جدول المحتويات
1. نظرة عامة على المنتج
شاشة LTS-3403LJF هي وحدة عرض أبجدية رقمية ذات رقم واحد وسبعة مقاطع، مصممة للتطبيقات التي تتطلب مؤشرًا رقميًا أو أبجديًا محدودًا واضحًا وموثوقًا. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرج مرئي للبيانات الرقمية القادمة من المتحكمات الدقيقة، أو الدوائر المنطقية، أو دوائر السائق المتكاملة الأخرى. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لرقائق LED، والتي توفر كفاءة ونقاء لوني فائقين في الطيف الأصفر البرتقالي مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP. يتميز الجهاز بوجه رمادي مع علامات مقاطع بيضاء، مما يوفر تباينًا ممتازًا للمقاطع المضاءة. يتم تصنيفه وفقًا للشدة الضوئية، مما يضمن اتساق السطوع عبر دفعات الإنتاج. تم تصميم الشاشة لتكون سهلة التكامل، ومناسبة للتركيب المباشر على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) أو في مقابس متوافقة، مما يجعلها مثالية لوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار، والأجهزة الاستهلاكية، وأجهزة القياس حيث تكون هناك حاجة لعرض رقم واحد.
1.1 الميزات الأساسية والسوق المستهدف
تم تصميم شاشة LTS-3403LJF بعدة ميزات رئيسية تحدد مجال تطبيقها. يوفر ارتفاع الرقم البالغ 0.8 بوصة (20.32 ملم) توازنًا بين الوضوح والإحكام، مما يجعلها مناسبة للأجهزة المثبتة على اللوحات حيث تكون المساحة عاملاً مهماً ولكن إمكانية القراءة هي الأهم. تضمن المقاطع المتجانسة المستمرة مظهرًا متماسكًا واحترافيًا عند الإضاءة. يجعله استهلاكه المنخفض للطاقة ومتطلبات الطاقة المنخفضة متوافقًا مع الأجهزة التي تعمل بالبطارية أو الأنظمة التي تكون فيها كفاءة الطاقة أمرًا بالغ الأهمية. المظهر الممتاز للأحرف وزاوية الرؤية الواسعة هما نتيجة مباشرة لتقنية رقاقة AlInGaP وتصميم العدسة المنتشر، مما يسمح بقراءة الشاشة بوضوح من زوايا مختلفة. تضمن الموثوقية الصلبة المتأصلة في تقنية LED عمرًا تشغيليًا طويلاً بدون أجزاء متحركة تبلى. أخيرًا، كونها متوافقة مع الدوائر المتكاملة يعني أنه يمكن تشغيلها مباشرة بواسطة مخارج المنطق الرقمي القياسي أو من خلال دوائر سائق العرض المتكاملة المخصصة مع مقاومات تحديد تيار مناسبة. يشمل السوق المستهدف مصممي الأجهزة الإلكترونية المحمولة، والأنظمة المدمجة، ولوحات عدادات السيارات (للمؤشرات غير الحرجة)، والأجهزة الطبية، وأي نظام إلكتروني يتطلب شاشة رقمية متينة ومنخفضة الطاقة.
2. الغوص العميق في المعلمات التقنية
توفر ورقة البيانات مواصفات كهربائية وبصرية وحرارية شاملة تعتبر بالغة الأهمية لتصميم الدائرة المناسب والتشغيل الموثوق.
