ورقة بيانات شاشة LED صفراء LTS-5703AJS مقاس 0.56 بوصة - ارتفاع الرقم 14.22 مم - جهد أمامي 2.6 فولت - استطاعة 40 ميلي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تعتبر وحدة LTS-5703AJS وحدة عرض LED رقمية عالية الأداء ومنخفضة الاستهلاك للطاقة. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرجات رقمية وحروف أبجدية رقمية محدودة واضحة ومشرقة في الأجهزة الإلكترونية. التطبيق الأساسي هو في أجهزة القياس، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية التي تتطلب شاشات رقمية موثوقة ومنخفضة التيار.

يتم تسويق الجهاز كحل يوفر قابلية قراءة ممتازة وكفاءة في استهلاك الطاقة. تنبع ميزاته الأساسية من استخدام مادة أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP، والتي توفر سطوعًا عاليًا ونقاوة لون جيدة عند تيارات تشغيل منخفضة نسبيًا مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل الميزات الرئيسية التي تحدد مكانة هذا المنتج في السوق ارتفاع رقم يبلغ 0.56 بوصة (14.22 مم)، مما يوفر توازنًا جيدًا بين الحجم والوضوح. المقاطع مستمرة وموحدة، مما يضمن مظهرًا جماليًا مُرضيًا للأحرف. يتطلب الجهاز طاقة منخفضة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تعمل بالبطاريات أو التي تراعي استهلاك الطاقة. يوفر سطوعًا عاليًا وتباينًا عاليًا، إلى جانب زاوية مشاهدة واسعة، مما يضمن إمكانية القراءة من مواضع مختلفة. البناء الصلب يوفر موثوقية متأصلة. أخيرًا، يتم تصنيف الأجهزة حسب شدة الإضاءة، مما يسمح بمطابقة سطوع متسقة في شاشات العرض متعددة الأرقام.

يشمل السوق المستهدف مصممي معدات الاختبار المحمولة، والملتيميترات الرقمية، وساعات الراديو، ولوحات تحكم الأجهزة، وأي نظام مدمج يتطلب شاشة عرض رقمية بسيطة وتشغيل مباشر.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الفنية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

الأداء البصري هو محور وظيفة العرض. يستخدم الجهاز رقائق LED صفراء من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم). يتم تصنيعها على ركيزة GaAs غير شفافة، مما يساعد في توجيه الضوء للأمام ويمكن أن يحسن التباين. يحتوي الغلاف على وجه رمادي فاتح مع مقاطع بيضاء، وهو مزيج مصمم لتعزيز التباين عندما تكون المقاطع غير مضاءة.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):تتراوح من حد أدنى 320 ميكروكانديلا إلى قيمة نموذجية 700 ميكروكانديلا عند تيار أمامي (I_F) يبلغ 1 مللي أمبير فقط. هذا التيار التشغيلي المنخفض جدًا لمثل هذا السطوع هو مواصفات رئيسية، مما يتيح استهلاك طاقة منخفض جدًا للنظام.
• طول موجة الانبعاث القصوى (\u03bb_p):عادة 588 نانومتر، مما يضعها في المنطقة الصفراء من الطيف المرئي.
• نصف عرض الخط الطيفي (\u0394\u03bb):عادة 15 نانومتر، مما يشير إلى نطاق طيفي ضيق نسبيًا، مما يساهم في لون أصفر نقي.
• الطول الموجي السائد (\u03bb_d):عادة 587 نانومتر، وهو مطابق تقريبًا لطول الموجة القصوى.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:محددة كحد أقصى 2:1 تحت ظروف منطقة إضاءة متشابهة عند I_F=1 مللي أمبير. هذا يعني أن سطوع المقاطع المختلفة في جهاز واحد، أو بين الأجهزة، لن يختلف بأكثر من عامل اثنين، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

من المهم ملاحظة أن شدة الإضاءة تُقاس باستخدام مستشعر ومرشح يقتربان من منحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن ارتباط القيم بالإدراك البصري البشري.

2.2 المعلمات الكهربائية

تحدد الخصائص الكهربائية الواجهة بين العرض ودائرة التشغيل.

