ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-5325CKR-P - ارتفاع الرقم 0.56 بوصة - اللون الأحمر الفائق - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-5325CKR-P هي جهاز مثبت على السطح (SMD) مصمم كشاشة رقمية أحادية الرقم. وظيفتها الأساسية هي توفير قراءات رقمية واضحة وعالية الوضوح في مختلف التطبيقات الإلكترونية. تستخدم التقنية الأساسية طبقات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) المتراكبة على ركيزة GaAs لإنتاج انبعاث أحمر فائق. يُعرف نظام المواد هذا بكفاءته العالية وسطوعه الممتاز عند تيارات تشغيل منخفضة نسبيًا. يتميز الجهاز بوجه رمادي مع شرائح بيضاء، مما يعزز التباين ويحسن إمكانية القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة. يتم تصنيفه وفقًا للشدة الضوئية، مما يضمن اتساق مستويات السطوع عبر دفعات الإنتاج، وهو مصنوع من مواد خالية من الرصاص بما يتوافق مع توجيهات RoHS.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

تقدم الشاشة عدة مزايا مميزة للتكامل في التصاميم الإلكترونية الحديثة:

• ارتفاع الرقم 0.56 بوصة (14.22 ملم):يوفر حجم حرف مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا مرئيًا من مسافة متوسطة.
• شرائح متواصلة ومتجانسة:يضمن مظهرًا متسقًا وغير منقطع للأحرف المضاءة، مما يساهم في مظهر احترافي.
• متطلبات طاقة منخفضة:تتيح تقنية AlInGaP كفاءة ضوئية عالية، مما يسمح بإخراج ساطع مع تقليل استهلاك الطاقة إلى الحد الأدنى.
• سطوع عالي وتباين عالي:يوفر مزيج الانبعاث الأحمر الفائق الساطع مقابل الوجه الرمادي نسب تباين فائقة، مما يحسن إمكانية القراءة.
• زاوية مشاهدة واسعة:توفر عبوة SMD والتصميم البصري زاوية مشاهدة واسعة، مما يجعل الشاشة فعالة من وجهات نظر مختلفة.
• موثوقية الحالة الصلبة:كجهاز يعتمد على LED، فإنه يوفر عمر تشغيلي طويل، ومقاومة للصدمات، وتحمل للاهتزازات مقارنة بالشاشات الميكانيكية.
• شدة ضوئية مصنفة:يتم فرز الأجزاء حسب الشدة، مما يسمح للمصممين باختيار مكونات لسطوع متسق في تطبيقاتهم.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً لمعلمات الجهاز الكهربائية والبصرية كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل خارج هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل شريحة:70 ميغاواط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان بواسطة شريحة LED فردية.
• تيار أمامي ذروي لكل شريحة:90 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار أمامي مستمر لكل شريحة:25 مللي أمبير عند 25°م. يتناقص هذا التيار خطيًا بمعدل 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 تقريبًا: 25 مللي أمبير - ((85°م - 25°م) * 0.28 مللي أمبير/°م) = 8.2 مللي أمبير.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35°م إلى +105°م. يجعل هذا النطاق الواسع الجهاز مناسبًا للبيئات الصناعية والسيارات.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل 260°م لمدة 3 ثوانٍ على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 ملم) أسفل مستوى الجلوس.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (Ta=25°م)

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار المحددة.

• الشدة الضوئية المتوسطة (I_V):تتراوح من 501 ميكروكانديلا (الحد الأدنى) إلى 18000 ميكروكانديلا (النموذجي) اعتمادًا على تيار التشغيل. عند تيار اختبار قياسي قدره 1 مللي أمبير، تكون الشدة النموذجية 1700 ميكروكانديلا. عند 10 مللي أمبير، تصل إلى 18000 ميكروكانديلا، مما يظهر كفاءة عالية.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):639 نانومتر (نموذجي). هذا يحدد الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي أقوى، مما يضعه في المنطقة الحمراء-البرتقالية من الطيف المرئي.
• الطول الموجي السائد (λ_d):631 نانومتر (نموذجي). هذا هو إدراك العين البشرية للون كطول موجي واحد، وهو أقصر قليلاً من طول موجة الذروة.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). هذا يشير إلى نقاء الطيف؛ يعني عرض أضيق لونًا أكثر أحادية اللون.
• الجهد الأمامي لكل رقاقة (V_F):2.0 فولت (الحد الأدنى)، 2.6 فولت (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة القيادة وحساب تبديد الطاقة.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن الجهد العكسي هو لأغراض الاختبار فقط ولا يجب تشغيل الجهاز تحت انحياز عكسي مستمر.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية:2:1 (الحد الأقصى). تحدد هذه النسبة القصوى المسموح بها بين ألمع شريحة وأغمق شريحة داخل جهاز واحد، مما يضمن مظهرًا موحدًا.
• تداخل:≤ 2.5%. يشير هذا إلى الإضاءة غير المرغوب فيها لشريحة غير مختارة بسبب تسرب كهربائي أو اقتران بصري.