2.1 الخصائص الضوئية والبصرية
يعد الأداء البصري محوريًا لوظيفة الشاشة. يتم تحديد متوسط الشدة الضوئية (Iv) بحد أدنى 320 ميكروكنديلا، وقيمة نموذجية 900 ميكروكنديلا، وبدون حد أقصى محدد، كل ذلك مقاسًا عند تيار أمامي (If) قدره 1 مللي أمبير. تشير هذه المعلمة إلى السطوع الملحوظ لمقطع واحد. يسلط تيار الاختبار المنخفض الضوء على كفاءة الجهاز. يتم تحديد خصائص اللون بواسطة ثلاث معلمات طول موجي. طول موجة الانبعاث الذروي (λp) هو نموذجيًا 611 نانومتر، مقاسًا عند If=20mA. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو نموذجيًا 17 نانومتر، مما يشير إلى نقاء الطيف أو مدى ضيق نطاق الضوء المنبعث حول الذروة؛ تشير القيمة الأصغر إلى لون أكثر أحادية اللون. الطول الموجي السائد (λd) هو نموذجيًا 605 نانومتر. من المهم ملاحظة أن الشدة الضوئية تقاس باستخدام مزيج من المستشعر والمرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن ارتباط القياس بالإدراك البصري البشري. يتم تحديد نسبة مطابقة الشدة الضوئية (Iv-m) كحد أقصى 2:1، مما يعني أن فرق السطوع بين ألمع مقطع وأخفت مقطع في وحدة واحدة لن يتجاوز عامل اثنين، مما يضمن مظهرًا موحدًا.
2.2 المعلمات الكهربائية
تحدد المواصفات الكهربائية حدود التشغيل وظروفه لمقاطع LED. تحدد التصنيفات القصوى المطلقة حدود التشغيل الآمن. تبديد الطاقة لكل مقطع هو 70 ميلي واط. تيار الذروة الأمامي لكل مقطع هو 60 مللي أمبير، ولكن هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لإدارة الحرارة. التيار الأمامي المستمر لكل مقطع هو 25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع عامل تخفيض 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية. هذا يعني أن الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر ينخفض مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية لمنع ارتفاع درجة الحرارة. جهد الانعكاس لكل مقطع هو 5 فولت؛ تجاوز هذا يمكن أن يتلف وصلة LED. في ظل ظروف التشغيل القياسية (Ta=25 درجة مئوية)، جهد الأمام لكل مقطع (Vf) هو نموذجيًا 2.6 فولت بحد أقصى 2.6 فولت عند تيار اختبار 10 مللي أمبير. الحد الأدنى مدرج كـ 2.05 فولت. تيار الانعكاس لكل مقطع (Ir) هو حد أقصى 100 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد انعكاس (Vr) قدره 5 فولت، مما يشير إلى تيار التسرب في حالة الإيقاف.
2.3 المواصفات الحرارية والبيئية
الموثوقية في ظل ظروف بيئية مختلفة أمر بالغ الأهمية. نطاق درجة حرارة التشغيل محدد من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يسمح هذا النطاق الواسع للشاشة بالعمل في بيئات قاسية، من المجمدات الصناعية إلى حجرات المحركات الساخنة. نطاق درجة حرارة التخزين مطابق (-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية)، ويحدد الظروف الآمنة عندما لا يكون الجهاز قيد التشغيل. معلمة حرجة للتجميع هي درجة حرارة اللحام. تحدد ورقة البيانات أن الجهاز يمكنه تحمل درجة حرارة 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة 1/16 بوصة (حوالي 1.59 ملم) أسفل مستوى الجلوس. هذا مرجع قياسي لعمليات اللحام الموجي أو إعادة التدفق، ويجب على المصممين التأكد من أن ملف تعريف تجميع PCB لا يتجاوز هذه الحدود لتجنب إتلاف وصلات الأسلاك الداخلية أو رقائق LED نفسها.
3. شرح نظام التصنيف
تشير ورقة البيانات إلى أن الجهاز "مصنف للشدة الضوئية". يشير هذا إلى عملية تصنيف أو فرز تتم أثناء التصنيع. بسبب الاختلافات الطبيعية في نمو الطبقات البلورية لأشباه الموصلات وعمليات تصنيع الرقائق، يمكن أن يكون لثنائيات LED من نفس الدفعة الإنتاجية اختلافات طفيفة في معلمات رئيسية مثل الشدة الضوئية والجهد الأمامي. لضمان الاتساق للمستخدم النهائي، يقوم المصنعون باختبار كل وحدة وفرزها في "صناديق" مختلفة بناءً على الأداء المقاس. يتم تصنيف LTS-3403LJF خصيصًا للشدة الضوئية. هذا يعني أنه عندما يطلب المصمم كمية من هذه الشاشات، فإن التباين في السطوع من وحدة إلى أخرى سيكون ضمن نطاق محدد مسبقًا ومتحكم فيه (مستنتج من نسبة المطابقة 2:1 داخل الوحدة، ومتحكم فيه بشكل أكبر عبر الوحدات عن طريق التصنيف). هذا أمر ضروري للتطبيقات التي تستخدم فيها أرقام متعددة جنبًا إلى جنب، حيث يمنع اختلافات السطوع الملحوظة بين الشاشات. لا تحدد ورقة البيانات صناديق منفصلة للطول الموجي (اللون) أو الجهد الأمامي، مما يشير إلى تحكم ضيق في العملية على هذه المعلمات أو أن التصنيف يركز بشكل أساسي على الشدة لهذا المنتج.