• الجهد الأمامي لكل مقطع (V_F):عادة 2.6 فولت بحد أقصى 2.6 فولت عند I_F=20 مللي أمبير. الحد الأدنى هو 2.05 فولت. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة التشغيل يمكنها توفير 2.6 فولت على الأقل لتحقيق السطوع المقنن عند 20 مللي أمبير.
• التيار العكسي لكل مقطع (I_R):حد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت. هذه المعلمة مهمة لحماية الدائرة؛ تجاوز تصنيف الجهد العكسي يمكن أن يتلف LED.
• التيار الأمامي المستمر لكل مقطع:الحد الأقصى المطلق للتصنيف هو 25 مللي أمبير. ومع ذلك، ينطبق عامل تخفيض قدره 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية خطيًا من 25 درجة مئوية. هذا يعني أنه في درجات الحرارة المحيطة الأعلى، يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر لمنع ارتفاع درجة الحرارة والفشل المبكر.
• التيار الأمامي الذروي:يمكن أن يكون النبض حتى 60 مللي أمبير تحت ظروف محددة (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). هذا يسمح بمخططات التعددية أو التشغيل الزائد لفترة وجيزة لزيادة السطوع.
• تبديد الطاقة لكل مقطع:الحد الأقصى المطلق هو 40 ميلي واط. هذا الحد الحراري، جنبًا إلى جنب مع تخفيض التيار، أمر بالغ الأهمية للموثوقية.

2.3 تصنيفات الحرارة والبيئة

يتم تحديد حدود تشغيل الجهاز بواسطة نطاقات درجة الحرارة.

• نطاق درجة حرارة التشغيل:-35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. هذا النطاق الواسع يجعله مناسبًا للاستخدام في بيئات مختلفة، من التخزين البارد الصناعي إلى حاويات المعدات الساخنة.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية.
• حالة اللحام:تحدد أنه أثناء التجميع، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة جسم الجهاز الحد الأقصى لتصنيف درجة الحرارة. الإرشاد هو اللحام عند 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ مع وجود نقطة اللحام على الأقل 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى جلوس الغلاف.

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات إلى أن الأجهزة \"مصنفة حسب شدة الإضاءة\". هذا يشير إلى عملية تصنيف. بينما لا يتم توفير رموز تصنيف محددة في هذه الوثيقة، فإن التصنيف النموذجي لمثل هذه الشاشات يتضمن فرز الوحدات المصنعة بناءً على شدة الإضاءة المقاسة عند تيار اختبار قياسي (مثل 1 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير).

يتم تجميع الوحدات في مجموعات ذات قيم شدة دنيا و قصوى محددة. هذا يسمح للعملاء باختيار المجموعات لتطبيقهم، مما يضمن اتساق السطوع عبر جميع الأرقام في شاشة عرض متعددة الأرقام. على سبيل المثال، قد يحدد المصمم أن جميع الشاشات يجب أن تأتي من مجموعة ذات I_Vبين 500 ميكروكانديلا و 600 ميكروكانديلا عند 1 مللي أمبير. نسبة مطابقة الشدة 2:1 المحددة هي أسوأ حالة تباين مسموح بها داخل جهاز واحد أو ربما داخل مجموعة قياسية.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية\". بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، يمكننا استنتاج محتواها القياسي وأهميتها.

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

يُظهر هذا المنحنى الأساسي العلاقة بين التيار المتدفق عبر مقطع LED والجهد عبره. إنه غير خطي. القيمة النموذجية V_Fالبالغة 2.6 فولت عند 20 مللي أمبير هي نقطة على هذا المنحنى. يساعد المنحنى المصممين في تحديد مقاومات تحديد التيار بشكل صحيح وفهم متطلبات الجهد لدائرة التشغيل، خاصة في ظل التعددية حيث يختلف متوسط التيار عن التيار اللحظي.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

هذا الرسم البياني حاسم للتحكم في السطوع. يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع زيادة التيار. يكون خطيًا عادةً على مدى معين ولكنه سيشبع عند تيارات عالية جدًا. القدرة على تشغيل المقاطع عند تيار منخفض يصل إلى 1 مللي أمبير هي ميزة رئيسية، وهذا المنحنى سيظهر السطوع النسبي عند تلك النقطة مقارنة بالتشغيل النموذجي عند 20 مللي أمبير.

