ورقة بيانات شاشة LED أحادية الرقم LSHD-7801 مقاس 0.3 بوصة - ارتفاع الرقم 7.62 مم - اللون الأخضر - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد LSHD-7801 وحدة عرض رقمية أحادية الرقم من نوع 7 شرائح. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرجات رقمية وحروف أبجدية رقمية محدودة واضحة ومرئية في الأجهزة الإلكترونية. التطبيق الأساسي يكون في المعدات التي تتطلب قراءة رقمية مضغوطة وموثوقة وموفرة للطاقة، مثل لوحات الأجهزة، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار.

تنبع المزايا الرئيسية للجهاز من تصميمه ذي الحالة الصلبة. فهو يوفر تجانسًا ممتازًا للشرائح، مما يضمن سطوعًا متسقًا عبر جميع الشرائح المضاءة للحصول على مظهر أنيق. يعمل بمتطلبات طاقة منخفضة، مما يساهم في كفاءة الطاقة في النظام العام. علاوة على ذلك، يوفر سطوعًا عاليًا وتباينًا عاليًا، مما يجعل العرض سهل القراءة حتى في ظروف الإضاءة المحيطة المختلفة. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة الرؤية من منظورات مختلفة، وهو أمر بالغ الأهمية للأجهزة المثبتة على اللوحات.

2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يستخدم العرض رقائق LED خضراء، وتحديدًا رقائق GaP على ركيزة GaP و/أو AlInGaP على ركيزة GaAs غير شفافة. يستهدف هذا المزيج انبعاث الضوء الأخضر. متوسط شدة الإضاءة النموذجية (Iv) هو 1600 ميكروكانديلا عند تيار أمامي (IF) قدره 10 مللي أمبير لكل شريحة، مع قيمة دنيا محددة تبلغ 500 ميكروكانديلا. تحدد هذه المعلمة السطوع الملحوظ. الطول الموجي السائد (λd) هو نموذجيًا 569 نانومتر، والطول الموجي لذروة الانبعاث (λp) هو نموذجيًا 565 نانومتر، مما يضع المخرج بشكل قاطع في المنطقة الخضراء من الطيف المرئي. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 30 نانومتر، مما يشير إلى نقاء الطيف للضوء الأخضر المنبعث.

2.2 المعلمات والتصنيفات الكهربائية

تحدد التصنيفات القصوى المطلقة الحدود التشغيلية. يجب ألا تتجاوز قدرة التبديد المتوسطة لكل نقطة (شريحة أو نقطة عشرية) 75 ميلي واط. تيار الذروة الأمامي لكل شريحة هو 60 مللي أمبير، ولكن هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). يتم تخفيض متوسط التيار الأمامي المستمر لكل نقطة من 25 مللي أمبير عند 25°C بمقدار 0.28 مللي أمبير/°C مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. جهد الأمام النموذجي (VF) لكل شريحة هو 2.6 فولت عند IF=20 مللي أمبير، بحد أقصى 2.6 فولت. يتم تحديد التيار العكسي (IR) بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. من المهم ملاحظة أن حالة الجهد العكسي هذه هي لأغراض الاختبار فقط ولا يجب تشغيل الجهاز بشكل مستمر تحت انحياز عكسي.