4. تحليل منحنى الأداء
بينما تسرد ورقة البيانات صفحة لـ "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية"، فإن المحتوى المقدم لا يتضمن الرسوم البيانية الفعلية. عادةً ما تكون هذه المنحنيات لا تقدر بثمن للتصميم. من المتوقع رؤية منحنى التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (I-V)، والذي يظهر العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد عبر وصلة LED. يساعد هذا المنحنى المصممين في اختيار قيمة مقاومة تحديد التيار المناسبة لجهد إمداد معين. سيظهر منحنى الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي كيف يزداد السطوع مع التيار، غالبًا بطريقة شبه خطية، مما يساعد في تحسين المقايضة بين السطوع واستهلاك الطاقة/الكفاءة. يعد منحنى الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة أمرًا بالغ الأهمية لفهم كيفية تدهور السطوع مع ارتفاع درجة حرارة التشغيل، وهو أمر حيوي لتصميم الأنظمة التي تعمل على كامل نطاق درجة الحرارة. أخيرًا، سيعرض رسم بياني للتوزيع الطيفي بشكل مرئي شدة الضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة، متمركزًا حول ذروة 611 نانومتر، مما يظهر شكل وعرض طيف الانبعاث. يجب على المصممين الرجوع إلى ورقة البيانات الكاملة من الشركة المصنعة لهذه التمثيلات الرسومية لاتخاذ قرارات مستنيرة بشأن تيار القيادة والإدارة الحرارية.
5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة
يضمن التصميم الميكانيكي التكامل المادي الموثوق. سيوفر مخطط أبعاد العبوة (غير مفصل بالكامل في النص) جميع القياسات الحرجة لتصميم بصمة PCB، بما في ذلك الطول والعرض والارتفاع الكلي، والمسافة بين المسامير (الملعب)، وقطر وموضع أي ثقوب تركيب، والمسافة من أسفل العبوة إلى مستوى الجلوس. جدول اتصال المسامير هو الخريطة الوظيفية للعبوة ذات 17 دبوسًا. يكشف أن هذا تكوين كاثود مشترك (المسامير 4، 6، 12، 17)، حيث يتم توصيل الجانب السالب (الكاثود) لجميع مقاطع LED معًا داخليًا. يتم إخراج الأنودات لكل مقطع (A، B، C، D، E، F، G) والنقاط العشرية اليسرى واليمنى (L.D.P، R.D.P) إلى مسامير منفصلة. يتم إدراج عدة مسامير (1، 8، 9، 16) على أنها "NO PIN"، مما يعني أنها موجودة ماديًا ولكن غير متصلة كهربائيًا (على الأرجح للاستقرار الميكانيكي في المقبس أو أثناء اللحام). يتم الإشارة إلى القطبية بوضوح من خلال تسمية الكاثود المشترك. يوفر الوجه الرمادي والمقاطع البيضاء واجهة بصرية.
