ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-4812SKR-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-4812SKR-P هي جهاز مثبت على السطح (SMD) مصمم لتطبيقات العرض الرقمية. إنها شاشة رقمية مفردة بارتفاع حرف يبلغ 0.39 بوصة (10.0 ملم). تستخدم التقنية الأساسية طبقات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم) المتراكبة على ركيزة GaAs لإنتاج إشعاع ضوئي أحمر فائق. يتميز الجهاز بوجه رمادي مع شرائح بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة. تم تصميمه بتكوين أنود مشترك، وهو تصميم قياسي لتبسيط دوائر التشغيل في الشاشات متعددة الشرائح.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• الحجم المدمج وسهولة القراءة العالية:يوفر ارتفاع الرقم 0.39 بوصة توازنًا جيدًا بين المساحة التي يشغلها المكون ووضوح الرؤية، مما يجعله مناسبًا للإلكترونيات الاستهلاكية وأجهزة القياس ولوحات التحكم.
• أداء بصري متميز:يوفر نظام مادة AlInGaP شدة إضاءة عالية ونقاوة لون ممتازة في الطيف الأحمر. تضمن الشرائح المستمرة والموحدة وزاوية الرؤية الواسعة مظهرًا متناسقًا من منظورات مختلفة.
• كفاءة الطاقة:يتميز بمتطلبات طاقة منخفضة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تعمل بالبطاريات أو التي تراعي استهلاك الطاقة.
• موثوقية معززة:كمكون صلب الحالة، يوفر موثوقية عالية وعمر تشغيلي طويل مقارنة بتقنيات العرض الأخرى مثل VFDs أو المصابيح المتوهجة.
• ضمان الجودة:يتم تصنيف الأجهزة (Binning) حسب شدة الإضاءة، مما يسمح بمطابقة سطوع متناسق في الشاشات متعددة الأرقام. التغليف خالٍ من الرصاص ومتوافق مع توجيهات RoHS.

2. المعلمات والخصائص التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للمواصفات الكهربائية والبصرية الحرجة لمرحلة التصميم.

2.1 القيم القصوى المطلقة

هذه هي حدود الإجهاد التي لا يجب تجاوزها تحت أي ظرف لمنع تلف دائم.

• تبديد الطاقة لكل شريحة:70 ملي واط. هذا يحد من أقصى قدرة مستمرة يمكن لكل شريحة LED تحملها.
• تيار أمامي ذروي لكل شريحة:90 ملي أمبير (عند دورة عمل 1/10، وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية). للعمل النبضي فقط.
• تيار أمامي مستمر لكل شريحة:25 ملي أمبير عند 25°C. تقل هذه القيمة خطيًا بمعدل 0.28 ملي أمبير/°C مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25°C. على سبيل المثال، عند 85°C، سيكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر تقريبًا: 25 ملي أمبير - ((85°C - 25°C) * 0.28 ملي أمبير/°C) = 8.2 ملي أمبير.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35°C إلى +105°C.
• درجة حرارة اللحام:260°C لمدة 3 ثوانٍ (طرف المكواة 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس).

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (Ta=25°C)

هذه هي معلمات التشغيل النموذجية تحت ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):3000 ميكرو كانديلا (نموذجي) عند I_F=2 ملي أمبير. الحد الأدنى هو 1301 ميكرو كانديلا والحد الأقصى هو 8600 ميكرو كانديلا، مما يعكس نطاق التصنيف.
• الجهد الأمامي لكل شريحة (V_F):2.6 فولت (نموذجي) عند I_F=20 ملي أمبير، بحد أقصى 2.6 فولت. يجب حساب مقاومة تحديد التيار بناءً على هذا V_Fوجهد الإمداد.
• الطول الموجي الذروي للانبعاث (λ_p):639 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه شدة الضوء المنبعث أعلى ما يمكن.
• الطول الموجي السائد (λ_d):631 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد نقطة اللون.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر. هذا يشير إلى نقاء الطيف؛ فالقيمة الأصغر تعني ضوءًا أكثر أحادية اللون.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. لاحظ أن تشغيل الجهد العكسي هو لأغراض الاختبار فقط وليس للاستخدام المستمر.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:2:1 (الحد الأقصى). في شاشة متعددة الأرقام، يجب ألا تزيد سطوع ألمع شريحة عن ضعف سطوع أبهت شريحة ضمن منطقة مضاءة مماثلة، لضمان الانتظام.
• التداخل (Crosstalk):≤ 2.5%. يحدد هذا أقصى إضاءة غير مقصودة لشريحة غير مشغلة عندما تكون شريحة مجاورة قيد التشغيل.

