ورقة بيانات شاشة العرض LED طراز LTS-315AJD - ارتفاع الرقم 0.3 بوصة - لون أحمر شديد - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميلي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-315AJD هي شاشة عرض رقمية واحدة مدمجة وعالية الأداء من نوع سبعة أقسام، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة. وظيفتها الأساسية هي توفير حرف رقمي سهل القراءة وساطع في حجم صغير. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) لرقائق LED، والتي توفر كفاءة ونقاوة لونية فائقة مقارنة بالتقنيات القديمة مثل مصابيح LED الحمراء القياسية من نوع GaAsP. وهذا يجعلها مناسبة بشكل خاص للأجهزة المحمولة، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار حيث يكون استهلاك الطاقة، وسهولة القراءة، والموثوقية عوامل حاسمة. الجهاز مصنف حسب شدة الإضاءة، مما يضمن مستويات سطوع متسقة عبر دفعات الإنتاج.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 الخصائص البصرية

يتم تعريف الأداء البصري من خلال عدة معلمات رئيسية تقاس عند درجة حرارة محيطة قياسية تبلغ 25 درجة مئوية. تبلغشدة الإضاءة المتوسطة (Iv)قيمة نموذجية تبلغ 600 ميكرو كنديلا عند تيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير، مع نطاق محدد من 200 ميكرو كنديلا (الحد الأدنى) فما فوق. تشير هذه المعلمة إلى السطوع الملحوظ للأقسام المضاءة. الضوء المنبعث يتميز بأنه أحمر شديد. يبلغالطول الموجي لذروة الانبعاث (λp)عادةً 650 نانومتر، بينما يتم تحديدالطول الموجي السائد (λd)عند 639 نانومتر عند IF=20 مللي أمبير. يرتبط الفرق بين الطول الموجي الذروي والسائد بشكل طيف الانبعاث. يبلغنصف عرض الخط الطيفي (Δλ)20 نانومتر، مما يشير إلى نطاق ضيق نسبيًا من الضوء المنبعث، مما يساهم في اللون الأحمر المشبع. يتم قياس شدة الإضاءة باستخدام مستشعر ومرشح يقترب من منحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن ارتباط القيم برؤية الإنسان.

2.2 الخصائص الكهربائية

تحدد المعلمات الكهربائية ظروف التشغيل والحدود. يتراوحالجهد الأمامي لكل قسم (VF)من 2.1 فولت إلى 2.6 فولت عند تيار اختبار قدره 20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عندما يكون موصلًا. يبلغالتيار العكسي لكل قسم (IR)حد أقصى قدره 100 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، مما يشير إلى تسرب الجهاز في حالة الإيقاف. يتم تحديدنسبة مطابقة شدة الإضاءة (Iv-m)بقيمة 2:1، مما يعني أن سطوع القسم الأقل سطوعًا بالنسبة للقسم الأكثر سطوعًا في جهاز واحد لن يتجاوز هذه النسبة عند IF=1 مللي أمبير، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

2.3 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم. يبلغالتيار الأمامي المستمر لكل قسم25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع تخفيض خطي بمعدل 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة. يبلغالتيار الأمامي الذروي لكل قسم90 مللي أمبير، ولكن فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). يجب ألا يتجاوزتبديد الطاقة لكل قسم70 ميلي واط. الحد الأقصى لـالجهد العكسيهو 5 فولت. يمكن للجهاز العمل والتخزين ضمننطاق درجة الحرارةمن -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة اللحام 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ على مسافة 1.6 مم أسفل مستوى الجلوس أثناء التجميع.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهاز "مصنف حسب شدة الإضاءة". وهذا يعني وجود عملية فرز أو تصنيف تعتمد على قياس الناتج الضوئي. على الرغم من عدم تفصيل رموز التصنيف المحددة في هذه الوثيقة، فإن الممارسة المعتادة تتضمن اختبار كل وحدة عند تيار قياسي (مثل 1 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير) وتجميعها في مجموعات ذات نطاقات محددة للحد الأدنى والأقصى لشدة الإضاءة. وهذا يضمن حصول العملاء على شاشات ذات مستويات سطوع متسقة لتيار تشغيل معين، وهو أمر بالغ الأهمية للشاشات متعددة الأرقام أو المنتجات التي تستخدم عدة وحدات جنبًا إلى جنب. يجب على المصممين استشارة الشركة المصنعة للحصول على هيكل التصنيف المحدد ودرجات الشدة المتاحة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية" وهي ضرورية للتصميم التفصيلي. على الرغم من عدم توفير الرسوم البيانية المحددة في مقتطف النص، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذه الأجهزة ستشمل:التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V): يوضح هذا العلاقة غير الخطية، مما يساعد في تحديد المقاوم المتسلسل المطلوب لجهد تزويد معين.شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I-Iv): يشير هذا إلى كيفية زيادة السطوع مع التيار، وغالبًا ما يظهر علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل قبل أن تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا.شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة: يوضح هذا المنحنى تخفيض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات ذات درجة الحرارة العالية أو التيار العالي.التوزيع الطيفي: رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يؤكد قيم الطول الموجي الذروي والسائد وشكل طيف الانبعاث.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

