ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-2806CKR-P - ارتفاع الرقم 0.28 بوصة - اللون الأحمر الفائق - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميلي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-2806CKR-P هي جهاز ذو تركيب سطحي (SMD) مصمم كعرض رقمي أحادي الرقم. وظيفتها الأساسية هي توفير مؤشر رقمي واضح وموثوق في عبوة مدمجة وعصرية مناسبة لعمليات التجميع الآلي. السمة المميزة لهذا المكون هي استخدامه لمادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لشرائح الإضاءة، والتي تُزرع على ركيزة زرنيخيد الجاليوم (GaAs). تم اختيار هذه التقنية المادية خصيصًا لإنتاج ضوء عالي الكفاءة في الطيف من الأحمر إلى البرتقالي الكهرماني. يتميز التصميم البصري بوجه بلون رمادي مع مرشحات شرائح بيضاء، وهو مزيج يهدف إلى تعزيز التباين وسهولة القراءة عند إضاءة الشرائح.

1.1 الميزات الرئيسية والتطبيقات المستهدفة

تم تصميم هذه الشاشة للتكامل في المعدات الإلكترونية الاستهلاكية والصناعية حيث تكون المساحة وكفاءة الطاقة والموثوقية اعتبارات رئيسية. يوفر ارتفاع الرقم البالغ 0.28 بوصة (7.0 مم) توازنًا بين الوضوح والحفاظ على مساحة اللوحة. يضمن تصميم الشرائح المستمر والموحد مظهرًا متسقًا ومحترفًا للأحرف. تشمل المزايا الرئيسية انخفاض متطلبات الطاقة، وإخراج سطوع عالٍ، وتوافق ممتاز، وزاوية مشاهدة واسعة، مما يجعلها مناسبة لمجموعة متنوعة من تطبيقات القراءة. يتم تصنيفها وفقًا للشدة الضوئية، مما يسمح بمطابقة السطوع في التطبيقات متعددة الأرقام، ويتم توريدها في عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS. تشمل التطبيقات النموذجية لوحات الأجهزة، والأجهزة المنزلية، ومعدات الاتصالات، وأجهزة أتمتة المكاتب، ومختلف لوحات التحكم التي تتطلب رقمًا واحدًا.

2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي

يتم تعريف أداء شاشة LTS-2806CKR-P من خلال مجموعة من التصنيفات القصوى المطلقة والخصائص الكهربائية/البصرية القياسية. يعد فهم هذه المعلمات أمرًا بالغ الأهمية لتصميم دائرة موثوقة وتشغيل طويل الأمد.

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي. أقصى تبديد للطاقة لكل شريحة هو 70 ميلي واط. يتم تصنيف ذروة التيار الأمامي لكل شريحة عند 90 مللي أمبير، ولكن هذا مسموح به فقط تحت ظروف النبض المحددة: دورة عمل 1/10 بعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. يتم تخفيض التيار الأمامي المستمر لكل شريحة خطيًا من 25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل وتخزين يتراوح من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. بالنسبة للحام اليدوي، يجب تثبيت طرف المكواة على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس لمدة أقصاها 3 ثوانٍ عند 260 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C) وتمثل الأداء النموذجي. متوسط الشدة الضوئية (Iv) هو مقياس أساسي. عند تيار أمامي (If) قدره 1 مللي أمبير، تكون الشدة الدنيا 201 ميكرو كنديلا، بقيمة نموذجية تبلغ 650 ميكرو كنديلا. عند 10 مللي أمبير، ترتفع الشدة النموذجية بشكل كبير إلى 8250 ميكرو كنديلا. جهد التشغيل الأمامي (Vf) لكل شريحة هو نموذجيًا 2.6 فولت عند تيار اختبار 20 مللي أمبير، بحد أقصى 2.6 فولت. ذروة الطول الموجي للانبعاث (λp) هي نموذجيًا 639 نانومتر، والطول الموجي السائد (λd) هو 631 نانومتر، وكلاهما مقاس عند 20 مللي أمبير، مما يضع الناتج بقوة في منطقة اللون الأحمر الفائق. نصف عرض الخط الطيفي (Δλ) هو 20 نانومتر. التيار العكسي (Ir) لكل شريحة هو بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (Vr) قدره 5 فولت. من المهم ملاحظة أن حالة الجهد العكسي هذه هي لأغراض الاختبار فقط ويجب عدم تشغيل الجهاز بشكل مستمر تحت انحياز عكسي. يتم تحديد نسبة مطابقة الشدة الضوئية بين الشرائح كحد أقصى 2:1 عند تشغيلها بتيار 1 مللي أمبير.

