ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-2807CKD-P - ارتفاع رقم 0.2 بوصة - لون أحمر شديد - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTS-2807CKD-P جهازًا ذا تركيب سطحي (SMD) مُصممًا كشاشة رقمية أحادية الرقم. وظيفته الأساسية هي توفير مؤشر رقمي واضح وموثوق في عبوة مدمجة وعصرية مناسبة لعمليات التجميع الآلي. يستخدم الجهاز طبقات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) المتقدمة المزروعة على ركيزة GaAs لإنتاج انبعاثه الأحمر الشديد المميز. تم اختيار هذه التقنية المادية لكفاءتها واستقرارها في إنتاج ضوء أحمر عالي السطوع. يتميز التصميم البصري بوجه لوحي رمادي مع علامات شرائح بيضاء، وهو مزيج مُصمم لتعظيم التباين وسهولة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة، مما يجعله مناسبًا للإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات الأجهزة، وواجهات التحكم الصناعية حيث تكون المساحة محدودة وتكون سهولة القراءة أمرًا بالغ الأهمية.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

يتم تعريف المنتج بعدة ميزات رئيسية للأداء والموثوقية تميزه في سوق الشاشات صغيرة الحجم.

• عامل شكل مدمج:يسمح ارتفاع رقم يبلغ 0.2 بوصة (5.08 ملم) بالدمج في لوحات الدوائر المطبوعة المزدحمة دون التضحية بحجم الرقم.
• الأداء البصري:تقدم الشاشة سطوعًا عاليًا وتباينًا ممتازًا، بفضل شرائح AlInGaP والتصميم الرمادي على الأبيض. تضمن زاوية مشاهدة واسعة الرؤية من مواقع مختلفة.
• تجانس الشرائح:تم تصميم الشرائح للإضاءة المستمرة والموحدة، مما يمنع ظهور نقاط ساخنة أو مناطق معتمة يمكن أن تضر بمظهر الحرف.
• كفاءة الطاقة:يتميز بمتطلبات طاقة منخفضة، مما يساهم في خفض استهلاك الطاقة الكلي للنظام.
• الجودة والموثوقية:يتميز الجهاز بموثوقية الحالة الصلبة ويتم تصنيفه حسب الشدة الضوئية، مما يعني فرز الوحدات لضمان سطوع متسق. كما أنه مُصنع كعبوة خالية من الرصاص وفقًا لتوجيهات RoHS البيئية.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للحدود التشغيلية وخصائص أداء الجهاز تحت ظروف محددة.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل شريحة:70 ميغاواط كحد أقصى. تجاوز هذا يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وفشل كارثي.
• التيار الأمامي الذروي لكل شريحة:60 مللي أمبير، ولكن فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). هذا مخصص للومضات قصيرة وعالية الكثافة.
• التيار الأمامي المستمر لكل شريحة:25 مللي أمبير عند 25°م. يتناقص هذا التقييم خطيًا بمقدار 0.28 مللي أمبير/°م مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25°م. على سبيل المثال، عند 85°م، سيكون الحد الأقصى للتيار المستمر حوالي 25 مللي أمبير - (0.28 مللي أمبير/°م * 60°م) = 8.2 مللي أمبير.
• نطاقات درجة الحرارة:نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين هو من -35°م إلى +105°م.
• تحمل اللحام:يمكن للجهاز تحمل اللحام بالمكواة عند 260°م لمدة 3 ثوانٍ، مع وضع طرف المكواة على الأقل 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25°م، وتمثل السلوك المتوقع تحت ظروف التشغيل العادية.

• الشدة الضوئية (Iv):خرج الضوء يعتمد على التيار. عند تيار أمامي (I_F) قدره 1 مللي أمبير، تتراوح الشدة من 201 إلى 650 ميكروكانديلا. عند 10 مللي أمبير، ترتفع القيمة النموذجية إلى 8250 ميكروكانديلا. ينطبق تسامح ±15% على هذه القياسات.
• خصائص الطول الموجي:ينبعث الجهاز في طيف الأحمر الشديد. طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p) هو 650 نانومتر. الطول الموجي السائد (λ_d) هو 639 نانومتر مع تسامح ±1 نانومتر. نصف عرض الخط الطيفي (Δλ) هو 20 نانومتر، مما يشير إلى انتشار طول موجة الضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (V_F):عادة 2.6 فولت عند I_F=20 مللي أمبير، مع تسامح ±0.1 فولت. الحد الأدنى المحدد هو 2.05 فولت.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت. هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط؛ لم يتم تصميم الجهاز للتشغيل المستمر بتحيز عكسي.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية:نسبة 2:1 كحد أقصى للشرائح داخل منطقة ضوئية متشابهة عند I_F=1 مللي أمبير. هذا يحدد أقصى تباين مسموح به في السطوع بين الشرائح.
• التداخل (Cross Talk):محدد بـ ≤ 2.5%، ويشير إلى الإضاءة غير المرغوب فيها لشريحة غير مختارة عندما يتم تشغيل شريحة مجاورة.

