ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-4817CKS-P - ارتفاع رقم 0.39 بوصة - أصفر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميلي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LED طراز LTS-4817CKS-P هي وحدة عرض رقمية واحدة عالية الأداء، مصممة للتركيب السطحي. تم تصميمها للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة وساطعة في عامل شكل مضغوط. يستخدم الجهاز تقنية متقدمة لشرائح LED من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) المزروعة على ركيزة GaAs، والمعروفة بكفاءتها العالية ونقاء لونها الممتاز، خاصة في الطيف الأصفر. تتميز الشاشة بوجه رمادي مع شرائح بيضاء، مما يوفر تباينًا عاليًا لتحسين قابلية القراءة. وهي مُهيأة كجهاز ذي أنود مشترك، وهو تكوين قياسي لتبسيط دوائر القيادة في التطبيقات متعددة الأرقام، وتتضمن نقطة عشرية على الجانب الأيمن.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• الحجم المضغوط:يتميز بارتفاع رقم يبلغ 0.39 بوصة (10.0 مم)، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات المحدودة المساحة.
• أداء بصري فائق:يوفر سطوعًا عاليًا ونسبة تباين عالية، مما يضمن مظهرًا ممتازًا للأحرف حتى في البيئات المضاءة جيدًا.
• زاوية مشاهدة واسعة:يوفر رؤية متسقة من مجموعة واسعة من الزوايا.
• استهلاك منخفض للطاقة:مصمم للتشغيل الموفّر للطاقة، مع تيار أمامي نموذجي يبلغ 20 مللي أمبير لكل شريحة.
• إضاءة موحدة للشرائح:الشرائح المستمرة والموحدة تضمن عرضًا رقميًا نظيفًا ومظهرًا احترافيًا.
• موثوقية عالية:يوفر البناء ذو الحالة الصلبة عمرًا تشغيليًا طويلاً ومتانة ضد الصدمات والاهتزازات.
• ضمان الجودة:يتم تصنيف الأجهزة وفقًا للشدة الضوئية، مما يضمن مستويات سطوع متسقة عبر دفعات الإنتاج.
• الامتثال البيئي:العبوة خالية من الرصاص ومتوافقة مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).

1.2 التطبيقات المستهدحة والسوق

هذه الشاشة مثالية لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية التي تتطلب مؤشرات رقمية. تشمل التطبيقات النموذجية: أدوات القياس الصناعية (مثل عدادات اللوحات، المؤقتات، العدادات)، الأجهزة المنزلية (مثل أفران الميكروويف، الغسالات، معدات الصوت)، لوحات عدادات السيارات (للشاشات المساعدة)، الأجهزة الطبية، ومعدات الاختبار والقياس. تجعلها عبوة SMD (جهاز التركيب السطحي) مناسبة تمامًا لعمليات التجميع الآلي، مما يقلل تكاليف التصنيع ويحسن الموثوقية في الإنتاج بكميات كبيرة.

2. المعلمات التقنية والتفسير الموضوعي

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمواصفات الكهربائية والبصرية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها للاستخدام العادي.

• تبديد الطاقة لكل شريحة:70 ميلي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان كحرارة بواسطة شريحة LED واحدة.
• تيار الذروة الأمامي لكل شريحة:60 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية). هذا التصنيف مخصص للتشغيل النبضي فقط ولا يجب استخدامه للقيادة المستمرة بالتيار المستمر.
• التيار الأمامي المستمر 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 تقريبًا: 25 مللي أمبير - (0.28 مللي أمبير/درجة مئوية * (85 درجة مئوية - 25 درجة مئوية)) = 8.2 مللي أمبير.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. الجهاز مصنف لنطاقات درجات الحرارة الصناعية.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس، وهو معيار لعمليات إعادة التدفق الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (النموذجية عند 25 درجة مئوية)

تصف هذه المعلمات أداء الجهاز تحت ظروف التشغيل العادية.