2.3 الاعتبارات الحرارية

التقليل الخطي للتيار الأمامي مع درجة الحرارة هو معلمة تصميم حرجة. يمكن أن يؤدي تجاوز حد التيار المخفض في درجات الحرارة المرتفعة إلى تسارع انخفاض التدفق الضوئي وتقليل العمر الافتراضي. يوصى بتخطيط PCB مناسب لتبديد الحرارة، خاصة عند تشغيل عدة شرائح أو أرقام في وقت واحد.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم تصنيف LTS-4812SKR-P إلى مجموعات حسب شدة الإضاءة لضمان الاتساق. يشير رمز التصنيف (مثل J1، K2، M1) إلى نطاق الشدة المضمون الأدنى والأعلى لتلك المجموعة من الأجهزة، مقاسًا بالميكرو كانديلا (µcd) عند I_F=2 ملي أمبير بتحمّل ±15%.

• المجموعات المنخفضة (J1، J2):1301-2100 ميكرو كانديلا. مناسبة للتطبيقات التي يكون فيها السطوع المنخفض مقبولاً أو حيث تكون توفير الطاقة أمرًا بالغ الأهمية.
• المجموعات المتوسطة (K1، K2، L1):2101-4300 ميكرو كانديلا. توفر توازنًا بين السطوع والكفاءة للشاشات ذات الأغراض العامة.
• المجموعات العالية (L2، M1، M2):4301-8600 ميكرو كانديلا. مصممة للتطبيقات عالية السطوع أو حيث تكون الرؤية المتفوقة في ظروف الإضاءة المحيطة العالية مطلوبة.

تحديد رمز التصنيف أثناء الطلب أمر ضروري للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا عبر وحدات متعددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات، فإن آثارها قياسية لأجهزة LED.

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة الأسية. نقطة التشغيل الرئيسية لتصميم المشغل هي V_Fالنموذجي البالغ 2.6 فولت عند 20 ملي أمبير.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I-L):تزداد شدة الإضاءة مع التيار ولكن ليس بشكل خطي. عادة ما تبلغ الكفاءة (لومن لكل واط) ذروتها عند تيار أقل من التصنيف الأقصى المطلق.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:تنخفض الشدة عمومًا مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يؤكد هذا على أهمية إدارة الحرارة للحفاظ على سطوع ثابت.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يتركز حول 639 نانومتر (الذروة) بعرض نصف 20 نانومتر، مما يؤكد انبعاث الأحمر الفائق ذو النطاق الضيق.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد التغليف والتفاوتات المسموح بها

يتوافق الجهاز مع الشكل القياسي لـ SMD. تشمل الأبعاد الحرجة الطول الإجمالي والعرض والارتفاع، وكذلك تباعد الأطراف والحجم. جميع الأبعاد الأساسية لها تفاوت ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تشمل ملاحظات الجودة الرئيسية حدود المواد الغريبة، وتلوث الحبر، والفقاعات داخل منطقة الشريحة، ونفايات البلاستيك على الأطراف.

5.2 تكوين الأطراف والمخطط الكهربائي

تحتوي الشاشة على تكوين 10 أطراف. إنها جهازأنود مشترك. يظهر المخطط الكهربائي الداخلي ثماني شرائح LED فردية (a, b, c, d, e, f, g, dp) مع توصيل أنوداتها داخليًا بطرفي أنود مشتركين (الطرف 3 والطرف 8). لكل شريحة كاثود طرف مخصص خاص بها.

توزيع الأطراف:

1: كاثود E

2: كاثود D

3: الأنود المشترك 1

4: كاثود C

5: كاثود DP (النقطة العشرية)

6: كاثود B

7: كاثود A

8: الأنود المشترك 2

9: كاثود F

10: كاثود G

تحديد القطبية:يجب توصيل طرفي الأنود المشترك بجهد الإمداد الموجب (من خلال مقاومات تحديد تيار مناسبة). يتم تشغيل الشرائح الفردية عن طريق توصيل أطراف الكاثود الخاصة بها بجهد أقل (عادةً الأرضي).

