ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-4801KF - ارتفاع الرقم 0.4 بوصة - لون أصفر برتقالي - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ملي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-4801KF هي شاشة رقمية مفردة ذات سبعة أجزاء، مدممة وعالية الأداء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرج رقمي مرئي في الأجهزة الإلكترونية. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية شريحة LED متطورة من مادة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم)، والتي توفر سطوعًا وكفاءة فائقتين مقارنة بالمواد التقليدية. يشمل السوق المستهدف لوحات التحكم الصناعية، وأجهزة القياس، ومعدات الاختبار، والإلكترونيات الاستهلاكية، وأي نظام مدمج يتطلب شاشة رقمية موثوقة وسهلة القراءة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يعد الأداء البصري محورًا لوظيفة هذه الشاشة. عند تيار اختبار قياسي قدره 20 مللي أمبير، تبلغ شدة الإضاءة المتوسطة (Iv) قيمة نموذجية تبلغ 44,000 ميكروكانديلا، مع قيمة دنيا محددة تبلغ 27,520 ميكروكانديلا. يضمن هذا السطوع العالي وضوحًا رائعًا. ينبعث الضوء في الطيف الأصفر البرتقالي. يبلغ طول موجة الانبعاث القصوى (λp) نموذجيًا 611 نانومتر، بينما يبلغ الطول الموجي السائد (λd) نموذجيًا 605 نانومتر. يبلغ عرض النصف الطيفي (Δλ) حوالي 17 نانومتر، مما يشير إلى خرج لوني نقي ومشبع نسبيًا. تتميز الشاشة بوجه رمادي مع أجزاء بيضاء، مما يساهم في نسبة تباين عالية لتحسين إمكانية القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة.

2.2 المعلمات الكهربائية

تحدد المواصفات الكهربائية حدود التشغيل والشروط للاستخدام الموثوق. تصنيفات الحد الأقصى المطلقة حاسمة للتصميم:

• تبديد الطاقة لكل جزء:70 ملي واط كحد أقصى.
• تيار أمامي ذروي لكل جزء:60 مللي أمبير كحد أقصى (في ظل ظروف النبض: دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية).
• تيار أمامي مستمر لكل جزء:25 مللي أمبير كحد أقصى عند 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التصنيف خطيًا بمعدل 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية.
• الجهد العكسي لكل جزء:5 فولت كحد أقصى.
• الجهد الأمامي لكل جزء (Vf):نموذجيًا 2.6 فولت، مع نطاق من 2.05 فولت إلى 2.6 فولت عند IF=20 مللي أمبير.
• التيار العكسي لكل جزء (Ir):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند VR=5 فولت.

يتم تحديد نسبة مطابقة شدة الإضاءة بين الأجزاء (للمساحات المضاءة المماثلة) بحد أقصى 2:1، مما يضمن سطوعًا موحدًا عبر الرقم.

2.3 المواصفات الحرارية والبيئية

تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية، ونطاق درجة حرارة تخزين من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. يجعل هذا النطاق الواسع منه مناسبًا للاستخدام في البيئات القاسية. يعتبر تخفيض التيار الأمامي المستمر اعتبارًا حراريًا مباشرًا لمنع ارتفاع درجة الحرارة وضمان الموثوقية طويلة المدى.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الأجهزة مصنفة حسب شدة الإضاءة. وهذا يعني وجود نظام تصنيف حيث يتم فرز الوحدات وبيعها بناءً على قياسات خرج الضوء. عادةً ما يتم تعريف التصنيفات بنطاقات من شدة الإضاءة (مثال: التصنيف أ: 27,520-35,000 ميكروكانديلا، التصنيف ب: 35,001-44,000 ميكروكانديلا). وهذا يسمح للمصممين باختيار القطع التي تلبي متطلبات سطوع محددة لتطبيقهم، مما يضمن الاتساق في عمليات الإنتاج. بينما لا يتم تفصيل ذلك صراحةً للطول الموجي، فإن مثل هذا التصنيف شائع أيضًا للطول الموجي السائد أو القمة للحفاظ على اتساق اللون.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة ("منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية")، فإن المنحنيات المضمنة عادةً في مثل أوراق البيانات هذه حاسمة لفهم سلوك الجهاز بما يتجاوز المواصفات أحادية النقطة. وتشمل هذه عادةً:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):يوضح كيف يزداد خرج الضوء مع زيادة التيار، مما يساعد في تحسين تيار القيادة للسطوع والكفاءة المطلوبين.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:أساسي لتصميم دائرة تحديد التيار.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح كيف ينخفض السطوع مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية أو الطاقة العالية.
• توزيع الطيف:رسم بياني يوضح شدة الضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة، مؤكدًا خصائص اللون الأصفر البرتقالي.