6. إرشادات اللحام والتجميع
المناولة السليمة أثناء التجميع أمر بالغ الأهمية للموثوقية طويلة الأجل. الإرشاد الرئيسي المقدم هو مواصفة درجة حرارة اللحام: 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ عند 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس. هذا توجيه للحام الموجي. بالنسبة للحام بإعادة التدفق، سيكون ملف تعريف قياسي خالي من الرصاص يصل ذروته إلى 260 درجة مئوية مناسبًا، ولكن يجب التحكم في الوقت فوق نقطة الانصهار (على سبيل المثال، 217 درجة مئوية) لتقليل الإجهاد الحراري. يجب على المصممين التأكد من أن تخطيط وسادة PCB يتطابق مع البصمة الموصى بها من الرسم الأبعادي لمنع ظاهرة "الشمعدان" أو سوء المحاذاة. يجب تخزين الجهاز في كيس الحاجز الرطوبة الأصلي حتى الاستخدام، خاصة إذا لم يكن مخصصًا للتجميع الفوري، لمنع امتصاص الرطوبة الذي قد يسبب "انفجار الذرة" أثناء إعادة التدفق. يجب احترام نطاقات درجة حرارة التشغيل والتخزين (-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) عبر سلسلة التوريد ودورة حياة المنتج. تجنب تطبيق إجهاد ميكانيكي على العدسة أو المسامير أثناء المناولة.
7. اقتراحات التطبيق7.1 دوائر التطبيق النموذجية
نظرًا لأن شاشة LTS-3403LJF هي شاشة ذات كاثود مشترك، يتم تشغيلها عادةً بواسطة سائق "مصدر للتيار". هذا يعني أن مسامير المتحكم الدقيق أو سائق IC تتصل بأنودات المقاطع وتوفر تيارًا لتشغيلها، بينما يتم توصيل دبوس الكاثود المشترك (أو المسامير) بالأرض، عادةً عبر ترانزستور يمكنه التعامل مع تيار المقاطع المجتمعة. تتضمن الدائرة الأساسية توصيل كل دبوس أنود بدبوس GPIO للمتحكم الدقيق عبر مقاومة تحديد تيار. يتم حساب قيمة هذه المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - Vf) / If، حيث Vcc هو جهد الإمداد (على سبيل المثال، 5V أو 3.3V)، Vf هو الجهد الأمامي لـ LED (عادة 2.6V)، و If هو تيار الأمام المطلوب (على سبيل المثال، 10-20 مللي أمبير). على سبيل المثال، مع إمداد 5V وتيار مستهدف 15 مللي أمبير: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 أوم. ستكون مقاومة 150 أوم قيمة قياسية. سيتم توصيل دبوس الكاثود المشترك (المسامير) بمجمع ترانزستور NPN، مع باعث إلى الأرض. سيقوم المتحكم الدقيق بتشغيل الترانزستور لتمكين الرقم. بالنسبة للتعدد متعدد الأرقام (غير قابل للتطبيق لرقم واحد، ولكن للفهم)، يتم ربط أنودات المقاطع المقابلة عبر الأرقام معًا، ويتم التحكم في الكاثود المشترك لكل رقم بشكل منفصل، مما يضيء رقمًا واحدًا في كل مرة بسرعة متتالية.
7.2 اعتبارات وملاحظات التصميم
يجب معالجة عدة اعتبارات مهمة.تحديد التيار:لا تقم بتوصيل LED مباشرة بمصدر جهد بدون مقاومة تحديد تيار أو سائق تيار ثابت، لأن LED سيسحب تيارًا مفرطًا ويفشل.تبديد الحرارة:بينما تتمتع ثنائيات LED بكفاءة، فإن الطاقة المبددة (P = Vf * If) لكل مقطع يمكن أن تصل إلى 65 ميلي واط (2.6V * 25mA). في التطبيقات التي تضيء فيها العديد من المقاطع باستمرار، تأكد من التهوية الكافية أو تبديد الحرارة إذا كان التشغيل بالقرب من درجة الحرارة القصوى.زاوية الرؤية:زاوية الرؤية الواسعة مفيدة، ولكن للحصول على أفضل إمكانية قراءة، ضع في اعتبارك خط رؤية المستخدم الأساسي عند وضع الشاشة في العلبة.حماية ESD:يمكن أن تكون ثنائيات LED من نوع AlInGaP حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. نفذ احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.فصل الترددات والضوضاء:في البيئات الكهربائية الصاخبة، فكر في إضافة مكثف فصل صغير (على سبيل المثال، 100 نانو فاراد) بالقرب من اتصالات طاقة الشاشة لتحقيق استقرار الإمداد.