3. نظام الفرز والتصنيف

تشير ورقة البيانات إلى أن المنتج \"مصنف حسب الشدة الضوئية\"، مما يعني وجود عملية فرز.

• فرز الشدة الضوئية:يتم اختبار الأجهزة وفرزها إلى مجموعات بناءً على قياس خرج الضوء عند تيار اختبار قياسي (مثل 1 مللي أمبير أو 10 مللي أمبير). هذا يضمن أن المصممين يتلقون مصابيح LED بمستويات سطوع متسقة لمظهر عرض موحد.
• فرز الطول الموجي:على الرغم من عدم ذكرها صراحةً كفرز، فإن التسامح الضيق على الطول الموجي السائد (±1 نانومتر) يشير إلى تحكم دقيق في العملية، مما يؤدي إلى إخراج لوني متسق للغاية عبر جميع الوحدات.
• فرز الجهد الأمامي:يشير التسامح المحدد لـ V_Fالبالغ ±0.1 فولت إلى أن الأجزاء من المحتمل أن يتم فحصها لتلبية هذه المعلمة الكهربائية، مما يساهم في سلوك دائرة القيادة المتسق.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يشير مقتطف PDF المقدم إلى منحنيات نموذجية ولكنه لا يعرضها، فإن التحليل القياسي لمثل هذا الجهاز سيشمل:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):سيظهر العلاقة الأسية بين الجهد الأمامي والتيار، مع جهد الركبة حوالي 2.0-2.2 فولت لمصابيح LED الحمراء من نوع AlInGaP.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (I_v-I_F):من المتوقع أن يكون شبه خطي عند التيارات المنخفضة، وقد يُظهر تأثيرات تشبع عند التيارات الأعلى بسبب الانخفاض الحراري والكفاءة.
• الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة:سيوضح انخفاض خرج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو عامل حاسم لموثوقية التصميم.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يظهر الشدة مقابل الطول الموجي، متمركز عند 650 نانومتر (الذروة) بعرض نصف 20 نانومتر، مؤكدًا نقطة اللون الأحمر الشديد.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

للجهاز بصمة SMD محددة. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية: جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح عام ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تمت ملاحظة ضوابط جودة محددة، مثل حدود المواد الغريبة، تلوث الحبر، الفقاعات داخل منطقة الشريحة، ونفايات دبابيس البلاستيك. نظرًا للحجم الصغير للعبوة، تم اختصار علامة الجزء إلى \"2807CKD-P\" (تم حذف البادئة \"LTS\").

5.2 الدائرة الداخلية وتوصيل الأطراف

يحتوي الجهاز علىتكوين أنود مشترك. يظهر الرسم التخطيطي للدائرة الداخلية عشرة أطراف تتوافق مع التوصيلات التالية: طرفان مخصصان كأنودات مشتركة (الطرفان 3 و 8). الأطراف المتبقية هي كاثودات فردية للشرائح A، B، C، D، E، F، G، والنقطة العشرية (DP). الطرف 1 مدرج على أنه \"لا اتصال\". يتطلب هذا التكوين قائد تيار مصدر إلى أطراف الأنود المشترك وتيار مصرف إلى أطراف الكاثود الفردية لإضاءة الشرائح.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تعليمات لحام SMT

تم تصميم الجهاز لعمليات لحام إعادة التدفق. القيد الحرج هو أن عدد دورات عملية إعادة التدفق يجب أن يكون أقل من اثنين. إذا كانت هناك حاجة لإعادة تدفق ثانية (مثلًا للتجميع ذو الوجهين)، يجب تبريد اللوحة إلى درجة الحرارة العادية بين العملية الأولى والثانية.

• ملف إعادة التدفق (حد أقصى دورتين):التسخين المسبق إلى 120-150°م لمدة أقصاها 120 ثانية. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260°م.
• اللحام اليدوي (حد أقصى دورة واحدة):إذا تم استخدام مكواة لحام، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الطرف 300°م، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى.

6.2 نمط اللحام الموصى به

يتم توفير نمط أرضي (بصمة) لتصميم PCB. الالتزام بهذا النمط ضروري لتكوين وصلة لحام موثوقة، ومحاذاة صحيحة، وإدارة حرارية أثناء إعادة التدفق.