5.3 نمط اللحام الموصى به

يتم توفير نمط لحام لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء إعادة الانصهار. الالتزام بهذا النمط يساعد في منع ظاهرة "الشمعدان" (tombstoning)، وسوء المحاذاة، وعدم كفاية حشوات اللحام.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 تعليمات اللحام بإعادة الانصهار (Reflow)

تم تصنيف الجهاز لتحمل حد أقصى دورتين من لحام إعادة الانصهار. يلزم التبريد الكامل إلى درجة حرارة الغرفة بين الدورات.

• الملف الحراري:التسخين المسبق: 120-150°C لمدة أقصاها 120 ثانية. درجة الحرارة القصوى: 260°C كحد أقصى.
• اللحام اليدوي (بالمكواة):درجة حرارة طرف قصوى 300°C لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل وصلة. يجب أن يقتصر هذا على الإصلاح لمرة واحدة فقط.

6.2 الحساسية للرطوبة والتخزين

يتم شحن المكونات في تغليف مقاوم للرطوبة. يجب تخزينها عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية (RH). بمجرد فتح الكيس المغلق، تبدأ المكونات في امتصاص الرطوبة من البيئة.

متطلبات التجفيف (Baking):إذا تعرضت المكونات لظروف محيطة تتجاوز الحدود المحددة، فيجب تجفيفها قبل إعادة الانصهار لمنع حدوث تشققات "الفرقعة" (popcorn cracking) أو التقشير أثناء عملية اللحام عالية الحرارة.

• المكونات في البكرة: جفف عند 60°C لمدة ≥48 ساعة.
• المكونات السائبة: جفف عند 100°C لمدة ≥4 ساعات أو 125°C لمدة ≥2 ساعة.

مهم:يجب إجراء التجفيف مرة واحدة فقط لتجنب إجهاد حراري إضافي.

7. التغليف ومواصفات الطلب

7.1 التغليف على شريط وبكرة

يتم توريد الجهاز على شريط حامل بارز ملفوف على بكرات، مناسب للتركيب الآلي (pick-and-place).

• أبعاد البكرة:يتم توفير أبعاد بكرات قياسية (مثل بكرة 13 بوصة أو 22 بوصة).
• الشريط الحامل:مصنوع من سبيكة البوليستيرين الموصلة السوداء. تتوافق الأبعاد مع معايير EIA-481-D. تشمل المواصفات الرئيسية تحمّل الانحناء وتحمل درجة الخطوة التراكمي على 10 فتحات مسننة.
• كميات التعبئة:تحتوي بكرة 13 بوصة عادةً على 800 قطعة. تحتوي بكرة 22 بوصة على طول شريط 44.5 متر. الحد الأدنى لكمية الطلب للبقايا هو 200 قطعة.
• الاتجاه:يتضمن الشريط قسمًا رئيسيًا وقسمًا ختاميًا (بحد أدنى 400 ملم و 40 ملم على التوالي) لتسهيل تحميل الآلة.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإلكترونيات الاستهلاكية:الساعات الرقمية، أفران الميكروويف، شاشات مكيفات الهواء، معدات الصوت.
• أجهزة القياس:عدادات اللوحة، معدات الاختبار، قراءات الأجهزة الطبية.
• ضوابط صناعية:مؤشرات التحكم في العمليات، شاشات المؤقتات، قراءات العدادات.
• قطع غيار السيارات (بعد البيع):شاشات مساعدة حيث يكون السطوع العالي وزاوية الرؤية الواسعة مفيدين.

8.2 اعتبارات التصميم الحرجة

1. تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة على التوالي لكل توصيلة أنود مشترك (أو لكل شريحة إذا كنت تستخدم مشغل تيار ثابت). احسب قيمة المقاومة بناءً على جهد الإمداد (V_CC)، والجهد الأمامي النموذجي (V_F~2.6 فولت)، والتيار الأمامي المطلوب (I_F). مثال: بالنسبة لـ V_CC=5 فولت و I_F=10 ملي أمبير، R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 أوم.
2. التعددية (Multiplexing):للشاشات متعددة الأرقام، يكون نظام التشغيل المتعدد شائعًا. تأكد من أن التيار الذروي في هذا النظام لا يتجاوز التصنيف الأقصى المطلق (90 ملي أمبير نبضي) وأن التيار المتوسط يحترم حد التيار المستمر المخفض بناءً على دورة العمل ودرجة الحرارة.
3. إدارة الحرارة:وفر مساحة نحاسية كافية على لوحة الدوائر المطبوعة متصلة بوسائد التبريد (إن وجدت) أو أطراف الجهاز لتعمل كمشتت حراري، خاصة في تطبيقات السطوع العالي أو درجة الحرارة المحيطة العالية.
4. الحماية من الكهرباء الساكنة (ESD):على الرغم من عدم ذكرها صراحةً على أنها حساسة، يوصى باتخاذ احتياطات التعامل القياسية مع الكهرباء الساكنة لأجهزة أشباه الموصلات أثناء التجميع.
5. الواجهة البصرية:ضع في الاعتبار تصميم الوجه الرمادي/الشرائح البيضاء عند اختيار الأغطية أو المرشحات للحفاظ على تباين مثالي.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