تتميز شاشة LTS-315AJD بوجه رمادي مع أقسام بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة. التغليف هو حزمة ثنائية الخط قياسية مكونة من 14 طرفًا (DIP). يبلغارتفاع الرقم0.3 بوصة (7.62 مم). يتم الإشارة إلى رسم تفصيلي بالأبعاد في ورقة البيانات (الصفحة 2 من 5)، مع توفير جميع الأبعاد بالمليمترات وتسامحات قياسية تبلغ ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذا الرسم بالغ الأهمية لتصميم بصمة PCB، مما يضمن التركيب والمحاذاة المناسبة للشاشة على لوحة الدائرة.

6. توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

يحتوي الجهاز علىتكوين كاثود مشترك. ترتيب الأطراف كما يلي: الطرف 1: الأنود F، الطرف 2: الأنود G، الطرف 3: لا يوجد طرف، الطرف 4: الكاثود المشترك، الطرف 5: لا يوجد طرف، الطرف 6: الأنود E، الطرف 7: الأنود D، الطرف 8: الأنود C، الطرف 9: الأنود RDP (النقطة العشرية اليمنى)، الطرف 10: لا يوجد طرف، الطرف 11: لا يوجد طرف، الطرف 12: الكاثود المشترك، الطرف 13: الأنود B، الطرف 14: الأنود A. الطرفان 4 و 12 متصلان داخليًا ككاثود مشترك. يوضح مخطط الدائرة الداخلية كل LED قسم (من A إلى G و DP) مع أنود متصل بالطرف المعني وجميع الكاثودات مربوطة معًا بأطراف الكاثود المشتركة. يبسط هذا التكوين عملية التعددية (Multiplexing) عند تشغيل أرقام متعددة.

7. إرشادات اللحام والتركيب

الالتزام بملف اللحام المحدد أمر بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري. الحد الأقصى المسموح به لـدرجة حرارة اللحامهو 260 درجة مئوية، ويجب ألا يتعرض المكون لهذه الحرارة لأكثر من 3 ثوانٍ. نقطة القياس هي 1.6 مم أسفل مستوى الجلوس (عادةً سطح PCB). يتوافق هذا مع ملفات إعادة التدفق القياسية الخالية من الرصاص. يوصى باتباع إرشادات IPC القياسية للتنظيف والتعامل مع الأجهزة الحساسة للرطوبة، على الرغم من أن ورقة البيانات لا تحدد مستوى حساسية الرطوبة (MSL). يجب دائمًا مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) المناسبة عند التعامل مع مكونات LED.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية لأي جهاز يتطلب رقمًا واحدًا مرئيًا للغاية. تشمل التطبيقات الشائعة: عدادات لوحية للجهد، أو التيار، أو درجة الحرارة؛ الساعات الرقمية والموقتات؛ لوحات النتائج؛ قراءات الأجهزة على الأجهزة الاستهلاكية (مثل أفران الميكروويف، صانعات القهوة)؛ مؤشرات الحالة على المعدات الصناعية؛ والأجهزة الإلكترونية المحمولة.

8.2 اعتبارات التصميم

الحد من التيار:يجب استخدام مقاوم متسلسل مع أنود كل قسم (أو في مسار الكاثود المشترك) للحد من التيار الأمامي إلى قيمة آمنة، عادةً بين 5 مللي أمبير و 20 مللي أمبير اعتمادًا على السطوع المطلوب وميزانية الطاقة. يتم حساب قيمة المقاوم باستخدام R = (Vcc - Vf) / If، حيث Vcc هو جهد التزويد، Vf هو الجهد الأمامي للقسم (استخدم القيمة القصوى للموثوقية)، و If هو التيار الأمامي المطلوب.التعددية (Multiplexing):للشاشات متعددة الأرقام، يتم استخدام نظام تعددية حيث يتم إضاءة الأرقام واحدًا تلو الآخر بسرعة. تصميم الكاثود المشترك لشاشة LTS-315AJD مناسب جدًا لهذا. يسمح تصنيف تيار الذروة بتيارات نبضية أعلى أثناء التعددية لتحقيق سطوع ملحوظ أعلى.زاوية المشاهدة:تشير ورقة البيانات إلى زاوية مشاهدة واسعة، والتي يجب أخذها في الاعتبار عند التنسيب الميكانيكي للشاشة بالنسبة للمستخدم.