8. المقارنة التقنية والتمييز
تميز شاشة LTS-3403LJF نفسها بشكل أساسي من خلال مادتها شبه الموصلة: AlInGaP. مقارنة بثنائيات LED الحمراء الأقدم القائمة على فوسفيد زرنيخيد الجاليوم (GaAsP)، تقدم AlInGaP فعالية ضوئية أعلى بكثير (مخرج ضوئي أكثر لكل وحدة طاقة كهربائية)، واستقرارًا أفضل للون والسطوع مع درجة الحرارة، ولونًا أكثر تشبعًا ونقاءً في الجزء الكهرماني/الأصفر البرتقالي/الأحمر من الطيف. مقارنة بثنائيات LED البيضاء (عادة LED أزرق + فوسفور)، فإنها توفر انبعاثًا أحادي النطاق ضيقًا يمكن أن يكون مفيدًا في التطبيقات التي تستخدم فيها تصفية طول موجي محدد أو حيث يكون نقاء اللون مطلوبًا بدون الطيف الواسع للضوء الأبيض. حجمها البالغ 0.8 بوصة يملأ مكانة بين المؤشرات الأصغر والشاشات الأكبر والأكثر استهلاكًا للطاقة. تكوين الكاثود المشترك قياسي ويوفر توافقًا مع مجموعة واسعة من دوائر سائق IC وتكوينات منفذ المتحكم الدقيق المصممة للتعدد متعدد الأرقام ذي الكاثود المشترك.
9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)
س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي (611 نانومتر) والطول الموجي السائد (605 نانومتر)؟
ج: الطول الموجي الذروي هو الطول الموجي الوحيد الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدته. الطول الموجي السائد هو الطول الموجي الوحيد للضوء أحادي اللون الذي سيبدو بنفس لون مخرج LED للعين البشرية. غالبًا ما يختلفان قليلاً. الطول الموجي السائد أكثر صلة بتحديد اللون.
س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمتحكم دقيق بجهد 3.3 فولت؟
ج: نعم، ولكن يجب عليك التحقق من الجهد الأمامي. Vf النموذجي هو 2.6 فولت. مع إمداد 3.3 فولت، سيكون انخفاض الجهد عبر مقاومة تحديد التيار 0.7 فولت فقط (3.3V - 2.6V). لتحقيق تيار 15 مللي أمبير، ستحتاج إلى مقاومة R = 0.7V / 0.015A = 46.7 أوم. هذا ممكن، لكن التيار سيكون أكثر حساسية للتباينات في Vf. إنه مقبول بشكل عام، ولكن تحقق من أن السطوع يلبي احتياجاتك.
س: لماذا هناك أربعة مسامير كاثود مشتركة؟
ج: وجود مسامير كاثود متعددة يساعد في توزيع إجمالي التيار المسحوب عند إضاءة جميع المقاطع. يمكن أن يتجاوز مجموع التيارات لـ 7 مقاطع بالإضافة إلى النقاط العشرية 200 مللي أمبير. يساعد توزيع هذا التيار عبر مسامير متعددة ومسارات PCB في تقليل كثافة التيار، وتقليل انخفاض الجهد، وتحسين الموثوقية.
س: ماذا يعني "متوافق مع الدوائر المتكاملة"؟
ج: يعني أن الخصائص الكهربائية لـ LED (الجهد الأمامي، متطلبات التيار) تقع ضمن نطاقات يمكن تشغيلها مباشرة بواسطة مخارج المسامير القياسية للدوائر المتكاملة الرقمية (مثل رقائق منطق CMOS أو TTL أو GPIOs للمتحكم الدقيق) عند استخدامها مع مقاومة تحديد تيار مناسبة. لا يعني أنه يمكنك توصيلها مباشرة بدون مقاومة.