يجب على المصممين استخدام هذه المنحنيات للتنبؤ بالأداء في ظل ظروف غير قياسية (تيارات ودرجات حرارة مختلفة) ولضمان استيفاء الشاشة لمتطلبات الرؤية طوال عمر التشغيل للمنتج.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

مكون LTS-4801KF هو مكون مثقوب (through-hole) بتكوين قياسي 10 دبابيس في صف واحد. ارتفاع الرقم هو 0.4 بوصة (10.16 ملم). يوفر رسم أبعاد التغليف جميع القياسات الميكانيكية الحرجة. تشمل التسامحات الرئيسية: ±0.25 ملم (0.01 بوصة) لمعظم الأبعاد وتسامح انزياح طرف الدبوس +0.4 ملم. مخطط توصيل الدبابيس أساسي لتخطيط PCB الصحيح:

• الدبوس 1: كاثود G
• الدبوس 2: كاثود F
• الدبوس 3: الأنود المشترك
• الدبوس 4: كاثود E
• الدبوس 5: كاثود D
• الدبوس 6: كاثود D.P. (النقطة العشرية)
• الدبوس 7: كاثود C
• الدبوس 8: الأنود المشترك
• الدبوس 9: كاثود B
• الدبوس 10: كاثود A

يستخدم الجهاز تكوين أنود مشترك، مما يعني أن جميع أنودات أجزاء LED متصلة داخليًا بدبابيس مشتركة (3 و 8). لإضاءة جزء ما، يجب جعل دبوس الكاثود المقابل له منخفضًا (موصولًا بالأرضي) بينما يتم تثبيت الأنود المشترك عند جهد موجب عبر مقاومة تحديد تيار.

6. إرشادات اللحام والتجميع

تحدد ورقة البيانات شروط اللحام لمنع التلف أثناء التجميع: يمكن تعريض المكون للحام الموجي أو اليدوي بشرط ألا تتجاوز درجة حرارة اللحام عند 1/16 بوصة (حوالي 1.6 ملم) أسفل مستوى الجلوس 260 درجة مئوية لأكثر من 3 ثوانٍ. بدلاً من ذلك، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الوحدة نفسها أثناء التجميع الحد الأقصى لتصنيف درجة حرارتها. بالنسبة للتجميع الحديث، إذا تم استخدام لحام إعادة التدفق (reflow)، فيجب استخدام ملف تعريف مناسب للمكونات المثقوبة ذات حدود حرارية مماثلة. إنها عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة). يجب اتباع إجراءات التعامل مع التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) المناسبة أثناء التخزين والتجميع.

7. معلومات التغليف والطلب

رقم القطعة هو LTS-4801KF. من المحتمل أن تشير اللاحقة "KF" إلى تفاصيل محددة للتغليف أو تشطيب الأطراف. بينما لم يتم تحديد تفاصيل التغليف الدقيقة (بكرة، أنبوب، صينية) والكميات في المقتطف المقدم، فإن التغليف النموذجي لمثل هذه الشاشات يكون في أنابيب أو صواني مضادة للكهرباء الساكنة. مراجعة ورقة البيانات هي C، وتاريخ السريان هو 24/06/2010، والذي يجب التحقق منه للمواصفات الحالية.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية لأي جهاز يتطلب رقمًا واحدًا. تشمل التطبيقات الشائعة: عدادات لوحة للجهد أو التيار أو درجة الحرارة؛ الساعات الرقمية والموقتات؛ لوحات النتائج؛ عناصر تحكم الأجهزة (الأفران، الميكروويف)؛ مؤشرات لوحة القيادة في السيارات (مثل وضع ناقل الحركة)؛ وعروض حالة المعدات الصناعية.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:مقاومات تحديد تيار خارجية إلزامية لكل توصيل أنود مشترك. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام R = (Vsupply - Vf) / If، حيث Vf هو الجهد الأمامي (~2.6 فولت) و If هو التيار الأمامي المطلوب (25 مللي أمبير كحد أقصى مستمر). باستخدام مصدر طاقة 5 فولت، R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 أوم.
• التعددية (Multiplexing):لشاشات متعددة الأرقام باستخدام مكونات مماثلة، يمكن استخدام التعددية للتحكم في أرقام متعددة بعدد أقل من دبابيس الإدخال/الإخراج. نظرًا لأن هذه شاشة ذات أنود مشترك، فإن التعددية تتضمن تمكين (تشغيل) أنود مشترك لرقم واحد في كل مرة بشكل تسلسلي أثناء تقديم بيانات الجزء لذلك الرقم على خطوط الكاثود.
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة للتطبيقات التي قد يتم فيها مشاهدة الشاشة من مواقع خارج المحور.
• تحكم السطوع:يمكن ضبط السطوع عن طريق تغيير التيار الأمامي (ضمن الحدود) أو باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM) على إشارات القيادة.

