ورقة بيانات شاشة LED طراز LSHD-5601 - ارتفاع رقم 0.56 بوصة - شرائح خضراء - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 75 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LSHD-5601 هي وحدة عرض LED رقمية واحدة ذات سبع شرائح بالإضافة إلى نقطة عشرية. تتميز بارتفاع رقم يبلغ 0.56 بوصة (14.22 ملم)، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية متوسطة الحجم وواضحة. يستخدم الجهاز رقائق LED خضراء، وتحديدًا تقنيات GaP epi على ركيزة GaP و AlInGaP على ركيزة GaAs غير الشفافة، لإنتاج إضاءة الشرائح الخضراء المميزة على خلفية وجه رمادية. يوفر هذا المزيج تباينًا عاليًا لتحسين قابلية القراءة.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

• ارتفاع الرقم:0.56 بوصة (14.22 ملم) حجم قياسي.
• انتظام الشرائح:مصممة لتحقيق اتساق ممتاز في شدة الإضاءة عبر جميع الشرائح.
• كفاءة الطاقة:مصممة لمتطلبات طاقة منخفضة، مما يعزز كفاءة الطاقة في التطبيقات النهائية.
• الأداء البصري:يوفر سطوعًا عاليًا ونسبة تباين عالية لرؤية واضحة.
• زاوية المشاهدة:توفر زاوية مشاهدة واسعة، مما يضمن إمكانية القراءة من مواقع مختلفة.
• الموثوقية:تستفيد من موثوقية الحالة الصلبة المتأصلة في تقنية LED.
• التصنيف (Binning):يتم تصنيف الوحدات حسب شدة الإضاءة لضمان اتساق الأداء.
• الامتثال البيئي:عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS.

1.2 تكوين الجهاز

تم تكوين شاشة LSHD-5601 كشاشة ذات أنود مشترك. يشير رقم الجزء المحدد إلى شاشة خضراء بنقطة عشرية على اليمين. يبسط هذا التكوين تصميم الدائرة عند استخدام أنظمة إمداد الجهد الموجب المشترك.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

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

• تبديد الطاقة المتوسط لكل نقطة:75 ميغاواط. هذه هي أقصى طاقة مستمرة يمكن أن تتحملها شريحة واحدة (نقطة).
• تيار الأمامي الذروي لكل شريحة:60 مللي أمبير. يُسمح بهذا في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لمخططات التعددية (Multiplexing).
• تيار الأمامي المتوسط لكل نقطة:25 مللي أمبير. الحد الأقصى الموصى به للتيار المستمر المستمر للتشغيل الموثوق.
• تخفيض تصنيف تيار الأمامي:0.28 مللي أمبير/°م. فوق 25°م، يجب تقليل أقصى تيار مستمر مسموح به بهذا العامل لإدارة الإجهاد الحراري.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-35°م إلى +105°م.
• ظروف اللحام:260°م لمدة 3 ثوانٍ على مسافة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 ملم) 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 (I_V):800 (الحد الأدنى)، 2400 (النموذجي) μcd عند I_F=10 مللي أمبير. يشير هذا إلى إخراج الضوء. القيمة النموذجية مشرقة جدًا لشاشة بهذا الحجم.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):565 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. الطول الموجي الذي تكون فيه شدة الضوء المنبعث أعلى، في المنطقة الخضراء من الطيف.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):30 نانومتر (النموذجي). مقياس لنقاء الطيف؛ تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون.
• الطول الموجي السائد (λ_d):569 نانومتر (النموذجي). الطول الموجي الواحد الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون.
• جهد الأمامي لكل شريحة (V_F):2.1 (الحد الأدنى)، 2.6 (النموذجي) فولت عند I_F=20 مللي أمبير. انخفاض الجهد عبر شريحة LED عند التوصيل. يجب أن يأخذ تصميم الدائرة في الاعتبار القيمة القصوى.
• تيار العكسي لكل شريحة (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. تيار التسرب الصغير عند تطبيق جهد عكسي. ملاحظة: لا يُسمح بتشغيل التحيز العكسي المستمر.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:2:1 (الحد الأقصى). النسبة القصوى المسموح بها بين ألمع شريحة وأغمق شريحة داخل رقم واحد، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

ملاحظات القياس:يتم قياس شدة الإضاءة باستخدام مجموعة مستشعر/مرشح تقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE. يتم تحديد التداخل بين الشرائح ليكون ≤ 2.5%.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن الشاشاتمصنفة حسب شدة الإضاءة. هذه عملية تحكم في الجودة ومطابقة حرجة.

