ورقة بيانات شاشة LED طراز LTC-3698KF - ارتفاع الرقم 0.39 بوصة - لون أصفر برتقالي - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

وحدة LTC-3698KF هي وحدة عرض أبجدية رقمية أحادية الرقم ذات حالة صلبة. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرجات رقمية وحروف أبجدية محدودة واضحة ومرئية للغاية في الأجهزة الإلكترونية. تعتمد التقنية الأساسية على مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP)، المشهورة بإنتاج انبعاث ضوئي عالي الكفاءة في الطيف من الأصفر البرتقالي إلى الأحمر. يستخدم هذا الجهاز المحدد شرائح LED صفراء برتقالية مصنعة على ركيزة زرنيخيد الغاليوم (GaAs) غير الشفافة. تتميز الشاشة بوجهة بلون رمادي فاتح مع شرائح بيضاء، وهو مزيج مصمم لتعظيم التباين وسهولة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة. يجعل ارتفاعها الرقمي المضغوط البالغ 0.39 بوصة منها مناسبة للتطبيقات حيث تكون المساحة محدودة ولكن الوضوح أمر بالغ الأهمية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

يقدم الجهاز عدة مزايا رئيسية تحدد مكانته في السوق. فهو يوفر سطوعًا عاليًا وتباينًا ممتازًا، مما يضمن الرؤية حتى في البيئات المضاءة بشكل ساطع. زاوية الرؤية الواسعة هي فائدة كبيرة، تسمح بقراءة العرض من مواقع مختلفة دون فقدان كبير في الوضوح. كجهاز ذو حالة صلبة، فإنه يوفر موثوقية وعمرًا تشغيليًا فائقين مقارنة بالتكنولوجيات القديمة مثل شاشات الخيوط المتوهجة، دون وجود أجزاء متحركة تتآكل. يجعل متطلبه المنخفض للطاقة منه مثاليًا للتطبيقات التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي الطاقة. يتم تصنيف الجهاز من حيث الشدة الضوئية ويُقدم في عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS، معالجةً للوائح البيئية. تشمل الأسواق المستهدفة النموذجية أدوات القياس الصناعية (مثل عدادات اللوحة، ومعدات الاختبار)، والأجهزة المنزلية الاستهلاكية (مثل أفران الميكروويف، وصانعات القهوة)، وشاشات العرض المساعدة في السيارات، وأنظمة المضمنة المختلفة التي تتطلب قراءة رقمية موثوقة.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

تحدد المعاملات الكهربائية والبصرية الحدود التشغيلية وأداء الشاشة. الفهم الشامل أمر ضروري لتصميم الدوائر الكهربائية ودمجها بشكل صحيح.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. وهي ليست للتشغيل المستمر.

• تبديد الطاقة لكل شريحة:70 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان كحرارة بواسطة شريحة قطعة LED فردية.
• التيار الأمامي الذروي لكل شريحة:60 ملي أمبير. يُسمح بهذا التيار فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. وهو مفيد في أنظمة التعدد أو لتحقيق سطوع أعلى لحظي.
• التيار الأمامي المستمر لكل شريحة:التقييم هو 25 ملي أمبير عند 25 درجة مئوية. والأهم من ذلك، يتناقص هذا التقييم خطيًا بمعدل 0.28 ملي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25 درجة مئوية. على سبيل المثال، عند 85 درجة مئوية، سيكون أقصى تيار مستمر مسموح به تقريبًا: 25 ملي أمبير - ((85 درجة مئوية - 25 درجة مئوية) * 0.28 ملي أمبير/درجة مئوية) = 8.2 ملي أمبير. هذا التناقص بالغ الأهمية لإدارة الحرارة والموثوقية طويلة الأمد.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. يمكن للجهاز تحمل والعمل ضمن هذا النطاق الواسع لدرجة الحرارة.
• درجة حرارة اللحام:بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم أسفل مستوى الجلوس. هذا يحدد قيود ملف تعريف لحام إعادة التدفق.

