ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-2807SKG-P - ارتفاع الرقم 0.2 بوصة - أخضر AlInGaP - جهد أمامي 2.4 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-2807SKG-P هي شاشة رقمية مفردة مدمجة وعالية الأداء مصممة لتطبيقات التركيب السطحي الحديثة. تتميز بارتفاع رقم يبلغ 0.2 بوصة (5.08 ملم)، مما يجعلها مناسبة للأجهزة التي يكون فيها المساحة محدودة ولكن الوضوح ضروري. تستخدم الشاشة تقنية أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) لإنتاج ضوء أخضر ساطع. يُزرع نظام المواد هذا على ركيزة GaAs غير شفافة، مما يساهم في تحقيق تباين عالٍ عن طريق تقليل التشتت الداخلي للضوء والانعكاس. للجهاز مظهر مميز بوجه رمادي وشرائط بيضاء، مما يعزز وضوح الرمز. يتم تصنيفه وفقًا للشدة الضوئية ويُقدم في عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS، متوافقة مع المعايير البيئية العالمية للمكونات الإلكترونية.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• حجم مدمج مع وضوح قراءة عالٍ:يوفر ارتفاع الرقم 0.2 بوصة قراءة رقمية واضحة في مساحة صغيرة جدًا، مما يجعله مثاليًا للإلكترونيات الاستهلاكية وأجهزة القياس ولوحات التحكم.
• أداء بصري فائق:توفر تقنية رقاقة AlInGaP سطوعًا عاليًا وتباينًا ممتازًا. تضمن الشرائط المستمرة والموحدة مظهرًا متسقًا وممتعًا للرمز دون فجوات أو بقع خافتة.
• كفاءة الطاقة:مصمم لمتطلبات طاقة منخفضة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تعمل بالبطارية أو الواعية للطاقة.
• زاوية مشاهدة واسعة:توفر الشاشة زاوية مشاهدة واسعة، مما يضمن بقاء القراءة الرقمية مرئية من منظورات مختلفة، وهو أمر بالغ الأهمية لواجهات المستخدم.
• موثوقية عالية:كوحدة صلبة، يوفر عمر تشغيلي طويل، ومقاومة للصدمات والاهتزازات، وأداءً ثابتًا مع مرور الوقت مقارنة بالشاشات الميكانيكية.
• ضمان الجودة:يتم تصنيف الأجهزة (تقسيمها) بناءً على الشدة الضوئية، مما يسمح للمصممين باختيار قطع ذات مستويات سطوع متسقة لمظهر لوحة موحد.

1.2 تكوين الجهاز

تم تكوين شاشة LTS-2807SKG-P كشاشة ذات أنود مشترك. هذا يعني أن أنودات جميع شرائح LED متصلة داخليًا بأطراف مشتركة (الطرف 3 والطرف 8). يتم التحكم في الشرائح الفردية (A, B, C, D, E, F, G, والنقطة العشرية DP) عن طريق تطبيق إشارة أرضية (منخفضة) على أطراف الكاثود الخاصة بها. يشير رقم الجزء المحدد إلى شاشة أنود مشترك خضراء من نوع AlInGaP بنقطة عشرية على اليمين. هذا التكوين شائع ويبسط دائرة القيادة، حيث يمكن تطبيق جهد ثابت على الأنود المشترك بينما يتم تعدد إشارات الكاثود لإضاءة شرائح مختلفة.

2. المعلمات والخصائص التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمواصفات الكهربائية والبصرية للجهاز، وهي أساسية لتصميم الدوائر وتكامل النظام.

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها للاستخدام العادي.

• تبديد الطاقة لكل شريحة:70 ميغاواط كحد أقصى. تجاوز هذا يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وتدهور متسارع لرقاقة LED.
• تيار أمامي ذروي لكل شريحة:60 مللي أمبير، ولكن فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا التصنيف مخصص لنبضات تيار عالي قصيرة، وليس للتشغيل المستمر.
• تيار أمامي مستمر لكل شريحة:25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التيار خطيًا بمعدل 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية. على سبيل المثال، عند 85 درجة مئوية، سيكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر حوالي 25 مللي أمبير - (0.28 مللي أمبير/درجة مئوية * 60 درجة مئوية) = 8.2 مللي أمبير.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. يمكن للجهاز تحمل درجات الحرارة القصوى هذه أثناء التخزين غير التشغيلي وفي بيئة التشغيل المحددة.
• درجة حرارة اللحام:يمكن تعريض الأطراف للحم بالقصدير عند 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 ملم) أسفل مستوى جلوس العبوة.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات التشغيل النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. يجب على المصممين استخدام هذه القيم كدليل لظروف التشغيل العادية.

