ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-10804JD-02J - ارتفاع الرقم 1.0 بوصة - اللون الأحمر الفائق (650 نانومتر) - تيار أمامي 25 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-10804JD-02J هي شاشة رقمية أحادية الرقم ذات سبعة أجزاء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة وعالية الوضوح. وظيفتها الأساسية هي تحويل الإشارات الكهربائية إلى أحرف رقمية مرئية (0-9) وبعض الحروف. يستخدم الجهاز تقنية أشباه الموصلات المتقدمة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) المزروعة على ركيزة زرنيخيد الجاليوم (GaAs) لإنتاج انبعاثه الأحمر الفائق المميز. تقدم هذه التقنية مزايا في الكفاءة وشدة الإضاءة مقارنة بمواد LED القديمة. تتميز الشاشة بلوحة وجه رمادية مع موزعات ضوئية بيضاء للأجزاء، مما يوفر تباينًا عاليًا لتحقيق أفضل قابلية للقراءة تحت ظروف الإضاءة المختلفة. يتم تصنيفها كجهاز منخفض التيار، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تعمل بالبطارية أو الحساسة للطاقة حيث يكون تقليل استهلاك الطاقة أمرًا بالغ الأهمية.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

تتضمن الشاشة عدة ميزات رئيسية تحدد أدائها ونطاق تطبيقها:

• ارتفاع الرقم 1.0 بوصة (25.4 ملم):يضمن هذا الحجم الكبير للأحرف وضوحًا ممتازًا من مسافة بعيدة، مما يجعله مثاليًا لمقاييس اللوحات، وأجهزة القياس، وشاشات التحكم الصناعية.
• أجزاء متصلة ومتجانسة:تم تصميم الأجزاء لتنبعث منها الضوء بشكل متساوٍ عبر سطحها بالكامل، مما يلغي البقع الساخنة ويخلق مظهرًا احترافيًا ومتسقًا.
• متطلبات طاقة منخفضة:تعمل عند تيار أمامي نموذجي قدره 20 مللي أمبير لكل جزء، مما يستهلك الحد الأدنى من الطاقة، مما يطيل عمر البطارية في الأجهزة المحمولة.
• سطوع عالي وتباين عالي:يجمع بين مصابيح LED AlInGaP الساطعة وتصميم الوجه الرمادي/الأجزاء البيضاء لتقديم إضاءة وتباين متفوقين، مما يضمن إمكانية القراءة في كل من البيئات المظلمة والمضاءة بشكل ساطع.
• زاوية مشاهدة واسعة:يسمح التصميم البصري بالتعرف الواضح على الأحرف من مجموعة واسعة من الزوايا، مما يعزز قابلية الاستخدام.
• تصنيف حسب شدة الإضاءة:يتم فرز أو اختبار الوحدات لضمان مستويات إخراج ضوئي متسقة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تستخدم شاشات متعددة حيث يكون التوحيد مطلوبًا.
• عبوة خالية من الرصاص (متوافقة مع RoHS):يتوافق البناء مع توجيه تقييد المواد الخطرة، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في المنتجات المباعة في الأسواق ذات اللوائح البيئية الصارمة.

1.2 تعريف الجهاز وتركيبه

يوفر رقم الجزء LTS-10804JD-02J معلومات محددة حول الجهاز. يشير إلى تكوين الأنود المشترك، مما يعني أن أنودات جميع أجزاء LED متصلة داخليًا ومخرجة إلى أطراف مشتركة. يبسط هذا التكوين التعدد في الشاشات متعددة الأرقام. يشير "النقطة العشرية اليمنى" إلى تضمين جزء النقطة العشرية اليمنى (DP). يؤدي استخدام رقائق AlInGaP الحمراء الفائقة إلى طول موجي سائد يبلغ حوالي 639 نانومتر، وهو في الجزء الأحمر العميق من الطيف المرئي.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للخصائص الكهربائية والبصرية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي قد تتجاوزها حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• تبديد الطاقة لكل جزء:70 ملي واط. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الحد في ارتفاع درجة الحرارة وتسريع تدهور رقاقة LED.
• التيار الأمامي الذروي لكل جزء:90 مللي أمبير، ولكن فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا التقييم ذو صلة بتطبيقات الوميض عالية الكثافة القصيرة.
• التيار الأمامي المستمر لكل جزء:25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التيار خطيًا بمعدل 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة حرارة المحيط (Ta) فوق 25 درجة مئوية. على سبيل المثال، عند 85 درجة مئوية، سيكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر تقريبًا: 25 مللي أمبير - [0.33 مللي أمبير/درجة مئوية * (85 درجة مئوية - 25 درجة مئوية)] = 5.2 مللي أمبير.
• الجهد العكسي لكل جزء:5 فولت. يمكن أن يؤدي تطبيق جهد انحياز عكسي أعلى من هذا إلى حدوث انهيار الوصلة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. يمكن للجهاز تحمل درجات الحرارة القصوى هذه دون تلف دائم، على الرغم من أن الأداء عند درجات الحرارة القصوى سيكون خارج المعلمات النموذجية المحددة.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (Ta=25°C)

تحدد هذه المعلمات أداء الجهاز تحت ظروف التشغيل العادية.

