ورقة بيانات شاشة العرض LED طراز LTC-2621JD-04 - ارتفاع الرقم 0.28 بوصة - اللون الأحمر الفائق (650 نانومتر) - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة العرض LTC-2621JD-04 هي وحدة عرض رقمية ثلاثية الأرقام من نوع سبعة أجزاء، مدمجة وعالية الأداء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرجات رقمية مرئية في الأجهزة الإلكترونية. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لرقائق LED، والتي يتم تصنيعها على ركيزة GaAs غير شفافة. يؤدي هذا المزيج إلى الانبعاث المميز \"الأحمر الفائق\". تتميز الشاشة بوجه رمادي مع أجزاء بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة. يشمل السوق المستهدف أدوات القياس الصناعية، والإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات الاختبار والقياس، وأي نظام مدمج يحتاج إلى شاشة رقمية موثوقة ومنخفضة الطاقة.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• ارتفاع الرقم:0.28 بوصة (7.0 ملم)، مما يوفر توازنًا جيدًا بين الحجم والرؤية.
• تصميم الأجزاء:أجزاء متواصلة وموحدة لمظهر ممتاز للشخصيات وجمالياتها.
• كفاءة الطاقة:متطلبات طاقة منخفضة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي استهلاك الطاقة.
• الأداء البصري:سطوع عالي ونسبة تباين عالية تضمان سهولة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة.
• زاوية الرؤية:زاوية رؤية واسعة تسمح بقراءة العرض من مواقع خارج المحور.
• الموثوقية:موثوقية صلبة بدون أجزاء متحركة، مما يؤدي إلى عمر تشغيلي طويل.
• مراقبة الجودة:يتم تصنيف الأجهزة حسب شدة الإضاءة، مما يضمن اتساق السطوع عبر دفعات الإنتاج.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للمعلمات الفنية الرئيسية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه الحدود حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل جزء:70 ميلي واط كحد أقصى. هذا يحد من أقصى طاقة مستمرة يمكن تبديدها كحرارة في جزء واحد.
• تيار أمامي ذروي لكل جزء:90 ميلي أمبير كحد أقصى، ولكن فقط تحت ظروف نبضية محددة: دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. هذا التصنيف مخصص للتعددية أو نبضات السطوع العالي قصيرة المدة.
• تيار أمامي مستمر لكل جزء:25 ميلي أمبير كحد أقصى عند 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التيار خطياً بمعدل 0.33 ميلي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25 درجة مئوية. على سبيل المثال، عند 85 درجة مئوية، سيكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر تقريباً: 25 ميلي أمبير - ((85 درجة مئوية - 25 درجة مئوية) * 0.33 ميلي أمبير/درجة مئوية) = 5.2 ميلي أمبير.
• الجهد العكسي لكل جزء:5 فولت كحد أقصى. قد يتسبب تجاوز هذا في انهيار الوصلة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تصميم الجهاز للعمل ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام:260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى، مقاسة على بعد 1.6 ملم تحت مستوى الجلوس. هذا أمر بالغ الأهمية لعمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق لمنع التلف الحراري.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (عند Ta=25 درجة مئوية)

هذه هي معلمات التشغيل النموذجية تحت ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):تتراوح من 200 ميكرو كنديلا (الحد الأدنى) إلى 600 ميكرو كنديلا (الحد الأقصى)، مع قيمة نموذجية ضمنية. يتم القياس عند تيار أمامي (I_F) قدره 1 ميلي أمبير. هذه هي المعلمة الرئيسية للسطوع الملحوظ.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):650 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي أقوى، مما يحدد لون \"الأحمر الفائق\".
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). هذا يشير إلى نقاء الطيف؛ تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون. 20 نانومتر نموذجي لمصابيح LED الحمراء من نوع AlInGaP.
• الطول الموجي السائد (λ_d):639 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية ويتطابق مع لون LED، وغالباً ما يكون مختلفاً قليلاً عن طول موجة الذروة.
• الجهد الأمامي لكل جزء (V_F):يتراوح من 2.1 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.6 فولت (الحد الأقصى)، مع قيمة نموذجية تبلغ 2.6 فولت عند I_F=20 ميلي أمبير. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي لكل جزء (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (I_V-m):2:1 كحد أقصى. تحدد هذه النسبة القصوى المسموح بها بين ألمع وأخفت جزء/رقم داخل الجهاز، مما يضمن التجانس.

ملاحظة حول القياس:يتم قياس شدة الإضاءة باستخدام مستشعر ومرشح يقترب من منحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن ارتباط القياس بإدراك السطوع البشري.

3. نظام التصنيف والتصنيف

تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن الأجهزة \"مصنفة حسب شدة الإضاءة.\" وهذا يعني وجود عملية تصنيف.