10. دراسة حالة التصميم والاستخدام
فكر في تصميم وحدة تحكم بسيطة لترموستات رقمي. يستخدم النظام متحكمًا دقيقًا لقراءة مستشعر درجة الحرارة وعرض نقطة الضبط أو درجة الحرارة الحالية على رقم واحد (للبساطة، عرض عشرات الدرجات، أو رمز). تم اختيار LTS-3403LJF لوضوحها، واستهلاكها المنخفض للطاقة (مهم لجهاز قد يكون مدعومًا بالبطارية)، وزاوية رؤيتها الواسعة (مثبتة على الحائط). يعمل المتحكم الدقيق بجهد 5 فولت. يحسب المصمم قيم المقاومات لتيار مقطع قدره 12 مللي أمبير لتحقيق التوازن بين السطوع والطاقة: R = (5V - 2.6V) / 0.012A = 200 أوم. يتم استخدام سبع مقاومات 200 أوم، واحدة لكل أنود مقطع (A-G). يتم ربط مسامير الكاثود المشتركة معًا وتوصيلها بمجمع ترانزستور NPN من نوع 2N3904. يذهب باعث الترانزستور إلى الأرض، ويتم تشغيل قاعدته بواسطة دبوس GPIO للمتحكم الدقيق عبر مقاومة 10 كيلو أوم. لعرض رقم، يضع المتحكم الدقيق نمط مسامير أنود المقاطع على الوضع العالي (عبر المقاومات) ويشغل الترانزستور لإكمال الدائرة إلى الأرض. اللون الأصفر البرتقالي مرئي بسهولة في ظروف الإضاءة الداخلية النموذجية. تضمن درجة الحرارة القوية أن الشاشة تعمل بموثوقية حتى إذا تم وضع الترموستات في علية ساخنة أو مرآب بارد.
11. مقدمة عن مبدأ التشغيل
تعمل شاشة LTS-3403LJF على المبدأ الأساسي للإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. يستخدم الجهاز فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) كمادة أشباه الموصلات النشطة. يتم زراعة هذا المركب بشكل طبقي على ركيزة زرنيخيد الجاليوم (GaAs) غير الشفافة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد فجوة النطاق للمادة (حوالي 2.0-2.2 فولت لـ AlInGaP) عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه، فإنها تطلق الطاقة. في أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق المباشرة مثل AlInGaP، يتم إطلاق هذه الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد للضوء المنبعث (في هذه الحالة، أصفر برتقالي، حوالي 611 نانومتر) من خلال طاقة فجوة النطاق لتركيبة سبيكة AlInGaP، والتي يتم التحكم فيها بعناية أثناء التصنيع. يعمل الوجه الرمادي والمقاطع البيضاء كمشتت ومرشح تباين، على التوالي، لتشكيل مخرج الضوء إلى مقاطع رقمية يمكن التعرف عليها.
12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق
تمثل شاشة LTS-3403LJF تقنية ناضجة ومحسنة. ثنائيات LED من نوع AlInGaP، التي تم تطويرها في التسعينيات، حلت إلى حد كبير محل GaAsP لمؤشرات وعروض الأحمر والبرتقالي والأصفر عالية الكفاءة. منذ ذلك الحين، تحول اتجاه تكنولوجيا العرض نحو حلول ذات كثافة أعلى مثل شاشات OLED النقطية، وmicro-LEDs، وشاشات LCD للرسومات المعقدة. ومع ذلك، بالنسبة لاحتياجات العرض الرقمية ذات الرقم الواحد أو المتعددة الأرقام البسيطة والمتينة ومنخفضة التكلفة وذات الموثوقية الفائقة، تظل شاشات LED ذات السبعة مقاطع ذات صلة عالية. تشمل مزاياها البساطة الشديدة في التحكم، والسطوع والتباين العاليين جدًا، ونطاق درجة حرارة التشغيل الواسع، وقدرة التشغيل الفوري، وعمر طويل يقاس بعشرات الآلاف من الساعات. تركز التطورات الحالية في هذه المكانة على كفاءة أعلى، مما يسمح بتيارات قيادة أقل لنفس السطوع (إطالة عمر البطارية)، وتكامل دائرة السائق مباشرة في عبوة العرض (ما يسمى بـ "الشاشات الذكية"). يظل المبدأ الأساسي لمصدر ضوء صلب موثوق للإشارة الرقمية، كما تجسده شاشة LTS-3403LJF، لبنة أساسية في التصميم الإلكتروني عبر عدد لا يحصى من الصناعات.
