ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-10804KF - ارتفاع الرقم 1.0 بوصة - لون أصفر برتقالي - تيار أمامي 25 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-10804KF هي شاشة أحادية الرقم وأبجدية رقمية ذات سبعة مقاطع، مصممة للتطبيقات التي تتطلب عرضًا رقميًا واضحًا وساطعًا. وظيفتها الأساسية هي تمثيل الأرقام (0-9) وبعض الحروف بصريًا باستخدام مقاطع LED يتم التحكم فيها بشكل فردي. يستخدم الجهاز تقنية أشباه الموصلات المتقدمة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) المزروعة على ركيزة زرنيخيد الجاليوم (GaAs) لإنتاج انبعاث الضوء الأصفر البرتقالي المميز. يعد اختيار هذه المادة أساسيًا لأدائه، حيث يوفر كفاءة أعلى واستقرارًا حراريًا أفضل مقارنة بالتقنيات القديمة مثل فوسفيد الجاليوم القياسي. تتميز الشاشة بلوحة وجه سوداء مع علامات مقاطع بيضاء، مما يعزز بشكل كبير التباين وسهولة القراءة تحت ظروف الإضاءة المختلفة، مما يجعلها مناسبة لكل من التطبيقات الداخلية والخارجية حيث تكون الرؤية أمرًا بالغ الأهمية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تقدم شاشة LTS-10804KF عدة مزايا مميزة تضعها في موقع جيد في سوق الإلكترونيات الصناعية والاستهلاكية. متطلباتها المنخفضة للطاقة هي فائدة أساسية، تسمح بالدمج في الأجهزة التي تعمل بالبطارية أو الحساسة للطاقة دون المساس بالسطوع. تضمن الشدة الضوئية العالية، المصنفة من أجل الاتساق، مظهرًا موحدًا عبر دفعات الإنتاج، وهو أمر حيوي للشاشات متعددة الأرقام في الأدوات واللوحات. تترجم موثوقية الحالة الصلبة لمصابيح LED إلى عمر تشغيلي طويل ومقاومة للصدمات والاهتزازات، متفوقة على شاشات الفلورسنت المتوهجة أو المفرغة التقليدية. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة إمكانية القراءة من مواضع مختلفة، وهو أمر أساسي لأجهزة قياس اللوحات، ومعدات الاختبار، ومؤشرات الحالة. يضمن التغليف الخالي من الرصاص الامتثال للوائح البيئية العالمية مثل RoHS. يجعل هذا المزيج من الميزات الشاشة مثالية للأسواق المستهدفة بما في ذلك لوحات التحكم الصناعية، ولوحات عدادات السيارات (للملحقات التكميلية)، والأجهزة الطبية، ومعدات الاختبار والقياس، والأجهزة الاستهلاكية حيث يكون العرض الرقمي المتين والواحد والكفؤ مطلوبًا.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يعد الفهم الشامل للمواصفات الكهربائية والبصرية أمرًا بالغ الأهمية لتصميم الدوائر الكهربائية ودمجها بنجاح.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. الحد الأقصى لتبديد الطاقة لكل مقطع هو 134 ملي واط. يبلغ الحد الأقصى للتيار الأمامي لكل مقطع 60 مللي أمبير، ولكن هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. للتشغيل المستمر، الحد الأقصى للتيار الأمامي لكل مقطع هو 25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع تخفيض خطي بمعدل 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. يعد هذا التخفيض بالغ الأهمية للإدارة الحرارية؛ حيث أن تجاوز التيار المستمر عند درجة حرارة معينة يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة، وتسارع استهلاك اللومن، والفشل في النهاية. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين المحدد من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية، مما يشير إلى أداء قوي في البيئات القاسية. تحدد حالة اللحام درجة حرارة قصوى تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ على مسافة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس، مما يوفر إرشادات واضحة لعمليات تجميع لوحة الدوائر المطبوعة.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات التشغيل النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة = 25 درجة مئوية. تتراوح الشدة الضوئية المتوسطة (Iv) لكل مقطع من 420 ميكرو كانديلا (الحد الأدنى) إلى 1400 ميكرو كانديلا (النموذجي) عند تيار أمامي (If) قدره 1 مللي أمبير. يعد هذا السطوع العالي عند التيار المنخفض سمة مميزة لتقنية AlInGaP. طول موجة الانبعاث القصوى (λp) هو 611 نانومتر، والطول الموجي السائد (λd) هو 605 نانومتر، مما يحدد نقطة اللون الأصفر البرتقالي. نصف عرض الخط الطيفي (Δλ) هو 17 نانومتر، مما يشير إلى نطاق طيفي ضيق نسبيًا يساهم في نقاء اللون. يتراوح الجهد الأمامي (Vf) لكل مقطع بشكل نموذجي من 4.20 فولت إلى 5.20 فولت عند If=20mA. من الجدير بالملاحظة أن النقطة العشرية (DP) لها جهد أمامي أقل، موضح بين قوسين كـ 2.1 فولت إلى 2.6 فولت، والذي يجب أخذه في الاعتبار في دائرة القيادة، مما يشير على الأرجح إلى أنها تستخدم تقنية شريحة مختلفة (ربما GaP قياسي). يتم تحديد التيار العكسي (Ir) بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (Vr) قدره 10 فولت للمقاطع و 5 فولت للنقطة العشرية. هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط، ولا يجب تشغيل الجهاز تحت انحياز عكسي. نسبة مطابقة الشدة الضوئية بين المقاطع في منطقة ضوئية مماثلة هي 2:1 كحد أقصى عند If=10mA، مما يضمن تجانسًا مقبولاً. يتم تحديد التداخل بين المقاطع ليكون أقل من 1.0٪، مما يقلل من الإضاءة غير المرغوب فيها للمقاطع المجاورة.