4.3 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

ينخفض إخراج ضوء LED مع زيادة درجة حرارة التقاطع. يقوم هذا المنحنى بتحديد هذا التخفيض. من الضروري للتطبيقات التي تعمل في درجات حرارة محيطة عالية لضمان بقاء العرض ساطعًا بدرجة كافية على مدى نطاق التشغيل بأكمله.

4.4 التوزيع الطيفي

رسم بياني يوضح شدة الضوء النسبية عبر الأطوال الموجية، متمركزًا حول الذروة 588 نانومتر مع نصف عرض 15 نانومتر. هذا يحدد الظل الدقيق للون الأصفر.

5. المعلومات الميكانيكية والغلاف

5.1 أبعاد الغلاف والرسم

يحتوي الجهاز على بصمة قياسية لعرض رقمي واحد ذي سبعة مقاطع مع 10 أطراف. تتضمن ورقة البيانات رسمًا مفصلاً بالأبعاد. تشير الملاحظات الرئيسية إلى أن جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامحات قياسية \u00b10.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تذكر ملاحظة محددة تسامح انزياح طرف الطرف بـ +0.4 مم، وهو أمر مهم لوضع ثقوب PCB وعمليات اللحام الموجي.

5.2 توصيل الأطراف وتحديد القطبية

يستخدم الجهازتكوين كاثود مشترك. هذا يعني أن جميع الكاثودات (الأطراف السالبة) لمقاطع LED الفردية متصلة داخليًا معًا. هناك طرفا كاثود مشترك (الطرفان 3 و 8)، وهما متصلان داخليًا. يساعد تصميم الطرف المزدوج هذا في توزيع التيار وتخطيط PCB. الأنودات (الأطراف الموجبة) لكل مقطع (A, B, C, D, E, F, G, والنقطة العشرية) موجودة على أطراف منفصلة. التوصيل المحدد للأطراف هو: 1:E, 2:D, 3:كاثود مشترك, 4:C, 5:نقطة عشرية, 6:B, 7:A, 8:كاثود مشترك, 9:F, 10:G.

5.3 مخطط الدائرة الداخلية

يؤكد الرسم البياني المقدم بصريًا بنية الكاثود المشترك، ويظهر جميع مصابيح LED للمقاطع مع أنوداتها على أطراف فردية وكاثوداتها مربوطة معًا إلى الطرفين 3 و 8.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يوفر قسم الحدود القصوى المطلقة بيانات تجميع حرجة. حالة اللحام المحددة هي معيار صناعي للمكونات ذات الثقوب: أقصى درجة حرارة لمكواة اللحام 260 درجة مئوية لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ، مع وجود نقطة اللحام على الأقل 1.6 مم أسفل جسم الغلاف لتقليل انتقال الحرارة إلى رقائق LED والروابط الداخلية. أثناء أي عملية تجميع تتضمن حرارة (مثل اللحام الموجي أو الإصلاح اليدوي)، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة وحدة العرض نفسها الحد الأقصى لتصنيف درجة حرارة التخزين. المعالجة المناسبة لتجنب التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) هي أيضًا احتياط قياسي، وإن لم يُذكر صراحة، لأجهزة LED.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

لعرض كاثود مشترك، تقوم دائرة التشغيل عادةً بتوصيل أطراف الكاثود المشترك بالأرض. يتم توصيل طرف الأنود لكل مsegment بمصدر جهد موجب (V_CC) من خلال مقاومة تحديد تيار. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_CC- V_F) / I_F. على سبيل المثال، مع مصدر 5 فولت، و V_Fبقيمة 2.6 فولت، و I_Fمطلوب بقيمة 10 مللي أمبير، ستكون المقاومة (5 - 2.6) / 0.01 = 240 أوم. يمكن تشغيل العرض مباشرة بواسطة أطراف I/O لوحدة التحكم الدقيقة إذا كانت تستطيع توفير التيار المطلوب (مثل 10-20 مللي أمبير لكل مقطع)، وغالبًا ما تتطلب ترانزستورات تشغيل خارجية أو دوائر متكاملة مخصصة لقيادة LED للتعددية متعددة الأرقام.