مصطلحات مواصفات LED
شرح كامل للمصطلحات التقنية للـ LED
الأداء الكهروضوئي
| المصطلح | الوحدة/التمثيل | شرح مبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الكفاءة الضوئية | لومن/وات | الإخراج الضوئي لكل واط من الكهرباء، أعلى يعني أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. | يحدد مباشرة درجة كفاءة الطاقة وتكلفة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي | لومن | إجمالي الضوء المنبعث من المصدر، يسمى عادةً "السطوع". | يحدد ما إذا كان الضوء ساطعًا بما يكفي. |
| زاوية الرؤية | درجة، مثل 120 درجة | الزاوية التي ينخفض فيها شدة الضوء إلى النصف، يحدد عرض الحزمة. | يؤثر على نطاق الإضاءة والتوحيد. |
| درجة حرارة اللون | كلفن، مثل 2700K/6500K | دفء/برودة الضوء، القيم المنخفضة صفراء/دافئة، العالية بيضاء/باردة. | يحدد أجواء الإضاءة والسيناريوهات المناسبة. |
| مؤشر تجسيد اللون | بدون وحدة، 0-100 | القدرة على تقديم ألوان الكائن بدقة، Ra≥80 جيد. | يؤثر على أصالة اللون، يُستخدم في أماكن الطلب العالي مثل المراكز التجارية والمتاحف. |
| تفاوت اللون | خطوات بيضاوي ماك آدم، مثل "5 خطوات" | مقياس اتساق اللون، خطوات أصغر تعني لون أكثر اتساقًا. | يضمن لونًا موحدًا عبر نفس دفعة مصابيح LED. |
| الطول الموجي المهيمن | نانومتر، مثل 620 نانومتر (أحمر) | الطول الموجي المقابل للون مصابيح LED الملونة. | يحدد تدرج اللون الأحمر، الأصفر، الأخضر مصابيح LED أحادية اللون. |
| توزيع الطيفي | منحنى الطول الموجي مقابل الشدة | يُظهر توزيع الشدة عبر الأطوال الموجية. | يؤثر على تجسيد اللون وجودة اللون. |
المعايير الكهربائية
| المصطلح | الرمز | شرح مبسط | اعتبارات التصميم |
|---|---|---|---|
| الجهد الأمامي | Vf | الحد الأدنى للجهد لتشغيل LED، مثل "عتبة البدء". | يجب أن يكون جهد مصدر التشغيل ≥ Vf، تضاف الفولتية لمصابيح LED المتسلسلة. |
| التيار الأمامي | If | قيمة التيار للعمل العادي لمصباح LED. | عادةً استخدام تشغيل تيار ثابت، التيار يحدد السطوع وعمر التشغيل. |
| التيار النبضي الأقصى | Ifp | تيار الذروة الذي يمكن تحمله لفترات قصيرة، يُستخدم للتعتير أو الوميض. | يجب التحكم بدقة في عرض النبضة ودورة العمل لتجنب التلف. |
| الجهد العكسي | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن أن يتحمله LED، التجاوز قد يسبب انهيارًا. | يجب على الدائرة منع الاتصال العكسي أو ارتفاع الجهد. |
| المقاومة الحرارية | Rth (°C/W) | مقاومة نقل الحرارة من الشريحة إلى نقطة اللحام، الأقل أفضل. | المقاومة الحرارية العالية تتطلب تبديد حرارة أقوى. |
| مناعة التفريغ الكهروستاتيكي | V (HBM)، مثل 1000V | القدرة على تحمل التفريغ الكهروستاتيكي، أعلى يعني أقل عرضة للتلف الكهروستاتيكي. | يجب اتخاذ إجراءات مضادة للكهرباء الساكنة في الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED الحساسة. |
إدارة الحرارة والموثوقية
| المصطلح | المقياس الرئيسي | شرح مبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| درجة حرارة الوصلة | Tj (°C) | درجة حرارة التشغيل الفعلية داخل شريحة LED. | كل انخفاض 10°C قد يضاعف عمر التشغيل؛ عالي جدًا يسبب تدهور الضوء، انزياح اللون. |
