ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-3861JG - ارتفاع الرقم 0.3 بوصة - أخضر (AlInGaP) - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد LTS-3861JG وحدة عرض أبجدية رقمية مدمجة، مكونة من رقم واحد وسبعة مقاطع، مصممة للتطبيقات التي تتطلب إشارة رقمية واضحة وساطعة مع استهلاك منخفض للطاقة. وظيفتها الأساسية هي توفير قراءة رقمية عالية الوضوح. تستخدم التقنية الأساسية مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم (AlInGaP) لرقائق الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED). تشتهر مادة AlInGaP بكفاءتها العالية وأدائها المضيئ الممتاز في طيف الأطوال الموجية من الكهرماني إلى الأخضر. يُصدر هذا الجهاز المحدد ضوءًا أخضر، مما يوفر توازنًا جيدًا بين الوضوح وراحة العين. تتميز الشاشة بلوحة وجه رمادية مع علامات مقاطع بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة عند إضاءة المقاطع أو إطفائها. يتم تصنيف الجهاز بناءً على شدة الإضاءة، مما يسمح بتصنيف وضمان اتساق السطوع عبر دفعات الإنتاج. تم بناء الجهاز بتكوين الأنود المشترك، مما يبسط تصميم الدائرة لتطبيقات التعددية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يعد الأداء البصري محورًا أساسيًا لوظيفة الشاشة. يتم تحديد متوسط شدة الإضاءة (Iv) بقيمة نموذجية تبلغ 800 ميكروكنديلا عند تيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير، مع حد أدنى يبلغ 320 ميكروكنديلا. تحدد هذه المعلمة السطوع الملحوظ. الطول الموجي السائد (λd) هو 572 نانومتر، مما يضع الانبعاث بشكل قاطع في المنطقة الخضراء من الطيف المرئي. ذروة الطول الموجي للانبعاث (λp) هي 571 نانومتر، وعرض النصف الطيفي (Δλ) هو 15 نانومتر، مما يشير إلى لون نقي نسبيًا مع انتشار طيفي ضئيل. يتم تحديد نسبة مطابقة شدة الإضاءة بين المقاطع بحد أقصى 2:1، مما يضمن سطوعًا موحدًا عبر الرقم للحصول على مظهر متناسق.

2.2 الخصائص الكهربائية والحرارية

تحدد المعلمات الكهربائية حدود التشغيل ومتطلبات الطاقة. تصنيفات الحد الأقصى المطلقة حاسمة للتشغيل الموثوق: يجب ألا يتجاوز تبديد الطاقة لكل مقطع 70 ميلي واط. يتم تصنيف التيار الأمامي المستمر لكل مقطع بـ 25 مللي أمبير عند درجة حرارة 25°مئوية، مع عامل تخفيض قدره 0.33 مللي أمبير/°مئوية لدرجات الحرارة المحيطة فوق 25°مئوية. يُسمح بتيار أمامي ذروة قدره 60 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). جهد الأمام (VF) لكل مقطع له قيمة نموذجية تبلغ 2.6 فولت عند IF=20 مللي أمبير، بحد أقصى 2.6 فولت. تصنيف جهد العكس هو 5 فولت، والتيار العكسي (IR) بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند VR=5V. تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل وتخزين يتراوح من -35°مئوية إلى +85°مئوية.