• متوسط الشدة الضوئية (I_V):هذا هو المقياس الرئيسي للسطوع.
  • القيمة النموذجية هي 700 ميكروكانديلا عند تيار أمامي (I_F) قدره 1 مللي أمبير.
  • عند 10 مللي أمبير، ترتفع الشدة النموذجية بشكل كبير إلى 8400 ميكروكانديلا. العلاقة بين التيار وإخراج الضوء هي علاقة خطية بشكل عام ضمن نطاق التشغيل.
  • ينطبق تسامح ±15%، مما يعني أن الشدة الفعلية يمكن أن تختلف بين القطع.
• خصائص الطول الموجي:
  • الطول الموجي الذروي للانبعاث (λ_p):574 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه قوة الضوء المنبعث في أقصى حد.
  • نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ يعني العرض الأضيق لونًا أخضر أكثر أحادية اللون (نقيًا).
  • الطول الموجي السائد (λ_d):571 نانومتر (نموذجي، مع تسامح ±1 نانومتر). هذا هو الطول الموجي الذي تدركه العين البشرية وهو حاسم لتحديد اللون.
• الجهد الأمامي لكل رقاقة (V_F):2.4 فولت نموذجي (2.0 فولت كحد أدنى، تسامح ±0.1 فولت) عند I_F=20 مللي أمبير. هذه المعلمة حيوية لاختيار المقاوم المحدد للتيار أو مشغل التيار الثابت المناسب. انخفاض الجهد متسق نسبيًا عبر الشرائح بسبب استخدام رقائق LED متطابقة.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت. هذا الاختبار للتوصيف فقط؛ لم يتم تصميم الجهاز للعمل تحت انحياز عكسي.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية:2:1 كحد أقصى بين أي شريحتين داخل نفس الرقم عند تشغيلهما بتيار 1 مللي أمبير. يضمن هذا التوحيد البصري.
• التداخل:محدد بـ ≤ 2.5%. يشير هذا إلى الإضاءة غير المرغوب فيها لشريحة عند تشغيل شريحة مجاورة، بسبب تسرب بصري أو كهربائي داخلي.

2.3 تحليل منحنى الأداء

بينما لا يتم تفصيل رسوم بيانية محددة في النص المقدم، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز ستشمل:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة الأسية بين الجهد الأمامي والتيار. جهد الركبة حوالي 2.0-2.4 فولت، وبعدها يزداد التيار بسرعة مع زيادات صغيرة في الجهد.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (I_Vمقابل I_F):علاقة خطية بشكل عام، تؤكد أن إخراج الضوء يتناسب طرديًا مع تيار القيادة ضمن منطقة التشغيل الآمنة.
• الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. تتمتع مصابيح LED من نوع AlInGaP عادةً بأداء جيد في درجات الحرارة المرتفعة مقارنة بالتقنيات الأخرى، ولكن الإخراج لا يزال ينخفض مع الحرارة.
• التوزيع الطيفي:منحنى على شكل جرس يتركز حول 574 نانومتر (ذروة) بعرض محدد بنصف العرض 15 نانومتر، مما يؤكد انبعاث اللون الأخضر.

3. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

3.1 أبعاد العبوة

الجهاز عبارة عن عبوة تركيب سطحي. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح عام ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• تشمل فحوصات الجودة الحرية حدودًا للمواد الغريبة داخل الشرائح (≤10 ميل)، تلوث الحبر السطحي (≥20 ميل مقبول)، الفقاعات في الشرائح (≤10 ميل)، وانحناء العبوة (≤1% من طول العاكس).
• بسبب الحجم الصغير للعبوة، يتم اختصار رقم الجزء المطبوع على الجهاز إلى "2807SKG-P"؛ حيث تم حذف البادئة "LTS".