• الغرض:تجميع الشاشات ذات إخراج الضوء المتشابه (بوحدة μcd) معًا. يضمن ذلك أنه عند استخدام شاشات متعددة جنبًا إلى جنب في تطبيق ما (مثل عداد متعدد الأرقام)، يظهر سطوعها بشكل موحد للمستخدم.
• نصيحة التطبيق:يوصيقسم التحذيراتبشدة باختيار شاشات من نفس فئة شدة الإضاءة عند تجميع وحدتين أو أكثر لتطبيق مجموعة واحدة لتجنب مشاكل عدم انتظام اللون والسطوع.
• معلمات أخرى:على الرغم من عدم ذكرها صراحةً للتصنيف، فإن جهد الأمامي (V_F) والطول الموجي السائد (λ_d) هما أيضًا معلمات تصنيف شائعة في صناعة LED لضمان الاتساق الكهربائي واللوني. يجب على المصممين الرجوع إلى رموز التصنيف المحددة من الشركة المصنعة للتطبيقات الحرجة.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلىمنحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية. بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذا الجهاز ستشمل عادةً:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة بين تيار الأمامي (I_F) وجهد الأمامي (V_F). يوضح خاصية التشغيل الأسي لثنائي LED. يستخدم المصممون هذا لاختيار مقاومات تحديد التيار المناسبة أو تصميم مشغلات التيار الثابت.
• شدة الإضاءة مقابل تيار الأمامي (I_Vمقابل I_F):يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، عادةً في علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل. يساعد هذا في ضبط السطوع.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة (I_Vمقابل T_a):يوضح كيف ينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. هذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند ~565 نانومتر ونصف العرض الطيفي ~30 نانومتر، مؤكدًا انبعاث اللون الأخضر.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

تحتوي الشاشة على تكوين عبوة ثنائية الخط قياسية ذات 10 أطراف. ملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات.
• التسامح العام هو ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• تسامح إزاحة طرف الطرف هو ±0.4 ملم لمراعاة اختلافات الموضع.

5.2 مخطط الدائرة الداخلية وتوصيل الأطراف

يظهر المخطط الداخلي تكوين أنود مشترك. جميع أنودات الشرائح (A-G، DP) متصلة داخليًا بأحد طرفي الأنود المشترك (الطرف 3 والطرف 8)، واللذان هما أيضًا متصلان معًا. لكل كاثود شريحة طرف مخصص خاص به.

توصيل الأطراف:

1. كاثود E
2. كاثود D
3. أنود مشترك
4. كاثود C
5. كاثود DP (النقطة العشرية)
6. كاثود B
7. كاثود A
8. أنود مشترك
9. كاثود F
10. كاثود G

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات اللحام

ظروف اللحام الموصى بها: 260°م لمدة 3 ثوانٍ، مع وضع طرف مكواة اللحام على الأقل 1.6 ملم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس جسم الشاشة لمنع التلف الحراري للبلاستيك ووحدات LED.

6.2 تحذيرات التطبيق (اعتبارات تصميم حرجة)

• تصميم دائرة التشغيل:يُوصى بشدةباستخدام تشغيل التيار الثابتلأداء متسق وعمر أطول. يجب تصميم الدائرة لاستيعاب النطاق الكامل لـ V_F(2.1 فولت إلى 2.6 فولت) لضمان توصيل تيار التشغيل المطلوب دائمًا.
• التيار ودرجة الحرارة:يمكن أن يتسبب تجاوز تيار التشغيل الموصى به أو درجة حرارة التشغيل في تدهور شديد في إخراج الضوء أو فشل مبكر. يجب تخفيض تصنيف تيار التشغيل الآمن لدرجات الحرارة المحيطة العالية.
• الحماية:يجب أن تتضمن دائرة التشغيل حماية ضد الجهود العكسية وارتفاعات الجهد العابرة أثناء التشغيل/الإيقاف.يجب تجنب التحيز العكسي تمامًاحيث يمكن أن يسبب هجرة معدنية، مما يزيد التسرب أو يسبب دوائر قصر.
• التعامل الميكانيكي:تجنب استخدام أدوات أو طرق غير مناسبة تفرض قوة غير طبيعية على جسم الشاشة.
• التكثيف:تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة المحيطة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف على الشاشة.
• إرفاق مرشح/غطاء:إذا تم إرفاق فيلم نمط بلاصق حساس للضغط، فتجنب تركه يضغط مباشرة على لوحة أمامية/غطاء، حيث قد تحركه القوة الخارجية.

7. ظروف التخزين

التخزين السليم ضروري لمنع أكسدة الأطراف.