3. شرح نظام التصنيف

تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الجهاز \"مصنف حسب شدة الإضاءة\". وهذا يعني وجود عملية تصنيف أو فرز بعد التصنيع. تحتوي مصابيح LED بشكل طبيعي على اختلافات في المخرجات بسبب الاختلافات المجهرية في الطبقة النصف ناقلة. لضمان الاتساق للمستخدم النهائي، يقوم المصنعون بقياس شدة الإضاءة لكل وحدة وفرزها إلى مجموعات أو فئات مختلفة بناءً على نطاقات شدة محددة مسبقًا (مثل مجموعة السطوع العالي، المجموعة القياسية). وهذا يسمح للمصممين باختيار قطع ذات مستويات سطوع مضمونة بحد أدنى لتطبيقهم، مما يمنع عدم تطابق السطوع الملحوظ عند استخدام شاشات متعددة جنبًا إلى جنب. بينما لا يتم تفصيل رموز المجموعات المحددة في هذه الوثيقة، فإن هذه الممارسة تضمن أداءً يمكن التنبؤ به.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما تشير مقتطفات ورقة البيانات المقدمة إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية\"، إلا أن الرسوم البيانية المحددة غير مدرجة في النص. عادةً، تتضمن مثل هذه المنحنيات لشاشة LED عدة رسومات رئيسية. يُظهر منحنى التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (I-V) العلاقة غير الخطية، وهي حاسمة لتصميم دوائر تحديد التيار. يُظهر منحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي كيف يزداد خرج الضوء مع التيار، وغالبًا ما يُظهر منطقة خطية قبل انخفاض الكفاءة. يعد منحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة حيويًا لفهم انخفاض السطوع في درجات الحرارة العالية، مما يوجه قرارات إدارة الحرارة. سيوضح منحنى توزيع القدرة الطيفية بصريًا الأطوال الموجية السائدة والذروة، مُظهرًا نطاق الانبعاث الضيق المميز لمصابيح LED من نوع AlInGaP.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

يتم تقديم LTS-3861JG مع رسم تفصيلي لأبعاد العبوة (تمت الإشارة إليه ولكن لم يتم تفصيله بالكامل في النص). تشمل المواصفات الميكانيكية الرئيسية ارتفاع رقم يبلغ 0.3 بوصة (7.62 ملم). يتم تحديد أبعاد العبوة الإجمالية، وتباعد الأطراف، ومستوى الجلوس بالمليمترات مع تسامح قياسي يبلغ ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يضم البناء المادي رقائق LED من نوع AlInGaP على ركيزة زرنيخيد الغاليوم (GaAs) غير الشفافة داخل عبوة بلاستيكية. يواجه الوجه الرمادي مع المقاطع البيضاء المظهر غير المضاء. يتم تحديد تكوين الأطراف بوضوح لعبوة ذات 10 أطراف.

6. توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

يحتوي الجهاز على تكوين 10 أطراف. الطرفان 1 و 6 متصلان بـ ANODE المشترك. يساعد تصميم الأنود المزدوج هذا في توزيع التيار ويمكن أن يساعد في تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). الأطراف المتبقية هي كاثودات فردية لكل مقطع: الطرف 2 (الكاثود F)، الطرف 3 (الكاثود G)، الطرف 4 (الكاثود E)، الطرف 5 (الكاثود D)، الطرف 7 (الكاثود D.P. للنقطة العشرية)، الطرف 8 (الكاثود C)، الطرف 9 (الكاثود B)، والطرف 10 (الكاثود A). ستعرض الدائرة الداخلية (التي تمت الإشارة إليها) هذه الأطراف العشرة متصلة بأنودات وكاثودات مصابيح LED الثمانية (سبعة مقاطع بالإضافة إلى نقطة عشرية واحدة) مرتبة في مصفوفة أنود مشتركة. فهم هذا التخطيط ضروري لتصميم دائرة القيادة الصحيحة، والتي تتضمن عادةً متحكمًا دقيقًا مع مشغلات مقاطع أو دائرة متكاملة مخصصة لمشغل العرض.

7. إرشادات اللحام والتجميع

تتضمن تصنيفات الحد الأقصى المطلقة مواصفة لحام حرجة: يمكن للجهاز تحمل أقصى درجة حرارة لحام تبلغ 260°مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة عند 1.6 ملم (1/16 بوصة) أسفل مستوى الجلوس. هذا قيد قياسي لملف تعريف لحام إعادة التدفق. يجب على المصممين التأكد من أن عملية تجميع لوحة الدوائر المطبوعة الخاصة بهم، سواء كانت لحامًا موجيًا أو إعادة تدفق، تلتزم بهذا الحد لمنع تلف رقائق LED الداخلية، أو وصلات الأسلاك، أو العبوة البلاستيكية. يمكن أن يؤدي التعرض المطول لدرجات الحرارة العالية إلى اصفرار البلاستيك، أو تدهور الإيبوكسي، أو فشل الوصلات شبه الموصلة. يُفترض أيضًا التعامل السليم لتجنب التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، على الرغم من عدم ذكره صراحةً، حيث أن مصابيح LED حساسة عمومًا لارتفاعات الجهد.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