3.2 تكوين الأطراف ومخطط الدائرة

تحتوي الشاشة على تكوين 10 أطراف. يظهر مخطط الدائرة الداخلي بنية أنود مشترك. توزيع الأطراف كما يلي:

• الطرف 1: كاثود للشريحة E
• الطرف 2: كاثود للشريحة D
• الطرف 3: الأنود المشترك (CA)
• الطرف 4: كاثود للشريحة C
• الطرف 5: كاثود للنقطة العشرية (DP)
• الطرف 6: كاثود للشريحة B
• الطرف 7: كاثود للشريحة A
• الطرف 8: الأنود المشترك (CA)
• الطرف 9: كاثود للشريحة F
• الطرف 10: كاثود للشريحة G

الطرف 3 والطرف 8 متصلان داخليًا. يساعد تصميم الأنود المزدوج هذا في توزيع التيار الكلي للأنود، ويقلل من كثافة التيار في طرف/مسار لوحة دائرة مطبوعة واحد، ويمكن أن يحسن تبديد الحرارة من العبوة. تحديد القطبية الصحيحة أمر بالغ الأهمية أثناء تخطيط وتجميع لوحة الدوائر المطبوعة لمنع التلف.

3.3 نمط اللحام الموصى به (البصمة)

يتم توفير نمط أرضي موصى به (بصمة) لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة. الالتزام بهذا النمط يضمن تكوين وصلة لحام مناسبة، واستقرار ميكانيكي، ومحاذاة أثناء عملية لحام إعادة التدفق. يتضمن النمط عادةً أحجام وتباعد الوسائد التي تأخذ في الاعتبار حجم معجون اللحام والإغاثة الحرارية.

4. التجميع والتعامل والموثوقية

4.1 تعليمات لحام SMT

تم تصميم الجهاز للحم بإعادة التدفق. يجب التحكم في المعلمات الحرجة لمنع التلف الحراري.

• ملف إعادة التدفق:يُسمح بحد أقصى دورتي إعادة تدفق. مطلوب فترة تبريد إلى درجة الحرارة المحيطة العادية بين الدورات.
  • التسخين المسبق: 120–150 درجة مئوية لمدة أقصاها 120 ثانية.
  • درجة الحرارة القصوى: 260 درجة مئوية كحد أقصى.
  • الوقت فوق السائل: 5 ثوانٍ كحد أقصى عند درجة الحرارة القصوى.
• اللحام اليدوي:إذا لزم الأمر، يمكن استخدام مكواة لحام مرة واحدة فقط، مع درجة حرارة طرف لا تتجاوز 300 درجة مئوية ووقت اتصال محدود بحد أقصى 3 ثوانٍ.

4.2 الحساسية للرطوبة والتخزين

مثل معظم مكونات SMD ذات العبوات البلاستيكية، هذه الشاشة حساسة لامتصاص الرطوبة، مما قد يسبب "انفجار الفشار" (تشقق العبوة) أثناء إعادة التدفق.

• التخزين:يجب تخزين الأكياس المانعة لتسرب الرطوبة غير المفتوحة عند ≤30 درجة مئوية و≤60% رطوبة نسبية.
• التجفيف:إذا تم فتح الكيس أو تعرضت الأجزاء لبيئات رطبة تتجاوز الحدود المحددة، فيجب تجفيفها قبل إعادة التدفق لطرد الرطوبة.
  • الأجزاء على البكرة: جفف عند 60 درجة مئوية لمدة ≥48 ساعة.
  • الأجزاء الفضفاضة (بالجملة): جفف عند 100 درجة مئوية لمدة ≥4 ساعات أو 125 درجة مئوية لمدة ≥2 ساعة.
• مهم:يجب إجراء التجفيف مرة واحدة فقط لتجنب إجهاد حراري إضافي على العبوة.

4.3 مواصفات التعبئة

يتم توريد الجهاز على شريط وبكرة للتجميع الآلي.

• أبعاد البكرة:مقدمة لتوافقها مع معدات الاختيار والوضع القياسية (مثل بكرات 13 بوصة أو 22 بوصة).
• شريط الناقل:مصنوع من سبيكة البوليستيرين الأسود الموصلة. تتوافق الأبعاد مع معايير EIA-481-D. تشمل المواصفات الرئيسية تسامحًا تراكميًا لمسافة 10 ثقوب مسننة يبلغ ±0.20 ملم وانحناءًا ضمن 1 ملم على مدى 250 ملم.
• كميات التعبئة:تحتوي بكرة قياسية 13 بوصة على 1000 قطعة. تحمل بكرة 22 بوصة 56.5 مترًا من الشريط. الحد الأدنى لكمية الطلب للبكرات المتبقية هو 250 قطعة.
• شريط البداية/النهاية:يتضمن أقسام بداية ونهاية بحد أدنى 400 ملم و 40 ملم على التوالي لتسهيل تحميل الآلة.

