ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-5003AJD - ارتفاع الرقم 0.56 بوصة - لون أحمر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-5003AJD هي شاشة أبجدية رقمية مكونة من رقم واحد وسبعة مقاطع، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة ومشرقة. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرجات بصرية عالية الوضوح للبيانات الرقمية. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية رقاقة الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) المتقدمة من نوع فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP). يُعرف نظام المواد هذا بإنتاجه للضوء الأحمر عالي الكفاءة، مما يساهم مباشرة في الفوائد الرئيسية للشاشة: شدة إضاءة عالية، وتباين ممتاز، ومظهر متفوق للأحرف. يتم تصنيف الجهاز وفقًا لشدة الإضاءة، مما يضمن مستويات سطوع متسقة عبر دفعات الإنتاج. يشمل السوق المستهدف لوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار والقياس، والأجهزة الاستهلاكية، وأي نظام مضمن يتطلب مؤشرًا رقميًا موثوقًا ومنخفض الطاقة.

2. تعمق في المعلمات التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يعد الأداء البصري محورًا أساسيًا لوظيفة الشاشة. تحت ظروف الاختبار القياسية لتيار أمامي (IF) بقيمة 10 مللي أمبير، تتراوح شدة الإضاءة المتوسطة (Iv) من حد أدنى 320 ميكرو كانديلا إلى حد أقصى نموذجي 700 ميكرو كانديلا. هذا السطوع العالي هو نتيجة مباشرة لكفاءة رقاقة AlInGaP. يتم تعريف خصائص اللون بأطوال موجية محددة: طول موجة الانبعاث الذروي (λp) هو عادةً 656 نانومتر (nm)، بينما الطول الموجي السائد (λd) هو 640 نانومتر، مما يضعها بقوة في المنطقة الحمراء من الطيف المرئي. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 22 نانومتر، مما يشير إلى انبعاث لوني نقي نسبيًا. المعلمة الحرجة لتوحيد المقاطع المتعددة هي نسبة مطابقة شدة الإضاءة، والتي تحدد بحد أقصى 2:1 بين المقاطع عند IF=10mA، مما يضمن إضاءة متوازنة عبر الرقم.

2.2 الخصائص الكهربائية

تحدد المعلمات الكهربائية حدود التشغيل ومتطلبات الطاقة. تحدد التصنيفات القصوى المطلقة حدودًا صارمة: التيار الأمامي المستمر لكل مقطع هو 25 مللي أمبير، مع عامل تخفيض 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية فوق 25°C. يمكن أن يصل التيار الأمامي الذروي، للتشغيل النبضي (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية)، إلى 90 مللي أمبير. أقصى جهد عكسي لكل مقطع هو 5 فولت. تحت ظروف التشغيل العادية (IF=20mA)، يتراوح الجهد الأمامي (VF) لكل مقطع عادةً من 2.1 فولت إلى 2.6 فولت. أقصى تيار عكسي (IR) هو 100 ميكرو أمبير عند VR=5V. يجب ألا تتجاوز تبديد الطاقة لكل مقطع 70 ملي واط.

2.3 المواصفات الحرارية والبيئية

تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل يتراوح من -35°C إلى +85°C، مع نطاق تخزين مماثل. يجعل هذا النطاق الواسع الجهاز مناسبًا لمختلف الظروف البيئية. مواصفات درجة حرارة اللحام حاسمة للتجميع: يمكن للجهاز تحمل 260°C لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة تبعد 1/16 بوصة (حوالي 1.59 مم) أسفل مستوى الجلوس، وهو مرجع قياسي لعمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهاز \"مصنف حسب شدة الإضاءة\". وهذا يعني وجود نظام تصنيف (binning) يعتمد على قياس الناتج الضوئي عند تيار ثابت (على الأرجح 10mA). بينما لا يتم تفصيل رموز التصنيف المحددة في هذه الوثيقة، فإن مثل هذا النظام يضمن أن يحصل العملاء على شاشات ذات مستويات سطوع متسقة وقابلة للتنبؤ. يمكن للمصممين اختيار تصنيفات مناسبة لمتطلبات التباين في تطبيقهم، حيث تُستخدم التصنيفات ذات الشدة الأعلى عادةً في ظروف الإضاءة المحيطة العالية.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية\"، وهي ضرورية لأعمال التصميم التفصيلية. على الرغم من أن الرسوم البيانية المحددة غير مرفقة في النص، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز ستشمل:التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V): يوضح هذا العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد، وهي حاسمة لتصميم دوائر تحديد التيار.شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I-L): يوضح هذا كيف يزداد الناتج الضوئي مع زيادة التيار، مما يساعد في تحسين المقايضة بين السطوع واستهلاك الطاقة.شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة: يوضح هذا المنحنى كيف ينخفض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو أمر حيوي للتصميمات التي تعمل في درجات حرارة عالية.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