2.2 الخصائص البصرية والكهربائية (النموذجية @ 25 درجة مئوية)

تصف هذه المعاملات أداء الجهاز تحت ظروف التشغيل العادية.

• متوسط الشدة الضوئية (Iv):500 (الحد الأدنى)، 1300 (النموذجي)، ميكروكانديلا عند تيار أمامي (IF) قدره 1 ملي أمبير. هذا هو مقياس إخراج الضوء المُدرك. يشير النطاق الواسع إلى عملية فرز؛ يجب على المصممين مراعاة القيمة الدنيا لأسوأ سيناريو للرؤية.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λp):611 نانومتر (نموذجي) عند IF=20 ملي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):17 نانومتر (نموذجي) عند IF=20 ملي أمبير. هذا يشير إلى نقاء الطيف؛ القيمة الأصغر تعني ضوءًا أكثر أحادية اللون.
• الطول الموجي السائد (λd):605 نانومتر (نموذجي) عند IF=20 ملي أمبير. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون الأصفر البرتقالي.
• الجهد الأمامي لكل قطعة (VF):2.05 (الحد الأدنى)، 2.6 (النموذجي) فولت عند IF=20 ملي أمبير. هذا بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار. يجب أن يوفر السائق جهدًا كافيًا للتغلب على هذا الانخفاض.
• التيار العكسي لكل قطعة (IR):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط، ولا يجب تشغيل الجهاز بشكل مستمر تحت انحياز عكسي.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية (Iv-m):1.6:1 (الحد الأقصى) عند IF=1 ملي أمبير. هذه مواصفة حاسمة لتوحيد العرض. تعني أن ألمع قطعة لن تكون أكثر إشراقًا من 1.6 مرة من أضعف قطعة داخل نفس الرقم، مما يضمن مظهرًا متناسقًا.
• التداخل الضوئي:≤ 2.5%. يحدد هذا أقصى قدر من تسرب الضوء غير المقصود من قطعة غير مزودة بالطاقة عندما تكون قطعة مجاورة مضاءة.

3. شرح نظام الفرز

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهاز \"مصنف للشدة الضوئية.\" وهذا يعني عملية فرز حيث يتم فرز الوحدات المصنعة بناءً على إخراج الضوء المقاس (Iv) عند تيار اختبار قياسي (1 ملي أمبير). من المرجح أن يمثل النطاق المحدد من 500 إلى 1300 ميكروكانديلا الانتشار عبر مجموعات فرز مختلفة متاحة. يمكن للمصممين اختيار مجموعة فرز محددة للتطبيقات التي تتطلب مطابقة سطوع دقيقة بين شاشات عرض متعددة. نسبة مطابقة الشدة 1.6:1 داخل وحدة واحدة هي معلمة أداء مضمونة منفصلة لتوحيد القطعة إلى القطعة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما تشير ملف PDF إلى منحنيات الخصائص النموذجية، فإن النص المقدم لا يتضمن الرسوم البيانية الفعلية. بناءً على سلوك LED القياسي، ستشمل هذه المنحنيات عادةً:

• التيار مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة الأسية. يزداد الجهد الأمامي (VF) مع التيار وله معامل درجة حرارة سالب (ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة).
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (منحنى L-I):يوضح أن إخراج الضوء يكون خطيًا تقريبًا مع التيار عند التيارات المنخفضة ولكنه قد يشبع عند التيارات الأعلى بسبب الهبوط الحراري والكفاءة.
• الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح كيف ينخفض إخراج الضوء مع زيادة درجة حرارة التقاطع. هذا مرتبط بمتطلب تناقص التيار.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند ~611 نانومتر ونصف العرض عند ~17 نانومتر.