2.3 شرح نظام الفرز

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهاز \"مصنف للشدة الضوئية.\" هذا يعني عملية فرز حيث يتم فرز الوحدات المصنعة بناءً على قياس إخراج الضوء عند تيار اختبار قياسي (على الأرجح 1 مللي أمبير أو 10 مللي أمبير). يمكن للمصممين تحديد رمز فرز لضمان أن جميع الشاشات في التجميع لها سطوع متطابق، مما يمنع إضاءة غير متساوية. نطاقات رموز الفرز المحددة والتسميات غير مفصلة في هذا المقتطف ولكنها ستكون عادةً جزءًا من معلومات الطلب.

3. تحليل منحنى الأداء

بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص، تتضمن ورقة البيانات منحنيات نموذجية. بناءً على سلوك LED القياسي والمعلمات المقدمة، ستوضح هذه المنحنيات عادةً:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):سيظهر العلاقة الأسية، مع جهد الركبة حوالي 2.0-2.6 فولت. يساعد المنحنى في اختيار قيم مقاومة تحديد التيار.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي:سيظهر أن إخراج الضوء يزداد مع التيار ولكن قد يبدأ في التشبع عند تيارات أعلى بسبب التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة.
• الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة:سيظهر أن الإخراج يتناقص مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو اعتبار رئيسي للتطبيقات عالية الحرارة.
• التوزيع الطيفي:سيُرسم الشدة النسبية مقابل الطول الموجي، مُظهرًا ذروة حول 639 نانومتر مع نصف عرض ~20 نانومتر.

4. المعلومات الميكانيكية والعبوة

4.1 أبعاد العبوة

يتم وضع الجهاز في عبوة SMD. تشمل ملاحظات الأبعاد الرئيسية: جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح عام ±0.25 ملم. يتم ملاحظة ضوابط الجودة المحددة، مثل حدود المواد الغريبة (≤10 ميل)، تلوث الحبر (≤20 ميل)، الفقاعات في الشرائح (≤10 ميل)، الانحناء (≤1% من طول العاكس)، وحواف دبوس البلاستيك (الحد الأقصى 0.14 ملم).

4.2 توصيل الأطراف ومخطط الدائرة

تحتوي الشاشة على تكوين كاثود مشترك مع طرفي كاثود مشترك (الطرف 3 والطرف 8). غالبًا ما يُفضل هذا التكوين في مخططات القيادة المتعددة. توزيع الأطراف كما يلي: الطرف 1 (أنود E)، الطرف 2 (أنود D)، الطرف 3 (كاثود مشترك)، الطرف 4 (أنود C)، الطرف 5 (أنود DP - النقطة العشرية)، الطرف 6 (أنود B)، الطرف 7 (أنود A)، الطرف 8 (كاثود مشترك)، الطرف 9 (أنود F)، الطرف 10 (أنود G). يُظهر مخطط الدائرة الداخلي الشرائح العشر الفردية لـ LED (a, b, c, d, e, f, g، والنقطة العشرية اليمنى DP) مع توصيل أنوداتها بالأطراف المعنية وربط كاثوداتها معًا بأطراف الكاثود المشتركة.

4.3 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.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 تعليمات لحام SMT

يتم توفير تعليمات حرجة لمنع التلف أثناء التجميع:

• لحام إعادة التدفق (الحد الأقصى مرتين):يوصى بمرحلة تسخين مسبق من 120-150°م لمدة أقصاها 120 ثانية. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى أثناء إعادة التدفق 260°م. عملية تبريد إلى درجة الحرارة العادية إلزامية بين عملية اللحام الأولى والثانية إذا كانت هناك حاجة لإعادة تدفق ثانية.
• لحام يدوي (مكواة):إذا لزم الأمر، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف مكواة اللحام 300°م، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى.
• أهمية الحدود:يمكن أن يؤدي تجاوز درجة الحرارة أو الوقت أو عدد دورات إعادة التدفق إلى إتلاف العبوة البلاستيكية، أو تدهور إيبوكسي LED، أو فشل رابطة الأسلاك الداخلية.