يتميز الجهاز بتغليف قياسي لشاشة رقمية واحدة من سبعة مقاطع ذات 10 أطراف. ارتفاع الرقم هو 0.56 بوصة (14.22 مم). سيوفر رسم أبعاد التغليف (المشار إليه ولكن غير مفصل في النص) البيانات الميكانيكية الحرجة. للجهاز وجه رمادي بمقاطع بيضاء، مما يعزز التباين عن طريق تقليل الضوء المحيط المنعكس من المناطق غير المضاءة. يتم تعريف اتصال الأطراف بوضوح: الطرفان 3 و 8 هما الكاثود المشترك، بينما الأطراف 1، 2، 4، 5، 6، 7، 9، و 10 هي الأنودات للمقاطع E، D، C، النقطة العشرية، B، A، F، و G على التوالي. يؤكد مخطط الدائرة الداخلية على تكوين الكاثود المشترك، حيث يتم توصيل جميع كاثودات مقاطع LED معًا داخليًا.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يعد الالتزام بالتصنيف الأقصى المطلق لدرجة حرارة اللحام أمرًا بالغ الأهمية. تم تصميم مواصفة 260°C لمدة 3 ثوانٍ، المقاسة 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس، لمنع التلف الحراري لرقائق LED وحزمة الإيبوكسي. بالنسبة للحام إعادة التدفق، يجب استخدام ملف تعريف يبقى ضمن هذا الحد. يجب مراعاة الاحتياطات القياسية للتعامل مع الأجهزة الحساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، على الرغم من عدم ذكرها صراحة، حيث أن مصابيح LED عادة ما تكون حساسة للـ ESD. يجب أن يكون التخزين ضمن النطاق المحدد من -35°C إلى +85°C في بيئة منخفضة الرطوبة.

7. معلومات التغليف والطلب

رمز الطلب الأساسي هو LTS-5003AJD. يشير وصف \"Rt. Hand Decimal\" في جدول أرقام الأجزاء إلى أن هذه النسخة تتضمن نقطة عشرية على اليمين. لم يتم تفصيل مواصفات التغليف (أنبوب، صينية، أو بكرة) والكميات في هذا المقتطف. \"Spec No.: DS30-2001-364\" و \"BNS-OD-FC001/A4\" هما رقمان داخليان للتحكم في الوثائق.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية لأي جهاز يتطلب رقمًا واحدًا. تشمل التطبيقات الشائعة: الملتمترات الرقمية، عدادات التردد، شاشات الساعة (للثواني أو الدقائق)، ضوابط المؤقتات الصناعية، لوحات تحكم الأجهزة (مثل الأفران، أفران الميكروويف)، ولوحات مؤشرات الحالة التي تعرض معلمة واحدة مثل رقم قناة أو رمز خطأ.

8.2 اعتبارات التصميم

تحديد التيار: يجب تشغيل كل مsegment بمقاوم محدد للتيار. يتم حساب قيمة المقاوم باستخدام الصيغة R = (Vcc - VF) / IF، حيث VF هو الجهد الأمامي (استخدم القيمة القصوى 2.6V للاعتمادية)، Vcc هو جهد التغذية، و IF هو التيار الأمامي المطلوب (لا يتجاوز 25 مللي أمبير مستمر).دوائر التشغيل (السائق): باعتباره جهازًا بكاثود مشترك، فمن الأفضل تشغيله بواسطة متحكم دقيق أو شريحة فك تشفير يمكنها استنزاف التيار (سحب الكاثود المشترك إلى مستوى منخفض) وتزويد التيار إلى أنودات المقاطع الفردية. تعد تعدد الإرسال (Multiplexing) لأرقام متعددة تقنية شائعة، ولكن هذا جهاز رقم واحد.زاوية المشاهدة: تدعي ورقة البيانات وجود زاوية مشاهدة واسعة، وهو أمر مفيد للوحات التي يتم مشاهدتها من مواقع خارج المحور.

