ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-4817SKR-P - ارتفاع رقم 0.39 بوصة - لون أحمر فائق - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-4817SKR-P هي جهاز مُركَّب على السطح (SMD) مُصمَّم لعرض رقمي واحد. وظيفتها الأساسية هي توفير قراءات رقمية واضحة ومشرقة في مختلف التطبيقات الإلكترونية. يستخدم الجهاز تقنية أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) على ركيزة GaAs لإنتاج لونها الأحمر الفائق المميز. يعد اختيار هذه المادة مفتاحًا لتحقيق سطوع وكفاءة عاليين ضمن الطيف الأحمر. تتميز الشاشة بوجه رمادي مع شرائح بيضاء، وهو مزيج مُصمَّم لتعظيم التباين وسهولة القراءة، خاصة في ظروف الإضاءة المحيطة. وهي مُصمَّمة خصيصًا لتكون مناسبة لعمليات التجميع بالتركيب العكسي، مما يوفر مرونة في تصميم اللوحة المطبوعة (PCB) وجماليات المنتج النهائي.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• حجم الرقم:يتميز بارتفاع رقم يبلغ 0.39 بوصة (10.0 مم)، مما يوفر توازنًا بين الوضوح وكفاءة استخدام مساحة اللوحة.
• جودة الشرائح:يوفر شرائح مستمرة وموحدة لمظهر أحرف متناسق دون فجوات أو عدم انتظام.
• كفاءة الطاقة:مُصمَّم لمتطلبات طاقة منخفضة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تعمل بالبطارية أو الواعية للطاقة.
• الأداء البصري:يُقدِّم سطوعًا عاليًا وتباينًا عاليًا، مما يضمن سهولة قراءة ممتازة. تحافظ زاوية الرؤية الواسعة على الوضوح من منظورات مختلفة.
• الموثوقية:يستفيد من موثوقية الحالة الصلبة بدون أجزاء متحركة، مما يؤدي إلى عمر تشغيلي طويل.
• التصنيف (Binning):يتم تصنيف الأجهزة (Binning) بناءً على شدة الإضاءة، مما يسمح بمطابقة سطوع متناسق في الشاشات متعددة الأرقام.
• المطابقة للمعايير:العبوة خالية من الرصاص، مُصنَّعة وفقًا لتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).

1.2 تعريف الجهاز

يفك رموز رقم الجزء LTS-4817SKR-P السمات الرئيسية للجهاز: شاشة رقمية واحدة ذات إشعاع أحمر فائق، وتكوين أنود مشترك، ونقطة عشرية على اليمين. يعد هذا التكوين المحدد حاسمًا لتصميم الدائرة الكهربائية الصحيح وتعيين دبابيس التوصيل.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُوصى بتشغيل الجهاز باستمرار عند هذه الحدود أو بالقرب منها.

• تبديد الطاقة لكل شريحة:70 ميلي واط كحد أقصى.
• التيار الأمامي الذروي لكل شريحة:90 مللي أمبير (في ظروف النبض: دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية).
• التيار الأمامي المستمر لكل شريحة:25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التصنيف خطيًا بمعدل 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية.
• نطاق درجة الحرارة:نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين هو من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية.
• تحمل اللحام:يمكنه تحمل لحام المكواة عند 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• شدة الإضاءة (I_V):تتراوح من 500 ميكرو كانديلا (الحد الأدنى) إلى 1600 ميكرو كانديلا (النموذجي) عند تيار أمامي (I_F) بقيمة 1 مللي أمبير. عند I_F=10 مللي أمبير، تكون الشدة النموذجية 20,800 ميكرو كانديلا. يتم قياس الشدة باستخدام مرشح يتطابق مع منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• الطول الموجي:الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_p) هو 639 نانومتر (النموذجي). الطول الموجي السائد (λ_d) هو 631 نانومتر (النموذجي). نصف عرض الخط الطيفي (Δλ) هو 20 نانومتر (النموذجي). هذه تحدد ناتج اللون الأحمر النقي.
• الجهد الأمامي (V_F):لكل شريحة LED، عادةً 2.6 فولت بحد أقصى 2.6 فولت عند I_F=20 مللي أمبير. الحد الأدنى هو 2.05 فولت.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت. هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط؛ لا يُقصد بالجهاز العمل بانحياز عكسي مستمر.
• نسبة مطابقة الشدة:نسبة شدة الإضاءة بين الشرائح في مناطق الضوء المماثلة هي 2:1 كحد أقصى عند I_F=1 مللي أمبير، مما يضمن مظهرًا موحدًا.
• التداخل (Crosstalk):محدد ليكون ≤ 2.5٪، مما يقلل من تسرب الضوء غير المرغوب فيه بين الشرائح المجاورة.

