ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-2806SKG-P - ارتفاع الرقم 0.28 بوصة - لون أخضر من AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-2806SKG-P هي شاشة عرض LED رقمية مفردة، من نوع الأجهزة السطحية (SMD)، مصممة للتطبيقات التي تتطلب مؤشرًا رقميًا واضحًا في شكل مضغوط. تتميز بارتفاع رقم يبلغ 0.28 بوصة (7.0 مم)، مما يجعلها مناسبة للتكامل في مختلف الأجهزة الإلكترونية حيث تكون المساحة محدودة. تستخدم الشاشة تقنية أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) لأجزائها المضيئة، والتي توفر لونًا أخضرًا مميزًا. تتميز العبوة بوجه رمادي وأجزاء بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة. يُصنف هذا الجهاز وفقًا للشدة الضوئية وهو متوافق مع توجيهات الخالي من الرصاص وRoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يجعله مناسبًا للتصنيع الإلكتروني الحديث.

1.1 الميزات الرئيسية

• حجم الرقم:ارتفاع الحرف 0.28 بوصة (7.0 مم).
• التقنية:تستخدم رقائق LED من نوع AlInGaP على ركيزة GaAs غير شفافة للإشعاع الأخضر.
• التجانس:إضاءة مستمرة ومتجانسة للقطعة.
• كفاءة الطاقة:متطلبات طاقة منخفضة للتطبيقات الحساسة للطاقة.
• الأداء البصري:مظهر ممتاز للحرف، سطوع عالي، ونسبة تباين عالية.
• زاوية الرؤية:زاوية رؤية واسعة للرؤية من مواقع مختلفة.
• الموثوقية:يضمن البناء ذو الحالة الصلبة عمرًا تشغيليًا طويلاً.
• مراقبة الجودة:يتم تصنيف (فرز) الأجهزة بناءً على الشدة الضوئية.
• الامتثال البيئي:عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع معايير RoHS.

1.2 تعريف الجهاز

رقم القطعةLTS-2806SKG-Pيحدد هذا الطراز المحدد. إنها شاشة عرض LED خضراء من نوع AlInGaP ذات تكوين أنود مشترك.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً للمواصفات الكهربائية والبصرية التي تحدد حدود الأداء وظروف التشغيل لشاشة العرض LTS-2806SKG-P.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود ويجب تجنبه في التصميم الموثوق.

• تبديد الطاقة لكل قطعة:70 ميلي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان بواسطة قطعة LED واحدة دون التسبب في تلف حراري.
• تيار الذروة الأمامي لكل قطعة:60 مللي أمبير. يُسمح بهذا التيار فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• التيار الأمامي المستمر لكل قطعة:25 مللي أمبير عند 25°مئوية. يتناقص هذا التصنيف خطيًا فوق 25°مئوية بمعامل تخفيض 0.28 مللي أمبير/°مئوية. على سبيل المثال، عند 85°مئوية، سيكون الحد الأقصى للتيار المستمر تقريبًا: 25 مللي أمبير - (0.28 مللي أمبير/°مئوية * (85°مئوية - 25°مئوية)) = 25 مللي أمبير - 16.8 مللي أمبير = 8.2 مللي أمبير.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35°مئوية إلى +105°مئوية. يمكن تخزين الجهاز وتشغيله ضمن هذا النطاق الكامل.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للعبوة تحمل لحام المكواة عند 260°مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة (≈1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف اختبار محددة (درجة حرارة المحيط = 25°مئوية). تُستخدم لتصميم الدائرة وتوقع الأداء.