• لشاشات LED (عبر الثقب):قم بالتخزين في العبوة الأصلية. الظروف الموصى بها: درجة الحرارة من 5°م إلى 30°م، الرطوبة أقل من 60% RH. لا يُنصح بالتخزين طويل الأجل للمخزونات الكبيرة.
• لشاشات LED السطحية (إرشادات عامة):
  • في كيس محكم:5°م إلى 30°م، <60% RH.
  • كيس مفتوح:5°م إلى 30°م، <60% RH، الاستخدام خلال 168 ساعة (MSL المستوى 3).
  • إذا تم فتح العبوة لأكثر من 168 ساعة، قم بالتحميص عند 60°م لمدة 24 ساعة قبل اللحام.
• العمر الافتراضي العام:يوصى باستخدام الشاشات خلال 12 شهرًا من تاريخ الشحن ويجب عدم تعريضها لبيئات رطوبة عالية أو غازات أكالة.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 السوق المستهدف والتطبيقات النموذجية

هذه الشاشة مخصصةللمعدات الإلكترونية العاديةبما في ذلك:

• معدات المكتب (الآلات الحاسبة، ساعات المكتب).
• معدات الاتصالات.
• الأجهزة المنزلية (أفران الميكروويف، الأفران، مؤقتات الغسالات).
• لوحات التحكم الصناعية (عدادات بسيطة، مؤقتات).
• معدات الاختبار والقياس.

ملاحظة مهمة:للتطبيقات التي قد يعرض الفشل فيها الحياة أو الصحة للخطر (الطيران، الطبية، أنظمة السلامة)، فإن التشاور المسبق مع الشركة المصنعة إلزامي. لا تتحمل الشركة المصنعة أي مسؤولية عن الضرر الناتج عن عدم الامتثال للتقييمات والتعليمات.

8.2 اعتبارات التصميم وأفضل الممارسات

1. تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومات على التوالي أو مشغل تيار ثابت لضبط تيار الشريحة. احسب قيم المقاومات بناءً على جهد الإمداد وأقصى V_Fعند التيار المطلوب.
2. التعددية (Multiplexing):للتطبيقات متعددة الأرقام، التعددية شائعة. تأكد من أن تيار الذروة في مخطط التعددية لا يتجاوز تصنيف 60 مللي أمبير، وأن التيار المتوسط يظل ضمن حد 25 مللي أمبير.
3. الإدارة الحرارية:في المساحات المغلقة أو درجات الحرارة المحيطة العالية، ضع في الاعتبار عامل تخفيض تصنيف التيار (0.28 مللي أمبير/°م). وفر تهوية كافية إذا لزم الأمر.
4. زاوية المشاهدة:تسمح زاوية المشاهدة الواسعة بوضع مرن في غلاف المنتج النهائي.
5. التصنيف (Binning) للاستخدام متعدد الأرقام:كما تم التأكيد عليه مرارًا، قم بتوريد شاشات من نفس فئة شدة الإضاءة لمظهر موحد في مصفوفات متعددة الأرقام.

9. المقارنة التقنية والتحديد

على الرغم من عدم وجود مقارنة مباشرة مع طرازات أخرى في ورقة البيانات، إلا أنه يمكن استنتاج المميزات الرئيسية لـ LSHD-5601:

• مقارنة بالشاشات الأصغر (مثل 0.3 بوصة):توفر رؤية أفضل من مسافة بسبب ارتفاع رقمها الأكبر 0.56 بوصة.
• مقارنة بالشاشات الحمراء أو الصفراء:غالبًا ما تقدم وحدات LED الخضراء مظهرًا أكثر إشراقًا بشكل ذاتي للعين البشرية وقد يكون لها خصائص جهد أمامي مختلفة (V_F~2.6 فولت مقابل ~1.8-2.2 فولت للعديد من وحدات LED الحمراء).
• مقارنة بشاشات الكاثود المشترك:تكوين الأنود المشترك مفيد للأنظمة حيث يقوم المتحكم الدقيق بسحب التيار (يقود الأطراف إلى مستوى منخفض) لتفعيل الشرائح، وهو تكوين شائع.
• المزايا:السطوع العالي، الانتظام الممتاز (عبر التصنيف)، زاوية مشاهدة واسعة، والامتثال لـ RoHS هي نقاط قوتها الأساسية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

1. س: ما هو الغرض من طرفي الأنود المشترك (3 و 8)؟
   ج: هما متصلان داخليًا. وجود طرفين يوفر استقرارًا ميكانيكيًا، توزيع تيار أفضل، ويسمح بمرونة في تخطيط PCB (توجيه الطاقة من أي جانب).
2. س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمصدر طاقة 5 فولت؟
   ج: نعم، لكن يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي مع كل شريحة. لتيار مستهدف 10 مللي أمبير و V_Fنموذجي 2.6 فولت، ستكون قيمة المقاومة R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. احسب دائمًا لأسوأ حالة (الحد الأدنى لـ V_F) لتجنب تجاوز حد التيار.
3. س: لماذا يعتبر التحيز العكسي خطيرًا جدًا على هذا الـ LED؟
   ج: تطبيق جهد عكسي (حتى 5 فولت المستخدم في اختبار I_R) يمكن أن يسبب هجرة كهربائية للذرات المعدنية داخل وصلة أشباه الموصلات، مما يؤدي إلى زيادة التسرب أو حدوث دائرة قصر دائمة. تحظر ورقة البيانات صراحةً التشغيل العكسي المستمر.
4. س: كيف أحقق مستويات سطوع مختلفة؟
   ج: يتم التحكم في السطوع بشكل أساسي بواسطة تيار الأمامي (I_F). استخدام PWM (تعديل عرض النبضة) على مشغل تيار ثابت هو الطريقة الأكثر فعالية للتعتيم، حيث يحافظ على اتساق اللون على عكس تقليل الجهد/التيار التناظري.