7.2 اعتبارات التصميم والملاحظات

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومات على التوالي. لا تقم بتوصيل LED مباشرة بمصدر جهد.
• التعددية:لتشغيل أرقام متعددة، يتم استخدام مخطط تعددية حيث يتم إضاءة الأرقام واحدًا تلو الآخر بسرعة. يمكن أن يكون التيار الذروي أعلى (حتى تصنيف 60 مللي أمبير) للتعويض عن دورة العمل المنخفضة، والحفاظ على السطوع الملحوظ.
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة ولكن ضع في اعتبارك موضع المستخدم المقصود عند تركيب العرض.
• مطابقة السطوع:لشاشات العرض متعددة الأرقام، استخدم أجهزة من نفس مجموعة شدة الإضاءة أو نفذ معايرة سطوع برمجية باستخدام PWM إذا كان التباين ملحوظًا.
• تصميم منخفض الطاقة:استفد من قدرة التشغيل 1 مللي أمبير للتطبيقات الحساسة للبطارية. السطوع عند 1 مللي أمبير (الحد الأدنى 320 ميكروكانديلا) غالبًا ما يكون كافيًا للاستخدام في الداخل.

8. المقارنة الفنية والتمييز

تتميز LTS-5703AJS بشكل أساسي من خلالتكنولوجيا AlInGaPوتشغيل تيار منخفض جدًا. مقارنة بمصابيح LED الحمراء القديمة GaAsP أو GaP، توفر AlInGaP كفاءة أعلى، مما يؤدي إلى سطوع أكبر عند نفس التيار أو سطوع مكافئ عند تيار أقل بكثير. مقارنة بمصابيح LED الحمراء عالية السطوع المعاصرة، قد يوفر اللون الأصفر وضوحًا أفضل أو إجهادًا أقل للعين في بعض التطبيقات. انخفاض V_F(مقارنة بمصابيح LED الزرقاء أو البيضاء) هو أيضًا ميزة في أنظمة الجهد المنخفض. يوفر التصنيف حسب الشدة ميزة في التطبيقات التي تتطلب تجانسًا مقارنة بشاشات العرض السلعية البسيطة غير المصنفة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا العرض بمنطق 3.3 فولت؟

ج: نعم. القيمة النموذجية V_Fهي 2.6 فولت، لذا فإن مصدر 3.3 فولت يوفر هامشًا كافيًا. احسب المقاومة التسلسلية وفقًا لذلك: على سبيل المثال، لـ 10 مللي أمبير، R = (3.3 - 2.6) / 0.01 = 70 أوم.

س: ما هو الغرض من وجود طرفي كاثود مشترك؟

ج: هما متصلان داخليًا. وجود طرفين يساعد في توزيع إجمالي تيار الكاثود (وهو مجموع تيارات جميع المقاطع المضاءة) عبر مسارين PCB ووصلتي لحام، مما يحسن الموثوقية ويقلل من انخفاض الجهد المحتمل.

س: تظهر المواصفات أقصى تيار مستمر 25 مللي أمبير ولكن حالة اختبار 20 مللي أمبير لـ V_F. أي منها يجب أن أستخدم للتصميم؟

ج: الرقم 20 مللي أمبير هو حالة الاختبار القياسية للإبلاغ عن الخصائص النموذجية مثل V_Fوطول الموجة. للتشغيل طويل الأمد الموثوق، من الحكمة التصميم لتيار مستمر عند أو أقل من 20 مللي أمبير، خاصة إذا كان من المتوقع أن تكون درجة الحرارة المحيطة أعلى من 25 درجة مئوية، مع مراعاة منحنى التخفيض.