2.3 شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الأجهزة "مصنفة حسب شدة الإضاءة." وهذا يعني أن مصابيح LED يتم اختبارها وفرزها (Binning) بناءً على ناتج الضوء المقاس عند تيار اختبار قياسي. تضمن هذه العملية أنه عند استخدام أرقام متعددة في شاشة واحدة (مثل الساعة أو العداد)، سيكون لجميع الأرقام مستوى سطوع متناسق، مما يمنع ظهور رقم واحد بشكل ملحوظ أكثر خفوتًا أو سطوعًا من جيرانه. يمكن للمصممين تحديد رمز تصنيف (Bin Code) لضمان هذا التناسق.

3. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الأداء النموذجية التي تمثل بيانيًا العلاقة بين المعلمات الرئيسية. بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذا الجهاز تشمل عادةً:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يُظهر العلاقة الأسية، وهي حاسمة لتصميم دوائر تحديد التيار.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار، حتى الحدود القصوى المسموح بها.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، مما يسلط الضوء على أهمية إدارة الحرارة.
• توزيع القدرة الطيفية:رسم بياني يوضح الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة، مركزًا حول الذروة البالغة 639 نانومتر.

تسمح هذه المنحنيات للمهندسين بالتنبؤ بسلوك الجهاز في ظل ظروف غير قياسية (تيارات ودرجات حرارة مختلفة) وتحسين تصميمهم للأداء والموثوقية.

4. المعلومات الميكانيكية والتغليف

4.1 أبعاد العبوة

يحتوي الجهاز على أبعاد فيزيائية محددة بتحمُّل ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية حدودًا للمواد الغريبة داخل الشرائح (≤10 ميل)، وتلوث الحبر السطحي (≥20 ميل)، والفقاعات في الشرائح (≤10 ميل)، وانحناء العاكس (≤1٪ من طوله)، وأقصى بروز لدبوس البلاستيك (0.14 مم). يعد الرسم التفصيلي ذو الأبعاد ضروريًا لإنشاء بصمة PCB.

4.2 الدائرة الداخلية وتوصيل الدبابيس

تحتوي الشاشة على تكوين أنود مشترك. يُظهر مخطط الدائرة الداخلية عشرة دبابيس تتصل بأنودات وكاثودات الشرائح السبعة (A-G) والنقطة العشرية (DP).

جدول توصيل الدبابيس:

• الدبوس 1: الكاثود E
• الدبوس 2: الكاثود D
• الدبوس 3: الأنود المشترك
• الدبوس 4: الكاثود C
• الدبوس 5: الكاثود DP (النقطة العشرية)
• الدبوس 6: الكاثود B
• الدبوس 7: الكاثود A
• الدبوس 8: الأنود المشترك
• الدبوس 9: الكاثود F
• الدبوس 10: الكاثود G

الدبوس 3 والدبوس 8 متصلان بالأنود المشترك داخليًا. يساعد تصميم دبوس الأنود المزدوج هذا في توزيع التيار وإدارة الحرارة.

4.3 نمط اللحام الموصى به

توفر ورقة البيانات تصميمين متميزين لنمط أرضية PCB (البصمة): أحدهما للتركيب العادي والآخر للتركيب العكسي. يتضمن نمط التركيب العكسي فتحة في PCB. يعد استخدام النمط الصحيح أمرًا بالغ الأهمية لتكوين وصلة لحام صحيحة، والاستقرار الميكانيكي، وتحقيق التأثير البصري المقصود (تركيب متساوي السطح للتركيب العكسي).

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 تعليمات لحام SMT

يُقصد بالجهاز التجميع بتقنية التركيب على السطح (SMT). تشمل التعليمات الحرجة:

• لحام إعادة التدفق (الطريقة الأساسية):حد أقصى دورتين لإعادة التدفق. مطلوب فترة تبريد إلى درجة الحرارة العادية بين الدورات.
  • التسخين المسبق: 120–150 درجة مئوية
  • وقت التسخين المسبق: 120 ثانية كحد أقصى
  • درجة الحرارة القصوى: 260 درجة مئوية كحد أقصى
  • الوقت فوق السائل: 5 ثوانٍ كحد أقصى
• اللحام اليدوي (المكواة):يجب أن يقتصر على الإصلاح لمرة واحدة. الحد الأقصى لدرجة حرارة المكواة هو 300 درجة مئوية مع أقصى وقت لحام 3 ثوانٍ لكل وصلة.