3. التصنيف ومطابقة الأداء

تشير ورقة البيانات إلى أن شاشة LTS-2806CKR-P "مصنفة حسب الشدة الضوئية." يشير هذا إلى عملية تصنيف حيث يتم فرز الوحدات المصنعة بناءً على قياس ناتج الضوء عند تيار اختبار قياسي. يسمح هذا للمصممين باختيار شاشات من نفس فئة الشدة أو فئات مجاورة لضمان سطوع موحد عبر جميع الأرقام في شاشة متعددة الأرقام، وتجنب الاختلافات الملحوظة في إضاءة الشرائح. بينما لا يتم تفصيل رموز التصنيف المحددة في هذا المقتطف، إلا أن هذه الميزة ضرورية للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا بصريًا متسقًا.

4. تحليل منحنى الأداء

بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص، تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية." هذه المنحنيات لا تقدر بثمن لمهندسي التصميم. تشمل عادةً العلاقة بين التيار الأمامي (If) والجهد الأمامي (Vf)، مما يظهر سلوك التوصيل للدايود. والأهم من ذلك، أنها تشمل منحنيات ترسم الشدة الضوئية (Iv) مقابل التيار الأمامي (If)، وهي غير خطية. يساعد هذا المنحنى المصممين على اختيار تيار التشغيل الأمثل لتحقيق السطوع المطلوب مع إدارة استهلاك الطاقة والحرارة. منحنى حاسم آخر سيوضح تغير الشدة الضوئية مع درجة الحرارة المحيطة (Ta)، مما يظهر كيف ينخفض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة. هذا أمر حيوي لتصميم الأنظمة التي تعمل في بيئات مرتفعة الحرارة، مما يضمن تضمين هامش سطوع كافٍ.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة والتفاوتات المسموح بها

يتم توفير شاشة LTS-2806CKR-P في عبوة ذات تركيب سطحي. يتم توفير جميع الأبعاد الحرجة بالمليمترات. التفاوتات العامة هي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تتضمن ورقة البيانات أيضًا معايير جودة بصرية وميكانيكية محددة: يجب أن تكون المواد الغريبة على الشريحة ≤10 ميل، تلوث الحبر على السطح ≤20 ميل، الفقاعات داخل الشريحة ≤10 ميل، انحناء العاكس يجب أن يكون ≤1% من طوله، ويجب ألا تتجاوز الزوائد البلاستيكية على الدبابيس 0.1 مم. تضمن هذه المعايير جودة فيزيائية متسقة ووضع موثوق أثناء التجميع.

5.2 الدائرة الداخلية وتكوين الأطراف

يحتوي الجهاز على مخطط دائرة داخلي يظهر تكوين الأنود المشترك. هذا يعني أن أنودات جميع شرائح LED متصلة معًا داخليًا. تحتوي الشاشة على 12 طرفًا إجمالاً. جدول توصيل الأطراف ضروري لتخطيط PCB: الطرف 4 والطرف 9 كلاهما توصيلات الأنود المشترك. الكاثودات للشرائح A، B، C، D، E، F، G، و DP (النقطة العشرية) متصلة بالأطراف 8، 7، 5، 2، 3، 10، 12، و 6 على التوالي. الطرفان 1 و 11 معلمان بـ "لا توصيل" (N/C). يجب اتباع هذا التوصيل بدقة لضمان إضاءة الشرائح بشكل صحيح.

6. إرشادات اللحام والتجميع والتعامل

6.1 تعليمات لحام SMT

تم تصميم الجهاز لعمليات لحام إعادة التدفق. تعليم حرج هو أن عدد دورات عملية إعادة التدفق يجب أن يكون أقل من اثنين. علاوة على ذلك، يجب السماح للجهاز بالتبريد إلى درجة الحرارة المحيطة العادية بين عملية اللحام الأولى والثانية إذا كانت هناك حاجة إلى مرحلة ثانية. يتضمن ملف تعريف إعادة التدفق الموصى به مرحلة تسخين مسبق عند 120–150 درجة مئوية، مع وقت تسخين مسبق أقصاه 120 ثانية. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى أثناء إعادة التدفق 260 درجة مئوية. بالنسبة للحام اليدوي بالمكواة، تكون درجة حرارة الطرف القصوى 300 درجة مئوية، مع وقت لحام لا يتجاوز 3 ثوانٍ لكل وصلة.

6.2 نمط اللحام الموصى به

يتم توفير توصية بنمط اللحام (البصمة) لتصميم PCB. يعد الالتزام بهذا النمط أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة، ومحاذاة صحيحة، وتقليل الإجهاد على المكون أثناء الدورات الحرارية. يحدد النمط حجم وشكل وتباعد الوسادات النحاسية على PCB التي تتوافق مع أطراف الجهاز.