2.3 الخصائص الحرارية

تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل يتراوح من -35°C إلى +105°C ونطاق درجة حرارة تخزين من -35°C إلى +105°C. منحنى تخفيض التيار الأمامي (0.28 مللي أمبير/°C من 25°C) هو معلمة رئيسية لإدارة الحرارة. مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر لمنع ارتفاع درجة الحرارة والفشل المبكر. يتطلب هذا تصميمًا حراريًا دقيقًا في التطبيق، خاصة في المساحات المغلقة أو البيئات عالية الحرارة.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تنص ورقة البيانات صراحةً على أن المنتج \"مصنف حسب شدة الإضاءة\". هذا يعني أنه يتم فرز الوحدات وتجميعها (تصنيفها) بناءً على ناتجها الضوئي المقاس عند تيار اختبار قياسي. تضمن هذه العملية اتساقًا في السطوع عند استخدام شاشات متعددة جنبًا إلى جنب في تطبيق ما، مما يمنع الاختلافات الملحوظة في الشدة بين الأرقام. نسبة مطابقة شدة الإضاءة للمناطق المضاءة المماثلة محددة بحد أقصى 2:1، مما يعني أن ألمع شريحة يجب ألا تكون أكثر سطوعًا بمرتين من أضعف شريحة ضمن الفئة المقبولة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يشير المقتطف المقدم إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية\"، إلا أن الرسوم البيانية المحددة غير مفصلة في النص. عادةً، تتضمن هذه المنحنيات لشاشة LED:

• منحنى التيار الأمامي (IF) مقابل الجهد الأمامي (VF):يوضح العلاقة غير الخطية، وهي بالغة الأهمية لتصميم مشغلات التيار الثابت.
• منحنى شدة الإضاءة (Iv) مقابل التيار الأمامي (IF):يوضح كيف يزداد خرج الضوء مع التيار، حتى الحدود القصوى.
• منحنى شدة الإضاءة (Iv) مقابل درجة الحرارة المحيطة (Ta):يوضح انخفاض خرج الضوء مع زيادة درجة الحرارة، مما يوجه التصميم الحراري.
• منحنى التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يوضح أطوال الموجات القصوى والسائدة وعرض الطيف.

يجب على المصممين الرجوع إلى هذه المنحنيات لتحسين تيار التشغيل للحصول على السطوع المطلوب مع الحفاظ على الموثوقية عبر نطاق درجة حرارة التشغيل.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

LSHD-7801 هي عبوة مثقوبة بارتفاع رقم 0.3 بوصة (7.62 مم). العبوة لها وجه رمادي وشرائح خضراء. سيوفر الرسم الأبعادي (غير مفصل بالكامل في النص) القياسات الحرجة لتصميم بصمة اللوحة المطبوعة (PCB)، بما في ذلك الأبعاد الكلية، وتباعد المسامير، وارتفاع مستوى الجلوس. التسامحات عادةً ±0.25 مم. يتم تعريف اتصال المسامير لتكوين 10 مسامير. إنها شاشة من نوع الأنود المشترك. توزيع المسامير هو: 1 و 6 (الأنود المشترك)، 2 (الكاثود F)، 3 (الكاثود G)، 4 (الكاثود E)، 5 (الكاثود D)، 7 (الكاثود DP - النقطة العشرية)، 8 (الكاثود C)، 9 (الكاثود B)، 10 (الكاثود A). يظهر مخطط الدائرة الداخلية اتصال الأنود المشترك بجميع مصابيح LED للشرائح.

6. إرشادات اللحام والتجميع

تحدد ورقة البيانات ظروف اللحام: 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس لمدة 3 ثوانٍ عند 260°C. هذه معلمة حرجة لعمليات اللحام الموجي لمنع التلف الحراري لرقائق LED أو العبوة البلاستيكية. بالنسبة للتخزين، يوصى بالظروف القياسية: درجة حرارة بين 5°C و 30°C مع رطوبة أقل من 60% RH. بالنسبة للأصناف SMD (المذكورة في التحذيرات)، إذا تم فتح الكيس المغلق في المصنع، فيجب استخدام الجهاز خلال 168 ساعة (مستوى الرطوبة MSL 3) تحت نفس ظروف درجة الحرارة/الرطوبة لمنع أكسدة المسامير. إذا تم فتح العبوة لأكثر من 168 ساعة، يوصى بالخبز عند 60°C لمدة 24 ساعة قبل اللحام. التوصية العامة هي استهلاك الشاشات خلال 12 شهرًا من تاريخ الشحن.