6.3 حساسية الرطوبة والتخزين

يتم شحن المكونات في عبوات مقاومة للرطوبة. يجب تخزينها عند ≤30°م و ≤60% رطوبة نسبية (RH). بمجرد فتح الكيس المغلق، تبدأ المكونات في امتصاص الرطوبة من البيئة. إذا لم يتم استخدامها على الفور ولم يتم تخزينها في خزانة جافة (<10% RH نموذجي)، يجب خبزها قبل لحام إعادة التدفق لمنع تلف \"الفرقعة\" أو التقشر الناجم عن التمدد السريع للبخار.

• ظروف الخبز:إذا كانت المكونات على بكر: 60°م لمدة ≥48 ساعة. إذا كانت المكونات بالجملة: 100°م لمدة ≥4 ساعات أو 125°م لمدة ≥2 ساعة. يجب إجراء الخبز مرة واحدة فقط.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

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

• أبعاد البكرة:مقدمة لكل من شريط حامل المكونات والبكرة الإجمالية (على سبيل المثال، تمت الإشارة إلى خيارات بكرة 13 بوصة و 22 بوصة).
• شريط الحامل:مصنوع من سبيكة البوليسترين الموصلة السوداء. تتوافق الأبعاد مع معايير EIA-481-D. سمك الشريط هو 0.30 ±0.05 ملم.
• كميات التعبئة:تحتوي بكرة قياسية 13\" على 1000 قطعة. تحتوي بكرة 22\" على طول شريط لـ 56.5 متر. الحد الأدنى لكمية الطلب للبكرات المتبقية هو 250 قطعة.
• شريط البداية والنهاية:تتضمن البكرة شريط بداية (400 ملم على الأقل) وشريط نهاية (40 ملم على الأقل) للتغذية الآلية.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 الاستخدام المقصود والقيود

تم تصميم الشاشة للمعدات الإلكترونية العادية في تطبيقات المكتب والاتصالات والأجهزة المنزلية. ليست مصنفة للتطبيقات الحرجة للسلامة أو عالية الموثوقية حيث يمكن أن يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، الأنظمة الطبية) دون استشارة مسبقة وتأهيل محتمل.

8.2 قواعد التصميم الحرجة

• حماية دائرة القيادة:يجب أن تتضمندائرة القيادةحماية ضد الجهود العكسية والتقلبات الجهدية، حيث يمكن أن تتلف وصلات LED على الفور.
• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة تحديد تيار على التوالي أو قائد تيار ثابت. لا تصل LED مباشرة بمصدر جهد. احسب قيمة المقاومة بناءً على جهد الإمداد (V_supply)، جهد LED الأمامي (V_F~2.6 فولت)، والتيار الأمامي المطلوب (I_F). الصيغة: R = (V_supply- V_F) / I_F.
• الإدارة الحرارية:راقب قواعد تبديد الطاقة وتقليل التيار. التشغيل عند تيارات أو درجات حرارة محيطة أعلى من الحدود الموصى بها سيسرع من تدهور خرج الضوء (انخفاض اللومن) ويمكن أن يتسبب في فشل مبكر. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في PCB أو ثقوب حرارية إذا كان التشغيل بالقرب من التقييمات القصوى.
• التعددية (Multiplexing):للشاشات متعددة الأرقام التي تستخدم التعددية، تأكد من أن التيار الذروي في وضع النبض لا يتجاوز التقييم الأقصى المطلق البالغ 60 مللي أمبير، واحسب متوسط التيار للبقاء ضمن تقييم التيار المستمر.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بتقنيات أقدم مثل مصابيح LED الحمراء GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، تقدم تقنية AlInGaP في LTS-2807CKD-P كفاءة ضوئية أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار الدخل. كما توفر عادةً استقرارًا أفضل للطول الموجي عبر درجة الحرارة والعمر الافتراضي. مقارنة ببعض شاشات الشرائح البيضاء التي تستخدم مرشح ألوان فوق LED أزرق/أبيض، تقدم شريحة AlInGaP أحادية اللون تشبع لوني نقي وكفاءة محتملة أعلى للون الأحمر المستهدف. توفر عبوة SMD الخاصة بها متانة ميكانيكية أفضل وملاءمة للتصنيع الآلي عالي الحجم مقارنة بشاشات LED ذات الثقوب.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 بناءً على المعلمات الفنية

س: ما قيمة المقاومة التي يجب أن أستخدمها مع إمداد 5 فولت؟

ج: لجهد أمامي نموذجي 2.6 فولت وتيار مطلوب 10 مللي أمبير، الحساب هو: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب (مثل 240Ω أو 220Ω). تحقق دائمًا من التيار الفعلي في الدائرة.