• شدة الإضاءة المتوسطة (Iv):2000-3300 ميكروكانديلا عند IF=1mA. هذا مقياس للسطوع الذي تدركه العين البشرية. يشير النطاق الواسع إلى انتشار نموذجي؛ للمطابقة الدقيقة، استشر معلومات الفرز.
• الطول الموجي الذروي للانبعاث (λp):650 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه ناتج الطاقة الطيفية أعلى.
• الطول الموجي السائد (λd):639 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يتطابق بشكل أفضل مع لون الضوء المنبعث، وهو أحمر عميق ومشبع.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ يعني العرض الأضيق إخراجًا أكثر أحادية اللون (لون نقي).
• الجهد الأمامي لكل رقاقة (VF):2.10V إلى 2.60V عند IF=20mA. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED أثناء التشغيل. يجب أن تأخذ تصميمات الدوائر في الاعتبار هذا النطاق لضمان تشغيل التيار بشكل متسق.
• التيار العكسي لكل جزء (IR):الحد الأقصى 100 ميكرو أمبير عند VR=5V. هذا مواصفات تيار تسرب لأغراض الاختبار فقط؛ لا يُقصد بالجهاز التشغيل بجهد انحياز عكسي مستمر.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:2:1 كحد أقصى للأجزاء في منطقة ضوئية مماثلة. هذا يعني أن الجزء الأكثر خفوتًا لن يقل سطوعه عن نصف سطوع الجزء الأكثر سطوعًا تحت نفس الظروف، مما يضمن توحيد الأحرف.
• تداخل:المواصفات أقل من 2.50%. يشير هذا إلى الانبعاث الضوئي غير المرغوب فيه من جزء من المفترض أن يكون مغلقًا، بسبب تسرب كهربائي أو بصري من الأجزاء المجاورة المزودة بالطاقة.

3. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

3.1 أبعاد العبوة والتفاوتات

المخطط الفيزيائي للشاشة أمر بالغ الأهمية لتخطيط PCB والتكامل الميكانيكي. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية من ورقة البيانات:

• جميع الأبعاد الأساسية لها تفاوت ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• تفاوت إزاحة طرف الدبوس هو ±0.4 مم، والذي يجب مراعاته لوضع فتحات PCB.
• يبلغ قطر فتحة PCB الموصى به للأطراف 1.40 مم لضمان ملاءمة مناسبة للحام.
• يتم تعريف معايير مراقبة الجودة للعيوب البصرية: مواد غريبة على جزء (≤10 ميل)، فقاعات في مادة الجزء (≤10 ميل)، انحناء العاكس (≤1% من الطول)، وتلوث حبر السطح (≤20 ميل).

3.2 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

يحتوي الجهاز على تكوين 14 طرفًا. يظهر مخطط الدائرة الداخلية هيكل الأنود المشترك. توصيل الأطراف كما يلي:

• الأطراف 4 و 11: الأنود المشترك (CA). هذه متصلة داخليًا.
• كاثودات الأجزاء: الطرف 1 (E)، الطرف 2 (D)، الطرف 5 (C)، الطرف 6 (DP)، الطرف 8 (B)، الطرف 9 (A)، الطرف 12 (F)، الطرف 14 (G).
• لا يوجد اتصال (NC): الأطراف 3، 7، 10، 13. هذه الأطراف موجودة فعليًا ولكن ليس لها اتصال كهربائي داخلي.

هذا التوصيل للأطراف قياسي للعديد من شاشات الأنود المشترك أحادية الرقم، مما يساعد في قابلية نقل التصميم. يسمح طرفا الأنود المشترك (4 و 11) بتوجيه PCB أكثر مرونة ويمكن أن يساعد في موازنة توزيع التيار.