تتناسب LTS-3861JG مع مجموعة واسعة من الأجهزة منخفضة الطاقة والمحمولة والتي تعمل بالتيار الكهربائي والتي تتطلب عرض رقم واحد. تشمل التطبيقات الشائعة: لوحات العدادات (الفولتميترات، الأميترات، المؤقتات)، الأجهزة المنزلية (أفران الميكروويف، الأفران، صانعات القهوة)، الإلكترونيات الاستهلاكية (معدات الصوت، الشواحن)، عناصر التحكم الصناعية (عروض نقطة الضبط، وحدات العداد)، والأجهزة الطبية. يجعلها متطلباتها المنخفضة للتيار مثالية للمعدات التي تعمل بالبطارية.

8.2 اعتبارات التصميم

عند دمج هذه الشاشة، يجب مراعاة عدة عوامل.تحديد التيار:مقاومات تحديد التيار الخارجية إلزامية لكل كاثود مقطع (أو مشغل تيار ثابت) لضبط التيار الأمامي إلى قيمة آمنة (مثل 10-20 مللي أمبير للسطوع الكامل، 1-5 مللي أمبير لطاقة أقل). يتم حساب قيمة المقاوم باستخدام R = (جهد التغذية - VF) / IF.التعددية:للأنظمة متعددة الأرقام، يمكن تعددية هذه الشاشة ذات الأنود المشترك بسهولة. سيقوم المتحكم الدقيق بتشغيل أنود كل رقم مشترك بالتتابع عبر مفتاح ترانزستور أثناء إخراج نمط المقطع لذلك الرقم على خطوط الكاثود المشتركة.زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة ولكن يجب مراعاة اتجاه التركيب النهائي.إدارة الحرارة:على الرغم من انخفاض الطاقة، تأكد من بقاء درجة الحرارة المحيطة ضمن المواصفات، خاصة إذا كانت مغلقة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تنبع مزايا التمييز الرئيسية لـ LTS-3861JG من تقنية AlInGaP الخاصة بها مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل مصابيح LED الخضراء القياسية من GaP (فوسفيد الغاليوم). تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار القيادة، أو سطوع مكافئ عند تيار أقل، مما يطيل عمر البطارية. نقاء اللون (عرض طيفي ضيق) هو أيضًا متفوق. مقارنة بشاشات العرض ذات الأرقام الأكبر حجمًا، يوفر الحجم 0.3 بوصة مساحة صغيرة. تصميم الأنود المشترك أكثر شيوعًا وغالبًا ما يكون أسهل في الواجهة مع منافذ المتحكم الدقيق القياسية المكونة كمصارف تيار. يوفر التصنيف حسب شدة الإضاءة ميزة على الأجزاء غير المصنفة من خلال ضمان اتساق السطوع.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها لمصدر طاقة 5 فولت و 10 مللي أمبير لكل مقطع؟

ج: باستخدام VF النموذجي البالغ 2.6 فولت: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 أوم. سيكون المقاوم القياسي 220 أوم أو 270 أوم مناسبًا.

س: هل يمكنني تشغيلها مباشرة من طرف متحكم دقيق؟

ج: لا يُنصح بتزويد/سحب تيار المقطع الكامل (حتى 25 مللي أمبير) مباشرة من معظم أطراف المتحكم الدقيق، والتي غالبًا ما تكون محدودة بـ 20 مللي أمبير كحد أقصى مطلق لكل طرف وأقل للتشغيل المستمر. استخدم ترانزستور أو دائرة متكاملة مخصصة لمشغل LED (مثل سجل الإزاحة 74HC595 مع مقاومات تحديد التيار، أو مشغل LED ذو تيار ثابت).