5. إرشادات التطبيق واعتبارات التصميم

5.1 نطاق التطبيق والتحذيرات

الشاشة مخصصة للمعدات الإلكترونية العادية في التطبيقات المكتبية والاتصالية والمنزلية. لم يتم تصميمها أو تأهيلها لأنظمة السلامة الحرجة (مثل الطيران، ودعم الحياة الطبي، والتحكم في النقل) حيث قد يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر. لمثل هذه التطبيقات، استشارة الشركة المصنعة إلزامية.

5.2 تصميم دائرة القيادة

التصميم السليم ضروري للموثوقية والأداء.

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو مشغل تيار ثابت لتحديد التيار الأمامي إلى القيمة المستمرة الموصى بها (مثل 10-20 مللي أمبير للسطوع النموذجي). يتجاوز التصنيفات القصوى يؤدي إلى تدهور شديد في إخراج الضوء وفشل مبكر.
• الإدارة الحرارية:يجب تخفيض التيار الأمامي مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، كما هو محدد في التصنيفات القصوى المطلقة. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في لوحة الدوائر المطبوعة أو وسائل تبريد أخرى إذا كان التشغيل في بيئات عالية الحرارة.
• حماية الجهد العكسي:يجب أن تتضمن دائرة القيادة حماية (مثل ثنائي على التوالي أو على التوازي) لمنع تطبيق جهد عكسي عبر شرائح LED، مما قد يتلفها.
• التعدد:لتطبيقات متعددة الأرقام، هذه الشاشة ذات الأنود المشترك مناسبة جدًا للقيادة المتعددة. يجب أن يكون معدل التحديث مرتفعًا بدرجة كافية (عادة >60 هرتز) لتجنب الوميض المرئي.

5.3 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإلكترونيات الاستهلاكية:الساعات الرقمية، شاشات الميكروويف، قراءات معدات الصوت.
• أجهزة القياس:عدادات اللوحة، معدات الاختبار، أجهزة القياس المحمولة.
• ضوابط صناعية:مؤشرات التحكم في العمليات، شاشات المؤقتات، قراءات العدادات.
• قطع غيار السيارات:شاشات داخلية غير حرجة (مثل أنظمة الصوت).

6. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بشاشات الرقم الواحد الأخرى، تقدم شاشة LTS-2807SKG-P مزايا محددة:

• مقارنة بشاشات GaAsP/GaP الحمراء القديمة:توفر تقنية AlInGaP كفاءة ضوئية أعلى بكثير (مزيد من إخراج الضوء لكل مللي أمبير)، وأداءً أفضل في درجات الحرارة المرتفعة، ولونًا أخضر أكثر تشبعًا.
• مقارنة بشاشات InGaN الزرقاء/البيضاء:يتمتع LED الأخضر من نوع AlInGaP عادةً بجهد أمامي أقل (~2.4 فولت مقابل ~3.2 فولت+ لـ InGaN)، مما قد يبسط تصميم مصدر الطاقة في أنظمة الجهد المنخفض.
• مقارنة بشاشات الأرقام الأكبر:يوفر الحجم 0.2 بوصة توازنًا بين الوضوح وتوفير مساحة اللوحة، مناسبًا بين الأرقام الأصغر 0.15 بوصة والأكبر 0.3 بوصة أو 0.5 بوصة.
• مقارنة بالشاشات غير المصنفة:يعد التصنيف حسب الشدة الضوئية عامل تمييز رئيسي للتطبيقات التي تتطلب سطوع لوحة موحد، مما يقلل الحاجة إلى المعايرة اليدوية أو ضبط التيار لكل رقم.

7. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س1: ما هو الغرض من طرفي الأنود المشترك (3 و 8)؟

ج1: هما متصلان داخليًا. وجود طرفين يساعد في توزيع إجمالي تيار الأنود، ويقلل من كثافة التيار في طرف/مسار لوحة دائرة مطبوعة واحد، ويمكن أن يحسن تبديد الحرارة من العبوة.

س2: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟

ج2: لا. يجب عليك استخدام مقاوم محدد للتيار. لمصدر طاقة 5 فولت وجهد أمامي نموذجي V_Fبقيمة 2.4 فولت، إذا أردت 10 مللي أمبير عبر شريحة، ستكون قيمة المقاوم R = (5 فولت - 2.4 فولت) / 0.01 أمبير = 260 أوم. مقاوم 270 أوم هو قيمة قياسية قريبة من هذا الحساب.