• تصنيف شدة الإضاءة:النطاق الواسع المحدد لـ I_V(200-600 ميكرو كنديلا) يشير إلى أن الأجزاء المنتجة يتم اختبارها وفرزها في فئات شدة مختلفة. يمكن للمصممين اختيار الفئات للتطبيقات التي تتطلب مستويات سطوع محددة أو تجانساً صارماً عبر شاشات متعددة.
• الجهد الأمامي:قد يؤدي النطاق المحدد (2.1-2.6 فولت) أيضاً إلى تصنيف الجهد، والذي يمكن أن يكون مهماً لتصميم مصدر الطاقة في المصفوفات الكبيرة.
• الطول الموجي:على الرغم من إعطاء قيم نموذجية لـ λ_pو λ_d، قد تكون هناك فئات ذات تسامح ضيق لإحداثيات لون محددة، على الرغم من عدم تفصيلها في ورقة البيانات الموجزة هذه.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية.\" بينما لا يتم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، يمكننا استنتاج محتواها وأهميتها القياسية.

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):سيظهر هذا الرسم البياني كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية، مسلطاً الضوء على انخفاض الكفاءة عند التيارات العالية.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يوضح خاصية I-V للدايود، وهي ضرورية لحساب قيم المقاوم التسلسلي أو تصميم مشغلات التيار الثابت.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح كيف ينخفض إخراج الضوء مع زيادة درجة الحرارة، وهو عامل حاسم لإدارة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند حوالي 650 نانومتر ونصف العرض 20 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد التغليف

يحتوي الجهاز على حزمة عرض LED قياسية. جميع الأبعاد بالمليمترات (ملم). التسامح العام هو ±0.25 ملم (≈±0.01 بوصة) ما لم يكن لميزة محددة إشارة مختلفة. يتم الرجوع إلى الرسم الأبعادي الدقيق في ورقة البيانات ولكن لا يتم تفصيله هنا. ستشمل الجوانب الرئيسية الطول الإجمالي، والعرض، والارتفاع، وتباعد الأرقام، وتباعد الأطراف، وأبعاد الأطراف.

5.2 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

جهاز LTC-2621JD-04 هو جهازمشترك الأنود متعدد الإرسال. هذا يعني أن أنودات كل رقم متصلة داخلياً معاً لكل رقم، بينما الكاثودات لكل نوع جزء (A-G، DP) مشتركة عبر الأرقام.

ترتيب الأطراف (حزمة 16 طرفاً):

• الطرف 1: كاثود D
• الطرف 2: الأنود المشترك (الرقم 1)
• الطرف 3: كاثود D.P. (النقطة العشرية)
• الطرف 4: كاثود E
• الطرف 5: الأنود المشترك (الرقم 2)
• الطرف 6: كاثود C
• الطرف 7: كاثود G
• الطرف 8: الأنود المشترك (الرقم 3)
• الطرف 9: لا يوجد اتصال
• الطرف 10: لا يوجد طرف
• الطرف 11: لا يوجد طرف
• الطرف 12: كاثود B
• الطرف 13: الأنود المشترك لـ L1، L2، L3 (ربما النقطتين أو علامات أخرى)
• الطرف 14: لا يوجد طرف
• الطرف 15: كاثود A
• الطرف 16: كاثود F

مخطط الدائرة الداخلية:يظهر المخطط ثلاث عقد أنود مشتركة (واحدة لكل رقم) متصلة بالأطراف 2، 5، و8. كل كاثود جزء (A-G، DP) هو عقدة واحدة متصلة بطرفها الخاص، مع LED لذلك الجزء في كل رقم متصل بين الأنود المشترك للرقم وكاثود الجزء المشترك. هذا الهيكل مثالي للقيادة المتعددة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الرئيسي المقدم هو الحد الأقصى المطلق للتصنيف للحام:260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى، مقاسة على بعد 1.6 ملم تحت مستوى الجلوس.

• لحام إعادة التدفق:يجب أن يكون ملف تعريف إعادة التدفق الخالي من الرصاص القياسي بدرجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260 درجة مئوية والوقت فوق 240 درجة مئوية قصير جداً متوافقاً. نقطة القياس 1.6 ملم حرجة للتحقق من الملف الشخصي.
• لحام الموجة:ممكن، ولكن يجب التحكم بعناية في وقت التلامس ودرجة الحرارة لتلبية حد 260 درجة مئوية/3 ثوانٍ.
• اللحام اليدوي:استخدم مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة. قم بتطبيق الحرارة على وسادة PCB، وليس مباشرة على طرف LED، وأكمل الوصلة بسرعة.
• ظروف التخزين:قم بالتخزين في بيئة جافة ومضادة للكهرباء الساكنة ضمن نطاق درجة حرارة التخزين المحدد (-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية). قد تتطلب الأجهزة الحساسة للرطوبة الخبز قبل الاستخدام إذا تعرضت لبيئات رطبة.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