6.3 الحساسية للرطوبة والتخزين

يتم شحن شاشات SMD في عبوات مقاومة للرطوبة. يجب تخزينها عند 30 درجة مئوية أو أقل ورطوبة نسبية 60% أو أقل. بمجرد فتح العبوة الأصلية المغلقة، تبدأ المكونات في امتصاص الرطوبة من الغلاف الجوي. إذا لم يتم تخزين الأجزاء في بيئة جافة خاضعة للتحكم (مثل خزانة جافة) بعد الفتح، فيجب أن تخضع لعملية تجفيف قبل الخضوع للحام بإعادة التدفق لمنع "انفجار" أو انفصال داخلي ناتج عن التمدد السريع للبخار. يتم تحديد ظروف التجفيف: 60 درجة مئوية لمدة ≥48 ساعة إذا كانت لا تزال على البكرة، أو 100 درجة مئوية لمدة ≥4 ساعات أو 125 درجة مئوية لمدة ≥2 ساعة إذا كانت بالجملة. يجب إجراء التجفيف مرة واحدة فقط.

7. مواصفات التعبئة والطلب

يتم توريد الجهاز على شريط وبكرة للتجميع الآلي بالالتقاط والوضع. يتم توفير أبعاد بكرة التعبئة والحامل (الشريط)، مع تحديد مادة الحامل على أنها سبيكة بوليسترين موصل أسود. تتوافق أبعاد الحامل مع معايير EIA-481. تحتوي بكرة قياسية مقاس 22 بوصة على 38.5 مترًا من الشريط، والذي يحمل 1000 قطعة من المكون. يتم تحديد الحد الأدنى لكمية التعبئة بـ 250 قطعة للطلبات المتبقية. يتضمن الشريط أقسام البداية والنهاية (بحد أدنى 400 مم و 40 مم على التوالي) لتسهيل التغذية الآلية.

8. اعتبارات تصميم التطبيق وتحذيرات

تتضمن ورقة البيانات تحذيرات تطبيق مهمة. الشاشة مخصصة للمعدات الإلكترونية العادية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (الطيران، الأنظمة الطبية، إلخ)، يلزم التشاور مع الشركة المصنعة قبل الاستخدام. يجب على المصممين الالتزام بالتصنيفات القصوى المطلقة. يمكن أن يؤدي تجاوز تيار التشغيل الموصى به أو درجة حرارة التشغيل إلى تدهور شديد في ناتج الضوء أو فشل مبكر. يجب أن تتضمن دائرة التشغيل حماية ضد الجهود العكسية وارتفاعات الجهد العابرة أثناء التشغيل أو الإيقاف. يوصى باستخدام تشغيل التيار الثابت بدلاً من تشغيل الجهد الثابت لضمان شدة ضوئية متسقة بغض النظر عن اختلافات الجهد الأمامي (Vf) بين مصابيح LED الفردية أو مع تغير درجة الحرارة. يجب أن يأخذ تصميم الدائرة في الاعتبار نطاق Vf المحدد بالكامل لضمان توصيل تيار التشغيل المقصود دائمًا. يجب النظر في غرفة التبريد المناسبة وتخطيط اللوحة للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة، خاصة عند التشغيل بتيارات أعلى أو في بيئات دافئة.

9. المقارنة الفنية والتمييز

تميز شاشة LTS-2806CKR-P نفسها من خلال مزيجها المحدد من السمات. يوفر استخدام تقنية AlInGaP للشرائح الحمراء عادةً كفاءة أعلى وأداء أفضل في درجات الحرارة المرتفعة مقارنة بالتقنيات القديمة مثل GaAsP القياسي. يملأ ارتفاع الرقم 0.28 بوصة مكانًا بين الشاشات الأصغر والأقل وضوحًا والشاشات الأكبر والأكثر استهلاكًا للطاقة. تكوين الأنود المشترك هو مميز رئيسي؛ تم تصميم العديد من دوائر IC التشغيل لتعددية الأنود المشترك، مما يجعل هذه الشاشة متوافقة مع مجموعة واسعة من مشغلات العرض القياسية. إن تصنيفها حسب الشدة الضوئية يمثل ميزة كبيرة لتصميمات الأرقام المتعددة مقارنة بالأجزاء غير المصنفة، مما يضمن الاتساق البصري.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمصدر طاقة 5 فولت ومقاوم بسيط؟

ج: نعم، ولكن هناك حاجة إلى حساب دقيق. باستخدام مصدر طاقة 5 فولت مع جهد أمامي نموذجي 2.6 فولت لكل شريحة، يتبقى 2.4 فولت ليتم تخفيضها عبر المقاوم المحدد للتيار. لتيار مرغوب فيه قدره 10 مللي أمبير، ستكون قيمة المقاوم R = V/I = 2.4V / 0.01A = 240 Ω. ومع ذلك، يجب عليك استخدام مقاوم واحد لكل كاثود شريحة (أو لكل أنود مشترك إذا كان هناك تعددية) ومراعاة أقصى Vf وهو 2.6 فولت في حسابك لضمان ألا يتجاوز التيار الحد الأقصى للتصنيف.