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهاز \"مصنف للشدة الضوئية\". وهذا يعني أن نظام تصنيف قيد الاستخدام، على الرغم من عدم تفصيل رموز التصنيف المحددة هنا. في الممارسة العملية، غالبًا ما يقوم المصنعون بفرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على معايير رئيسية مثل الشدة الضوئية والجهد الأمامي لضمان الاتساق داخل دفعة إنتاج واحدة أو طلب واحد. يجب على المصممين استشارة الشركة المصنعة للحصول على معلومات تفصيلية عن التصنيف إذا كانت تطبيقاتهم تتطلب مطابقة شديدة للشدة عبر شاشات متعددة. يعطي نطاق الشدة النموذجي المقدم (420-1400 ميكرو كانديلا) مؤشراً على الانتشار المحتمل.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما تشير ملف PDF إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية / البصرية النموذجية\"، إلا أن الرسوم البيانية المحددة غير مدرجة في المحتوى المقدم. عادةً، تتضمن هذه المنحنيات لشاشة LED ما يلي:التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V): يوضح هذا الرسم البياني العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد. جهد الركبة هو المكان الذي يبدأ فيه LED في إصدار الضوء بشكل ملحوظ. يساعد المنحنى في اختيار المقاوم المحدد للتيار المناسب أو تصميم برامج تشغيل تيار ثابت.الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (منحنى L-I): يوضح هذا كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار. يكون خطيًا بشكل عام على مدى معين ولكنه سيشبع عند التيارات العالية بسبب التأثيرات الحرارية.الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة: يوضح هذا المنحنى انخفاض إخراج الضوء مع زيادة درجة حرارة التقاطع، مما يسلط الضوء على أهمية الإدارة الحرارية.توزيع الطاقة الطيفية: رسم بياني يرسم الشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند حوالي 611 نانومتر والشكل المحدد بنصف العرض 17 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد التغليف والتفاوتات المسموح بها

يبلغ ارتفاع الرقم في الشاشة 1.0 بوصة (25.4 مم). جميع الأبعاد الأساسية لها تفاوت ±0.25 مم (0.01 بوصة). تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية حدودًا على المواد الغريبة أو الفقاعات داخل المقطع (≤20 ميل)، وانحناء العاكس (≤1٪ من طوله)، وتلوث حبر السطح (≤20 ميل). تفاوت إزاحة طرف الدبوس هو ±0.40 مم. قطر فتحة لوحة الدوائر المطبوعة الموصى به للأرجل هو 1.00 مم، وهو أمر مهم لضمان الملاءمة الميكانيكية المناسبة وموثوقية وصلة اللحام أثناء اللحام الموجي أو إعادة التدفق.

5.2 تكوين الأرجل والقطبية

شاشة LTS-10804KF هي شاشة ذات أنود مشترك. يظهر مخطط الدائرة الداخلية أن جميع أنودات المقاطع متصلة معًا بأرجل الأنود المشتركة (الدبوس 4 والدبوس 11). لكل كاثود مقطع (من A إلى G و DP) دبوس مخصص خاص به. لإضاءة مقطع ما، يجب توصيل دبوس الأنود المشترك المقابل بجهد موجب (من خلال مقاوم محدد للتيار أو برنامج تشغيل)، ويجب سحب دبوس الكاثود الخاص بالمقطع إلى مستوى منخفض (موصول بالأرض). الدبابيس 3 و 7 و 10 و 13 مذكورة على أنها \"لا يوجد اتصال\" (N/C). توزيع الأرجل هو: 1:E، 2:D، 3:N/C، 4:الأنود المشترك، 5:C، 6:DP، 7:N/C، 8:B، 9:A، 10:N/C، 11:الأنود المشترك، 12:F، 13:N/C، 14:G.