• الشدة الضوئية (I_V):خرج الضوء يعتمد على التيار. عند تيار منخفض قدره 1 مللي أمبير، تكون الشدة النموذجية 650 ميكروكانديلا. عند تيار الاختبار القياسي البالغ 10 مللي أمبير، ترتفع بشكل كبير إلى 8450 ميكروكانديلا. يجب على المصممين اختيار تيار القيادة بناءً على السطوع المطلوب وميزانية الطاقة.
• الجهد الأمامي (V_F):2.6 فولت نموذجي عند I_F=20 مللي أمبير. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار. القيمة الدنيا هي 2.05 فولت، مما يشير إلى وجود بعض الاختلاف بين مصابيح LED الفردية.
• طول موجة الذروة/الطول الموجي السائد (λ_p/λ_d):588 نانومتر (ذروة) و 587 نانومتر (سائد). هذا يؤكد أن الانبعاث في المنطقة الصفراء من الطيف المرئي.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر. هذا النطاق الترددي الضيق هو سمة مميزة لتقنية AlInGaP ويساهم في المظهر اللوني النقي.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند V_R=5 فولت. هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط؛ تطبيق انحياز عكسي مستمر ليس حالة تشغيل عادية.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية:2:1 كحد أقصى للشرائح داخل نفس الجهاز. هذا يعني أن الشريحة الأقل سطوعًا ستكون على الأقل نصف سطوع الشريحة الأكثر سطوعًا، مما يضمن مظهرًا موحدًا.
• التداخل الضوئي:≤ 2.5%. يحدد هذا أقصى كمية من تسرب الضوء غير المقصود من شريحة مجاورة غير مضاءة، وهو أمر مهم لوضوح العرض.

3. شرح نظام التصنيف

تنص ورقة البيانات على أن الأجهزة \"مصنفة حسب الشدة الضوئية\". وهذا يعني عملية تصنيف حيث يتم فرز مصابيح LED بعد الإنتاج بناءً على قياس خرج الضوء (بالميكروكانديلا) عند تيار اختبار محدد (على الأرجح 10 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير). وهذا يضمن أن يحصل العملاء على قطع ذات مستويات سطوع متسقة. بينما لم يتم تفصيل رموز التصنيف المحددة في هذه الوثيقة، يجب على المصممين استشارة الشركة المصنعة للحصول على فئات الشدة المتاحة لضمان الاتساق في تطبيقهم، خاصة عند استخدام عدة شاشات جنبًا إلى جنب.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية\". على الرغم من عدم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الأجهزة تشمل عادةً:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة بين الجهد الأمامي والتيار الأمامي. إنه غير خطي، مع زيادة حادة في التيار بمجرد تجاوز الجهد الأمامي عتبة الصمام الثنائي (حوالي 2 فولت لـ AlInGaP).
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي:هذا المنحنى خطي بشكل عام على نطاق واسع. تزداد الشدة بشكل متناسب مع التيار، حتى نقطة التشبع الحراري.
• الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح كيف ينخفض خرج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. تُظهر مصابيح LED من نوع AlInGaP معامل درجة حرارة سالب، مما يعني أن السطوع ينخفض مع زيادة درجة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يوضح خرج الضوء النسبي عبر الأطوال الموجية، متمركز حول 587-588 نانومتر مع نصف العرض المحدد البالغ 15 نانومتر.

يجب على المصممين استخدام هذه المنحنيات لتحسين ظروف القيادة، وفهم التأثيرات الحرارية، والتنبؤ بالأداء في بيئات تشغيل مختلفة.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع الجهاز في عبوة للتركيب السطحي. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية من ورقة البيانات: جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح عام ±0.25 مم. توجد ضوابط جودة محددة لوجه الشاشة: يجب أن تكون المواد الغريبة على الشريحة ≤10 ميل، تلوث الحبر على السطح ≤20 ميل، الفقاعات في الشريحة ≤10 ميل، وانحناء العاكس ≤1% من طوله. يتم تقييد الحواف البارزة للدبوس البلاستيكي إلى حد أقصى 0.14 مم. تضمن هذه المواصفات المظهر المادي المتساقط والتركيب الموثوق.