4. إرشادات اللحام والتجميع

4.1 ملف اللحام والشروط

اللحام السليم ضروري لمنع التلف الحراري. تحدد ورقة البيانات طريقتين:

• اللحام الآلي (الموجي):يمكن تعريض الجهاز لدرجة حرارة اللحام 1/16 بوصة (≈1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس لمدة أقصاها 5 ثوانٍ عند 260 درجة مئوية. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة جسم الجهاز نفسه الحد الأقصى لتصنيف درجة الحرارة أثناء هذه العملية.
• اللحام اليدوي:للحام اليدوي، يجب تطبيق طرف المكواة 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس لمدة أقصاها 5 ثوانٍ عند 350 درجة مئوية ±30 درجة مئوية. يتطلب الوقت الأقصر عند درجة حرارة أعلى مهارة تشغيلية دقيقة لتجنب ارتفاع درجة الحرارة.

الخطر الأساسي هو الحرارة المفرطة التي تنتقل عبر إطار التوصيل وتتلف عبوة الإيبوكسي أو الروابط السلكية الداخلية التي تربط رقاقة LED بالأطراف.

5. اختبارات الموثوقية والبيئة

يخضع الجهاز لسلسلة من الاختبارات الموحدة لضمان الأداء طويل الأمد والمتانة. تشير ظروف الاختبار إلى المعايير العسكرية (MIL-STD)، والصناعية اليابانية (JIS)، والمعايير الداخلية المعمول بها.

• عمر التشغيل (RTOL):1000 ساعة من التشغيل المستمر عند أقصى تيار مقنن تحت درجة حرارة الغرفة. يتم فحص الأداء على فترات (0، 168، 500، 800، 1000 ساعة) لمراقبة التدهور.
• اختبارات الإجهاد البيئي:تشمل هذه التخزين في درجة حرارة عالية/رطوبة (65 درجة مئوية، 90-95% رطوبة نسبية، 500 ساعة)، التخزين في درجة حرارة عالية (105 درجة مئوية، 1000 ساعة)، التخزين في درجة حرارة منخفضة (-35 درجة مئوية، 1000 ساعة)، دورات درجة الحرارة (30 دورة بين -35 درجة مئوية و 105 درجة مئوية)، والصدمة الحرارية (30 دورة بين -35 درجة مئوية و 105 درجة مئوية).
• اختبارات قابلية اللحام:مقاومة اللحام (260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ) وقابلية اللحام (245 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ) تتحقق من أن الأطراف يمكنها تحمل عمليات التجميع وتشكيل وصلات لحام مناسبة.

تحاكي هذه الاختبارات سنوات من التشغيل الميداني وظروف التخزين القاسية، مما يوفر ثقة في متانة المكون.

6. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

نظرًا لحجم الرقم الكبير، والتباين العالي، وانخفاض استهلاك الطاقة، فإن LTS-10804JD-02J مناسبة تمامًا لـ:

• معدات الاختبار والقياس:المقاييس المتعددة الرقمية، عدادات التردد، مصادر الطاقة.
• ضوابط صناعية:عروض متغيرات العملية (درجة الحرارة، الضغط، التدفق)، قراءات المؤقت، شاشات العداد.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:الساعات ذات الطراز القديم، شاشات معدات الصوت (مثل مستوى خرج المضخم)، لوحات تحكم الأجهزة.
• قطع غيار السيارات:المقاييس والقراءات حيث تكون الرؤية العالية مطلوبة.

6.2 اعتبارات التصميم الحرجة

تتضمن ورقة البيانات تحذيرات حاسمة لمهندس التصميم:

• تيار التشغيل ودرجة الحرارة:سيؤدي تجاوز التيار الأمامي المستمر الموصى به أو درجة حرارة التشغيل إلى تسريع تدهور إخراج الضوء (انخفاض اللومن) ويمكن أن يتسبب في فشل مبكر. يجب اتباع منحنى التخفيض للتيار مقابل درجة الحرارة بدقة.
• حماية الدائرة:يجب أن تتضمن دائرة القيادة حماية ضد الجهود العكسية والتغيرات المفاجئة في الجهد التي يمكن أن تحدث أثناء عمليات التشغيل أو الإيقاف. المقاوم التسلسلي البسيط غير كافٍ للحماية من التغيرات المفاجئة؛ قد تكون هناك حاجة إلى الثنائيات أو دوائر أكثر تعقيدًا.
• تشغيل التيار الثابت:للحصول على سطوع متسق وللتخفيف من آثار اختلاف الجهد الأمامي (VF) من وحدة إلى أخرى ومع درجة الحرارة، يوصى بشدة باستخدام مشغل تيار ثابت بدلاً من مقاومة محددة للتيار البسيطة. يضمن هذا أن كل جزء يتلقى التيار المقصود بغض النظر عن تحولات VF.
• نطاق الجهد الأمامي:يجب تصميم مصدر الطاقة أو دائرة المشغل لاستيعاب النطاق الكامل لـ VF (2.10V إلى 2.60V عند 20mA) لضمان إمكانية توصيل تيار القيادة المستهدف تحت جميع الظروف. إذا كنت تستخدم مصدر جهد مع مقاوم تسلسلي، يجب أن يكون جهد الإمداد مرتفعًا بما يكفي للتغلب على أقصى VF بالإضافة إلى انخفاض المقاوم.