س: لماذا يوجد طرفان للأنود المشترك (1 و 6)؟

ج: يساعد هذا في تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة من خلال توفير نقطتي اتصال للأنود المشترك، مما يسمح بتوزيع طاقة أفضل وتوجيه أسهل للمسارات، خاصة عند وضع الشاشة فوق مكونات أخرى.

س: كيف تؤثر درجة الحرارة على السطوع؟

ج: عادةً ما تنخفض شدة إضاءة LED مع زيادة درجة حرارة الوصلة. تخفيض التيار المستمر (0.33 مللي أمبير/°مئوية فوق 25°مئوية) هو أحد المؤشرات. للتحكم الدقيق في السطوع مع تغير درجة الحرارة، قد تكون هناك حاجة إلى ردود فعل أو تعويض.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

فكر في تصميم مؤقت رقمي بسيط باستخدام متحكم دقيق. ستعرض LTS-3861JG رقم الثواني (0-9). سيتم تكوين منافذ الإدخال/الإخراج للمتحكم الدقيق: طرف واحد للتحكم في ترانزستور PNP لتبديل الأنود المشترك إلى Vcc، و 7 أطراف أخرى (كل منها بمقاوم متسلسل 220 أوم) متصلة بالكاثودات من A إلى G. ستحتوي البرامج الثابتة على جدول بحث يحول الأرقام من 0 إلى 9 إلى نمط المقطع السباعي المقابل (مثل '0' = 0b00111111). ستقوم بتشغيل الأنود، وإخراج النمط، والانتظار لفترة التعددية، ثم إيقاف الأنود. يقلل هذا النهج من استخدام الأطراف. يسمح استهلاك الطاقة المنخفض للمؤقت بالعمل لفترات طويلة على بطارية صغيرة. يضمن التباين العالي وزاوية المشاهدة الواسعة إمكانية قراءة الوقت من مواضع مختلفة.

12. مقدمة عن مبدأ التقنية

تعتمد LTS-3861JG على تقنية الإضاءة ذات الحالة الصلبة. يحتوي كل مقطع على رقاقة واحدة أو أكثر من رقائق LED من نوع AlInGaP. LED هو صمام ثنائي شبه موصل. عند انحيازه أماميًا (جهد موجب على الأنود بالنسبة للكاثود)، تُحقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة حيث تتحد. في AlInGaP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء) بطول موجي تحدده طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تم هندسة التركيب السبائكي المحدد للألومنيوم، الإنديوم، الغاليوم، والفوسفيد لإنتاج ضوء أخضر عند حوالي 572 نانومتر. تمتص ركيزة GaAs غير الشفافة أي ضوء منبعث للأسفل، مما يحسن التباين. ثم يتم تشكيل الضوء وانبعاثه عبر عدسة الإيبوكسي للعبوة، مشكلاً شكل المقطع المعروف.

13. اتجاهات التقنية والسياق

بينما كانت AlInGaP تقدمًا كبيرًا لمصابيح LED الحمراء والبرتقالية والكهرمانية والخضراء، فقد تطور المشهد لباعثات الضوء الأخضر. بالنسبة للضوء الأخضر عالي الكفاءة جدًا، أصبحت مصابيح LED القائمة على نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) هي المسيطرة الآن، خاصة في الطيف الأخضر النقي إلى الأزرق. ومع ذلك، تظل AlInGaP تنافسية للغاية في المنطقة الكهرمانية-الخضراء بسبب أدائها واستقرارها الممتازين. الاتجاه في الشاشات هو نحو كثافة أعلى، وقدرة كاملة الألوان، والتكامل. تمثل شاشات العرض السباعية المقاطع ذات الرقم الواحد مثل LTS-3861JG حلاً ناضجًا وفعالًا من حيث التكلفة للتطبيقات التي تتطلب معلومات رقمية فقط. مزاياها هي البساطة، والمتانة، والتكلفة المنخفضة، وسهولة الواجهة الشديدة مقارنة بوحدات مصفوفة النقاط أو شاشات OLED/LCD الرسومية الأكثر تعقيدًا. لا تزال تستخدم على نطاق واسع في التطبيقات التي تكون فيها هذه الصفات ذات أهمية قصوى على القدرة الرسومية.