5.2 حساسية الرطوبة والتخزين

يتم شحن الجهاز في عبوة مقاومة للرطوبة. يجب تخزينه عند ≤30°م و ≤60% رطوبة نسبية (RH). بمجرد فتح الكيس المغلق، تبدأ المكونات في امتصاص الرطوبة من الغلاف الجوي. إذا لم يتم استخدامها على الفور وتعرضت لظروف محيطة تتجاوز الحدود المحددة، فيجب تجفيفها قبل إعادة التدفق لمنع \"انفشار\" أو تقشر بسبب التمدد السريع للبخار أثناء اللحام. يتم تحديد ظروف التجفيف: 60°م لمدة ≥48 ساعة عند وجودها في بكرة، أو 100°م لمدة ≥4 ساعات / 125°م لمدة ≥2 ساعة عند وجودها بالجملة. يجب إجراء التجفيف مرة واحدة فقط.

6. معلومات التعبئة والطلب

6.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد الجهاز على شريط ناقل بارز وبكرات، متوافق مع معدات الاختيار والوضع الآلية. تشمل تفاصيل التعبئة الرئيسية:

• الشريط الناقل:مصنوع من سبيكة البوليسترين الموصلة السوداء. الأبعاد تتوافق مع معايير EIA-481-D. الانحناء ضمن 1 ملم على 250 ملم. السماكة 0.30±0.05 ملم.
• معلومات البكرة:تحتوي بكرة 22 بوصة على 44.5 مترًا من الشريط. تحتوي بكرة 13 بوصة على 700 قطعة من المكون.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):الحد الأدنى لكمية التعبئة للباقي/نهايات البكرة هو 200 قطعة.
• شريط البداية/النهاية:تتضمن البكرة شريط بداية (400 ملم على الأقل) وشريط نهاية (40 ملم على الأقل) للتغذية الآلية.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

شاشة LTS-5325CKR-P مناسبة تمامًا للتطبيقات التي تتطلب شاشة رقمية مدمجة وموثوقة وساطعة. أمثلة تشمل:

• لوحات التحكم الصناعية والأجهزة (مثل المؤقتات، العدادات، شاشات درجة الحرارة).
• الأجهزة المنزلية (مثل أفران الميكروويف، الغسالات، ضوابط مكيفات الهواء).
• ملحقات السيارات بعد البيع (مثل مراقبي الجهد، مقاييس RPM).
• قراءات الأجهزة الطبية.
• معدات الاختبار والقياس.

7.2 اعتبارات التصميم

• دائرة القيادة:استخدم مشغلات تيار ثابت أو مقاومات تحديد تيار مناسبة لكل أنود شريحة. يبسط تكوين الكاثود المشترك التعدد. احسب قيم المقاوم بناءً على جهد الإمداد (V_CC)، الجهد الأمامي النموذجي (V_F~2.6 فولت)، وتيار الشريحة المطلوب (I_F). على سبيل المثال، مع إمداد 5 فولت: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5 فولت - 2.6 فولت) / 0.01 أمبير = 240 أوم لقيادة 10 مللي أمبير.
• الإدارة الحرارية:راقب منحنى تخفيض التيار. في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية، قلل تيار القيادة وفقًا لذلك للبقاء ضمن حدود تبديد الطاقة وضمان موثوقية طويلة الأمد.
• تخطيط PCB:اتبع نمط اللحام الموصى به. تأكد من عرض التتبع الكافي لتيار الشريحة. ضع في الاعتبار الموضع النسبي للمكونات الأخرى المولدة للحرارة.
• التكامل البصري:يوفر تصميم الوجه الرمادي/الشريحة البيضاء تباينًا جيدًا. لمزيد من الانتشار أو الترشيح اللوني، تأكد من أن أي مادة تغطية لها نفاذية عالية عند الطول الموجي السائد (~631 نانومتر).

8. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل مصابيح LED الحمراء القياسية GaP، تقدم شاشة LTS-5325CKR-P القائمة على AlInGaP كفاءة ضوئية أعلى بكثير، مما يؤدي إلى إخراج أكثر سطوعًا عند نفس التيار أو سطوع مكافئ بطاقة أقل. مقارنة ببعض شاشات LCD المضاءة خلفيًا بمصابيح LED بيضاء، تقدم شاشة LED المقطعية المباشرة هذه زوايا مشاهدة أوسع، تباين أعلى، وأداء أفضل في الضوء المحيط الساطع. توفر عبوة SMD الخاصة بها متانة ميكانيكية أكبر وتجميعًا آليًا أسهل من شاشات LED المثبتة عبر الثقب.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: ما الفرق بين طول موجة الذروة (639 نانومتر) والطول الموجي السائد (631 نانومتر)؟

ج1: طول موجة الذروة هو النقطة الفيزيائية للانبعاث الطيفي الأقصى. الطول الموجي السائد هو إدراك \"اللون\" كما تراه العين البشرية، محسوبًا من الطيف الكامل. غالبًا ما يختلفان قليلاً.