يجب على المصممين الرجوع إلى ورقة البيانات الكاملة لهذه الرسوم البيانية لنمذجة الأداء بدقة تحت الظروف غير القياسية.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة والتفاوتات

يبلغ ارتفاع الرقم في الشاشة 0.39 بوصة (9.8 مم). جميع التفاوتات الأبعاد هي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية: تفاوت إزاحة طرف الطرف ±0.4 مم، حدود على المواد الغريبة وتلوث الحبر على سطح القطعة، حد على انحناء العاكس (≤1% من الطول)، وحد على الفقاعات داخل مادة القطعة. توصي ورقة البيانات بقطر ثقب لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) يبلغ 1.0 مم للأطراف.

5.2 توصيل الأطراف ومخطط الدائرة

يحتوي الجهاز على بصمة 16 طرفًا، على الرغم من عدم وجود أطراف مادية أو توصيلات كهربائية في جميع المواضع. تم تكوينه كشاشةأنود مشترك. يُظهر مخطط الدائرة الداخلي أن الأنودات لكل رقم (الرقم 1، 2، 3) متصلة داخليًا معًا لكل رقم. يتم إخراج كاثود كل قطعة (A، B، C، D، E، F، G، و L/L1/L2 للنقاط العشرية/المؤشرات) إلى طرف منفصل. هذه البنية مثالية للقيادة المتعددة، حيث يقوم متحكم دقيق بتشغيل أنود كل رقم المشترك بالتتابع أثناء عرض النمط لذلك الرقم على خطوط الكاثود المشتركة.

ملخص توصيل الأطراف:الطرف 2: الأنود المشترك للرقم 1؛ الطرف 6: الأنود المشترك للرقم 2؛ الطرف 8: الأنود المشترك للرقم 3. الكاثودات: الطرف 3 (E)، 4 (C)، 5 (D)، 7 (L/L1/L2)، 9 (G)، 12 (B)، 15 (A)، 16 (F). يُشار إلى الأطراف 1، 10، 11، 13، 14 على أنها \"لا توصيل ولا طرف.\"

6. إرشادات اللحام والتجميع

مواصفة التجميع الرئيسية هي ملف تعريف درجة حرارة اللحام: بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم أسفل مستوى جلوس العبوة. هذا هو متطلب لحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص القياسي. يجب على المصممين التأكد من أن عملية تجميع لوحة الدوائر المطبوعة الخاصة بهم تلتزم بهذا الحد لمنع تلف شرائح LED الداخلية أو العبوة البلاستيكية. يساعد قطر ثقب لوحة الدوائر المطبوعة الموصى به البالغ 1.0 مم في إدخال الطرف بشكل صحيح وتسلل اللحام. يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القياسية أثناء التعامل. بالنسبة للتخزين، ينطبق نطاق درجة الحرارة المحدد من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة القيادة الأكثر شيوعًا هي التعدد. سيكون لمتحكم دقيق أو دائرة متكاملة مخصصة لقيادة العرض ثلاث خطوط إخراج للتحكم في الأنودات المشتركة الثلاثة (عبر الترانزستورات، حيث يمكن أن يكون التيار لرقم كامل كبيرًا) وثمانية خطوط إخراج للتحكم في كاثودات القطع (عادة عبر مقاومات تحديد التيار أو سائق تيار ثابت). يقوم المتحكم الدقيق بالدوران بسرعة عبر كل رقم، تشغيل أنوده وتمكين الكاثودات للقطع التي يجب أن تضاء لذلك الرقم. يخلق استمرار الرؤية وهم شاشة عرض مستقرة مكونة من ثلاثة أرقام.