6. إرشادات اللحام والتجميع

تحدد الحدود القصوى المطلقة حالة اللحام: يجب ألا تتجاوز درجة حرارة جسم المكون الحد الأقصى المسموح به أثناء التجميع، مع إرشاد بدرجة حرارة 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ على مسافة 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس. هذا نموذجي للحام الموجي. بالنسبة للحام بإعادة التدفق، سيكون الملف الشخصي القياسي الخالي من الرصاص بدرجة حرارة ذروة حوالي 260 درجة مئوية مناسبًا، ولكن يجب التحكم في وقت التعرض فوق نقطة الانصهار. يجب على المصممين التأكد من أن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا لمنع ارتفاع درجة حرارة شرائح LED من خلال الأرجل. قبل اللحام، يجب تخزين المكونات ضمن النطاق المحدد من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية في ظروف جافة لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يتسبب في \"انفجار\" أثناء إعادة التدفق.

7. توصيات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

تتطلب الشاشة مقاومات محددة للتيار خارجية لكل مقطع أو دائرة متكاملة مخصصة لقيادة LED. لتصميم مضاعف بسيط مع متحكم دقيق، سيتم تبديل دبابيس الأنود المشتركة عبر ترانزستورات PNP أو برامج تشغيل عالية الجانب، بينما ستكون كاثودات المقاطع متصلة بدبابيس المتحكم الدقيق أو سجل إزاحة بقدرة على سحب التيار. يتطلب الجهد الأمامي المختلف للنقطة العشرية (DP) حساب مقاوم محدد للتيار منفصل. يوصى باستخدام برنامج تشغيل تيار ثابت للتطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في السطوع واستقرارًا على درجة الحرارة.

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار: استخدم دائمًا مقاومات على التوالي أو برامج تشغيل تيار ثابت. احسب قيم المقاومات بناءً على جهد الإمداد، والجهد الأمامي لـ LED (استخدم أقصى Vf لتصميم آمن)، والتيار الأمامي المطلوب (ابق أقل بكثير من الحد الأقصى المستمر 25mA، على سبيل المثال، 10-15mA لسطوع جيد وطول عمر).
• الإدارة الحرارية: على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض لكل مقطع، إلا أن الشاشات متعددة الأرقام أو درجات الحرارة المحيطة العالية تتطلب الاهتمام. تأكد من تدفق هواء كافٍ وضع في الاعتبار منحنى التخفيض. تجنب وضع الشاشة بالقرب من مصادر حرارة أخرى.
• زاوية المشاهدة: زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة، ولكن للحصول على أفضل إمكانية للقراءة، ضع الشاشة بشكل عمودي على خط البصر الأساسي للمستخدم.
• حماية من التفريغ الكهروستاتيكي: مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. نفذ إجراءات التعامل مع التفريغ الكهروستاتيكي القياسية أثناء التجميع.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بشاشات LED الحمراء القديمة من GaAsP أو شاشات LED الخضراء القياسية من GaP، تقدم تقنية AlInGaP في LTS-10804KF فعالية ضوئية فائقة، مما يعني إخراج أكثر سطوعًا لنفس التيار، أو إخراج مكافئ بطاقة أقل. يوفر اللون الأصفر البرتقالي رؤية ممتازة وغالبًا ما يُنظر إليه ذاتيًا على أنه أكثر سطوعًا من الأحمر. مقارنة بشاشات المصفوفة النقطية، فإن جهاز السبعة مقاطع أبسط في القيادة وفك التشفير، ويتطلب عددًا أقل من دبابيس الإدخال/الإخراج لرقم واحد، مما يجعله فعالاً من حيث التكلفة للتطبيقات التي تحتاج فقط إلى عرض الأرقام. المقايضة الرئيسية هي القصر على الأحرف الأبجدية الرقمية بدلاً من الرسومات الكاملة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: لماذا هناك نطاقان مختلفان للجهد الأمامي مدرجان (للمقاطع والنقطة العشرية)؟

ج: من المحتمل أن تستخدم النقطة العشرية مادة أشباه موصلات مختلفة (مثل GaP القياسي للأحمر) مع فجوة نطاق أقل، مما يؤدي إلى جهد أمامي أقل. يجب أخذ هذا في الاعتبار عند تصميم دائرة القيادة.

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

ج: نعم، ولكن هناك حاجة إلى حساب دقيق للمقاوم المحدد للتيار. لمقطع مع Vf(أقصى)=5.2V عند 20mA، فإن مصدر الطاقة 5V غير كافٍ للتغلب على الجهد الأمامي. يجب إما التشغيل بتيار أقل (حيث يكون Vf أقل، انظر المنحنيات النموذجية) أو استخدام جهد إمداد أعلى من أقصى Vf، مثل 6V أو 12V، مع مقاوم مناسب.