س: كيف أحقق نفس السطوع إذا قمت بتعددية 4 أرقام؟

ج: مع دورة عمل 1/4، تحتاج إلى ضرب التيار اللحظي للمقطع بـ 4 لتحقيق نفس متوسط التيار وبالتالي سطوع ملحوظ مماثل. إذا كنت تريد متوسط 5 مللي أمبير لكل مقطع، فستقوم بنبض كل مsegment عند 20 مللي أمبير. تأكد من أن هذا التيار النبضي (20 مللي أمبير) وتبديد الطاقة اللحظي الناتج ضمن الحدود القصوى المطلقة (ذروة 60 مللي أمبير، 40 ميلي واط).

10. مثال حالة استخدام عملية

حالة تصميم: مقياس حرارة رقمي محمول مكون من 4 أرقام.

الهدف من التصميم هو عمر بطارية طويل ووضوح قراءة. تحتوي وحدة التحكم الدقيقة على I/O وميزانية طاقة محدودة.

التنفيذ:استخدم أربع شاشات عرض LTS-5703AJS في تكوين متعدد. قم بتوصيل جميع أنودات المقاطع المقابلة (A, B, C...) معًا عبر الأرقام الأربعة. يتم التحكم في الكاثود المشترك لكل رقم بواسطة ترانزستور NPN منفصل يتم تشغيله بواسطة طرف وحدة تحكم دقيقة. تقوم وحدة التحكم الدقيقة بالدوران من خلال تشغيل كاثود رقم واحد في كل مرة أثناء إخراج نمط المقطع لذلك الرقم على خطوط الأنود المشتركة. لتوفير الطاقة، يتم ضبط تيار التشغيل على متوسط 5 مللي أمبير. باستخدام التعددية مع دورة عمل 1/4، يتم ضبط التيار اللحظي لكل مsegment على 20 مللي أمبير (5 مللي أمبير * 4). هذا ضمن تصنيف الذروة 60 مللي أمبير. سيكون السطوع الملحوظ جيدًا، ومتوسط استهلاك الطاقة لكل مsegment منخفض جدًا، مما يطيل عمر البطارية بشكل كبير مقارنة باستخدام شاشات العرض التي تتطلب 10-20 مللي أمبير تيار مستمر لكل مsegment.

11. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

تعتمد LTS-5703AJS علىمادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم)المزروعة علىركيزة GaAs (زرنيخيد الغاليوم). في LED، عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP يحدد طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. يتم تحقيق الانبعاث الأصفر (~587-588 نانومتر) بنسبة محددة من الألومنيوم والإنديوم والغاليوم. تمتص الركيزة GaAs غير الشفافة الضوء الضال، مما يحسن التباين عن طريق منع الانعكاس الداخلي الذي يمكن أن يضيء المقاطع غير المضاءة. يبسط تكوين الكاثود المشترك دائرة التشغيل من خلال السماح لمفتاح واحد (مثل ترانزستور) بالتحكم في حالة التشغيل/الإيقاف للرقم بأكمله أثناء التعددية.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

بينما تظل شاشات العرض الرقمية ذات سبعة مقاطع LED حيوية لتطبيقات محددة، فقد تحول الاتجاه الأوسع في تكنولوجيا العرض نحو تنسيقات المصفوفة النقطية (للحروف الأبجدية الرقمية والرسومات) والوحدات النمطية القائمة على وحدة تحكم متكاملة (مثل OLED أو TFT). ومع ذلك، لا يزال هناك مكان للشاشات الرقمية البسيطة والمتينة ومنخفضة التكلفة ومنخفضة الطاقة وعالية السطوع والتي تعمل بالتشغيل المباشر. يركز التطور داخل هذا المكان على علم المواد (مثل استبدال AlInGaP للمواد الأقدم لتحقيق كفاءة أفضل)، وانخفاض فولتية وتيارات التشغيل، وتحسين التغليف لموثوقية أعلى ونطاقات درجة حرارة أوسع، وإصدارات التركيب السطحي للتجميع الآلي. تمثل LTS-5703AJS نقطة ناضجة في هذا التطور، حيث توفر توازنًا بين الأداء والعملية لاستخداماتها المقصودة. قد تتضمن التطورات المستقبلية دمج مقاومات تحديد التيار أو منطق بسيط داخليًا، ولكن بالنسبة للعديد من التطبيقات المباشرة، تظل بساطة المكون الأساسي ميزة رئيسية.