9. المقارنة الفنية والتمييز

العامل المميز الرئيسي لشاشة LTS-315AJD هو استخدامها لـتقنية AlInGaP على ركيزة GaAs غير شفافة. مقارنةً بمصابيح LED الحمراء التقليدية من نوع GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، تقدم تقنية AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يعني ناتجًا ضوئيًا أكبر لنفس قدرة الإدخال الكهربائية. وينتج عن ذلك ميزات "السطوع العالي" و"متطلبات الطاقة المنخفضة" المذكورة. كما أن اللون الأحمر الشديد (الطول الموجي السائد ~639 نانومتر) أكثر تشبعًا وتميزًا بصريًا من مصابيح LED الحمراء القياسية. ويعزز تصميم الوجه الرمادي/الأقسام البيضاء التباين، مما يساهم في "مظهر الأحرف الممتاز". ويوفر التصنيف حسب شدة الإضاءة مستوى إضافيًا من مراقبة الجودة لا يتوفر دائمًا في الشاشات الأساسية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: ما قيمة المقاوم التي يجب استخدامها لتشغيل قسم بجهد تزويد 5 فولت؟

ج: باستخدام أقصى Vf وهو 2.6 فولت و If مستهدف قدره 15 مللي أمبير: R = (5V - 2.6V) / 0.015A = 160 أوم. سيكون المقاوم القياسي 150 أو 180 أوم مناسبًا. تحقق دائمًا من السطوع عند التيار المختار.

س: هل يمكنني توصيل طرفي الكاثود المشترك معًا على لوحة الدائرة (PCB)؟

ج: نعم، الطرفان 4 و 12 متصلان داخليًا. يوصى بتوصيلهما معًا على PCB لتقليل المقاومة وتحسين توزيع التيار، خاصة عند تشغيل جميع الأقسام في وقت واحد.

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. الطول الموجي السائد هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي سيبدو له نفس لون ناتج LED لعين الإنسان. الطول الموجي السائد أكثر صلة بتحديد اللون.

س: كيف تؤثر درجة الحرارة على الأداء؟

ج: مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض الجهد الأمامي (Vf) عادةً قليلاً، بينما تنخفض شدة الإضاءة بشكل أكثر وضوحًا. كما ينخفض تصنيف التيار المستمر أيضًا فوق 25 درجة مئوية. صمم لأقصى درجة حرارة تشغيل متوقعة.

11. مثال عملي للتصميم والاستخدام

فكر في تصميم فولتميتر رقمي بسيط يقرأ من 0 إلى 9. يمكن استخدام دبابيس الإدخال/الإخراج لوحدة التحكم الدقيقة (Microcontroller) لتشغيل أنودات الأقسام (من A إلى G) من خلال مقاومات محددة للتيار (مثل 180 أوم لنظام 5 فولت). سيتم توصيل طرف (أطراف) الكاثود المشترك بدبوس وحدة تحكم دقيقة تم تكوينه كمخرج تصريف مفتوح (open-drain) أو من خلال ترانزستور NPN لسحب تيار الأقسام المجمع. ستقوم وحدة التحكم الدقيقة بفك تشفير الجهد المقاس إلى نمط سبعة أقسام وإخراجه. يمكن استخدام النقطة العشرية (RDP) اختياريًا. يجعل انخفاض متطلبات الطاقة هذا مناسبًا للنماذج الأولية التي تعمل بالبطارية. يضمن التباين العالي والسطوع سهولة القراءة في ظروف إضاءة مختلفة.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

تعتمد شاشة LTS-315AJD على مادة أشباه الموصلاتAlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم). عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n لهذه المادة، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، في منطقة الأحمر الشديد. يساعد استخدامركيزة GaAs غير شفافةعلى امتصاص الضوء الشارد، مما يحسن التباين عن طريق منع الانعكاس الداخلي الذي قد يجعل الأقسام غير المضاءة تبدو مضاءة بشكل خافت. ينبعث الضوء من السطح العلوي للشريحة، من خلال عدسة إيبوكسي تشكل زاوية المشاهدة.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

بينما تظل شاشات العرض السباعية المنفصلة حيوية لتطبيقات محددة، فإن الاتجاه الأوسع في تكنولوجيا العرض يتجه نحو التكامل والتقليص. وهذا يشمل انتشار شاشات OLED و LCD ذات المصفوفة النقطية التي تقدم إمكانيات أبجدية رقمية ورسومية. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب البساطة الشديدة، والمتانة، والسطوع العالي في ضوء الشمس، ونطاق درجة حرارة واسع، والتكلفة المنخفضة، تظل شاشات العرض السباعية LED مثل LTS-315AJD الخيار الأمثل. تؤدي التطورات في مواد LED، مثل الانتقال من GaAsP إلى AlInGaP الموثق هنا، إلى تحسين كفاءتها وموثوقيتها باستمرار. قد تشمل التطورات المستقبلية مواد ذات كفاءة أعلى وتكامل مباشر للإلكترونيات الدافعة في حزمة العرض.