ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-3403LJG - ارتفاع الرقم 0.8 بوصة - أخضر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-3403LJG هي وحدة عرض رقمية عالية الأداء، أحادية الرقم، وسباعية الأجزاء، مُصممة لعرض قراءات رقمية واضحة في مختلف التطبيقات الإلكترونية. وظيفتها الأساسية هي توفير إخراج رقمي ذي وضوح عالٍ. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لرقائق LED. يُعرف نظام المواد هذا بإنتاجه إشعاع ضوئي عالي الكفاءة في الطيف من الأخضر إلى الأحمر، مما يوفر سطوعًا ونقاء لوني متفوقين مقارنة بالتقنيات الأقدم. تتميز الشاشة بوجه رمادي وأجزاء بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة. استهلاكها المنخفض للطاقة وتوافقها مع الدوائر المتكاملة القياسية يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من الأسواق المستهدفة، بما في ذلك الإلكترونيات الاستهلاكية، وأجهزة القياس الصناعية، ومعدات الاختبار والقياس، والأنظمة المدمجة التي تتطلب مؤشرًا رقميًا موثوقًا ومنخفض الطاقة.

2. تعمق في المعاملات التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يتم تعريف مقاييس الأداء الرئيسية تحت ظروف الاختبار القياسية عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. يتم تحديدشدة الإضاءة المتوسطة (Iv)بحد أدنى 320 ميكروكانديلا، وقيمة نموذجية 900 ميكروكانديلا، وبدون حد أقصى محدد، عند تشغيلها بتيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. تشير هذه المعلمة إلى السطوع الملحوظ للأجزاء المضاءة. يتم تصنيف الناتج الضوئي، مما يعني أن الأجهزة يتم فرزها وفقًا لشدة إضاءتها المقاسة، مما يضمن اتساق مستويات السطوع في دفعات الإنتاج.

يتم تحديد خصائص اللون بواسطة الطول الموجي. يكونطول موجة الانبعاث الذروي (λp)نموذجيًا 571 نانومتر (nm) عند IF=20mA، مما يضع الضوء المنبعث بشكل قاطع في المنطقة الخضراء من الطيف المرئي. يكونالطول الموجي السائد (λd)نموذجيًا 572 نانومتر، وهو مقياس وثيق الصلة يصف اللون الملحوظ. يكوننصف عرض الخط الطيفي (Δλ)نموذجيًا 15 نانومتر، مما يشير إلى نطاق طيفي ضيق نسبيًا، مما يساهم في لون أخضر نقي ومشبع. يتم قياس شدة الإضاءة باستخدام مستشعر ومرشح معايرين لمنحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن أن القيم تتوافق مع الإدراك البصري البشري.

2.2 المعاملات الكهربائية

تحدد المواصفات الكهربائية حدود وظروف التشغيل. يبلغالجهد الأمامي لكل جزء (VF)قيمة نموذجية 2.6 فولت وحد أقصى 2.6 فولت عند IF=10mA. هذه معلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار. يبلغالتيار العكسي لكل جزء (IR)حد أقصى 100 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، مما يشير إلى تيار التسرب في حالة الإيقاف.

تحددالحدود القصوى المطلقةحدود التشغيل الآمن. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر لكل جزء هو 25 مللي أمبير. يتم تطبيق عامل تخفيض قدره 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية خطيًا بدءًا من 25 درجة مئوية، مما يعني أن التيار المستمر المسموح به يتناقص مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية لمنع التلف الحراري. الحد الأقصى للجهد العكسي لكل جزء هو 5 فولت. تجاوز هذه التصنيفات قد يتسبب في تلف دائم للجهاز.

2.3 الخصائص الحرارية

يتم التلميح إلى إدارة الحرارة من خلال مواصفات التخفيض للتيار الأمامي المستمر. تم تصنيف الجهاز لنطاقدرجة حرارة التشغيلمن -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية ونفسنطاق درجة حرارة التخزين. تحدد تصنيفدرجة حرارة اللحامأن الجهاز يمكنه تحمل 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس أثناء عمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق. الالتزام بهذا الإرشاد أمر بالغ الأهمية لمنع تلف رقائق LED الداخلية ووصلات الأسلاك.