11. مثال عملي لحالة استخدام

السيناريو: تصميم مؤقت عد تصاعدي بسيط مكون من 4 أرقام لجهاز معمل.

1. اختيار المكونات:تم اختيار أربع شاشات LSHD-5601 لوضوحها وحجمها.
2. تصميم الدائرة:تم اختيار متحكم دقيق بأطراف I/O كافية. يستخدم التصميم تكوين أنود مشترك، لذلك تتصل أطراف منفذ المتحكم الدقيق بكاثودات الشرائح (عبر مقاومات تحديد التيار). يتم توصيل أطراف الأنود المشترك لكل رقم بترانزستور PNP (أو MOSFET بقناة N) يتم التحكم فيه بواسطة طرف متحكم دقيق منفصل للتعددية.
3. حساب التيار:لتصميم متعدد مع 4 أرقام (دورة عمل 1/4)، لتحقيق تيار شريحة متوسط 10 مللي أمبير، سيكون تيار الذروة خلال فترته الزمنية النشطة 40 مللي أمبير. هذا ضمن تصنيف الذروة 60 مللي أمبير. يتم حساب المقاومات وفقًا لذلك: R = (V_{الإمداد}- V_{F_max}- V_{CE_sat}) / I_الذروة.
4. التصنيف (Binning):يتم طلب الشاشات الأربع مع تحديد نفس رمز فئة شدة الإضاءة لضمان سطوع موحد عبر المؤقت.
5. البرمجيات:تقوم برمجية المتحكم الدقيق بالدوران عبر كل رقم، وتشغيل الترانزستور المقابل وإضاءة الشرائح المطلوبة لذلك الرقم بالتوقيت المحسوب لتحقيق دورة العمل المطلوبة وتجنب الوميض.

12. مقدمة مبدأ التشغيل

تعتمد شاشة LSHD-5601 علىتقنية الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED). عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الثنائي (حوالي 2.1-2.6 فولت لوحدات LED الخضراء هذه) عبر شريحة، تتحد الإلكترونات والفجوات في منطقة أشباه الموصلات النشطة (الوصلة p-n المصنوعة من مواد GaP أو AlInGaP). تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد تكوين مادة أشباه الموصلات المحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأخضر (~569 نانومتر). الشرائح السبعة (A-G) والنقطة العشرية (DP) هي رقائق LED فردية مرتبة مكانيًا لتشكيل حرف رقمي. يسمح توصيلها كهربائيًا في تكوين أنود مشترك بالتحكم الفعال عبر متحكم دقيق.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

بينما تظل شاشات LED السباعية المنفصلة مثل LSHD-5601 حيوية لتطبيقات محددة تتطلب قراءات رقمية بسيطة وموثوقة وواضحة للغاية، فإن اتجاهات الصناعة الأوسع واضحة:

• التكامل:هناك اتجاه نحو وحدات متعددة الأرقام متكاملة أو شاشات مصفوفة النقاط التي يتم التحكم فيها عبر واجهات تسلسلية (I2C، SPI)، مما يقلل من أطراف I/O للمتحكم الدقيق وعدد مكونات المشغل.
• المواد المتقدمة:يشير استخدام AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) لوحدات LED الخضراء والحمراء، كما ورد في ورقة البيانات هذه، إلى تقدم مقارنة بتقنية GaP الأقدم، حيث يوفر كفاءة وسطوعًا أعلى.
• تحول التطبيق:للمعلومات الأبجدية الرقمية أو الرسومية المعقدة، تكون شاشات LCD وOLED وTFT أكثر شيوعًا. ومع ذلك، تحتفظ شاشات عرض شرائح LED بمزايا قوية في البيئات التي تتطلب سطوعًا عاليًا، وتشغيلًا في نطاق درجة حرارة واسع، وعمرًا طويلاً، وبساطة - مما يضمن استمرار أهميتها في أسواق الصناعة والأجهزة والأدوات.
• التعبئة والتغليف:تعكس العبوة الخالية من الرصاص والمتوافقة مع RoHS لـ LSHD-5601 اتجاه التنظيم البيئي العالمي الذي يؤثر على جميع المكونات الإلكترونية.