| تدهور التدفق الضوئي | L70 / L80 (ساعة) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من القيمة الأولية. | يحدد مباشرة "عمر الخدمة" لمصباح LED. |
| الحفاظ على التدفق الضوئي | %، مثل 70% | النسبة المئوية للسطوع المتبقي بعد الوقت. | يشير إلى قدرة الحفاظ على السطوع على المدى الطويل. |
| انزياح اللون | Δu′v′ أو بيضاوي ماك آدم | درجة تغير اللون أثناء الاستخدام. | يؤثر على اتساق اللون في مشاهد الإضاءة. |
| الشيخوخة الحرارية | تدهور المادة | التدهور بسبب درجة الحرارة العالية على المدى الطويل. | قد يسبب انخفاض السطوع، تغير اللون، أو فشل الدائرة المفتوحة. |
التعبئة والمواد
| المصطلح | الأنواع الشائعة | شرح مبسط | الميزات والتطبيقات |
|---|---|---|---|
| نوع التغليف | EMC، PPA، السيراميك | مادة الغلاف التي تحمي الشريحة، توفر واجهة بصرية/حرارية. | EMC: مقاومة حرارة جيدة، تكلفة منخفضة؛ السيراميك: تبديد حرارة أفضل، عمر أطول. |
| هيكل الشريحة | أمامي، شريحة معكوسة | ترتيب أقطاب الشريحة. | الشريحة المعكوسة: تبديد حرارة أفضل، كفاءة ضوئية أعلى، للطاقة العالية. |
| طلاء الفسفور | YAG، السيليكات، النتريدات | يغطي الشريحة الزرقاء، يحول بعضها إلى أصفر/أحمر، يخلط إلى أبيض. | الفسفورات المختلفة تؤثر على الكفاءة الضوئية، درجة حرارة اللون، ومؤشر تجسيد اللون. |
| العدسة/البصريات | مسطحة، العدسات الدقيقة، الانعكاس الداخلي الكلي | الهيكل البصري على السطح يتحكم في توزيع الضوء. | يحدد زاوية الرؤية ومنحنى توزيع الضوء. |
مراقبة الجودة والتصنيف
| المصطلح | محتوى الفرز | شرح مبسط | الغرض |
|---|---|---|---|
| فرز التدفق الضوئي | الرمز مثل 2G، 2H | مجمعة حسب السطوع، كل مجموعة لها قيم لومن دنيا/قصوى. | يضمن سطوعًا موحدًا في نفس الدفعة. |
| فرز الجهد | الرمز مثل 6W، 6X | مجمعة حسب نطاق الجهد الأمامي. | يسهل مطابقة مصدر التشغيل، يحسن كفاءة النظام. |
| فرز اللون | 5 خطوات بيضاوي ماك آدم | مجمعة حسب إحداثيات اللون، تضمن نطاق ضيق. | يضمن اتساق اللون، يتجنب لون غير متساوٍ داخل التركيبة. |
| فرز درجة حرارة اللون | 2700K، 3000K إلخ. | مجمعة حسب درجة حرارة اللون، لكل منها نطاق إحداثي مقابل. | يلبي متطلبات درجة حرارة اللون لمشاهد مختلفة. |
الاختبار والشهادات
| المصطلح | المعيار/الاختبار | شرح مبسط | الأهمية |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على التدفق الضوئي | إضاءة طويلة الأمد في درجة حرارة ثابتة، تسجيل بيانات تدهور السطوع. | يُستخدم لتقدير عمر مصباح LED (مع TM-21). |
| TM-21 | معيار تقدير العمر | يقدر العمر تحت الظروف الفعلية بناءً على بيانات LM-80. | يوفر تنبؤ علمي للعمر. |
| IESNA | جمعية هندسة الإضاءة | يغطي طرق الاختبار البصرية، الكهربائية، الحرارية. | أساس اختبار معترف به في الصناعة. |
| RoHS / REACH | شهادة بيئية | يضمن عدم وجود مواد ضارة (الرصاص، الزئبق). | شرط الوصول إلى السوق دوليًا. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادة كفاءة الطاقة | شهادة كفاءة الطاقة والأداء لمنتجات الإضاءة. | يُستخدم في المشتريات الحكومية، برامج الدعم، يعزز القدرة التنافسية. |