5.2 توصيل الأطراف والقطبية

يظهر الرسم التخطيطي للدائرة الداخلية وجدول توصيل الأطراف تكوين أنود مشترك للرقم المكون من 7 شرائح ونقطة عشرية. يتم توصيل طرفي الأنود المشترك (الطرفان 3 و 8) داخليًا. الكاثودات للشرائح من A إلى G ونقطة العلامة العشرية (DP) موجودة على أطراف منفصلة (1، 2، 4، 5، 6، 7، 9، 10). يتم تحديد الطرف 5 على أنه الكاثود لنقطة العلامة العشرية اليمنى. تحديد القطبية الصحيحة أمر بالغ الأهمية لتصميم الدائرة لتجنب انحياز مصابيح LED عكسيًا.

5.3 نمط وسادة اللحام الموصى به

يتم توفير رسم لنمط وسادة اللحام لتوجيه تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). الالتزام بهذا النمط الموصى به، والذي يتضمن حجم وسادة مناسب، وتباعد، وميزات تخفيف حراري، أمر ضروري لتحقيق وصلات لحام موثوقة أثناء لحام إعادة التدفق وللحفاظ على السلامة الميكانيكية للاتصال.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تعليمات لحام SMT

تم تصميم الجهاز للحام بإعادة التدفق. تشمل التعليمات الحرجة:

• ملف إعادة التدفق:أقصى درجة حرارة ذروة 260 درجة مئوية. يُوصى بمرحلة تسخين مسبق من 120-150 درجة مئوية لمدة أقصاها 120 ثانية.
• حد العملية:يجب أن يكون عدد دورات عملية إعادة التدفق أقل من اثنين. يلزم التبريد الكامل إلى درجة الحرارة المحيطة العادية بين عملية اللحام الأولى والثانية إذا كانت هناك حاجة لمرور ثانٍ (على سبيل المثال، للوحات ذات الوجهين).
• اللحام اليدوي:إذا تم استخدام مكواة لحام، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الطرف 300 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى.

اتباع هذه الإرشادات يمنع التلف الحراري لشرائح LED، والعبوة البلاستيكية، وروابط الأسلاك الداخلية.

6.2 الحساسية للرطوبة والتخزين

يتم شحن شاشات SMD في عبوات مقاومة للرطوبة. يجب تخزينها عند 30 درجة مئوية أو أقل و 60% رطوبة نسبية (RH) أو أقل. بمجرد فتح الكيس المغلق، تبدأ المكونات في امتصاص الرطوبة من الغلاف الجوي. إذا لم يتم استخدام الأجزاء على الفور ولم يتم تخزينها في بيئة جافة خاضعة للتحكم (مثل خزانة تجفيف)، فيجب تجفيفها قبل لحام إعادة التدفق لمنع \"انفجار\" أو تقشّر ناتج عن التمدد السريع للبخار أثناء عملية إعادة التدفق عالية الحرارة. توفر ورقة البيانات ظروف التجفيف المحددة: 60 درجة مئوية لمدة ≥48 ساعة للأجزاء على البكرات، أو 100 درجة مئوية لمدة ≥4 ساعات / 125 درجة مئوية لمدة ≥2 ساعة للأجزاء السائبة. يجب إجراء التجفيف مرة واحدة فقط.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد الجهاز على شريط ناقل بارز ملفوف على بكرات، مناسب لآلات الالتقاط والوضع الآلية.

• أبعاد البكرة:يتم الإشارة إلى أحجام البكرات القياسية 13 بوصة و 22 بوصة.
• الشريط الناقل:يتم توفير الأبعاد وهي تتوافق مع معايير EIA-481-C. سمك الشريط هو 0.40 ±0.05 مم.
• كميات التعبئة:تحتوي بكرة 13 بوصة على 800 قطعة. تحتوي بكرة 22 بوصة على طول شريط لـ 45.5 متر. الحد الأدنى لكمية التعبئة للدفعات المتبقية هو 200 قطعة.
• الرأس والذيل:يتضمن الشريط رأسًا (400 مم على الأقل) وذيلًا (40 مم على الأقل) لتسهيل تحميل الآلة.