9.1 ما الفرق بين الطول الموجي القمة (639 نانومتر) والطول الموجي السائد (631 نانومتر)؟

الطول الموجي القمة هو القياس الفيزيائي لأعلى نقطة شدة في طيف الانبعاث. الطول الموجي السائد هو قيمة محسوبة تمثل اللون المدرك بالعين البشرية. لمصدر أحادي اللون مثل LED الأحمر هذا، يكونان قريبين ولكن ليسا متطابقين بسبب شكل منحنى حساسية العين.

9.2 هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من دبوس GPIO لوحدة تحكم دقيقة بجهد 3.3 فولت؟

لا. لا يمكن لدبوس GPIO نموذجي أن يزود أو يستقبل تيارًا كافيًا (عادةً 20-25 ملي أمبير كحد أقصى لكل دبوس، مع حد إجمالي للحزمة) لتشغيل عدة شرائح LED بشكل ساطع وآمن. علاوة على ذلك، فإن جهد LED الأمامي (~2.6 فولت) قريب من 3.3 فولت، مما يترك هامشًا ضئيلًا لمقاومة تحديد التيار. يجب عليك استخدام دائرة مشغل، مثل مصفوفة ترانزستور أو دائرة متكاملة مخصصة لمشغل LED.

9.3 لماذا يقتصر الحد الأقصى لدورات إعادة الانصهار على دورتين؟

تعرض دورات إعادة الانصهار المتعددة الغلاف البلاستيكي والروابط السلكية الداخلية لإجهاد حراري متكرر، مما قد يؤدي إلى فشل ميكانيكي، أو زيادة امتصاص الرطوبة، أو تدهور مادة الإيبوكسي. يضمن هذا الحد الموثوقية طويلة المدى.

9.4 كيف أختار تصنيف شدة الإضاءة المناسب؟

اختر بناءً على ظروف الإضاءة المحيطة لتطبيقك وسهولة القراءة المطلوبة. للاستخدام الداخلي، مع إضاءة محيطة منخفضة، قد تكون المجموعات المنخفضة (J، K) كافية وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. للتطبيقات القابلة للقراءة تحت أشعة الشمس أو ذات الإضاءة المحيطة العالية، حدد المجموعات الأعلى (L، M). للشاشات متعددة الأرقام، يعد تحديد نفس رمز التصنيف أمرًا بالغ الأهمية للانتظام.

10. الخلفية التقنية والاتجاهات

10.1 تقنية LED من نوع AlInGaP

فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) هو مادة شبه موصلة مصممة خصيصًا لانبعاث ضوئي عالي الكفاءة في الأطوال الموجية الحمراء والبرتقالية والصفراء. عند نموها على ركيزة GaAs، توفر أداءً متفوقًا مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل GaAsP، مما يوفر سطوعًا أعلى، واستقرارًا حراريًا أفضل، وعمرًا تشغيليًا أطول. يشير تعيين "الأحمر الفائق" عادةً إلى تركيبة محددة محسنة للحصول على فعالية إضاءة عالية ونقطة لون حمراء مشبعة بصريًا.

10.2 اتجاهات شاشات LED من نوع SMD

يستمر اتجاه مكونات العرض نحو التصغير، وموثوقية أعلى، والتكامل. بينما تظل شاشات SMD الرقمية المفردة مثل LTS-4812SKR-P حيوية للقراءات الرقمية المجزأة، هناك نمو موازٍ في شاشات SMD ذات المصفوفة النقطية ووحدات العرض المتكاملة بالكامل مع وحدات تحكم مضمنة. تستمر متطلبات نطاقات تشغيل أوسع لدرجة الحرارة، واستهلاك طاقة أقل، والتوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص وعالية الحرارة (مثل تلك المطلوبة للإلكترونيات السيارات) في دفع تطوير المكونات.