س3: لماذا يوجد حد لعدد دورات إعادة التدفق؟

ج3: تعرض دورات إعادة التدفق المتعددة العبوة البلاستيكية وروابط الأسلاك الداخلية لإجهاد حراري متكرر، مما قد يؤدي إلى التقشير، التشقق، أو فشل الرابطة، مما يهدد الموثوقية.

س4: ماذا يعني "مصنف حسب الشدة الضوئية" عمليًا؟

ج4: يقوم المصنع باختبار وتصنيف الشاشات إلى مجموعات سطوع مختلفة (مثل مجموعة سطوع عالية ومجموعة قياسية). عند الطلب، يمكنك تحديد رمز مجموعة لضمان أن جميع الشاشات في دفعتك لها سطوع متشابه جدًا، وتجنب اختلافات ملحوظة في شاشة منتجك.

8. دراسة حالة تصميمية

السيناريو:تصميم مؤقت رقمي مدمج للأجهزة المنزلية.

المتطلبات:قراءة رقمية مفردة واضحة (0-9)، استهلاك منخفض للطاقة، تشغيل موثوق في درجة حرارة محيطة تصل إلى 60 درجة مئوية، وتوافق مع التجميع الآلي.

الحل:شاشة LTS-2807SKG-P مناسبة بشكل مثالي.

1. تصميم الدائرة:يقوم متحكم دقيق بأطراف إدخال/إخراج كافية بتشغيل الشاشة في تكوين ثابت (غير متعدد) للتبسيط. يتم وضع مقاوم محدد للتيار على خط الأنود المشترك. يتم ضبط التيار الأمامي على 8 مللي أمبير (مخفض من 25 مللي أمبير مع الأخذ في الاعتبار درجة الحرارة المحيطة 60 درجة مئوية، باستخدام عامل التخفيض 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية). يوفر هذا سطوعًا كافيًا مع ضمان موثوقية طويلة الأمد.
2. تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة:يتم استخدام نمط اللحام الموصى به. تتم إضافة وصلات إغاثة حرارية إلى وسائد الأنود لتسهيل اللحام مع الحفاظ على مسار حراري جيد إلى مستوى أرضي لتبديد الحرارة.
3. التجميع:يتم وضع المكونات باستخدام آلة اختيار ووضع من الشريط والبكرة المقدم. يتم استخدام ملف إعادة تدفق قياسي خالي من الرصاص بدرجة حرارة قصوى تبلغ 245 درجة مئوية، وهو ضمن الحد المحدد 260 درجة مئوية.
4. النتيجة:يتميز المنتج النهائي بشاشة رقمية ساطعة وموحدة وموثوقة تلبي جميع متطلبات الحجم والأداء والقابلية للتصنيع.

9. اتجاهات التكنولوجيا والسوق

تقنية AlInGaP:أحدث نظام المواد هذا، الذي تم تقديمه في التسعينيات، ثورة في مصابيح LED الحمراء والبرتقالية والصفراء عالية السطوع وفيما بعد مصابيح LED الخضراء الفعالة. لا تزال التقنية المهيمنة لمصابيح LED الخضراء عالية الأداء في نطاق 560-590 نانومتر بسبب كفاءتها الفائقة واستقرارها الحراري مقارنة بالتقنيات الأقدم.

اتجاه السوق:يستمر اتجاه مكونات المؤشر والعرض SMD نحو:

• التصغير:عبوات أصغر مع الحفاظ على السطوع أو تحسينه.
• كفاءة أعلى:المزيد من لومن لكل واط، مما يقلل استهلاك الطاقة والحمل الحراري.
• موثوقية محسنة:مواد عبوة وعمليات تصنيع محسنة لعمر أطول في البيئات الصعبة.
• التكامل:دمج شاشة LED مع دوائر القيادة المتكاملة أو المتحكمات الدقيقة في وحدات متعددة الرقائق (MCMs) أو حلول النظام في العبوة (SiP) لتبسيط تصميم المنتج النهائي.

تمثل شاشة LTS-2807SKG-P منتجًا ناضجًا ومحسنًا جيدًا ضمن هذا المشهد المتطور، حيث تقدم توازنًا مثبتًا بين الحجم والأداء والتكلفة لمجموعة واسعة من التطبيقات.