9. المقارنة والتمييز التقني

المميزات الرئيسية لـ LTS-4801KF هي استخدامها لتقنية AlInGaP وخيارات التصميم المحددة. مقارنة بشاشات LED القديمة من GaAsP أو GaP، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس التيار، أو سطوع مكافئ بطاقة أقل. تم تحسين مزيج الوجه الرمادي/الأجزاء البيضاء للتباين العالي. يملأ ارتفاع رقمها البالغ 0.4 بوصة مكانة محددة بين الشاشات الأصغر (0.3 بوصة) والأكبر (0.5 بوصة، 0.56 بوصة). يوفر دبوسا الأنود المشترك المزدوجان (3 و 8) مرونة في التصميم ويمكن أن يساعدا في موازنة توزيع التيار.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س: ما الفرق بين الأنود المشترك والكاثود المشترك؟

ج: في شاشة الأنود المشترك، تكون جميع الأنودات متصلة معًا. تقوم بتطبيق جهد موجب على الدبوس المشترك وتوصيل كاثود الجزء الذي تريد إضاءته بالأرضي. في شاشة الكاثود المشترك، تكون جميع الكاثودات متصلة معًا. تقوم بتوصيل الدبوس المشترك بالأرضي وتطبق جهدًا موجبًا على أنود الجزء الذي تريد إضاءته. LTS-4801KF هي من نوع الأنود المشترك.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من دبوس متحكم دقيق؟

ج: لا. لا يمكن لدبوس متحكم دقيق عادةً توفير أو استيعاب 20-25 مللي أمبير المطلوبة لكل جزء (وأكثر من ذلك بكثير إذا تم إضاءة أجزاء متعددة في وقت واحد على أنود مشترك واحد). يجب عليك استخدام دائرة قيادة، مثل مصفوفة ترانزستور (مثل ULN2003) لتبديل الأنودات المشتركة وربما كاثودات الأجزاء، مع مقاومات تحديد تيار مناسبة.

س: ماذا تعني "نسبة مطابقة شدة الإضاءة 2:1"؟

ج: تعني أن الجزء الأقل سطوعًا في رقم مضاء لن يقل سطوعه عن نصف سطوع الجزء الأكثر سطوعًا. وهذا يضمن تجانسًا بصريًا عبر الرقم المعروض.

س: هل مطلوب مشتت حراري (هيت سينك)؟

ج: للتشغيل المستمر عند أقصى تيار مستمر (25 مللي أمبير/جزء) ودرجات حرارة محيطة عالية، من الضروري النظر بعناية في تخطيط PCB كمشتت حراري بسبب تخفيض تبديد الطاقة. في معظم التطبيقات النموذجية عند تيارات أقل أو مع التعددية، لا حاجة إلى مشتت حراري إضافي.

11. مثال تطبيقي عملي

فكر في تصميم مقياس حرارة رقمي بسيط يعرض رقمًا واحدًا (مثل خانة العشرات). يقرأ المتحكم الدقيق مستشعر درجة الحرارة، ويعالج البيانات، ويحدد الرقم (0-9) الذي سيتم عرضه. يتم استخدام دائرة متكاملة قائدة مثل MAX7219 أو دائرة ترانزستور منفصلة. يرسل المتحكم الدقيق رمز BCD (الرقم العشري المشفر ثنائيًا) أو خريطة أجزاء مباشرة إلى القائد. بدوره، يوفر القائد إشارات منخفضة صحيحة على دبابيس الكاثود من A إلى G و D.P. أثناء توفير الطاقة لدبوس الأنود المشترك. يتم وضع مقاومة تحديد تيار على التوالي مع توصيل الأنود المشترك. يضمن السطوع العالي لشاشة AlInGaP إمكانية قراءة درجة الحرارة حتى في غرفة مضاءة جيدًا.

12. مقدمة عن المبدأ التقني

يعتمد LTS-4801KF على الوميض الكهربائي لأشباه الموصلات. مادة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) هي شبه موصل ذو فجوة نطاق مباشرة. عند انحيازها أماميًا (تطبيق جهد موجب على الأنود بالنسبة للكاثود)، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة حيث تتحد. يطلق هذا الاتحاد 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، الأصفر البرتقالي (~605-611 نانومتر). تساعد الركيزة غير الشفافة GaAs في تحسين التباين عن طريق امتصاص الضوء الشارد. الأجزاء السبعة هي شرائح LED فردية أو ترتيبات شرائح موصولة بدبابيس كاثود منفصلة ولكنها تشترك في توصيلات أنود مشتركة، مما يسمح بالتحكم المستقل لتشكيل الأحرف الرقمية.

13. اتجاهات وسياق التكنولوجيا

بينما تظل شاشات LED ذات السبعة أجزاء حلاً قويًا وفعالًا من حيث التكلفة للقراءات الرقمية، فقد تطور مشهد تكنولوجيا العرض الأوسع. تشمل الاتجاهات التحول نحو عبوات الأجهزة السطحية (SMD) للتجميع الآلي، ووحدات متعددة الأرقام بكثافة أعلى، ودمج القوادة والمتحكمات في عبوة العرض. تقدم تقنيات OLED (الصمام الثنائي الباعث للضوء العضوي) وشاشات LCD (العرض البلوري السائل) المتقدمة بدائل بمقايضات مختلفة في استهلاك الطاقة وزاوية المشاهدة والقدرة على التخصيص. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية قصوى، وتشغيلًا في نطاق درجة حرارة واسع، وسطوعًا عاليًا، وبساطة، تظل شاشات أجزاء LED المنفصلة مثل LTS-4801KF خيارًا مفضلاً. يمثل استخدام AlInGaP تقدمًا مقارنة بمواد LED القديمة، حيث يوفر كفاءة أفضل واستقرارًا في اللون.