• متوسط الشدة الضوئية (I_V):هذا هو المقياس الأساسي للسطوع.
  • الحد الأدنى: 201 ميكرو كنديلا، النموذجي: 501 ميكرو كنديلا عند I_F= 2 مللي أمبير.
  • النموذجي: 5210 ميكرو كنديلا عند I_F= 20 مللي أمبير. يوضح هذا العلاقة غير الخطية بين التيار وإخراج الضوء؛ زيادة التيار بمقدار 10 أضعاف تنتج تقريبًا زيادة في الشدة بمقدار 10 أضعاف في هذا النطاق.
  • يتبع القياس منحنى استجابة العين CIE للدقة.
• خصائص الطول الموجي:
  • الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_p):574 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة الضوئية المنبعثة أعظم.
  • الطول الموجي السائد (λ_d):571 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون (الأخضر).
  • نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ القيمة الأصغر تعني لونًا أكثر أحادية اللون.
• الجهد الأمامي لكل شريحة (V_F):2.6 فولت (نموذجي)، بحد أقصى 2.6 فولت عند I_F= 20 مللي أمبير. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة القيادة يمكنها توفير هذا الجهد.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R= 5 فولت. هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط؛ لا يُنصح بتطبيق جهد عكسي مستمر.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية:2:1 (الحد الأقصى). تحدد هذا أقصى تباين مسموح به في السطوع بين القطع داخل جهاز واحد، مما يضمن تجانبًا بصريًا.
• التداخل:≤ 2.5%. يحدد هذا أقصى قدر من الانبعاث الضوئي غير المقصود من قطعة غير مفعلة عندما تكون قطعة مجاورة مضاءة.

2.3 شرح نظام الفرز

تنص ورقة البيانات على أن الجهاز \"مصنف للشدة الضوئية\". وهذا يعني عملية فرز حيث يتم فرز الوحدات المصنعة (وضعها في صناديق) بناءً على إخراج الضوء المقاس عند تيار اختبار قياسي (على الأرجح 2 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير). يمكن للمصممين اختيار الصناديق لضمان سطوع متسق عبر شاشات عرض متعددة في منتج واحد. لم يتم تفصيل رموز الصناديق المحددة أو نطاقات الشدة في هذه الوثيقة ولكنها ستكون متاحة عادةً من الشركة المصنعة للشراء.

3. تحليل منحنى الأداء

في حين تمت الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات، يتم تحليل آثارها النموذجية هنا بناءً على سلوك LED القياسي والمعلمات المقدمة.

3.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يشير الجهد الأمامي النموذجي V_Fمن 2.05 فولت إلى 2.6 فولت عند 20 مللي أمبير إلى خاصية تشغيل الصمام الثنائي. سيظهر المنحنى ارتفاعًا أسيًا في التيار بعد جهد التشغيل (~1.8-2.0 فولت لـ AlInGaP)، ليصبح أكثر خطية عند التيارات الأعلى. يُوصى باستخدام مشغل تيار ثابت بدلاً من مشغل جهد ثابت لضمان إخراج ضوئي مستقر ومنع الانفجار الحراري.

3.2 الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-L)

تشير نقاط البيانات (2 مللي أمبير -> 501 ميكرو كنديلا، 20 مللي أمبير -> 5210 ميكرو كنديلا) إلى وجود علاقة خطية إلى حد كبير بين التيار وإخراج الضوء في نطاق التشغيل هذا. ومع ذلك، تنخفض الكفاءة (إخراج الضوء لكل وحدة طاقة كهربائية) عادةً عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة الحرارة. يرتبط تخفيض التيار المستمر مع درجة الحرارة مباشرة بالحفاظ على هذه الكفاءة وعمر الجهاز.

3.3 التوزيع الطيفي

مع طول موجي سائد يبلغ 571 نانومتر ونصف عرض 15 نانومتر، فإن الضوء المنبعث أخضر نقي نسبيًا. الذروة عند 574 نانومتر أعلى قليلاً، وهذا شائع. هذه المعلومات الطيفية حاسمة للتطبيقات حيث يكون اتساق اللون أو تفاعل الطول الموجي المحدد مهمًا.

4. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

4.1 أبعاد العبوة

يتوافق الجهاز مع بصمة SMD قياسية. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح عام ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• يتم تعريف ضوابط جودة محددة لوجه الشاشة: المواد الغريبة على القطع ≤ 10 ميل، تلوث الحبر ≤ 20 ميل، الفقاعات في القطع ≤ 10 ميل، وانحناء العاكس ≤ 1% من طوله.
• يجب ألا يتجاوز البروز البلاستيكي للدبوس 0.1 مم.

يتم توفير رسم مفصل بالأبعاد في ورقة البيانات الأصلية لتصميم نمط اللحام على لوحة الدوائر المطبوعة.

