ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-4812CKS-PM - ارتفاع الرقم 0.39 بوصة - اللون الأصفر - جهد تشغيل نموذجي 2.05 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-4812CKS-PM هي جهاز مُركَّب على السطح (SMD) مُصمَّم كعرض رقمي مفرد. تستخدم تقنية أشباه الموصلات من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) المُنْمَاة على ركيزة GaAs لإنتاج إشعاع ضوئي أصفر. تتميز الشاشة بوجه رمادي مع شرائح بيضاء، مما يوفر تباينًا عاليًا لرؤية واضحة للأحرف. تطبيقها الأساسي في الأجهزة الإلكترونية التي تتطلب قراءات رقمية مدمجة وموثوقة ومشرقة، مثل لوحات الأجهزة، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• الحجم المدمج:يتميز بارتفاع رقمي قياسي يبلغ 0.39 بوصة (10.0 ملم)، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات المساحة المحدودة.
• الجودة البصرية:يقدم شرائح متجانسة مستمرة، ومظهرًا ممتازًا للأحرف، وسطوعًا عاليًا، وزاوية مشاهدة واسعة لقراءة مثالية من مواقع مختلفة.
• كفاءة الطاقة:مُصمَّم بمتطلبات طاقة منخفضة، مما يساهم في توفير الطاقة العام للنظام.
• موثوقية عالية:يستفيد من البناء ذي الحالة الصلبة، مما يضمن عمر تشغيلي طويل ومقاومة للصدمات والاهتزازات.
• مخرجات موحدة:يتم تصنيف الأجهزة (تقسيمها إلى مجموعات) بناءً على شدة الإضاءة والطول الموجي السائد، مما يسمح بأداء متسق في الإنتاج بالجملة.
• الامتثال البيئي:العبوة خالية من الرصاص وتتوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

يجب عدم تجاوز الحدود التالية تحت أي ظرف لمنع تلف دائم للجهاز. جميع القيم مُحددة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة لكل شريحة:70 ميلي واط كحد أقصى.
• تيار أمامي ذروي لكل شريحة:90 مللي أمبير (تحت ظروف النبض: دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• تيار أمامي مستمر لكل شريحة:25 مللي أمبير. يتم تخفيض هذا التصنيف خطيًا بمعدل 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية لدرجات الحرارة التي تزيد عن 25 درجة مئوية.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل اللحام بالمكواة عند 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس معايير الأداء النموذجية عند Ta=25 درجة مئوية. هذه تحدد سلوك التشغيل القياسي للشاشة.

• شدة الإضاءة المتوسطة (Iv):تتراوح من 1301 إلى 5400 ميكرو كانديلا عند تيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. عند IF=10 مللي أمبير، يتم تحقيق شدة نموذجية تبلغ 30250 ميكرو كانديلا.
• الجهد الأمامي لكل رقاقة (VF):عادةً 2.05 فولت، مع نطاق من 1.6 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.6 فولت (الحد الأقصى) عند IF=20 مللي أمبير.
• الطول الموجي الذروي للانبعاث (λp):588 نانومتر عند IF=20 مللي أمبير.
• الطول الموجي السائد (λd):يتراوح من 582.1 نانومتر إلى 590 نانومتر عند IF=20 مللي أمبير.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر عند IF=20 مللي أمبير.
• التيار العكسي لكل شريحة (IR):حد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. ملاحظة: هذه حالة اختبار؛ الجهاز غير مخصص للتشغيل المستمر بتحيز عكسي.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:النسبة بين ألمع وأخفت شرائح في منطقة إضاءة مماثلة هي 2:1 كحد أقصى عند IF=1 مللي أمبير، مما يضمن مظهرًا موحدًا.
• التداخل:مُحدد ليكون ≤ 2.5%، مما يقلل من الإضاءة غير المرغوب فيها للشرائح المجاورة.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز الأجهزة إلى مجموعات بناءً على المعلمات المقاسة.

3.1 نطاق تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الأجهزة إلى ثلاث مجموعات (J، K، L) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 1 مللي أمبير. التسامح في تعيين المجموعة هو ±15%.

• المجموعة J:1301 – 2100 ميكرو كانديلا
• المجموعة K:2101 – 3400 ميكرو كانديلا
• المجموعة L:3401 – 5400 ميكرو كانديلا

3.2 نطاق الصبغة (الطول الموجي السائد)

يتم أيضًا تصنيف الأجهزة إلى أربع مجموعات صبغة (0، 1، 2، 3) بناءً على طولها الموجي السائد، مع تسامح ±1 نانومتر.

