ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-4301JR - ارتفاع الرقم 0.4 بوصة - لون أحمر فائق - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-4301JR هي وحدة عرض رقمية أبجدية رقمية أحادية الرقم مكونة من سبعة مقاطع. تم تصميمها لتوفير قراءات رقمية واضحة وعالية التباين في شكل مضغوط. يستخدم الجهاز تقنية أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لرقائق الإضاءة الخاصة به، والتي يتم تصنيعها على ركيزة GaAs شفافة. يؤدي هذا المزيج إلى الانبعاث المميز \"الأحمر الفائق\". تتميز الشاشة بلوحة وجه رمادية مع علامات مقاطع بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة تحت ظروف الإضاءة المختلفة. تطبيقها الأساسي هو في المعدات الإلكترونية التي تتطلب مؤشرًا رقميًا بسيطًا وموثوقًا ومشرقًا، مثل أدوات القياس، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

• ارتفاع الرقم 0.4 بوصة (10.0 مم):يوفر توازنًا بين الحجم والرؤية، مناسبًا للتطبيقات المثبتة على اللوحات حيث تكون المساحة عاملاً مهماً.
• مقاطع متواصلة وموحدة:يوفر مظهرًا مضيئًا متسقًا وغير منقطع عبر كل مقطع، مما يحسن الجودة الجمالية وسهولة القراءة.
• متطلبات طاقة منخفضة:مصمم لكفاءة الطاقة، مما يجعله مناسبًا للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو منخفضة الطاقة.
• سطوع عالي وتباين عالي:تقدم رقائق AlInGaP الحمراء الفائقة ناتجًا مضيئًا شديدًا، بينما يزيد تصميم الوجه الرمادي/المقطع الأبيض من التباين لسهولة المشاهدة.
• زاوية مشاهدة واسعة:يضمن بقاء الشاشة قابلة للقراءة من مجموعة واسعة من الزوايا، وليس فقط من الأمام مباشرة.
• مصنف حسب شدة الإضاءة:يتم فرز الوحدات وفقًا لناتجها الضوئي، مما يسمح بمطابقة سطوع متسقة في التطبيقات متعددة الأرقام.
• عبوة خالية من الرصاص (متوافقة مع RoHS):تم تصنيعها وفقًا للوائح البيئية التي تقيد المواد الخطرة.
• موثوقية الحالة الصلبة:تقدم مصابيح LED عمر تشغيلي طويل، ومقاومة للصدمات، وأوقات تبديل سريعة مقارنة بتقنيات العرض الأخرى.

1.2 تعريف الجهاز

يشير رقم الجزء LTS-4301JR على وجه التحديد إلى تكوين كاثود مشترك مع فاصلة عشرية على اليمين. اللاحقة \"JR\" حاسمة لتحديد موقع الفاصلة العشرية. وهو نوع عرض بانبعاث أحمر فائق من تقنية AlInGaP.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة لكل مقطع:70 ميغاواط. هذا هو الحد الأقصى المسموح به لفقدان الطاقة كحرارة لمقطع واحد. تجاوز هذا يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وتدهور متسارع.
• تيار أمامي ذروي لكل مقطع:90 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية). هذا التصنيف مخصص للتشغيل النبضي فقط، وليس للقيادة المستمرة بالتيار المستمر.
• تيار أمامي مستمر لكل مقطع:25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التيار خطيًا بمعدل 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25 درجة مئوية. على سبيل المثال، عند 85 درجة مئوية، سيكون الحد الأقصى للتيار المستمر تقريبًا: 25 مللي أمبير - ((85 درجة مئوية - 25 درجة مئوية) * 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية) = ~5.2 مللي أمبير.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز لنطاقات درجات الحرارة الصناعية.
• ظروف اللحام:يجب إجراء اللحام بالموجة أو إعادة التدفق مع كون نقطة اللحام على الأقل 1/16 بوصة (≈1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس لجسم الشاشة. درجة الحرارة القصوى الموصى بها هي 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لمنع التلف الحراري للعبوة البلاستيكية والروابط الداخلية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (Ta=25°C)

