاءة غير المرغوب فيها لمقطع عند تشغيل مقطع مجاور، بسبب تسرب بصري أو كهربائي داخلي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات بوضوح إلى أن الجهاز "مصنف حسب شدة الإضاءة". وهذا يعني وجود عملية تصنيف حيث يتم اختبار مصابيح LED المصنعة وفرزها إلى مجموعات (صناديق) بناءً على قياس ناتجها الضوئي عند تيار اختبار قياسي. هذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تستخدم عروضًا متعددة، حيث يمنع حدوث اختلافات ملحوظة في السطوع بين الوحدات. يجب على المصممين تحديد أو التأكد من حصولهم على عروض من نفس الصناديق أو الصناديق المجاورة للحفاظ على الاتساق البصري عبر المنتج. على الرغم من عدم تفصيله في هذا المقتطف، قد ينطبق التصنيف أيضًا على الجهد الأمامي (V_F) والطول الموجي السائد (λ_d)، حيث يبلغ التسامح المعلون للأخير ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية" وهي ضرورية لفهم سلوك الجهاز بما يتجاوز المواصفات أحادية النقطة. تشمل هذه المنحنيات عادةً:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة بين الجهد الأمامي والتيار الأمامي. إنه غير خطي، مع جهد عتبة (حوالي 1.8-2.0 فولت لـ AlInGaP) أقل منه يتدفق تيار ضئيل جدًا. يساعد المنحنى في تصميم دائرة تحديد التيار المناسبة.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (I_Vمقابل I_F):يوضح كيف يزداد الناتج الضوئي مع تيار القيادة. يكون خطيًا بشكل عام عند التيارات المنخفضة ولكنه قد يشبع عند التيارات الأعلى بسبب الانخفاض الحراري وانخفاض الكفاءة.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح كيف ينخفض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم الأنظمة التي تعمل على نطاق واسع من درجات الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند 571 نانومتر وعرض النصف 15 نانومتر.

تسمح هذه المنحنيات للمهندسين بتحسين ظروف القيادة لأهداف محددة من السطوع والكفاءة والعمر الافتراضي.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق العرض مع نمط DIP (حزمة ثنائية الخط) القياسي عبر الثقب. تشمل ملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامحات عامة ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• تسامح انحراف طرف الطرف هو ±0.4 مم.
• تم تعيين حدود مراقبة الجودة للمواد الغريبة (≤10 ميل)، تلوث الحبر (≤20 ميل)، والفقاعات داخل المقطع (≤10 ميل).
• انحناء العاكس محدود بـ ≤1% من طوله.

سيعرّف الرسم البعدي الدقيق (غير مفصل بالكامل في النص) الارتفاع الإجمالي، العرض، العمق، حجم الرقم، أبعاد المقاطع، والتباعد الدقيق وقطر الأطراف العشرة.

5.2 توصيل الأطراف وتحديد القطبية

يحتوي الجهاز على تكوين 10 أطراف (الطرف 1 محدد على أنه "لا اتصال"). يظهر مخطط الدائرة الداخلية وجدول توصيل الأطراف تصميم أنود مشترك مع طرفي أنود مشتركين (3 و 8). يتم تعيين كاثودات المقاطع لأطراف محددة: E(1)، D(2)، C(4)، DP(5)، B(6)، A(7)، F(9)، G(10). تحديد الطرف 1 بشكل صحيح (غالبًا ما يُشار إليه بشق، أو حافة مائلة، أو نقطة على العبوة) أمر ضروري للتوجيه الصحيح أثناء تجميع لوحة الدوائر المطبوعة.

6. إرشادات اللحام والتركيب والتخزين

6.1 اللحام والتركيب

تم تحديد ظروف اللحام القصوى. بالنسبة للحام اليدوي، يجب استخدام مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة لتجنب تجاوز حد 260 درجة مئوية عند الطرف. تحذر الملاحظة من استخدام أدوات أو طرق غير مناسبة تطبق قوة غير طبيعية على جسم العرض. علاوة على ذلك، إذا تم تطبيق فيلم زخرفي على سطح العرض، فلا يجب ضغطه بإحكام ضد اللوحة الأمامية، لأن القوة الخارجية قد تتسبب في تحركه.