يمكن أن يؤدي تجاوز هذه الملامح الحرارية أو عدد الدورات إلى إتلاف العبوة البلاستيكية أو شريحة LED الداخلية.

5.2 حساسية الرطوبة والتخزين

يتم شحن شاشات SMD في عبوات مقاومة للرطوبة. يجب تخزينها عند ≤30 درجة مئوية و ≤60٪ رطوبة نسبية (RH). بمجرد فتح الكيس المغلق، تبدأ المكونات في امتصاص الرطوبة من الهواء. إذا لم تُستخدم الأجزاء على الفور ولم تُخزن في بيئة جافة خاضعة للتحكم (مثل خزانة جافة)، فيجب تجفيفها قبل عملية لحام إعادة التدفق لمنع "انفشار" أو تشقق العبوة الناجم عن التمدد السريع للبخار أثناء التسخين.

ظروف التجفيف (مرة واحدة فقط):

• الأجزاء في البكرة: 60 درجة مئوية لمدة ≥48 ساعة.
• الأجزاء السائبة: 100 درجة مئوية لمدة ≥4 ساعات أو 125 درجة مئوية لمدة ≥2 ساعة.

6. معلومات التعبئة والتغليف والطلب

6.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد الجهاز على شريط وبكرة للتجميع الآلي (pick-and-place). توضح ورقة البيانات أبعاد كل من بكرة التعبئة والشريط الحامل.

• أبعاد البكرة:مقدمة لأحجام البكرات القياسية.
• أبعاد الشريط الحامل:يتم تقديم مواصفات منفصلة لأجهزة التركيب العادي والعكسي، مما يعكس اتجاهاتها المختلفة في الشريط. تشمل مواصفات الشريط الرئيسية تحمُّل الخطوة التراكمي، وحدود الانحناء، والمطابقة لمعايير EIA-481-C.
• الكميات:تحتوي بكرة قياسية مقاس 13 بوصة على 800 قطعة. الحد الأدنى لكمية الطلب للبقايا هو 200 قطعة.
• شريط البداية/النهاية:تتضمن البكرة شريط بداية (400 مم على الأقل) وشريط نهاية (40 مم على الأقل) للمناولة الآلية.

6.2 وضع العلامات وإمكانية التتبع

يتضمن الشريط الحامل علامات لرقم الجزء، ورمز التاريخ، ورمز التصنيف (Bin Code)، مما يوفر إمكانية تتبع كاملة لأغراض التصنيع ومراقبة الجودة.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

تعتبر شاشة LTS-4817SKR-P مثالية للتطبيقات التي تتطلب شاشة رقمية واحدة مشرقة وموثوقة بتنسيق SMD مضغوط. تشمل الاستخدامات الشائعة:

• الإلكترونيات الاستهلاكية: الموازين الرقمية، مؤقتات المطبخ، شاشات معدات الصوت.
• المعدات الصناعية: عدادات اللوحة، قراءات الأدوات، مؤشرات حالة أنظمة التحكم.
• قطع غيار السيارات: مجموعات العدادات، حواسيب الرحلات.
• الأجهزة الطبية: أجهزة المراقبة المحمولة حيث تكون الطاقة المنخفضة والتباين العالي أمرًا أساسيًا.
• الأجهزة المنزلية: أفران الميكروويف، الغسالات، منظمات الحرارة (خاصة مع التركيب العكسي لمظهر أنيق ومتكامل).

7.2 اعتبارات التصميم الحرجة

• تحديد التيار:مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يعد وجود مقاومة محددة للتيار على التوالي أو دائرة محرك تيار ثابت إلزاميًا لكل شريحة أو أنود مشترك لمنع تجاوز الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر، خاصة مع مراعاة التناقص مع درجة الحرارة.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض لكل شريحة، يجب مراعاة الحرارة المجمعة من شرائح متعددة في تصميم متعدد الأرقام أو التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية. تساعد مساحة النحاس الكافية في PCB والتهوية في الحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة.
• جماليات التركيب العكسي:عند استخدام خيار التركيب العكسي، تأكد من تشغيل فتحة PCB بدقة واتباع نمط الأرضية الموصى به لتحقيق مظهر نظيف ومتساوي السطح مع اللوحة الأمامية.
• حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من عدم ذكرها صراحةً في ورقة البيانات هذه، يمكن أن تكون مصابيح LED من نوع AlInGaP حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.