يتطلب تكوين الأنود المشترك المتعدد دائرة مشغل. يستخدم التصميم النموذجي:

• متحكم دقيق أو IC مشغل:للتحكم في التوقيت والبيانات.
• مشغلات الأرقام:ترانزستورات PNP أو مفاتيح عالية الجانب مخصصة لسحب التيار إلى أطراف الأنود المشتركة (2، 5، 8، 13).
• مشغلات الأجزاء:منافذ المتحكم الدقيق أو ICs مشغل منخفض الجانب (مثل سجل إزاحة 74HC595 بمخرجات مفتوحة المصرف أو مشغل LED مخصص) لتزويد التيار من أطراف كاثود الجزء (1، 3، 4، 6، 7، 12، 15، 16).
• مقاومات تحديد التيار:مقاومة واحدة مطلوبة لكل خط كاثود جزء (وليس لكل LED جزء) عند استخدام قيادة بجهد ثابت. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F. لمصدر 5 فولت و I_F=10 ميلي أمبير مع V_F=2.6 فولت، R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 أوم. يفضل استخدام مشغلات التيار الثابت لتحقيق تجانس أفضل.

7.2 اعتبارات التصميم

• تردد التعددية:استخدم معدل تحديث عالي بما يكفي لتجنب الوميض المرئي (عادة >60 هرتز لكل رقم، لذا >180 هرتز معدل مسح لـ 3 أرقام).
• تيار الذروة مقابل السطوع:لتحقيق سطوع متوسط عالٍ مع البقاء ضمن تصنيف التيار المستمر، استخدم التعددية مع تيار ذروة أعلى (حتى تصنيف النبض 90 ميلي أمبير). على سبيل المثال، القيادة بدورة عمل 1/3 (3 أرقام) بذروة 30 ميلي أمبير تعطي متوسط 10 ميلي أمبير لكل جزء.
• إدارة الحرارة:تأكد من أن تخطيط PCB يسمح بتبديد الحرارة، خاصة إذا كانت القيادة قريبة من الحدود القصوى. ستتطلب درجات الحرارة المحيطة العالية تخفيض تصنيف التيار.
• حماية ESD:مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. تعامل مع الاحتياطات المناسبة لـ ESD أثناء التجميع.

8. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل مصابيح LED الحمراء GaP القياسية أو شاشات العرض الرقمية الأكبر، تقدم LTC-2621JD-04 مزايا محددة:

• AlInGaP مقابل GaAsP/GaP:توفر تقنية AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أعلى ورؤية أفضل في الضوء المحيط. كما أن لون \"الأحمر الفائق\" أكثر حيوية.
• ارتفاع الرقم الصغير (0.28 بوصة):يوفر حلاً يوفر مساحة مقارنة بالأرقام 0.5 بوصة أو أكبر، مناسب للأجهزة المدمجة، مع بقائه أكبر وأكثر وضوحاً من وحدات السبعة أجزاء SMD الصغيرة جداً.
• الوجه الرمادي/الأجزاء البيضاء:يوفر هذا التشطيب نسبة تباين عالية عندما تكون الأجزاء مطفأة، مما يحسن جماليات العرض العام وسهولة القراءة مقارنة بالوجوه السوداء بالكامل أو الرمادية بالكامل.
• شدة الإضاءة المصنفة:يوفر هذا التصنيف مستوى من مراقبة الجودة والقابلية للتنبؤ ليس موجوداً دائماً في شاشات العرض منخفضة التكلفة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س1: ما هو الغرض من تكوين \"الأنود المشترك\"؟

ج1: يبسط الأنود المشترك التعددية. تقوم بتشغيل رقم واحد في كل مرة عن طريق تطبيق جهد موجب على طرف الأنود الخاص به أثناء تأريض الكاثودات للأجزاء التي تريد إضاءتها. هذا يقلل عدد أطراف المشغل المطلوبة من (7 أجزاء + 1 DP) * 3 أرقام = 24 إلى 3 أنود + 8 كاثود = 11.

س2: كيف أحسب قيمة المقاومة لقيادة هذه الشاشة؟

ج2: استخدم قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم الحد الأقصى لـ V_F(2.6 فولت) من ورقة البيانات لضمان انخفاض جهد كافٍ عبر المقاوم حتى للأجزاء ذات V_Fالعالية. اختر I_Fبناءً على السطوع المطلوب، مع البقاء ضمن التصنيفات المستمرة (25 ميلي أمبير عند 25 درجة مئوية) أو النبضية.