6.2 ظروف التخزين

التخزين السليم أمر حيوي لمنع أكسدة الأطراف وامتصاص الرطوبة.

• لعروض LED (عبر الثقب):قم بالتخزين في العبوة الأصلية عند درجة حرارة من 5 درجة مئوية إلى 30 درجة مئوية وأقل من 60% رطوبة نسبية. إذا تم التخزين خارج كيس حاجز الرطوبة أو إذا كان الكيس مفتوحًا لأكثر من 6 أشهر، يُنصح بالخبز عند 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة قبل الاستخدام، مع إكمال التجميع في غضون أسبوع واحد.
• المبدأ العام:تجنب المخزون طويل الأجل. استهلك المخزون بسرعة. قد يتطلب التخزين غير المطابق إعادة طلاء الأطراف المؤكسدة قبل الاستخدام.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 التطبيقات المستهدفة والتحذيرات

هذا العرض مخصص للمعدات الإلكترونية العادية: معدات المكاتب، أجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية. يُذكر صراحةً أن الاستشارة مطلوبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل أنظمة الطيران والطبية). يجب على المصممين الالتزام بالحدود القصوى المطلقة.

7.2 اعتبارات تصميم حرجة

• طريقة القيادة:يوصى بشدة بقيادة التيار الثابت بدلاً من الجهد الثابت لضمان شدة إضاءة ثابتة وعمر افتراضي طويل، حيث أن سطوع LED هو دالة في التيار، وليس الجهد.
• تحديد التيار:يجب تصميم دائرة السائق لاستيعاب النطاق الكامل للجهد الأمامي (من 2.1 فولت إلى 2.6 فولت) لتوصيل التيار المقصود لجميع الأجهزة.
• الإدارة الحرارية:يجب تخفيض تيار التشغيل الآمن بناءً على أقصى درجة حرارة محيطة. يؤدي التيار الزائد أو درجة الحرارة المرتفعة إلى تدهور شديد في الضوء أو فشل مبكر.
• حماية التحيز العكسي:يجب أن تحمي الدائرة من الجهود العكسية وارتفاعات الجهد أثناء دورات الطاقة لمنع هجرة المعدن وزيادة تيار التسرب.
• الحماية البيئية:تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف على العرض.
• الاتساق في إعدادات العروض المتعددة:استخدم دائمًا عروضًا من نفس صندوق شدة الإضاءة لتجنب السطوع غير المتكافئ (اللون) عبر قراءة متعددة الأرقام.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل العروض المتوهجة أو الفلورية المفرغة (VFDs)، يقدم LTS-546AJG موثوقية أعلى للحالة الصلبة، واستهلاك طاقة أقل، ومقاومة أعلى للصدمات/الاهتزازات. داخل سوق عروض مقاطع LED، فإن استخدامه لتكنولوجيا AlInGaP للضوء الأخضر يوفر كفاءة أعلى وإخراج أكثر سطوعًا محتملًا من مصابيح LED الخضراء القديمة المصنوعة من GaP (فوسفيد الغاليوم). تكوين الأنود المشترك هو أحد نوعين قياسيين (الآخر هو الكاثود المشترك)، ويعتمد الاختيار بينهما بشكل أساسي على تكوين إخراج IC السائق أو المتحكم الدقيق (مصدر التيار مقابل مصرف التيار).