4.2 مخطط الدائرة الداخلية وتوصيل الأطراف

تحتوي الشاشة علىتكوين أنود مشترك. هذا يعني أن الأنودات (الأطراف الموجبة) لجميع قطع LED متصلة داخليًا بأطراف مشتركة (الطرف 4 والطرف 9). لكل كاثود قطعة (الطرف السالب) طرفه المخصص. لإضاءة قطعة، يجب جعل طرف الكاثود المقابل منخفضًا (موصولًا بالأرض أو مصرف تيار) بينما يتم إبقاء الأنود المشترك مرتفعًا (موصولًا بمصدر الطاقة الموجب عبر مقاومة تحديد تيار).

تعريف توزيع الأطراف:

1: لا اتصال (N/C)

2: كاثود D

3: كاثود E

4: أنود مشترك

5: كاثود C

6: كاثود DP (النقطة العشرية)

7: كاثود B

8: كاثود A

9: أنود مشترك

10: كاثود F

11: لا اتصال (N/C)

12: كاثود G

من المحتمل أن يكون طرفا الأنود المشترك المزدوجان (4 و 9) متصلين داخليًا ويوفران مرونة في توجيه لوحة الدوائر المطبوعة وتوزيع تيار أفضل محتمل.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 تعليمات لحام SMT

الجهاز مخصص لعمليات لحام إعادة التدفق. تشمل التعليمات الحرجة:

• الحد الأقصى لدورات إعادة التدفق:يمكن للجهاز تحمل حد أقصى دورتين من عمليات لحام إعادة التدفق. يلزم التبريد الكامل إلى درجة حرارة الغرفة بين الدورة الأولى والثانية.
• ملف إعادة التدفق الموصى به:
  • التسخين المسبق: 120–150°مئوية.
  • وقت التسخين المسبق: الحد الأقصى 120 ثانية.
  • درجة الحرارة القصوى: الحد الأقصى 260°مئوية.
  • الوقت فوق السائل: الحد الأقصى 5 ثوانٍ.
• اللحام اليدوي (المكواة):إذا لزم الأمر، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة المكواة 300°مئوية، ويجب ألا يتجاوز وقت التلامس 3 ثوانٍ.

الالتزام بهذه الملفات يمنع التلف الحراري لرقائق LED، والغلاف البلاستيكي، والوصلات السلكية الداخلية.

5.2 نمط اللحام الموصى به

يتم توفير توصية بنمط اللحام (البصمة) لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة واستقرار ميكانيكي. يأخذ هذا النمط في الاعتبار حجم الوسادة، وشكلها، وتباعدها بالنسبة لأطراف الجهاز لتحقيق حشوات لحام مناسبة وتجنب الجسور.

5.3 الحساسية للرطوبة والتخزين

يتم شحن شاشات العرض SMD في عبوات مقاومة للرطوبة (على الأرجح مع مجفف وبطاقة مؤشر رطوبة).

• ظروف التخزين:يجب تخزين الأكياس غير المفتوحة عند ≤ 30°مئوية و ≤ 60% رطوبة نسبية.
• التعرض:بمجرد فتح الكيس المغلق، تبدأ الأجهزة في امتصاص الرطوبة من البيئة.
• متطلبات التجفيف:إذا تعرضت الأجزاء لظروف بيئية تتجاوز العمر الافتراضي المحدد (غير مذكور، ولكن عادة 168 ساعة لجهاز من المستوى 3)، فيجب تجفيف الأجزاء قبل إعادة التدفق لطرد الرطوبة الممتصة. قد يؤدي الفشل في القيام بذلك إلى حدوث \"انفجار\" أو انفصال داخلي أثناء عملية إعادة التدفق عالية الحرارة.
• معلمات التجفيف (مرة واحدة فقط):
  • للأجزاء في البكرة: 60°مئوية لمدة ≥ 48 ساعة.
  • للأجزاء السائبة: 100°مئوية لمدة ≥ 4 ساعات أو 125°مئوية لمدة ≥ ساعتين.

6. معلومات التعبئة والطلب

6.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد الأجهزة على شريط وبكرة للتجميع الآلي (pick-and-place).