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):200-520 ميكرو كنديلا عند I_F=1 مللي أمبير. يشير هذا النطاق الواسع إلى أن الجهاز مصنف. يتم قياس شدة الإضاءة باستخدام مستشعر مرشح لمطابقة منحنى استجابة العين البشرية (CIE). ينطبق تسامح ±15%.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):639 نانومتر (نموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة الضوئية المنبعثة أعظمية.
• الطول الموجي السائد (λ_d):631 نانومتر (نموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي تدركه العين البشرية، والذي يعرف اللون \"الأحمر الفائق\". التسامح هو ±1 نانومتر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. يحدد هذا نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي لكل شريحة (V_F):2.0 فولت (الحد الأدنى)، 2.6 فولت (النموذجي)، مع تسامح ±0.1 فولت عند I_F=20 مللي أمبير. يجب أن يأخذ تصميم الدائرة في الاعتبار هذا النطاق لضمان تنظيم التيار المناسب.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط؛ التشغيل بالتحيز العكسي المستمر ممنوع.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:2:1 (الحد الأقصى). في إعداد متعدد الأرقام، يجب ألا يكون المقطع الأكثر سطوعًا أكثر من ضعف سطوع المقطع الأقل سطوعًا داخل منطقة ضوئية مماثلة، مما يضمن التجانس.
• التداخل:≤ 2.5%. يشير هذا إلى الانبعاث الضوئي غير المرغوب فيه من مقطع من المفترض أن يكون مغلقًا، بسبب تسرب كهربائي أو اقتران بصري.

3. شرح نظام التصنيف

يستخدم LTS-4301JR نظام تصنيف بشكل أساسي لـشدة الإضاءة. كما هو موضح بنطاق I_Vالنموذجي 200-520 ميكرو كنديلا، يتم فرز الشاشات إلى فئات مختلفة بناءً على ناتجها الضوئي المقاس عند تيار اختبار قياسي (1 مللي أمبير). هذا يسمح للمصممين باختيار شاشات من نفس فئة الشدة عند تجميع وحدات متعددة الأرقام، مما يمنع اختلافات السطوع الملحوظة بين الأرقام. تنصح ورقة البيانات باختيار شاشات من نفس الفئة \"لتجنب مشاكل عدم تجانس الدرجة اللونية\"، والتي في هذا السياق تشير إلى تجانس السطوع وليس تغير اللون، حيث يتم التحكم في الطول الموجي السائد بدقة (±1 نانومتر).

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية التي تشمل عادةً:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):يوضح كيف يزداد ناتج الضوء مع تيار القيادة، عادةً في علاقة شبه خطية. التشغيل فوق التيار المستمر الموصى به يؤدي إلى انخفاض الكفاءة (ترهل) وتقليل العمر الافتراضي.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يوضح خاصية I-V للدايود، وهي حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تأثير الإخماد الحراري، حيث ينخفض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. يؤكد هذا على أهمية الإدارة الحرارية وتقليل تصنيف التيار.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يظهر الطاقة النسبية المنبعثة عبر الأطوال الموجية، متمركزة حول 631-639 نانومتر بعرض نطاق ~20 نانومتر.

هذه المنحنيات ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف غير قياسية ولتحسين دائرة القيادة للأداء وطول العمر.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

تتوافق الشاشة مع مخطط قياسي مكون من 10 دبابيس، عبوة ثنائية الخط أحادية الرقم (DIP). تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية:

• جميع الأبعاد الخطية بالمليمترات (مم).
• التسامح العام هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• تسامح انزياح طرف الدبوس هو ±0.4 مم.
• بدلات العيوب على وجه الشاشة: مواد غريبة ≤ 10 ميل (0.254 مم)، تلوث الحبر ≤ 20 ميل (0.508 مم)، فقاعات في المقاطع ≤ 10 ميل.
• يجب أن يكون انحناء العاكس ≤ 1% من طوله.
• قطر فتحة اللوحة المطبوعة (PCB) الموصى به للدبابيس هو 0.9 مم لضمان ملاءمة مناسبة.

5.2 توصيل الدبوس والقطبية

جهاز LTS-4301JR هو جهازكاثود مشترك. يحتوي على دبوسي كاثود مشتركين (الدبوس 3 والدبوس 8)، واللذين يجب توصيلهما بالأرض (أو السائق من الجانب المنخفض). الأنودات للمقاطع من A إلى G والفاصلة العشرية (D.P.) على دبابيس منفصلة (الدبابيس 1، 2، 4، 5، 6، 7، 9، 10). الدبوس 6 مخصص لأنود الفاصلة العشرية اليمنى. يُشار إلى دبوس على أنه \"لا اتصال\" (N/C). يظهر الرسم التخطيطي الداخلي للدائرة كل مصباح LED للمقطع والفاصلة العشرية مع أنوداتها المتصلة بدبابيس فردية وكاثوداتها مربوطة معًا إلى الدبابيس المشتركة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 عملية اللحام

يحدد التصنيف الأقصى المطلق حالة لحام بدرجة 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس. هذا متوافق مع اللحام بالموجة القياسية والعديد من ملفات إعادة التدفق. يجب الحرص على تجنب نقل الحرارة المفرط إلى الجسم البلاستيكي، مما قد يسبب تشوهًا أو تلفًا داخليًا.