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن الجهازمصنف حسب شدة الإضاءة. هذا يعني أنه أثناء التصنيع، يتم اختبار شاشات LED وفرزها إلى مجموعات مختلفة بناءً على ناتجها الضوئي المقاس عند تيار اختبار قياسي (عادةً 1 مللي أمبير، وفقًا لمواصفات Iv). تضمن عملية التصنيف هذه أن المستخدمين النهائيين يتلقون منتجات ذات مستويات سطوع متسقة، وهو أمر حيوي للتطبيقات التي تستخدم أرقامًا متعددة جنبًا إلى جنب لتجنب اختلافات ملحوظة في شدة الأجزاء. بينما لا تذكر الوثيقة رموز أو نطاقات التصنيف المحددة، تضمن هذه الممارسة أدنى مستوى من الأداء (320 ميكروكانديلا) وتجمع الأجهزة ذات خصائص الإخراج المتشابهة معًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلىمنحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية. على الرغم من أن الرسوم البيانية المحددة غير مرفقة في مقتطف النص، فإن مثل هذه المنحنيات قياسية في وثائق LED. تشمل عادةً:

• منحنى التيار الأمامي (IF) مقابل الجهد الأمامي (VF):يُظهر هذا العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد، وهي ضرورية لتصميم دائرة القيادة الصحيحة. يكون جهد الركبة عادةً حول قيمة VF المذكورة وهي 2.05-2.6 فولت.
• منحنى شدة الإضاءة (Iv) مقابل التيار الأمامي (IF):يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد الناتج الضوئي مع تيار القيادة. يكون خطيًا بشكل عام على مدى معين ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى بسبب الحدود الحرارية والكفاءة.
• منحنى شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح هذا تأثير الإخماد الحراري، حيث ينخفض الناتج الضوئي لـ LED مع زيادة درجة حرارة الوصلة. وهذا يعزز أهمية مواصفات تخفيض التيار.
• منحنى التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يُظهر الذروة عند حوالي 571 نانومتر ونصف العرض الضيق، مؤكدًا انبعاث اللون الأخضر النقي.

توفر هذه المنحنيات للمصممين فهمًا أعمق لسلوك الجهاز تحت الظروف غير القياسية، مما يتيح تصميم نظام أكثر قوة وتحسينًا.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

يتم تزويد الجهاز برسمتفصيلي لأبعاد التغليف. يتم تحديد جميع الأبعاد بالمليمترات بتحمل قياسي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذا الرسم حاسم لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، مما يضمن تصميم البصمة ومناطق الاستبعاد بشكل صحيح. تم تصميم الشاشة لتكونسهلة التركيب على لوحة دوائر مطبوعة أو مقبس، مما يشير إلى أن لديها أطرافًا مناسبة للحام عبر الفتحات أو الإدخال في مقبس متوافق. يذكر الوصف الماديوجه رمادي وأجزاء بيضاء، وهي ميزة ميكانيكية رئيسية تؤثر على الجماليات وسهولة القراءة.

6. توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

شاشة LTS-3403LJG هي من نوعالكاثود المشترك. هذا يعني أن الكاثودات (الأطراف السالبة) لجميع أجزاء LED متصلة داخليًا معًا وتخرج إلى أطراف مشتركة، بينما لكل جزء الأنود (الطرف الموجب) طرفه المخصص الخاص. يسرد جدول توصيل الأطراف 17 طرفًا، مع الإشارة إلى عدة أطراف على أنها \"NO PIN\" (غير مستخدمة على الأرجح أو موجودة ميكانيكيًا فقط). تتحكم الأطراف النشطة في الأجزاء من A إلى G، ونقطتين عشريتين (النقطة العشرية اليسرى واليمنى، L.D.P و R.D.P)، وخمسة توصيلات كاثود مشتركة (الأطراف 4، 6، 12، 17، وواحد ضمني من وصف الكاثود المشترك). سيمثلمخطط الدائرة الداخليةهذه البنية ذات الكاثود المشترك بصريًا، موضحًا كيف يتم ربط أطراف الكاثود المتعددة داخليًا معًا لتوزيع التيار وربما المساعدة في تبديد الحرارة.

7. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الأساسي المقدم هومواصفات درجة حرارة اللحام: 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ عند 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس. هذا هو ملف تعريف JEDEC القياسي للحام بالموجة أو إعادة التدفق للمكونات عبر الفتحات. يجب على المصممين التأكد من أن عملية التجميع الخاصة بهم تلتزم بهذا الحد لتجنب الصدمة الحرارية، التي يمكن أن تتسبب في تشقق غلاف الإيبوكسي أو تلف شريحة أشباه الموصلات. يجب أن يتبع التعامل العام احتياطات ESD (التفريغ الكهروستاتيكي) القياسية لأجهزة أشباه الموصلات. يتم تعريف ظروف التخزين بنطاق درجة حرارة التخزين من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية لأي تطبيق يتطلب رقمًا واحدًا عالي الوضوح. تشمل الاستخدامات الشائعة: عدادات لوحة للجهد، التيار، أو درجة الحرارة؛ الساعات الرقمية والموقتات؛ وحدات لوحات النتائج؛ عدادات الإنتاج؛ رموز مؤشر الحالة على الأجهزة أو المعدات الصناعية؛ وكجزء من شاشات متعددة الأرقام أكبر في الأنظمة حيث يتم تكاثف الأرقام.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومات تحديد تيار متسلسلة لكل أنود جزء. يتم حساب قيمة المقاوم بناءً على جهد الإمداد (Vcc)، وجهد LED الأمامي (VF، استخدم القيمة القصوى 2.6 فولت للاعتمادية)، والتيار الأمامي المطلوب (IF، مع البقاء أقل من 25 مللي أمبير مستمر). الصيغة: R = (Vcc - VF) / IF.
• دوائر القيادة:كشاشة كاثود مشترك، يتم عادةً توصيل الكاثودات بالأرض أو تحويلها إلى الأرض بواسطة IC قيادة (مثل مفكك/قائد شاشة 7 أجزاء أو دبوس GPIO لوحدة تحكم دقيقة مضبوط كمصرف). يتم تشغيل الأنودات إلى مستوى عالٍ عبر مقاومات تحديد التيار.
• التكاثف:للأنظمة متعددة الأرقام التي تستخدم شاشات مماثلة، يعد التكاثف تقنية شائعة للتحكم في العديد من الأجزاء بعدد أقل من دبابيس الإدخال/الإخراج. يتضمن ذلك تدوير الطاقة بسرعة لكل كاثود مشترك للرقم مع تقديم بيانات الجزء المقابلة على خطوط الأنود المشتركة. يجعل استهلاك الطاقة المنخفض لـ LTS-3403LJG وتوافقها منها مناسبة للتطبيقات المتكاثفة.
• زاوية المشاهدة:تدعي ورقة البيانات وجود زاوية مشاهدة واسعة، والتي يجب التحقق منها في الرسم الميكانيكي أو التأكد منها لاحتياجات التطبيق المحددة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

المميزات الرئيسية لشاشة LTS-3403LJG هي استخدامها لتقنيةAlInGaPوارتفاع رقمها المحدد0.8 بوصة. مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل LED القياسية من GaP أو GaAsP، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى شاشات أكثر سطوعًا عند نفس التيار أو سطوع مماثل بطاقة أقل. ارتفاع 0.8 بوصة (20.32 مم) هو حجم قياسي يوفر توازنًا جيدًا بين الوضوح واستخدام مساحة اللوحة. يحسن تصميم الوجه الرمادي/الأجزاء البيضاء التباين مقارنة بالعبوات السوداء بالكامل أو الخضراء بالكامل. تكوين الكاثود المشترك الخاص بها هو الأكثر شيوعًا ومدعوم على نطاق واسع من قبل دوائر IC القيادة ومكتبات وحدات التحكم الدقيقة.

10. الأسئلة المتكررة (FAQ)

س: ما الغرض من وجود عدة أطراف كاثود مشتركة (مثل الأطراف 4، 6، 12، 17)؟

ج: تساعد أطراف الكاثود المتعددة في توزيع إجمالي تيار العودة من جميع الأجزاء المضاءة، مما يقلل من كثافة التيار في أي طرف واحد أو مسار PCB. هذا يحسن الاعتمادية وقد يساعد في تبديد الحرارة من رقاقة LED. فهي متصلة داخليًا، لذا فهي كهربائيًا نفس العقدة.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من دبوس وحدة تحكم دقيقة بجهد 5 فولت؟

ج: لا. يجب عليك دائمًا استخدام مقاوم تحديد تيار متسلسل مع كل جزء. سيؤدي توصيل مصدر 5 فولت مباشرة بالأنود (مع توصيل الكاثود بالأرض) إلى محاولة سحب تيار كبير جدًا، مما قد يدمر جزء LED ويتلف دبوس وحدة التحكم الدقيقة.

س: ماذا يعني \"نسبة مطابقة شدة الإضاءة (IV-m) 2:1\"؟

ج: تحدد هذه النسبة القصوى المسموح بها بين ألمع جزء وأخفت جزء داخل جهاز واحد عند القياس تحت نفس الظروف (IF=1mA). نسبة 2:1 تعني أن ألمع جزء لن يكون أكثر من ضعف سطوع أخفت جزء، مما يضمن التجانس عبر الرقم.