س: هل يمكنني تشغيله بتيار 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: نعم، 20 مللي أمبير أقل من الحد الأقصى البالغ 25 مللي أمبير عند 25°م. ومع ذلك، يجب عليك التحقق من درجة الحرارة المحيطة. إذا كانت بيئة التشغيل أعلى من 25°م، يجب عليك تقليل التيار. عند 70°م، سيكون الحد الأقصى للتيار 25 مللي أمبير - (0.28 مللي أمبير/°م * 45°م) ≈ 12.4 مللي أمبير.

س: لماذا يعتبر تقييم التيار العكسي مهمًا إذا لم أكن يجب أن أشتغل به بشكل عكسي؟

ج: إنه مؤشر للجودة والتسرب. يمكن أن يشير التيار العكسي العالي إلى وجود وصلة معيبة. كما يخبر التقييم بمستوى الحماية المطلوب؛ أي حدث تحيز عكسي يتجاوز 5 فولت أو يسبب تيارًا فوق 100 ميكرو أمبير هو ضار.

س: ماذا تعني \"نسبة مطابقة الشدة الضوئية 2:1\" لتصميمي؟

ج: هذا يعني أن أضعف شريحة في رقم لا يمكن أن تكون أقل سطوعًا من نصف سطوع ألمع شريحة تحت نفس ظروف الاختبار. هذا يضمن التجانس البصري. للتطبيقات الحرجة، يمكنك الاختيار من مجموعة فرز أضيق.

11. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: تصميم قراءة رقمية أحادية لدرجة الحرارة للأجهزة الاستهلاكية.

يعتبر LTS-2807CKD-P خيارًا مثاليًا. يمكن لأطراف منفذ المتحكم الدقيق (MCU) استهلاك التيار (الاتصال بكاثودات الشرائح). يمكن لترانزستور PNP واحد أو IC قيادة مخصص توفير التيار لطرف الأنود المشترك. ينفذ برنامج MCU وحدة فك تشفير 7 شرائح وجهاز توقيت تعددية إذا تم استخدام أرقام متعددة. يوفر الوجه الرمادي/الشريحة الأبيض تباينًا ممتازًا ضد إطار الجهاز. يتوافق استهلاك الطاقة المنخفض مع أهداف كفاءة الطاقة. يجب على المصمم التأكد من أن تخطيط PCB يتضمن نمط وسادة اللحام الموصى به، ووضع مقاومة تحديد تيار على التوالي مع كل كاثود (أو استخدام IC قائد تيار ثابت)، واتباع إرشادات ملف إعادة التدفق أثناء التصنيع. يجب تخزين المكونات في بيئة جافة بعد فتح البكرة حتى تاريخ التجميع.

12. مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات P-N. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للوصلة (حوالي 2.0-2.2 فولت لـ AlInGaP)، يتم حقق الإلكترونات من المادة من النوع N والثقوب من المادة من النوع P عبر الوصلة. تتحد في المنطقة النشطة (طبقات بئر الكم AlInGaP). يتم إطلاق جزء من طاقة هذا الاتحاد كفوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد للألومنيوم، الإنديوم، الغاليوم، والفوسفيد في الطبقات المزروعة طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر الشديد عند ~650 نانومتر. يربط تكوين الأنود المشترك الأنودات لجميع شرائح LED داخليًا، مما يبسط دائرة القيادة من خلال الحاجة إلى عقدة مصدر تيار واحدة فقط لكل رقم.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يمثل استخدام AlInGaP لمصابيح LED الحمراء والكهرمانية تقنية ناضجة ومحسنة للغاية. تركز الاتجاهات الحالية في شاشات LED على عدة مجالات: 1)زيادة الكفاءة:يهدف البحث المستمر إلى تقليل انخفاض الكفاءة عند التيارات العالية وتحسين استخراج الضوء من عبوة الشريحة. 2)التصغير:بينما يعتبر 0.2 بوصة قياسيًا، هناك طلب على ارتفاعات أرقام أصغر في الأجهزة فائقة الصغر. 3)التكامل:تشمل الاتجاهات دمج شاشة LED مع ICs القيادة والتحكم في وحدات متعددة الشرائح أو حلول النظام في العبوة (SiP) لتبسيط تصميم المنتج النهائي. 4)تعزيز الموثوقية:تستمر التحسينات في مواد التغليف وتقنيات تثبيت القالب في دفع العمر التشغيلي والتسامح مع ملفات إعادة التدفق عالية الحرارة المطلوبة للحام الخالي من الرصاص.