6.2 ظروف التخزين

لمنع أكسدة الدبابيس وامتصاص الرطوبة (مخاوف MSL)، يوصى بظروف التخزين التالية لشاشة LED في عبوتها الأصلية:

• درجة الحرارة:5 درجة مئوية إلى 30 درجة مئوية.
• الرطوبة النسبية:أقل من 60% RH.

إذا تم فتح كيس الحاجز للرطوبة أو تم تخزين المنتج خارج هذه الظروف لأكثر من 6 أشهر، يوصى بالتجفيف عند 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة قبل التجميع، والذي يجب إكماله في غضون أسبوع واحد بعد التجفيف.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مخصصة لـ \"المعدات الإلكترونية العادية\" مثل معدات المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية. وهي مناسبة لأي تطبيق يتطلب قراءة رقمية واحدة ومشرقة وموثوقة: أجهزة القياس الرقمية متعددة الوظائف، والساعات، والموقتات، وعدادات اللوحات، وضوابط الأجهزة، ومعدات الاختبار.

7.2 ملاحظات تصميم حرجة (تحذيرات)

• تصميم دائرة القيادة:يوصى بشدة باستخدام القيادة بالتيار الثابت بدلاً من الجهد الثابت لضمان سطوع متسق وحماية مصابيح LED. يجب تصميم الدائرة لاستيعاب نطاق V_Fالكامل (2.0 فولت إلى 2.6 فولت).
• تحديد التيار:يجب اختيار تيار التشغيل الآمن بناءً على أقصى درجة حرارة محيطة، مع تطبيق عامل تقليل التصنيف 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية.
• الحماية:يجب أن تتضمن الدائرة حماية ضد الفولتية العكسية وارتفاعات الجهد العابرة أثناء دورات الطاقة لمنع التلف.
• الإدارة الحرارية:تجنب التشغيل بتيارات أو درجات حرارة محيطة أعلى من المقرر، لأن هذا يسبب تدهورًا شديدًا في ناتج الضوء وفشلًا مبكرًا.
• التعامل الميكانيكي:لا تطبق قوة غير طبيعية على جسم الشاشة أثناء التجميع. إذا تم تطبيق فيلم زخرفي أو مرشح بلاصق حساس للضغط، تجب تركها تضغط مباشرة على وجه الشاشة، حيث قد يحدث انزياح.
• تجميعات متعددة الأرقام:استخدم دائمًا شاشات من نفس فئة شدة الإضاءة لضمان مظهر موحد.
• البيئة:تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف على الشاشة.

8. المقارنة التقنية والتمييز

المميزات الأساسية لـ LTS-4301JR هي استخدامه لتقنيةAlInGaPولونهالأحمر الفائقالمحدد. مقارنة بتقنيات LED القديمة مثل GaAsP أو GaP، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار القيادة. \"الأحمر الفائق\" (631-639 نانومتر) هو لون أحمر مميز ومشبع. يوفر تصميم الوجه الرمادي/المقطع الأبيض نسبة تباين عالية حتى عندما يكون LED مغلقًا، مما يحسن الجماليات العامة. تصنيفه لشدة الإضاءة هو ميزة رئيسية للتطبيقات المهنية التي تتطلب الاتساق.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمصدر طاقة 5 فولت ومقاوم بسيط؟

ج: نعم، ولكن هناك حاجة إلى حساب دقيق. باستخدام أقصى V_Fبقيمة 2.6 فولت و I_Fمطلوب بقيمة 20 مللي أمبير، ستكون قيمة المقاوم التسلسلي R = (5 فولت - 2.6 فولت) / 0.02 أمبير = 120 أوم. ومع ذلك، يجب عليك التحقق من تبديد الطاقة في المقاوم والتأكد من أن التيار لا يتجاوز الحد المخفض لدرجة حرارة التشغيل لديك.

س: لماذا يوصى بالقيادة بالتيار الثابت؟

ج: سطوع LED هو دالة للتيار، وليس الجهد. الجهد الأمامي (V_F) له تسامح ويتغير مع درجة الحرارة. يضمن مصدر التيار الثابت الحفاظ على شدة الإضاءة المطلوبة بغض النظر عن هذه الاختلافات، مما يؤدي إلى أداء متسق وعمر أطول.