9. المقارنة التقنية

مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل مصابيح LED الحمراء القياسية من نوع GaAsP أو GaP، تقدم تكنولوجيا AlInGaP في LTS-5003AJD كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار التشغيل. مقارنة بالبدائل المعاصرة، فإن عوامل التمييز الرئيسية لها هي ارتفاع الرقم المحدد 0.56 بوصة، واللون الأحمر عالي الكفاءة، وتكوين الكاثود المشترك. ستلبي الشاشات ذات الأرقام الأكبر، أو الألوان المختلفة (مثل الأخضر، الأصفر)، أو تكوينات الأنود المشترك احتياجات تصميم مختلفة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما هو الغرض من طرفي الكاثود المشترك (3 و 8)؟

ج: هما متصلان داخليًا. وجود طرفين يوفر توزيعًا أفضل للتيار واستقرارًا ميكانيكيًا، ويوفر مرونة في تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟

ج: لا. يجب عليك استخدام مقاوم محدد للتيار. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت وهدف IF بقيمة 20mA، واستخدام VF(أقصى)=2.6V، ستكون قيمة المقاوم (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 أوم. تحقق دائمًا من قدرة طرف المتحكم الدقيق على تزويد التيار.

س: ماذا يعني \"متطلب طاقة منخفض\" من الناحية الكمية؟

ج: عند نقطة تشغيل نموذجية 10mA لكل مقطع و VF=2.6V، تكون الطاقة لكل مقطع 26 ملي واط. إضاءة جميع المقاطع السبعة (بالإضافة إلى النقطة العشرية) ستستهلك إجمالي 80mA، مما يستهلك حوالي 208 ملي واط، وهو منخفض نسبيًا لشاشة مشرقة.

س: كيف يتم قياس شدة الإضاءة؟

ج: كما هو مذكور، يتم قياسها بمستشعر ومرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن ارتباط القياس بإدراك السطوع البشري.

11. حالة استخدام عملية

فكر في تصميم عداد سرعة دوران (تاكوميتر) رقمي بسيط لمحرك. يقوم متحكم دقيق بقياس تردد النبضات من مستشعر. يتم تحويل قيمة التردد هذه إلى دورة في الدقيقة (RPM). يمكن عرض الرقم الأكثر أهمية في قيمة RPM (على سبيل المثال، رقم \"الآلاف\") باستخدام شاشة LTS-5003AJD. سيقوم المتحكم الدقيق بحساب المقاطع (A-G) التي يجب إضاءتها لتشكيل ذلك الرقم، ثم يقوم بسحب الكاثود المشترك إلى مستوى منخفض ورفع الأطراف الأنودية المقابلة إلى مستوى عالٍ من خلال مقاومات تحديد التيار. يضمن السطوع العالي إمكانية القراءة في بيئة ورشة العمل.

12. مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الصمام الثنائي عبر مقطع (الأنود موجب، الكاثود سالب)، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من مادة أشباه الموصلات AlInGaP. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات، منتجًا ضوءًا أحمر. يحدد التركيب السبائكي المحدد لـ AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. المقاطع السبعة هي مصابيح LED مستقلة مرتبة في نمط الرقم ثمانية؛ عن طريق تشغيل مجموعات مختلفة من هذه المقاطع بشكل انتقائي، يمكن تشكيل جميع الأرقام من 0 إلى 9.

13. اتجاهات التكنولوجيا

بينما تظل شاشات السبعة مقاطع حلاً قويًا وفعالًا من حيث التكلفة للقراءات الرقمية، فإن الاتجاه الأوسع في تكنولوجيا العرض يتجه نحو تكامل ومرونة أعلى. أصبحت الوحدات متعددة الأرقام مع متحكمات متكاملة (مثل I2C، SPI) أكثر شيوعًا، مما يقلل من عدد أطراف المتحكم الدقيق والعمل البرمجي الإضافي. علاوة على ذلك، تقدم شاشات المصفوفة النقطية وشاشات OLED إمكانيات أبجدية رقمية ورسومية في حزم ذات حجم مماثل. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب رقمًا رقميًا بسيطًا ومشرقًا وموثوقًا وفعالًا في استهلاك الطاقة، فإن مصابيح LED المنفصلة ذات السبعة مقاطع مثل LTS-5003AJD، خاصة تلك التي تستخدم مواد عالية الكفاءة مثل AlInGaP، تستمر في كونها خيارًا مناسبًا وأمثل بسبب بساطتها ومتانتها وتباينها الممتاز في ظروف الإضاءة المختلفة.