7.2 رقم القطعة والمراجعة

رقم القطعة الأساسي هو LTS-4817CKS-P. قد يشير اللاحق \"-P\" إلى نوع محدد أو نوع تعبئة. تحتوي ورقة البيانات نفسها على سجل المراجعات (المراجعة A، سارية من 01/11/2020)، ويجب على المصممين دائمًا استخدام أحدث مراجعة لضمان حصولهم على أحدث المواصفات.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دائرة التطبيق النموذجية

لشاشة ذات أنود مشترك مثل LTS-4817CKS-P، يتم توصيل الأنودات (الطرفان 3 و 8) بجهد إمداد موجب (V_CC). يتم توصيل كل طرف كاثود (للشرائح من A إلى G و DP) بمقاوم محدد للتيار ثم إلى خرج IC قيادة (مثل مشفر/سائق أو طرف GPIO لوحدة تحكم دقيقة). يقوم السائق بتصريف التيار إلى الأرض لإضاءة الشريحة. يتم حساب قيمة المقاوم المحدد للتيار (R_LIMIT) باستخدام قانون أوم: R_LIMIT= (V_CC- V_F) / I_F، حيث V_Fهو الجهد الأمامي لـ LED (استخدم 2.6 فولت نموذجي) و I_Fهو التيار الأمامي المطلوب (مثل 10 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير).

8.2 اعتبارات التصميم

• قيادة التيار:لا تقم بتوصيل LED مباشرة بمصدر جهد بدون آلية تحديد تيار (مقاوم أو سائق تيار ثابت) لمنع الانفلات الحراري والتلف.
• التعددية الزمنية:للشاشات متعددة الأرقام، تُستخدم تقنية التعددية الزمنية بشكل شائع للتحكم في العديد من الشرائح بعدد أقل من أطراف القيادة. يتضمن ذلك تدوير الطاقة بسرعة إلى أنود كل رقم المشترك. يسمح تصنيف تيار الذروة لـ LTS-4817CKS-P (60 مللي أمبير نبضي) بتيارات لحظية أعلى أثناء التعددية الزمنية لتحقيق متوسط السطوع المطلوب.
• الإدارة الحرارية:بينما يتميز الجهاز نفسه بتبديد طاقة منخفض، يجب أن يأخذ تصميم لوحة الدوائر المطبوعة في الاعتبار تبديد الحرارة، خاصة إذا كان التشغيل بتيارات أعلى أو في درجات حرارة محيطة عالية. يمكن أن تساعد مساحة النحاس الكافية حول الوسائد.
• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي:مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتميز LTS-4817CKS-P باستخدامه لتقنية AlInGaP للانبعاث الأصفر. مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، تقدم AlInGaP كفاءة ضوئية أعلى بكثير، مما يؤدي إلى خرج أكثر سطوعًا لنفس تيار القيادة، واستقرار حراري أفضل، ونقاء لوني متفوق (عرض طيفي أضيق). تجعلها عبوة SMD وحجم الرقم 0.39 بوصة منافسًا جيدًا ضد شاشات SMD الرقمية الأخرى، حيث تقدم توازنًا بين قابلية القراءة وتوفير مساحة اللوحة. يعد تضمين تصنيف الشدة عامل تمييز رئيسي للجودة للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س1: ما الفرق بين طول موجة الذروة (λ_p) والطول الموجي السائد (λ_d)?

ج1: طول موجة الذروة هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. الطول الموجي السائد هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون الملحوظ لخرج LED. بالنسبة لـ LED ذي الطيف الضيق مثل هذا، يكونان قريبين جدًا (587 نانومتر مقابل 588 نانومتر).

س2: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 25 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج2: نعم، ولكن فقط إذا كانت درجة الحرارة المحيطة (T_a) عند 25 درجة مئوية أو أقل. عند درجات حرارة محيطة أعلى، يجب عليك تخفيض التيار وفقًا لعامل التخفيض المحدد 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية لتجنب تجاوز أقصى درجة حرارة تقاطع وتقليل الموثوقية.

س3: لماذا يكون اختبار التيار العكسي مهمًا إذا لم أكن يجب أن أُشغله في الاتجاه العكسي؟

ج3: اختبار I_Rهو إجراء لمراقبة الجودة. يمكن أن يشير تيار التسرب العكسي العالي إلى وجود عيب في تقاطع PN لشريحة LED.