7.2 اعتبارات التصميم الحرجة

• تحديد التيار:المقاومات الخارجية إلزامية لكل خط كاثود (أو سائق تيار ثابت) لضبط التيار الأمامي (IF) للقطع. يتم حساب القيمة بناءً على جهد الإمداد (Vcc)، وجهد LED الأمامي (VF ~2.6V)، والتيار المطلوب (مثل 10-20 ملي أمبير لسطوع جيد، مع احترام منحنى التناقص).
• إدارة الحرارة:تناقص التيار مع درجة الحرارة أمر حيوي. في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو العلب ذات التهوية السيئة، يجب تقليل أقصى تيار مستمر وفقًا لذلك لمنع ارتفاع درجة الحرارة والتدهور المتسارع.
• تردد التعدد:يجب أن يكون مرتفعًا بما يكفي لتجنب الوميض المرئي (عادة >60 هرتز لكل رقم). تؤثر دورة العمل على السطوع المُدرك؛ يجب مراعاة متوسط التيار لحسابات الطاقة والحرارة.
• زاوية الرؤية:زاوية الرؤية الواسعة هي ميزة، ولكن لا يزال يجب النظر في موضع التركيب بالنسبة للمستخدم المقصود.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بالتكنولوجيات القديمة مثل شاشات الفلورسنت المفرغة (VFDs) أو شاشات المتوهجة، تقدم LED من نوع AlInGaP استهلاكًا أقل بكثير للطاقة، وموثوقية أعلى، وعدم حساسية للاهتزاز. مقارنة بمصابيح LED الحمراء القياسية من نوع GaAsP، توفر تكنولوجيا AlInGaP كفاءة ضوئية أعلى بكثير (مزيد من الضوء لكل ملي أمبير) واستقرارًا أفضل عبر درجة الحرارة والوقت. المزيج المحدد للوجه الرمادي الفاتح مع القطع البيضاء في هذا الجهاز يعزز التباين مقارنة بالشاشات الحمراء بالكامل أو الخضراء بالكامل ذات الوجه الأسود، مما يحسن إمكانية القراءة في ظروف معينة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعاملات التقنية)

س: ما هو الغرض من مواضع \"لا توصيل ولا طرف\"؟

ج: يتم ذلك غالبًا للحفاظ على بصمة مادية قياسية أو تباعد أطراف قد يتم مشاركته مع متغيرات عرض أخرى في عائلة المنتج، حتى لو لم يتم استخدام بعض الأطراف كهربائيًا في هذا الطراز المحدد. يضمن ذلك التوافق الميكانيكي.

س: كيف أفسر نسبة مطابقة الشدة الضوئية البالغة 1.6:1؟

ج: يضمن هذا التوحيد البصري. إذا قمت بقياس جميع قطع رقم واحد عند نفس التيار، فستكون شدة أضعف قطعة \"X\"، ولن تزيد شدة ألمع قطعة عن \"1.6 * X.\" تشير النسبة الأقل إلى توحيد أفضل.

س: هل يمكنني قيادة هذه الشاشة بمتحكم دقيق 5 فولت مباشرة؟

ج: لا. يجب عليك استخدام مكونات خارجية. لا يمكن لأطراف الإدخال/الإخراج للأغراض العامة (GPIO) للمتحكم الدقيق توفير/استيعاب تيار كافٍ لمصابيح LED (خاصة تيار الأنود المشترك لرقم كامل). علاوة على ذلك، تحتاج إلى مقاومات تحديد تيار على التوالي مع كل كاثود. تتطلب الدائرة ترانزستورات (مثل NPN/PNP أو MOSFETs) لتبديل التيار الأعلى للأنودات المشتركة.

10. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: تصميم شاشة فولتميتر بسيطة مكونة من 3 أرقام.يقوم متحكم دقيق مزود بمحول تناظري إلى رقمي (ADC) بقياس الجهد. يحول البرنامج الثابت هذه القراءة إلى ثلاثة أرقام عشرية. باستخدام روتين تعدد، سيقوم المتحكم الدقيق بما يلي: 1) إيقاف تشغيل جميع سائقي أنود الأرقام. 2) إخراج نمط القطعة لرقم \"المئات\" على خطوط الكاثود (على سبيل المثال، لعرض \"1\\