7. معلومات التغليف والطلب

رقم الجزء هو LSHD-7801. يحدد الوصف شاشة خضراء، أنود مشترك، بنقطة عشرية على اليمين. يتم تحديد ورقة البيانات برقم المواصفات DS30-2002-152، المراجعة A، سارية من 13/01/2023. لم يتم تفصيل كميات التغليف المحددة (مثل الشريط والبكرة، الأنبوب) في المقتطف المقدم ولكنها ستكون جزءًا من مواصفات الشراء الكاملة.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مخصصة للمعدات الإلكترونية العادية بما في ذلك معدات المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والتطبيقات المنزلية. تشمل الأمثلة أجهزة القياس الرقمية متعددة الوظائف، وساعات الراديو، ومؤقتات الأجهزة، وقراءات أجهزة الاستشعار الصناعية، وأجهزة قياس اللوحات.

2 اعتبارات وتنبيهات التصميم

تصميم دائرة المشغل:يوصى بشدة باستخدام تشغيل التيار الثابت بدلاً من الجهد الثابت لضمان شدة إضاءة متسقة وعمر أطول، حيث أن جهد الأمام لـ LED له تسامحات ويتغير مع درجة الحرارة. يجب تصميم الدائرة لاستيعاب نطاق VF الكامل (2.1V إلى 2.6V نموذجيًا). الحماية من الجهود العكسية والارتفاعات العابرة أثناء دورات الطاقة أمر ضروري لمنع التلف من هجرة المعدن وزيادة تيار التسرب.

اختيار التيار:يجب اختيار تيار التشغيل مع مراعاة أقصى درجة حرارة محيطة، باستخدام مواصفات تخفيض التيار. يتسبب تجاوز التصنيفات في تدهور شديد للضوء أو فشل.

التجميع البصري:إذا تم استخدام لوحة أمامية أو غطاء، فلا يجب أن يضغط مباشرة على فيلم النمط الخاص بالشاشة، لأن هذا قد يتسبب في تحريكه. بالنسبة لتجميعات الأرقام المتعددة، يوصى باستخدام شاشات من نفس فئة شدة الإضاءة لتجنب السطوع غير المتساوي (عدم تجانس اللون).

البيئة:تجنب تعريض الشاشة لتغيرات سريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

9. المقارنة والتمييز الفني

بينما لم يتم تقديم مقارنة مباشرة مع موديلات أخرى، فإن المميزات الرئيسية لـ LSHD-7801 ضمن فئتها (أحادية الرقم 0.3 بوصة) تشمل استخدامها لتقنيات رقائق LED خضراء محددة (GaP و AlInGaP) للونها، وتصنيفها الصريح لتوحيد شدة الإضاءة، ونطاق درجة حرارة تشغيلها الواسع (-35°C إلى +105°C)، وامتثالها لمتطلبات خالية من الرصاص/RoHS. السطوع النموذجي العالي (1600 ميكروكانديلا عند 10 مللي أمبير) ومتطلبات الطاقة المنخفضة هما أيضًا ميزتان تنافسيتان.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: ما الفرق بين الطول الموجي القصوي (λp) والطول الموجي السائد (λd)؟

ج: الطول الموجي القصوي هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. الطول الموجي السائد هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون الملحوظ لخرج LED. بالنسبة لمصابيح LED الخضراء، غالبًا ما يكونان قريبين، كما هو موضح هنا (565 نانومتر مقابل 569 نانومتر).

س: لماذا يوصى باستخدام مشغل التيار الثابت؟

ج: سطوع LED هو في الأساس دالة للتيار، وليس الجهد. يختلف جهد الأمام (VF) من وحدة إلى أخرى وينخفض مع زيادة درجة الحرارة. يضمن مصدر التيار الثابت الحفاظ على خرج الضوء المطلوب بغض النظر عن هذه الاختلافات في VF، مما يوفر أداءً مستقرًا ويحمي LED من التيار الزائد إذا انخفض VF.