س: ماذا تعني \"نسبة مطابقة الشدة الضوئية 2:1\"؟

ج: تعني أن الشدة المقاسة لأكثر المقاطع خفوتًا مقارنة بأكثرها سطوعًا في منطقة مماثلة (على سبيل المثال، جميع مقاطع \"A\") لن تكون أسوأ من نسبة 1:2. لن يكون المقطع الأكثر سطوعًا أكثر من ضعف سطوع المقطع الأكثر خفوتًا تحت نفس ظروف الاختبار.

10. مثال تطبيقي عملي

حالة: تصميم قراءة فولتميتر رقمي

يقوم مصمم بإنشاء فولتميتر تيار مستمر مكون من 3 أرقام. يختار ثلاث شاشات LTS-10804KF. لدى المتحكم الدقيق عدد محدود من دبابيس الإدخال/الإخراج، لذلك يستخدمون مخطط مضاعفة. يتم توصيل دبابيس الأنود المشتركة الثلاثة (واحد لكل رقم) بمجمع ثلاثة ترانزستورات PNP، حيث تكون باعثاتها مربوطة بسكة 12 فولت. يقود المتحكم الدقيق قواعد الترانزستورات عبر مقاومات لتبديل كل رقم على التوالي. يتم توصيل كاثودات المقاطع (A-G) للشاشات الثلاثة بالتوازي مع مخرجات دائرة متكاملة واحدة لفك تشفير/قيادة BCD إلى 7 مقاطع (مثل 74HC4511). يسحب هذا السائق التيار للمقاطع النشطة. يتم وضع مقاومات محددة للتيار بين مخرجات السائق وكاثودات الشاشة. يتم قيادة النقطة العشرية للرقم الأوسط (لعرض أعشار الفولت) مباشرة بواسطة دبوس متحكم دقيق بمقاومة مخصصة خاصة به، محسوبة لـ Vf الأقل للنقطة العشرية. تكون المضاعفة سريعة بما يكفي (على سبيل المثال، 100 هرتز لكل رقم) لتظهر مستمرة للعين البشرية. يقلل هذا التصميم من عدد المكونات مع توفير قراءة واضحة وساطعة.

11. مبدأ التشغيل

شاشة LED ذات سبعة مقاطع هي تجميع لمصابيح ثنائية باعثة للضوء مرتبة في نمط رقم ثمانية. كل من المقاطع السبعة (الموسومة من A إلى G) هو LED منفصل أو مجموعة متسلسلة/متوازية من شرائح LED. يتم استخدام LED إضافي للنقطة العشرية (DP). في تكوين الأنود المشترك مثل LTS-10804KF، يتم توصيل أنودات جميع المقاطع معًا بدبوس مشترك واحد أو أكثر. يتم إخراج كاثود كل مقطع إلى دبوس فردي. ينبعث الضوء عند تطبيق انحياز أمامي: يتم ضبط الأنود المشترك على جهد موجب بالنسبة إلى كاثود المقطع المستهدف، مما يتسبب في تدفق التيار عبر LED (LEDs) ذلك المقطع وإنتاج فوتونات عبر الإضاءة الكهربائية في مادة أشباه الموصلات AlInGaP. من خلال تنشيط مجموعات مختلفة من المقاطع بشكل انتقائي، يمكن تشكيل الأرقام من 0 إلى 9 وبعض الحروف.

12. اتجاهات التكنولوجيا

يمثل استخدام AlInGaP تقنية ناضجة وفعالة لمصابيح LED الكهرمانية والبرتقالية والحمراء. تشمل الاتجاهات الحالية في تكنولوجيا العرض التحول نحو حلول عالية الكثافة وملونة بالكامل مثل OLED و micro-LED للرسومات المعقدة. ومع ذلك، بالنسبة للإشارات الرقمية والأبجدية الرقمية البسيطة ومنخفضة التكلفة وعالية الموثوقية وعالية السطوع، تظل شاشات LED المجزأة ذات صلة عالية، خاصة في التطبيقات الصناعية والسيارات والهواء الطلق. قد تركز التطورات المستقبلية على مزيد من المكاسب في الكفاءة، وزوايا مشاهدة أوسع، ودمج برامج التشغيل أو المتحكمات المدمجة (شاشات ذكية)، والتقليل مع الحفاظ على ارتفاع الرقم أو زيادته من أجل الرؤية. قد يؤدي التوجه نحو إنترنت الأشياء والأجهزة الذكية أيضًا إلى استخدام هذه الشاشات في تطبيقات أكثر اتصالاً، على الرغم أن وظيفتها الأساسية كواجهة إنسان-آلة قوية تظل ثابتة.