7. تحليل منحنى الأداء والمقارنة التقنية

7.1 تفسير المنحنيات النموذجية

بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، تتضمن أوراق البيانات النموذجية لمثل هذه الأجهزة:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي (I_Vمقابل I_F):يكون هذا المنحنى خطيًا عادةً عند التيارات المنخفضة ولكنه قد يُظهر سلوك تشبع أو شبه خطي عند التيارات الأعلى، مما يؤكد الحاجة إلى التشغيل ضمن النطاق المحدد للكفاءة.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (V_Fمقابل I_F):يظهر هذا العلاقة الأسية المميزة للثنائي. يتحول المنحنى مع درجة الحرارة؛ V_Fينخفض مع زيادة درجة الحرارة لتيار معين.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة المحيط (I_Vمقابل T_a):ينخفض إخراج الضوء عمومًا مع ارتفاع درجة حرارة المحيط. هذا المنحنى حاسم للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يظهر شدة الضوء عبر الأطوال الموجية، متمركز حول 650 نانومتر بنصف عرض نموذجي 20 نانومتر، مما يؤكد اللون الأحمر الفائق.

7.2 التمييز عن التقنيات الأخرى

مقارنة بتقنيات عرض السبعة أجزاء الشائعة الأخرى:

• مقابل مصابيح LED الحمراء القياسية GaAsP/GaP:يقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير (مزيد من إخراج الضوء لكل مللي أمبير من التيار) وأداء أفضل في درجات الحرارة العالية، مما يؤدي إلى شاشات أكثر سطوعًا مع استهلاك طاقة أقل أو عمر أطول.
• مقابل شاشات LCD:مصابيح LED انبعاثية (تنتج ضوءها الخاص)، مما يجعلها مرئية بوضوح في الظلام بدون إضاءة خلفية. كما أن لديها زاوية مشاهدة أوسع بكثير ووقت استجابة أسرع. ومع ذلك، فإنها تستهلك عمومًا طاقة أكثر من شاشات LCD العاكسة.
• مقابل شاشات VFD (شاشات الفلورسنت المفرغة):مصابيح LED صلبة، أكثر متانة، تتطلب جهود تشغيل أقل، ولها عمر تشغيلي أطول. يمكن أن تقدم شاشات VFD جمالية مختلفة (غالبًا أزرق-أخضر) وزوايا مشاهدة واسعة جدًا.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

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

ج: نعم، ولكن هناك حاجة إلى حساب دقيق. لتيار جزء 20 مللي أمبير و V_Fنموذجي 2.4V، ستكون قيمة المقاوم التسلسلي R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 أوم. يجب عليك استخدام أقصى V_F(2.6V) لضمان توفر جهد كافٍ للوصول إلى 20 مللي أمبير تحت أسوأ الظروف: R_min = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 أوم. سيوفر المقاوم 120 أوم على الأقل 20 مللي أمبير. ومع ذلك، سيختلف السطوع مع V_F.

س: لماذا يوجد طرفا أنود مشترك (4 و 11)؟

ج: إنهما متصلان داخليًا. يوفر وجود طرفين استقرارًا ميكانيكيًا، ويسمح بتوجيه PCB مزدوج الجوانب لتقليل مقاومة التتبع، ويساعد في تبديد الحرارة من اتصال الأنود المشترك، الذي يحمل مجموع تيارات جميع الأجزاء المضاءة.

س: ما هو الغرض من اتصالات "لا يوجد طرف"؟

ج: إنها عناصر نائبة للحفاظ على بصمة DIP (حزمة مزدوجة الخط) قياسية مكونة من 14 طرفًا. يسمح هذا للشاشة بأن تكون متوافقة ماديًا مع المقابس وتخطيطات PCB المصممة لأجهزة 14 طرفًا أخرى أو شاشات بتكوينات داخلية مختلفة (مثل الكاثود المشترك).

س: كيف يمكنني التحكم في النقطة العشرية؟

ج: النقطة العشرية (DP) هي ببساطة جزء LED آخر، يتم التحكم فيها بواسطة كاثودها الخاص (الطرف 6). لإضاءتها، ستقوم بتوصيل الأنودات المشتركة (الأطراف 4/11) بجهد موجب وتصريف التيار من الطرف 6 إلى الأرض من خلال مقاومة محددة للتيار المناسبة أو مشغل، تمامًا مثل أي جزء آخر (A-G).