• نوع البكرة:بكرة قياسية قطرها 13 بوصة (330 مم).
• الكمية لكل بكرة:1000 قطعة.
• طول التعبئة:38.5 مترًا من الشريط الحامل لكل بكرة 22 بوصة (يبدو أن هذا يشير إلى طول الشريط، ربما لبكرة رئيسية أكبر).
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):للأعداد المتبقية، الحد الأدنى للعبوة هو 250 قطعة.
• الشريط الحامل:مصنوع من سبيكة البوليستيرين الموصلة السوداء. تتوافق الأبعاد مع معايير EIA-481. يحتوي الشريط على حد انحناء 1 مم على 250 مم وسمك 0.40 ± 0.05 مم.
• الرأس والذيل:يتضمن الشريط رأسًا (≥ 400 مم) وذيلًا (≥ 40 مم) للتغذية الآلية، مع فجوة لا تقل عن 40 مم بين نهاية المكونات وبداية الذيل.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإلكترونيات الاستهلاكية:قراءات رقمية على الأجهزة المنزلية، ومعدات الصوت، ومقابس الطاقة، أو الشواحن.
• أجهزة القياس:عدادات اللوحة، وشاشات معدات الاختبار، أو واجهات أنظمة التحكم.
• ضوابط صناعية:مؤشرات الحالة، وعروض العدادات، أو قراءات المعلمات على الآلات.
• قطع غيار السيارات:شاشات للعدادات المساعدة أو الوحدات الإلكترونية المخصصة (ضع في الاعتبار متطلبات درجة الحرارة الموسعة).

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار متسلسلة لكل اتصال أنود مشترك. يتم حساب قيمة المقاومة كـ R = (V_المصدر- V_F) / I_F. لمصدر 5 فولت وهدف I_Fبقيمة 10 مللي أمبير مع V_F~2.4 فولت: R = (5 - 2.4) / 0.01 = 260 أوم. استخدم القيمة القياسية التالية (270 أوم).
• التعددية:لشاشات العرض متعددة الأرقام، يمكن استخدام مخطط تعددية حيث يتم تشغيل الأنودات المشتركة لأرقام مختلفة بالتتابع بتردد عالٍ، بينما يتم تشغيل الكاثودات (القطع) بالنمط الخاص بالرقم النشط. هذا يقلل بشكل كبير من عدد أطراف الإدخال/الإخراج المطلوبة.
• إدارة الحرارة:لاحظ منحنى تخفيض التيار لدرجات حرارة المحيط المرتفعة. تأكد من وجود نحاس كافٍ في لوحة الدوائر المطبوعة أو تهوية إذا كان التشغيل قريبًا من حدود درجة الحرارة أو التيار القصوى.
• حماية ESD:على الرغم من عدم ذكرها صراحةً، يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع التفريغ الكهروستاتيكي أثناء التجميع.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بشاشات العرض SMD الرقمية المفردة الأخرى، فإن المميزات الرئيسية لـ LTS-2806SKG-P هي:

• تقنية المواد:يوفر استخدام رقائق AlInGaP كفاءة أعلى واستقرارًا حراريًا محتملًا أفضل للانبعاث الأخضر مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل GaP.
• السطوع:شدة نموذجية تزيد عن 5000 ميكرو كنديلا عند 20 مللي أمبير تعتبر ساطعة جدًا لشاشة عرض 0.28 بوصة، ومناسبة للبيئات المضاءة جيدًا.
• التباين:تم تحسين تصميم الوجه الرمادي/القطعة البيضاء لتحقيق تباين عالٍ، مما يحسن قابلية القراءة.
• العبوة:تتوافق عبوة SMD الخالية من الرصاص والمتوافقة مع RoHS مع اللوائح البيئية الحديثة وخطوط التجميع الآلي.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

9.1 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λ_p=574 نانومتر) هو الذروة الفيزيائية للطيف الضوئي المنبعث. الطول الموجي السائد (λ_d=571 نانومتر) هو الطول الموجي الوحيد الذي ستدركه العين البشرية على أنه له نفس اللون. غالبًا ما يختلفان قليلاً. يجب على المصممين المهتمين بمطابقة الألوان الرجوع إلى الطول الموجي السائد.

9.2 هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت؟

لا. الجهد الأمامي (V_F) هو نموذجيًا 2.05-2.6 فولت. بينما 3.3 فولت أعلى من هذا، يجب عليك تضمين مقاومة تحديد تيار. علاوة على ذلك، لا يمكن لطرف GPIO الخاص بالمتحكم الدقيق عادةً توفير أو استهلاك تيار كافٍ (25 مللي أمبير كحد أقصى مستمر لكل قطعة) للقيادة المباشرة. استخدم ترانزستور أو دائرة متكاملة مخصصة لقيادة LED.