س: كيف أحسب مقاوم تحديد التيار المناسب؟

ج: استخدم قانون أوم: R = (Vsupply - VF) / IF. على سبيل المثال، مع إمداد 5 فولت (Vsupply)، وقيمة VF قصوى 2.6 فولت، وتيار أمامي مطلوب IF قدره 10mA (0.01A): R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 أوم. سيكون مقاوم قياسي 220 أو 270 أوم مناسبًا.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

فكر في تصميم فولتميتر رقمي بسيط يعرض 0-9.9 فولت. يستخدم النظام وحدة تحكم دقيقة مع محول تناظري إلى رقمي (ADC) لقياس الجهد. يقرأ برنامج وحدة التحكم الدقيقة من ADC، يحول القيمة إلى رقمين BCD (الرقم العشري المشفر ثنائيًا)، ويقود شاشتين LTS-3403LJG في تكوين متكاثف. تعرض إحدى الشاشتين خانة العشرات (0-9) وتعرض الأخرى خانة الآحاد والنقطة العشرية. يتم توصيل الكاثودات المشتركة لكل شاشة بدبابيس وحدة تحكم دقيقة منفصلة مضبوطة كمصارف مفتوحة المصرف/منخفضة الإخراج. يتم توصيل أنودات الأجزاء السبعة (A-G) وأنود النقطة العشرية اليمنى بدبابيس وحدة تحكم دقيقة أخرى عبر مقاومات تحديد تيار فردية 220 أوم، مشتركة بين الشاشتين. يقوم برنامج وحدة التحكم الدقيقة بتبديل الكاثود المشترك لأي شاشة موصولة بالأرض بسرعة أثناء إخراج نمط الجزء لذلك الرقم المحدد. تستخدم هذه الطريقة 8 دبابيس فقط للأجزاء + 2 دبابيس للتحكم في الرقم = 10 دبابيس إدخال/إخراج، بدلاً من 16+ دبوس المطلوبة للقيادة الثابتة. تضمن تقنية AlInGaP أن القراءة تكون ساطعة وواضحة حتى في البيئات المضاءة جيدًا.

12. مقدمة المبدأ التقني

تعتمد شاشة LTS-3403LJG على تقنية أشباه الموصلاتفوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP). هذا هو شبه موصل مركب من المجموعة III-V حيث يمكن ضبط طاقة فجوة النطاق - الفرق في الطاقة بين نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل - عن طريق ضبط نسب الألومنيوم، الإنديوم، الجاليوم، والفوسفور. للانبعاث الأخضر، يتم هندسة فجوة النطاق لتكون حوالي 2.2-2.3 إلكترون فولت (eV). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الصمام الثنائي، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة حيث تتحد. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتناسب الطول الموجي (λ) للفوتون المنبعث عكسيًا مع طاقة فجوة النطاق (Eg)، كما هو موضح في المعادلة λ = hc/Eg (حيث h ثابت بلانك و c سرعة الضوء). يؤدي التركيب المحدد إلى فوتونات بطول موجي حوالي 571-572 نانومتر، تدركه العين البشرية كضوء أخضر. يمتص الركيزة GaAs غير الشفافة بعض الضوء المنبعث، لكن التصميم والمواد لا يزالان ينتجان كفاءة وسطوع عاليين.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يعكس تطور شاشات السبعة أجزاء التقدم في تكنولوجيا LED. استخدمت الشاشات المبكرة GaAsP أو GaP، التي كانت محدودة الكفاءة ونطاق الألوان. مثلت AlInGaP، التي تم تقديمها في التسعينيات، قفزة كبيرة، حيث قدمت كفاءة عالية وتشبع لوني ممتاز في طيف الأحمر-البرتقالي-الأصفر-الأخضر. بالنسبة للأخضر النقي والأزرق، أصبحت تقنية نيتريد الإنديوم جاليوم (InGaN) لاحقًا مهيمنة وهي الآن قياسية لـ LED البيضاء أيضًا. تشمل الاتجاهات الحالية في الشاشات الرقمية: التحول نحوعبوات الأجهزة ذات التركيب السطحي (SMD)للتجميع الآلي، على الرغم من بقاء الأنواع عبر الفتحات مثل هذه شائعة للنماذج الأولية وقطاعات صناعية معينة؛ دمجدوائر IC القيادة والتحكممباشرة في وحدة العرض (شاشات ذكية)؛ استخداممصفوفات أعلى كثافةللشاشات الأبجدية الرقمية ونقطية المصفوفة التي تحل محل وحدات السبعة أجزاء البسيطة في العديد من التطبيقات؛ والتركيز المستمر علىزيادة الكفاءة (لومن لكل واط)وانخفاض جهد التشغيللتلبية لوائح توفير الطاقة ومتطلبات عمر البطارية. بينما توجد تقنيات أحدث، تبقى الشاشات القائمة على AlInGaP مثل LTS-3403LJG حلاً فعالاً من حيث التكلفة وموثوقًا للغاية للإشارة الرقمية الخضراء أحادية اللون حيث تكون خصائص أدائها المحددة مثالية.