س: هل يمكنني تشغيله بمصدر طاقة 5 فولت ومقاوم؟

ج: نعم، هذه طريقة شائعة. يتم حساب قيمة المقاوم التسلسلي R كالتالي: R = (Vsupply - VF) / IF. باستخدام VF النموذجي = 2.6 فولت و IF = 10 مللي أمبير مع مصدر طاقة 5 فولت: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 أوم. يجب التأكد من أن قدرة المقاوم كافية (P = IF^2 * R). توفر هذه الطريقة تيارًا ثابتًا تقريبيًا إذا كان Vsupply مستقرًا وأكبر بكثير من التباين في VF.

س: ماذا يعني \"أنود مشترك\"؟

ج: يعني أن الأنودات (الجوانب الموجبة) لجميع مصابيح LED الفردية للشرائح متصلة معًا داخليًا بواحد أو أكثر من المسامير (المسامير 1 و 6 في هذه الحالة). لإضاءة شريحة، يجب توصيل طرف الكاثود المقابل لها بجهد أقل (أرضي) بينما يتم تثبيت طرف الأنود المشترك بجهد موجب.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر بسيط مكون من 3 أرقام.

سيتم استخدام ثلاث شاشات LSHD-7801. سيتحكم متحكم دقيق (microcontroller) به عدد كافٍ من مسامير الإدخال/الإخراج في الشرائح. عادةً ما يتم استخدام تقنية تعدد الإرسال (multiplexing) لتقليل عدد المسامير: يتم تشغيل الأنودات المشتركة لكل رقم بالتتابع بواسطة المتحكم الدقيق، بينما يتم مشاركة خطوط الكاثود لجميع الشرائح. يخلق هذا وهم أن جميع الأرقام تعمل في وقت واحد إذا كان التبديل سريعًا بما فيه الكفاية. يجب أن يتضمن التصميم مقاومات تحديد تيار على كل خط كاثود (أو استخدام دائرة متكاملة لمشغل تيار ثابت). يجب على البرنامج حساب أنماط الشرائح الصحيحة للأرقام من 0 إلى 9 وإدارة توقيت تعدد الإرسال. تتضمن الاعتبارات الحرارية التأكد من أن تخطيط اللوحة المطبوعة يسمح ببعض تبديد الحرارة، خاصة إذا تم التشغيل بتيارات أعلى في غلاف دافئ.

12. مقدمة المبدأ

يعتمد مبدأ التشغيل على الإضاءة الكهربائية في المواد شبه الموصلة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الصمام الثنائي عبر رقاقة LED (GaP أو AlInGaP)، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تحدد طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة المحددة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. في شاشة 7 شرائح، يتم ترتيب رقائق LED فردية متعددة في نمط وتعبئتها خلف قناع بأشكال الشرائح. من خلال تطبيق تيار بشكل انتقائي على مجموعات مختلفة من هذه الرقائق، يمكن تشكيل أرقام وبعض الحروف.

13. اتجاهات التطوير

تركز اتجاهات التطور في شاشات LED أحادية الرقم مثل LSHD-7801 على عدة مجالات:زيادة الكفاءة:تطوير مواد وتراكيب رقائق توفر شدة إضاءة (سطوع) أعلى عند تيارات تشغيل أقل، مما يقلل من استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة.التصغير:بينما يعد مقاس 0.3 بوصة حجمًا قياسيًا، إلا أن هناك عملًا مستمرًا للحفاظ على قابلية القراءة أو تحسينها في عوامل شكل أصغر.تعزيز الموثوقية والعمر الافتراضي:تحسين مواد التغليف وتصاميم الرقائق لتحمل درجات حرارة تشغيل أعلى وظروف بيئية أقسى، مما يطيل العمر التشغيلي.التكامل:التوجه نحو شاشات ذات دوائر مشغلة مدمجة أو وظائف ذكية لتبسيط تصميم النظام للمستخدمين النهائيين.خيارات الألوان والأداء:توسيع نطاق الألوان المتاحة وتحسين اتساق اللون وتشبعه من خلال مواد شبه موصلة متقدمة مثل تقنيات الانبعاث المباشر أو المحولة بالفوسفور الأحدث.