9.3 لماذا يوجد طرفان أنود مشترك؟

وجود طرفين (4 و 9) متصلين داخليًا بالأنود المشترك يسمح بتخطيط أكثر مرونة للوحة الدوائر المطبوعة، ويمكن أن يساعد في توزيع التيار بشكل أكثر توازنًا عبر الشاشة، ويوفر احتياطيًا في حالة وجود عيب في وصلة لحام واحدة.

9.4 كيف أفسر نسبة مطابقة الشدة الضوئية \"2:1\"؟

هذا يعني أنه داخل جهاز واحد، لن يكون ألمع قطعة أكثر سطوعًا بمرتين من أغمق قطعة عند التشغيل تحت نفس الظروف (I_F=2 مللي أمبير). وهذا يضمن تجانبًا بصريًا للرقم المعروض.

10. دراسة حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو:تصميم قراءة رقمية بسيطة لدرجة الحرارة لجهاز نموذجي. لدى المتحكم الدقيق عدد محدود من أطراف الإدخال/الإخراج.

التنفيذ:استخدم نسخة مكونة من 3 أرقام من شاشة عرض مماثلة (أو ثلاث وحدات LTS-2806SKG-P). قم بتوصيل جميع كاثودات القطع المقابلة (A, B, C, D, E, F, G, DP) معًا عبر الأرقام الثلاثة، باستخدام 8 أطراف متحكم دقيق. قم بتوصيل الأنود المشترك لكل رقم بطرف متحكم دقيق منفصل عبر ترانزستور NPN صغير (مثل 2N3904) للتعامل مع التيار التراكمي الأعلى للقطع. يقوم برنامج الثبات للمتحكم الدقيق بالدوران بسرعة (تعددية) من خلال تمكين ترانزستور الأنود لكل رقم واحدًا تلو الآخر أثناء إخراج نمط القطعة لذلك الرقم. يمنع معدل التحديث 100 هرتز أو أعلى الوميض المرئي. يتم وضع مقاومات تحديد التيار على خطوط الأنود المشترك (قبل الترانزستورات). تتحكم هذه الطريقة في 3 أرقام باستخدام 8+3=11 طرف إدخال/إخراج فقط، بدلاً من 8*3=24 طرفًا للقيادة المباشرة.

11. مقدمة المبدأ

تعمل شاشة LTS-2806SKG-P على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الصمام الثنائي، تلتقي الإلكترونات من طبقة AlInGaP من النوع n مع الفجوات من الطبقة من النوع p. يطلق حدث الالتقاء هذا الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأخضر (~571 نانومتر). تساعد الركيزة GaAs غير الشفافة في عكس الضوء للخارج، مما يحسن الكفاءة. يتم تشكيل كل قطعة من الرقم بواسطة واحدة أو أكثر من رقائق LED الصغيرة هذه المتصلة على التوازي أو التوالي داخل العبوة.

12. اتجاهات التطوير

يتبع تطور شاشات عرض LED السطحية مثل LTS-2806SKG-P اتجاهات أوسع في الإلكترونيات الضوئية:

• زيادة الكفاءة:يهدف البحث المستمر في علوم المواد إلى تحسين اللومن لكل واط (الفعالية)، مما يقلل من استهلاك الطاقة لنفس السطوع.
• التصغير:بينما يعتبر 0.28 بوصة قياسيًا، هناك طلب على ارتفاعات أرقام أصغر في الأجهزة فائقة الصغر، مما يدفع حدود تقنية التعبئة والرقائق.
• تعزيز نطاق الألوان والخيارات:قد تقدم التطورات في المواد الفوسفورية وأشباه الموصلات المباشرة (مثل InGaN للأزرق/الأخضر) ألوانًا أكثر سطوعًا وتشبعًا أو خيارات ألوان جديدة في أشكال مماثلة.
• التكامل:قد تقوم الأجهزة المستقبلية بدمج دائرة القيادة المتكاملة لـ LED أو المنطق (مثل مفكك BCD إلى 7 قطع) مباشرة في عبوة العرض، مما يبسط تصميم النظام.
• تحسين الأداء الحراري:مواد وتصاميم عبوات جديدة لتبديد الحرارة بشكل أفضل، مما يسمح بتيارات قيادة أعلى وسطوع أو تحسين طول العمر في درجات حرارة محيط عالية.

تركز هذه الاتجاهات على توفير أداء أعلى، ومرونة تصميم أكبر، وموثوقية متزايدة في التطبيقات المتطلبة بشكل متزايد.