• الصبغة 0:582.1 – 584.0 نانومتر
• الصبغة 1:584.1 – 586.0 نانومتر
• الصبغة 2:586.1 – 588.0 نانومتر
• الصبغة 3:588.1 – 590.0 نانومتر

يسمح تحديد المجموعات للمصممين باختيار قطع ذات خصائص بصرية مضبوطة بإحكام للتطبيقات التي تتطلب اتساقًا في اللون أو السطوع عبر شاشات متعددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات، فإنها توضح عادةً العلاقات التالية الحرجة للتصميم:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يظهر العلاقة غير الخطية، وهي ضرورية لحساب قيم مقاومات تحديد التيار وتبديد الطاقة.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد خرج الضوء مع زيادة التيار، مما يساعد في تحسين السطوع وحسابات الكفاءة.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض خرج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو أمر حيوي لتصميم أنظمة تعمل في بيئات مرتفعة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:يصور الطاقة النسبية المنبعثة عبر الأطوال الموجية، ومركزها حول الطول الموجي الذروي البالغ 588 نانومتر لهذا LED الأصفر.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق الجهاز مع مخطط قياسي لـ SMD. تشمل ملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (مم).
• التسامح القياسي هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• يتم تحديد معايير جودة محددة للمواد الغريبة، وتلوث الحبر، والفقاعات داخل الشرائح، وانحناء العاكس، ونفايات دبابيس البلاستيك لضمان قابلية تصنيع ومظهر متسقين.

5.2 تكوين الأطراف ومخطط الدائرة

تحتوي الشاشة على تكوين 10 أطراف وتستخدم طوبولوجيا دائرة الأنود المشترك. يظهر المخطط الداخلي اتصالات الأنود المشتركة للشرائح، بينما لكل شريحة (A-G و DP) طرف كاثود خاص بها. هذا التكوين شائع لتعدد الإرسال لأرقام متعددة. توزيع الأطراف كما يلي: الطرف 3 والطرف 8 هما الأنود المشترك. الأطراف 1، 2، 4، 5، 6، 7، 9، 10 هي كاثودات للشرائح E، D، C، DP، B، A، F، G على التوالي.

5.3 نمط وسادة اللحام الموصى به

يتم توفير تصميم نمط وسادة (Land Pattern) لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء عمليات إعادة التدفق. الالتزام بهذا النمط يساعد في منع ظاهرة "الشاهد القبري" (tombstoning)، وسوء المحاذاة، وصلات اللحام غير الكافية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تعليمات لحام إعادة التدفق

الجهاز مناسب لللحام بإعادة التدفق مع القيود الحرجة التالية:

• الحد الأقصى لدورات إعادة التدفق:يجب ألا يخضع المكون لللحام بإعادة التدفق أكثر من مرتين.
• متطلبات التبريد:يجب السماح للجهاز بالتبريد إلى درجة الحرارة المحيطة العادية بين عملية اللحام الأولى والثانية.
• الملف الحراري:يتضمن الملف الحراري الموصى به مرحلة تسخين مسبق عند 120–150 درجة مئوية لمدة أقصاها 120 ثانية، مع ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260 درجة مئوية.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب أن يقتصر على مرة واحدة فقط بدرجة حرارة مكواة لا تتجاوز 300 درجة مئوية ووقت لحاق أقصاه 3 ثوانٍ لكل وصلة.

7. التعبئة والتغليف والتعامل

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات في شريط ناقل بارز على بكرات للتجميع الآلي. تشمل المواصفات الرئيسية:

• مادة الشريط الناقل هي سبيكة بوليستيرين موصلة سوداء.
• تتوافق الأبعاد مع معايير EIA-481-D.
• طول التعبئة 44.5 متر لكل بكرة 22 بوصة.
• كمية المكونات 800 قطعة لكل بكرة 13 بوصة.
• يتم تحديد حد أدنى لكمية التعبئة يبلغ 200 قطعة للدفعات المتبقية.
• تتضمن البكرة أجزاء رائدة وذيلية لتغذية الآلة.

7.2 الحساسية للرطوبة والتخزين

كجهاز مُركَّب على السطح، فهو حساس لامتصاص الرطوبة.