8. المقارنة الفنية والتمييز

تميز شاشة LTS-4817SKR-P نفسها من خلال عدة سمات رئيسية:

• تقنية المواد (AlInGaP):مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير واستقرارًا أفضل لدرجة الحرارة للألوان الحمراء والعنبرية، مما يؤدي إلى شاشات أكثر سطوعًا مع لون أكثر تناسقًا عبر درجة الحرارة والعمر الافتراضي.
• قدرة التركيب العكسي:ليس جميع شاشات LED من نوع SMD مصممة أو موصوفة للتركيب العكسي. تجعل التفاوتات الميكانيكية المحددة لهذا الجهاز وبصمة PCB المقدمة منه خيارًا موثوقًا بهذا النهج التصميمي.
• تصنيف الشدة (Intensity Binning):تعد مطابقة الشدة المضمونة (نسبة 2:1) ميزة حرجة للشاشات متعددة الأرقام، مما يلغي عدم تطابق السطوع الذي يمكن أن يحدث مع الأجزاء غير المصنفة.
• زاوية رؤية واسعة وتباين عالٍ:تم تصميم مزيج تقنية الشريحة، والوجه الرمادي، والشرائح البيضاء لتوفير سهولة قراءة فائقة من زوايا واسعة مقارنة بالشاشات ذات مجموعات الألوان المختلفة.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: ما الفرق بين "الطول الموجي الذروي" و"الطول الموجي السائد"؟
ج1: الطول الموجي الذروي (λ_p) هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون المُدرك لـ LED. بالنسبة لـ LED أحمر ذي طيف ضيق مثل هذا، يكونان قريبين (639 نانومتر مقابل 631 نانومتر)، لكن λ_dأكثر صلة بإدراك اللون البشري.

س2: لماذا يوجد دبوسا أنود مشترك (3 و 8)؟
ج2: يساعد وجود دبوسي أنود في توزيع إجمالي التيار الأمامي (وهو مجموع جميع الشرائح المضاءة) عبر مسارين PCB ووصلتي لحام. هذا يحسن من قدرة التعامل مع التيار، ويقلل من تسخين المسار، ويعزز موثوقية الاتصال الميكانيكي.

س3: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرةً من دبوس متحكم دقيق (microcontroller)؟
ج3: لا. لا يمكن لدبوس GPIO النموذجي في المتحكم الدقيق توفير أو استيعاب تيار كافٍ (25 مللي أمبير لكل شريحة، وربما أكثر من 175 مللي أمبير لجميع الشرائح إذا تم عرض الرقم '8') وسيتلف. يجب عليك استخدام محركات خارجية (مثل مصفوفات الترانزستور أو دوائر IC مخصصة لقيادة LED) يتم التحكم فيها بواسطة المتحكم الدقيق.

س4: ماذا يعني "التناقص الخطي من 25 درجة مئوية" بالنسبة للتيار الأمامي المستمر؟
ج4: يعني أن الحد الأقصى الآمن للتيار المستمر يتناقص مع زيادة درجة الحرارة فوق 25 درجة مئوية. عامل التناقص هو 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية. على سبيل المثال، عند درجة حرارة محيطة 50 درجة مئوية، سيكون الحد الأقصى للتيار: 25 مللي أمبير - [0.28 مللي أمبير/درجة مئوية * (50 درجة مئوية - 25 درجة مئوية)] = 25 مللي أمبير - 7 مللي أمبير = 18 مللي أمبير لكل شريحة.

س5: هل التجفيف مطلوب دائمًا بعد فتح الكيس؟
ج5: التجفيف مطلوبفقط إذاكانت المكونات قد تعرضت للرطوبة المحيطة خارج ظروف التخزين المحددة (≤30 درجة مئوية / 60٪ رطوبة نسبية) لفترة تسمح بامتصاص الرطوبة، وقبل خضوعها لعملية لحام إعادة التدفق. إذا تم استخدامها على الفور أو تخزينها في بيئة جافة، فقد لا يكون التجفيف ضروريًا. استشر ملصق MSL (مستوى حساسية الرطوبة) على الكيس للتعرف على حدود وقت التعرض المحددة.