س2: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة باستخدام دبوس GPIO لوحدة تحكم دقيقة بجهد 3.3 فولت؟

ج2: ليس مباشرة. يجب أن يزود دبوس GPIO التيار من خلال مقاومة تحديد تيار. مع إمداد 3.3 فولت و V_Fبقيمة 2.6 فولت، يكون انخفاض الجهد عبر المقاومة 0.7 فولت فقط. لتحقيق تيار 10 مللي أمبير، ستحتاج إلى مقاومة 70 أوم (R = 0.7 فولت / 0.01 أمبير). ومع ذلك، تأكد من أن دبوس وحدة التحكم الدقيقة يمكنه تزويد 10 مللي أمبير بأمان وبشكل مستمر.

س3: لماذا معيار التيار العكسي مهم إذا لم يكن يجب علي تطبيق جهد عكسي؟

ج3: إنه معيار اختبار جودة وتسرب. يمكن أن يشير التيار العكسي العالي إلى عيب في تقاطع رقاقة LED. يضمن المواصفة سلامة الجهاز.

س4: كيف أفسر نسبة مطابقة الشدة الضوئية \"2:1\"؟

ج4: تعني أنه داخل جهاز واحد، يجب ألا تزيد الشدة المقاسة لألمع شريحة عن ضعف شدة أغمق شريحة عند الاختبار تحت نفس الظروف (I_F=1 مللي أمبير). هذا يضمن التوحيد البصري.

10. مثال حالة استخدام عملية

السيناريو: تصميم شاشة مؤقت رقمي بسيط.

يحتاج المؤقت إلى عرض الدقائق والثواني (أربعة أرقام). سيتم استخدام أربع شاشات LTS-5325CKR-P. سيتم استخدام وحدة تحكم دقيقة بها عدد كافٍ من دبابيس الإدخال/الإخراج في مخطط قيادة متعدد. سيتم توصيل جميع أنودات الشريحة لنفس حرف الشريحة (مثل جميع شرائح \"A\") عبر الأرقام الأربعة معًا وتشغيلها بواسطة دبوس وحدة تحكم دقيقة واحد عبر مقاومة تحديد تيار. سيتم توصيل الكاثود المشترك لكل رقم بدبوس وحدة تحكم دقيقة منفصل يعمل كمفتاح اختيار رقم. ستقوم وحدة التحكم الدقيقة بالدوران بسرعة عبر إضاءة رقم واحد في كل مرة (على سبيل المثال، لمدة 2.5 مللي ثانية لكل منها في دورة إجمالية مدتها 10 مللي ثانية)، مع الاعتماد على استمرارية الرؤية لجعل جميع الأرقام تظهر مضاءة في وقت واحد. يقلل هذا الطريقة بشكل كبير من عدد دبابيس المشغل المطلوبة من 40 (4 أرقام * 10 دبابيس) إلى 14 (7 أنودات شرائح + 1 DP + 4 كاثودات مشتركة + 2 غير مستخدمة). يجب أن يضمن التصميم ألا يتجاوز التيار الذروي لكل شريحة خلال وقت التشغيل القصير الحد الأقصى المطلق، بينما يوفر التيار المتوسط السطوع المطلوب.

11. مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في تقاطع p-n شبه موصل. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج في التقاطع، تتحد الإلكترونات من طبقة AlInGaP من النوع n مع الفجوات من الطبقة من النوع p. يطلق حدث إعادة التركيب هذا الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر الفائق. ينبعث الضوء من المنطقة النشطة، ويشكله كوب العاكس للعبوة وعدسة الإيبوكسي لتشكيل الشرائح المرئية.

12. اتجاهات التكنولوجيا

تمثل تقنية AlInGaP حلاً ناضجًا وعالي الكفاءة لمصابيح LED الحمراء والبرتقالية والصفراء. تشمل الاتجاهات الحالية في تكنولوجيا العرض تطوير مواد ذات كفاءة أعلى، مثل تلك القائمة على نتريد الغاليوم (GaN) لتغطية طيفية أوسع، وتكامل مصابيح LED الدقيقة للشاشات المباشرة فائقة الدقة. بالنسبة للشاشات الرقمية الفردية والصغيرة الأبجدية الرقمية، يستمر الاتجاه نحو التصغير، سطوع أعلى، استهلاك طاقة أقل، وتحسين التوافق مع عمليات إعادة التدفق عالية الحرارة الخالية من الرصاص المطلوبة للامتثال لـ RoHS وخطوط تجميع SMT الحديثة. كما يحسن استخدام البلاستيك المتقدم ومواد التغليف الموثوقية طويلة الأمد ومقاومة العوامل البيئية مثل الرطوبة والتعرض للأشعة فوق البنفسجية.