س: لماذا يوصى بتشغيل التيار الثابت؟

ج: سطوع LED هو في المقام الأول دالة للتيار، وليس الجهد. الجهد الأمامي (Vf) له معامل درجة حرارة سلبي ويمكن أن يختلف من وحدة إلى أخرى. يوفر مصدر الجهد الثابت مع مقاوم متسلسل تيارًا ثابتًا تقريبيًا، ولكن يمكن أن يختلف مع تغيرات Vf. يوفر مشغل التيار الثابت المخصص تيارًا مستقرًا بغض النظر عن هذه الاختلافات، مما يضمن سطوعًا متسقًا وعمرًا أطول.

س: ماذا يعني "دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية" بالنسبة لتصنيف تيار الذروة؟

ج: يسمح هذا التصنيف بنبضة تيار عالية قصيرة لتحقيق سطوع إضافي للتعددية أو تأثيرات الوميض. يمكنك تشغيل شريحة بنبضة 90 مللي أمبير، ولكن يجب ألا يزيد عرض النبضة نفسها عن 0.1 مللي ثانية، ويجب أن يحترم متوسط التيار مع مرور الوقت دورة العمل 1/10 (أي أن الشريحة تعمل فقط لمدة 10% من الوقت). سيكون متوسط التيار في هذا السيناريو 9 مللي أمبير (90 مللي أمبير * 0.1)، والذي يجب أيضًا أن يكون ضمن حدود تخفيض التيار المستمر لدرجة حرارة الجهاز.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم قراءة درجة حرارة أحادية الرقم لثرموستات.شاشة LTS-2806CKR-P هي مرشحة مثالية. يختار المصمم تيار تشغيل قدره 5 مللي أمبير لكل شريحة لتحقيق التوازن بين السطوع واستهلاك الطاقة لجهاز يعمل بالبطارية. يتم اختيار متحكم دقيق مزود بأطراف مشغل عرض شرائح مدمجة. نظرًا لأن الشاشة ذات أنود مشترك، يتم تكوين مشغل المتحكم الدقيق وفقًا لذلك. يتبع تخطيط PCB نمط اللحام الموصى به بدقة. يتم تخزين الشاشة في خزانة جافة بعد فتح البكرة. أثناء التجميع، يتم استخدام مرحلة إعادة تدفق واحدة. يظهر المنتج النهائي رقمًا أحمر فاتحًا واضحًا وموحدًا يمكن قراءته بسهولة في ظروف الإضاءة الداخلية النموذجية، مع انخفاض استهلاك الطاقة الإجمالي مما يساهم في إطالة عمر البطارية.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

مبدأ الإضاءة الأساسي يعتمد على تقاطع أشباه الموصلات من النوع p-n. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقق الإلكترونات من المادة من النوع n والثقوب من المادة من النوع p في منطقة التقاطع. عندما يعيد الإلكترون الاتحاد مع ثقب، فإنه ينتقل إلى حالة طاقة أقل، ويطلق فرق الطاقة كفوتون (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) لهذا الضوء من خلال فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات. تستخدم شاشة LTS-2806CKR-P AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم)، وهو شبه موصل مركب يمكن ضبط فجوة نطاقه عن طريق ضبط نسب عناصره المكونة لإصدار ضوء فعال في المنطقة الطيفية من الأحمر إلى الكهرماني. توفر ركيزة GaAs القالب البلوري لزراعة طبقات AlInGaP فوق البلورية.

13. اتجاهات الصناعة والسياق

يتجه اتجاه مكونات العرض مثل شاشة LTS-2806CKR-P نحو كفاءة أعلى، وعبوات أصغر، وتكامل أكبر. بينما تظل شاشات الشرائح المنفصلة حيوية لتطبيقات محددة، هناك اتجاه موازٍ نحو شاشات المصفوفة النقطية المتكاملة وشاشات OLED التي توفر مرونة أكبر في عرض الأحرف والرسومات. ومع ذلك، بالنسبة للإشارة الرقمية البسيطة عالية السطوع ومنخفضة التكلفة، تستمر شاشات الشرائح من نوع SMD باستخدام مواد أشباه الموصلات المتقدمة مثل AlInGaP و InGaN (للأزرق/الأخضر/الأبيض) في الاستخدام على نطاق واسع. تدفع متطلبات انخفاض استهلاك الطاقة، ونطاقات تشغيل أوسع لدرجة الحرارة، وتحسين الموثوقية إلى الابتكار في المواد والتعبئة. الانتقال إلى التصنيع الخالي من الرصاص والمتوافق مع RoHS، كما هو الحال مع هذا المكون، هو متطلب صناعي قياسي مدفوع باللوائح البيئية.