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

1. س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟ج: الطول الموجي الذروي هو الطول الموجي الوحيد عند أعلى نقطة في طيف الانبعاث. الطول الموجي السائد هو الطول الموجي الوحيد للضوء أحادي اللون الذي يطابق اللون المدرك لـ LED. غالبًا ما يكونان متقاربين ولكن ليسا متطابقين، خاصة للأطياف الأوسع.
2. س: لماذا يُوصى بقيادة التيار الثابت؟ج: الناتج الضوئي لـ LED يتناسب طرديًا مع التيار الأمامي. يعوض مصدر التيار الثابت عن الاختلافات في الجهد الأمامي (V_F) بين الأجهزة وعبر درجة الحرارة، مما يضمن سطوعًا مستقرًا وموحدًا.
3. س: هل يمكنني تشغيل هذا العرض مباشرة من طرف متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟ج: لا. يجب عليك استخدام مقاوم محدد للتيار أو دائرة سائق مخصصة. قد يؤدي توصيله مباشرة إلى تجاوز الحد الأقصى للتيار المستمر، مما يدمر LED. يتم حساب قيمة المقاومة كـ R = (V_supply- V_F) / I_F.
4. س: ماذا يعني "مصنف حسب شدة الإضاءة" لتصميمي؟ج: يعني أنه يجب عليك تحديد المورد أنك بحاجة إلى وحدات من نفس رمز الصندوق، خاصة إذا كنت تستخدم عروضًا متعددة في منتج واحد، لضمان تطابق سطوع جميع الأرقام.

10. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: تصميم عرض فولتميتر رقمي بسيط.يقرأ محول التناظري إلى الرقمي الخاص بالمتحكم الدقيق جهدًا. يحول البرنامج الثابت هذه القيمة إلى رقم عشري. لعرضه على LTS-546AJG، سيستخدم المتحكم الدقيق IC سائق (مثل سجل إزاحة 74HC595 مع مقاومات تحديد تيار أو سائق LED مخصص مثل MAX7219). ستكون أطراف الأنود المشترك موصولة بمصدر موجب (مثل 5 فولت عبر ترانزستور إذا كان متعددًا). سيضع المتحكم الدقيق بالتتابع أطراف الكاثود للمقاطع المناسبة على الأرض (منخفض) لتشكيل الرقم المطلوب. سيتم تصميم دائرة السائق لتوفير تيار ثابت 15-20 ملي أمبير لكل مقطع، ضمن الحد الأقصى للتصنيف المستمر البالغ 25 ملي أمبير، مع حساب المقاومات بناءً على أسوأ حالة لـ V_Fالبالغة 2.6 فولت. بالنسبة لعداد متعدد الأرقام، سيتم استخدام عروض من نفس صندوق شدة الإضاءة.

11. مبدأ التشغيل

يعمل LTS-546AJG على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الصمام الثنائي (الأنود موجب بالنسبة للكاثود)، تلتقي الإلكترونات من مادة AlInGaP/GaAs من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p. يطلق حدث إعادة التركيب هذا الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، أخضر عند حوالي 572 نانومتر. يحتوي كل من المقاطع السبعة (بالإضافة إلى النقطة العشرية) على واحدة أو أكثر من شرائح LED المجهرية هذه. يربط تكوين الأنود المشترك جميع أقطاب الأنود داخليًا، مما يتطلب التحكم الخارجي في الكاثودات الفردية.

12. اتجاهات التكنولوجيا

بينما تظل العروض السباعية المقاطع عنصرًا أساسيًا للقراءات الرقمية، فإن مجال تكنولوجيا عرض LED الأوسع يتطور. تشمل الاتجاهات:التصغير والتكامل:تطوير عروض ذات مسافة أصغر بين البكسلات وعروض Chip-on-Board (COB).المواد المتقدمة:بحث مستمر في مواد أكثر كفاءة مثل نيتريد الغاليوم (GaN) لنطاق ألوان أوسع وكفاءات أعلى، على الرغم من أن AlInGaP يظل مهيمنًا على الأحمر-الكهرماني-الأصفر-الأخضر عالي الكفاءة.العروض الذكية:دمج ICs السائق، الذاكرة، وواجهات الاتصال (I2C، SPI) مباشرة في وحدة العرض، مما يبسط تصميم النظام.الأشكال المرنة وغير التقليدية:تطوير عروض مقاطع قابلة للانحناء أو منحنية لتصميمات منتجات مبتكرة. يمثل LTS-546AJG حلاً ناضجًا وموثوقًا ومحسنًا لتخصص تطبيقه المحدد، متوازنًا بين الأداء والتكلفة والتوافر.