س3: هل يمكنني قيادة هذه الشاشة بمتحكم دقيق 3.3 فولت؟

ج3: ربما، ولكن مع قيود. إذا كان V_Fهو 2.6 فولت، يتبقى 0.7 فولت فقط لمقاوم تحديد التيار عند 3.3 فولت. لتيار 10 ميلي أمبير، R=70 أوم. هذه القيمة المنخفضة للمقاومة ممكنة، ولكن الاختلافات في V_Fستتسبب في تباين كبير في السطوع. يوصى باستخدام مشغل تيار ثابت أو محول رفع لتوفير جهد إمداد أعلى (مثل 5 فولت) لأداء مستقر.

س4: ماذا تعني \"نسبة مطابقة شدة الإضاءة 2:1\"؟

ج4: تعني أنه داخل وحدة LTC-2621JD-04 واحدة، لن يكون ألمع جزء أو رقم أكثر من ضعف سطوع أخفت جزء أو رقم عند القياس تحت نفس الظروف (I_F=1 ميلي أمبير). هذا يضمن التجانس البصري.

10. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم عرض لمقياس رقمي متعدد محمول

شاشة العرض LTC-2621JD-04 هي مرشح ممتاز. أرقامها 0.28 بوصة قابلة للقراءة بدرجة عالية. متطلبات الطاقة المنخفضة حاسمة لعمر البطارية. يقلل التصميم المتعدد من عدد أطراف المتحكم الدقيق. سيستخدم التصميم مؤقت المتحكم الدقيق لدوران الأرقام 1، 2، و3 عند حوالي 200 هرتز. سيتم البحث عن بيانات الجزء من جدول. للحفاظ على الطاقة، يمكن ضبط سطوع العرض (I_F) ديناميكياً بناءً على الضوء المحيط الذي يستشعره ترانزستور ضوئي. يضمن الوجه الرمادي/الأبيض عالي التباين سهولة القراءة في بيئات الورش المظلمة والمشرقة. توفر مصابيح LED AlInGaP الحمراء الفائقة قراءة واضحة وجذابة للانتباه.

11. مقدمة مبدأ التكنولوجيا

تعتمد شاشة العرض LTC-2621JD-04 علىمادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم)المزروعة بشكل طبقي علىركيزة GaAs (زرنيخيد الغاليوم). يتم استخدام الركيزة GaAs \"غير الشفافة\" لأنها تمتص الضوء المنبعث، ولكن طبقة AlInGaP النشطة لديها كفاءة داخلية عالية بما يكفي ليتسرب ضوء كافٍ من أعلى الرقاقة. يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، حوالي 650 نانومتر (أحمر). يتم إنشاء تنسيق السبعة أجزاء عن طريق وضع رقائق LED صغيرة متعددة (أو رقاقة واحدة مع وصلات معزولة متعددة) تحت عدسة/موزع ضوئي منقوش لتشكيل الأجزاء الرقمية المعروفة.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

بينما يستخدم هذا الجهاز المحدد تقنية الثقب المار، يظل نظام مادة AlInGaP الأساسي ذا صلة عالية. تشمل اتجاهات تكنولوجيا العرض:

• التصغير:التحول نحو حزم الأجهزة المركبة على السطح (SMD) للتجميع الآلي، حتى لشاشات العرض متعددة الأرقام.
• التكامل:دمج مصفوفة LED مع IC المشغل في حزمة أو وحدة واحدة لتبسيط التصميم.
• المواد المتقدمة:البحث المستمر في مواد مثل القائمة على GaN (للأزرق/الأخضر/الأبيض) و AlInGaP لتحقيق كفاءة أعلى وألوان جديدة. بالنسبة للأحمر/البرتقالي/الأصفر، تعد AlInGaP التكنولوجيا عالية الأداء المهيمنة.
• تحول التطبيق:بينما شاشات العرض السبعة أجزاء المنفصلة ناضجة، إلا أنها تظل حيوية في التطبيقات حيث البساطة، والتكلفة، والموثوقية، والرؤية العالية هي الأهم (التحكم الصناعي، الأجهزة، أدوات القياس). تتعايش مع التقنيات الأحدث مثل OLEDs و LCDs، حيث يخدم كل منها منافذ سوقية مختلفة بناءً على عوامل مثل زاوية الرؤية، وإمكانية القراءة تحت أشعة الشمس، واستهلاك الطاقة، والتكلفة.

تمثل شاشة العرض LTC-2621JD-04 حلاً قوياً وراسخاً ضمن هذا المشهد المتطور، حيث تقدم توازناً مثبتاً بين الأداء، والموثوقية، والتكلفة لتطبيقاتها المقصودة.