س4: تتطلب عملية التجميع الخاصة بي مرحلتي إعادة تدفق. هل هذا مسموح؟

ج4: نعم، لكنه محدود بدقة بحد أقصى مرحلتين. يجب عليك التأكد من أن اللوحة والمكونات تبرد تمامًا إلى درجة حرارة الغرفة بين دورة إعادة التدفق الأولى والثانية.

11. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: تصميم عرض مؤقت رقمي بسيط.

يقوم مصمم بإنشاء مؤقت تنازلي بشاشة مكونة من رقمين تعرض الدقائق والثواني. سوف يستخدم جهازين من طراز LTS-4817CKS-P. سيتم توصيل الأنودات المشتركة لكل رقم بأطراف GPIO منفصلة لوحدة تحكم دقيقة مُهيأة كمخرجات. سيتم توصيل أطراف الكاثود الأربعة عشر (7 شرائح + DP لكل رقم) معًا عبر الرقمين (أي جميع كاثودات الشريحة 'A' متصلة، جميع كاثودات الشريحة 'B' متصلة، إلخ.) ويتم توصيل كل منها بمقاوم محدد للتيار ثم إلى طرف GPIO أو IC سائق خارجي قادر على تصريف التيار المطلوب. ستستخدم وحدة التحكم الدقيقة التعددية الزمنية: ستشغل الأنود لرقم 'الدقائق'، وتضبط نمط الكاثود للرقم المطلوب للدقائق، وتنتظر وقتًا قصيرًا (مثل 5 مللي ثانية)، ثم تُطفئ ذلك الأنود، وتشغل الأنود لرقم 'الثواني'، وتضبط نمط الكاثود للثواني، وتنتظر، وتكرر. يحدث هذا أسرع مما تستطيع العين البشرية إدراكه، مما يخلق وهم استمرار إضاءة الرقمين. يمكن استخدام نقطة العلامة العشرية اليمنى على كل رقم كفاصل نقطتين يومض بين الدقائق والثواني.

12. مقدمة عن مبدأ التقنية

يعتمد LTS-4817CKS-P على مادة أشباه الموصلات AlInGaP المزروعة طبقة فوق طبقة على ركيزة زرنيخيد الغاليوم (GaAs). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع PN لهذه المادة، يتم حقق الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة حيث تتحد. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لذرات الألومنيوم، الإنديوم، الغاليوم، والفوسفيد في الشبكة البلورية طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. بالنسبة لهذا الجهاز، يتم ضبط التركيب لإنتاج فوتونات في نطاق الطول الموجي الأصفر (~587-588 نانومتر). ثم يتم تغليف الشريحة بعدسة بلاستيكية مصبوبة تشكل خرج الضوء وتوفر الحماية البيئية.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

الاتجاه في تقنيات العرض مثل LTS-4817CKS-P هو نحو كفاءة أعلى، مما يسمح بشاشات أكثر سطوعًا باستهلاك طاقة أقل، وهو أمر بالغ الأهمية للأجهزة التي تعمل بالبطاريات. هناك أيضًا دفع مستمر نحو التصغير مع الحفاظ على قابلية القراءة أو تحسينها. التكامل هو اتجاه آخر، حيث يتم أحيانًا دمج الإلكترونيات القائدة في وحدة العرض نفسها لتبسيط تصميم النظام. علاوة على ذلك، فإن التقدم في المواد والتغليف يحسن الأداء الحراري والموثوقية طويلة المدى لمصابيح LED، مما يسمح باستخدامها في بيئات أكثر تطلبًا. بينما تتوسع شاشات المصفوفة النقطية الملونة بالكامل وشاشات OLED في التطبيقات عالية الجودة، تظل شاشات LED الرقمية أحادية الرقم وأحادية اللون مثل هذه ذات صلة عالية بسبب بساطتها، ومتانتها، وتكلفتها المنخفضة، وقابلية قراءتها الممتازة في مجموعة واسعة من ظروف الإضاءة.