س: ماذا يعني \"كاثود مشترك\" لواجهة المتحكم الدقيق الخاصة بي؟

ج: بالنسبة لشاشة الكاثود المشترك، يتم توصيل الدبابيس المشتركة بالأرض. يجب أن تزود دبابيس المتحكم الدقيق (أو IC السائق) التيار إلى دبابيس الأنود الفردية للمقاطع لتشغيلها. يتطلب هذا عادةً إشارات عالية النشاط من السائق.

س: التيار الذروي هو 90 مللي أمبير، هل يمكنني استخدام ذلك لعرض أكثر سطوعًا؟

ج: لا. تصنيف 90 مللي أمبير مخصص تمامًا لنبضات قصيرة جدًا (عرض 0.1 مللي ثانية) عند دورة عمل منخفضة (1/10 أو 10%). استخدام هذا التيار باستمرار سيدمر LED. صمم دائمًا لتصنيف التيار الأمامي المستمر (25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع تقليل التصنيف مع درجة الحرارة).

10. تصميم عملي وحالة استخدام

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر رقمية أحادية الرقم.

يقوم مصمم بإنشاء فولتميتر بسيط 0-9 فولت بشاشة رقمية أحادية الرقم للإشارة التقريبية. يختار LTS-4301JR لسطوعه ووضوحه. تستخدم الدائرة متحكمًا دقيقًا مع محول تناظري رقمي (ADC) لقياس الجهد. لا يمكن لدبابيس الإدخال/الإخراج للمتحكم الدقيق توفير تيار كافٍ، لذلك يتم استخدام IC سائق LED مخصص (على سبيل المثال، مفكك شفرة/سائق مكون من 7 مقاطع بمخرجات تيار ثابت). يضبط المصمم التيار الثابت للسائق إلى 15 مللي أمبير لكل مقطع، مما يوفر سطوعًا وافرًا مع البقاء ضمن تصنيف 25 مللي أمبير في درجة حرارة الغرفة، مما يسمح بهامش للبيئات الأكثر دفئًا. يتم توصيل دبابيس الكاثود المشتركة بأرضية السائق. يحدد المصمم وحدات LTS-4301JR من نفس فئة الشدة (على سبيل المثال، 400-450 ميكرو كنديلا) لقسم المشتريات لضمان سطوع موحد. لا حاجة لمقاوم تحديد التيار حيث يوفر IC السائق التنظيم. يضع تخطيط اللوحة المطبوعة (PCB) الثقوب لدبابيس الشاشة عند القطر الموصى به 0.9 مم.

11. مقدمة مبدأ التشغيل

يعتمد LTS-4301JR على مبدأ الإضاءة الكهربائية لتقاطع P-N شبه الموصل. عندما يتم تطبيق جهد تحيز أمامي يتجاوز جهد تشغيل الدايود (≈2.0-2.6 فولت)، تلتقي الإلكترونات من منطقة AlInGaP من النوع n مع الفجوات من المنطقة من النوع p في الطبقة النشطة. يطلق حدث الالتقاء هذا الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الضوء الأحمر حول 631-639 نانومتر. تسمح الركيزة الشفافة GaAs للمزيد من هذا الضوء المتولد بالهروب، مما يعزز الكفاءة الخارجية. يحتوي كل مقطع من شكل '7' على واحدة أو أكثر من رقائق LED الصغيرة هذه المتصلة على التوازي.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تمثل تقنية LED من نوع AlInGaP تقدمًا كبيرًا مقارنة بمواد LED الحمراء السابقة مثل GaAsP. فهي توفر فعالية إضاءة فائقة، مما يعني المزيد من ناتج الضوء لكل واط كهربائي مدخل، واستقرار حراري أفضل. الاتجاه في مكونات العرض هو نحو كفاءة أعلى، واستهلاك طاقة أقل، وتكامل أكبر. بينما تظل شاشات السبعة مقاطع المنفصلة مثل LTS-4301JR حيوية للتطبيقات المحددة التي تتطلب البساطة والمتانة والرؤية المباشرة، فإن العديد من التصاميم الجديدة تنتقل نحو شاشات LED بنقطة مصفوفة متكاملة أو OLED لمرونة رسومية. ومع ذلك، للقراءات الرقمية المخصصة حيث تكون التكلفة والسطوع والموثوقية هي الأهم، تظل شاشات AlInGaP أحادية الرقم حلاً مفضلاً وناضجًا تقنيًا.