• الشحن:يتم شحن الأجهزة في عبوات مقاومة للرطوبة.
• التخزين:يجب تخزين الأكياس غير المفتوحة عند ≤30 درجة مئوية و≤60% رطوبة نسبية.
• التجفيف (Baking):إذا تم فتح الكيس أو تعرضت الأجزاء لبيئات رطبة (>60% رطوبة نسبية) لفترة طويلة، يلزم التجفيف قبل إعادة التدفق لمنع ظاهرة "الفرقعة" (popcorning) أو التقشر. ظروف التجفيف الموصى بها هي: 60 درجة مئوية لمدة ≥48 ساعة للأجزاء في البكرة، أو 100 درجة مئوية لمدة ≥4 ساعات / 125 درجة مئوية لمدة ≥2 ساعة للأجزاء السائبة.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

عند تصميم دائرة قيادة لهذه الشاشة ذات الأنود المشترك، يجب توصيل مقاومة تحديد تيار على التوالي مع كل طرف كاثود (شريحة). يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام الصيغة R = (Vcc - VF) / IF، حيث Vcc هو جهد التغذية، VF هو الجهد الأمامي لـ LED (عادةً 2.05 فولت)، وIF هو التيار الأمامي المطلوب. لتطبيقات التعدد (multiplexed) لقيادة أرقام متعددة، هناك حاجة إلى ترانزستورات تبديل أو دوائر متكاملة قائدة مناسبة على جانب الأنود.

8.2 اختيار السطوع والتيار

تعتمد شدة الإضاءة اعتمادًا كبيرًا على التيار الأمامي. يمكن للمصممين الرجوع إلى منحنى الخاصية Iv مقابل IF لاختيار تيار تشغيل يلبي السطوع المطلوب مع البقاء ضمن التصنيفات القصوى المطلقة للتيار المستمر وتبديد الطاقة. تخفيض التيار عند درجات الحرارة المحيطة العالية أمر بالغ الأهمية للموثوقية.

8.3 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض لكل شريحة، إلا أنه يجب مراعاة الطاقة الإجمالية للرقم والكثافة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). يمكن أن يساعد ضمان مساحة كافية من النحاس على PCB لوسائد LED في تبديد الحرارة، خاصة عند التشغيل بتيارات أعلى أو في بيئات عالية الحرارة.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

9.1 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λp) هو الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة الضوئية المنبعثة في أقصى حد (588 نانومتر لهذا الجهاز). الطول الموجي السائد (λd) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون المُدرك لضوء LED، وهو المعلمة المستخدمة في تصنيف الصبغة (582.1-590 نانومتر).

9.2 هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بدون مقاومات تحديد تيار؟

لا. أجهزة LED هي أجهزة تعمل بالتيار. تشغيلها مباشرة من مصدر جهد بدون تحديد تيار سيؤدي إلى تدفق تيار مفرط، مما قد يتجاوز التصنيف الأقصى المطلق ويدمر شرائح LED. استخدم دائمًا مقاومات على التوالي أو قائد تيار ثابت.

9.3 لماذا يقتصر عدد دورات إعادة التدفق على اثنتين؟

القيود بسبب الإجهاد الحراري على مواد العبوة، وصلات الأسلاك الداخلية، ورقاقة LED نفسها. يمكن أن تؤدي دورات الحرارة العالية المتعددة إلى تدهور المواد، وزيادة خطر التقشر، أو إضعاف وصلات اللحام، مما يؤثر على الموثوقية طويلة المدى.

9.4 كيف أفسر رموز التصنيف (مثل J، K، L) عند الطلب؟

يحدد رمز التصنيف النطاق المضمون لشدة الإضاءة. لضمان سطوع متسق عبر جميع الأرقام في منتجك، يجب عليك تحديد التصنيف المطلوب (مثل التصنيف L لأعلى سطوع) في طلب الشراء الخاص بك. سيقوم المصنع بتوريد قطع من ذلك التصنيف المحدد.

10. مقدمة عن التقنية والمبدأ

تعتمد شاشة LTS-4812CKS-PM على مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) المُنْمَاة على ركيزة GaAs (زرنيخيد الغاليوم). نظام المواد هذا عالي الكفاءة لإنتاج الضوء في المناطق الصفراء والبرتقالية والحمراء من الطيف. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. التركيب المحدد لطبقات AlInGaP يحدد طاقة فجوة النطاق وبالتالي الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. تحتوي عبوة SMD على رقاقة LED، وصلات الأسلاك، وعدسة إيبوكسي مصبوبة تشكل خرج الضوء وتوفر حماية بيئية.