ورقة بيانات شاشة LED طراز LTC-46454JF - ارتفاع الرقم 0.4 بوصة - لون أصفر برتقالي - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTC-46454JF هي وحدة عرض رقمية أبجدية رقمية رباعية الأرقام من نوع سبعة أقسام، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة ومشرقة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل البيانات الرقمية بصريًا، وتُستخدم عادةً في أدوات القياس، لوحات التحكم الصناعية، الإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات الاختبار. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لرقائق LED، مما يوفر أداءً فائقًا مقارنةً بالتقنيات القديمة مثل مصابيح LED القياسية من نوع GaAsP.

يشمل السوق المستهدف المصممين والمهندسين الذين يطورون منتجات تكون فيها كفاءة الطاقة، سهولة القراءة، والموثوقية عوامل حاسمة. وهذا يشمل الأجهزة المحمولة التي تعمل بالبطارية، عدادات اللوحات، شاشات المعدات الطبية، وأي نظام يتطلب إخراجًا مرئيًا ثابتًا ومنخفض الصيانة. يجعل متطلب التيار المنخفض للجهاز مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات الحساسة للطاقة.

2. الغوص العميق في المعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يتم تعريف الأداء البصري تحت ظروف الاختبار القياسية عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. المعيار الرئيسي، متوسط الشدة الضوئية (Iv)، له قيمة نموذجية تبلغ 650 ميكروكانديلا عند تشغيله بتيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير لكل قسم. يتم أخذ هذا القياس باستخدام مستشعر ومرشح يقترب من منحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن ارتباط القيمة بالإدراك البصري البشري. يشير النطاق الواسع من الحد الأدنى 200 ميكروكانديلا إلى النموذجي 650 ميكروكانديلا إلى عملية فرز محتملة للسطوع.

يتم تعريف خصائص اللون بواسطة الطول الموجي. طول موجة الانبعاث الذروي (λp) هو نموذجيًا 611 نانومتر، بينما الطول الموجي السائد (λd) هو نموذجيًا 605 نانومتر، وكلاهما تم قياسه عند IF=20 مللي أمبير. الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد طبيعي لمصابيح LED ويرتبط بشكل طيف الانبعاث. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 17 نانومتر، وهو يصف عرض طيف الضوء المنبعث عند نصف شدته القصوى. يشير عرض النصف الأضيق إلى لون أكثر نقاءً وتشبعًا. تحدد مجموعة هذه المعايير اللون الأصفر البرتقالي المميز للشاشة.

2.2 الخصائص الكهربائية

تحدد المعايير الكهربائية حدود وظروف التشغيل للشاشة. تحدد التصنيفات القصوى المطلقة حدود التشغيل الآمن. يتم تصنيف التيار الأمامي المستمر لكل قسم عند 25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع عامل تخفيض قدره 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية. هذا يعني أن الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية لمنع ارتفاع درجة الحرارة والتلف. بالنسبة للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة قدره 90 مللي أمبير تحت ظروف محددة: دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. الحد الأقصى لجهد العكسي لكل قسم هو 5 فولت؛ تجاوز هذا يمكن أن يتلف تقاطع LED.

معيار التشغيل الرئيسي هو الجهد الأمامي (VF)، والذي يبلغ نموذجيًا 2.6 فولت بحد أقصى 2.6 فولت عند تيار اختبار قدره 20 مللي أمبير لكل قسم. الحد الأدنى مدرج كـ 2.05 فولت. نطاق Vf هذا حاسم لتصميم دائرة تحديد التيار. يتم تحديد التيار العكسي (IR) بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، مما يشير إلى تيار التسرب في حالة الإيقاف.

2.3 المواصفات الحرارية والبيئية

تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل يتراوح من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يضمن هذا النطاق الواسع الوظيفة في ظروف بيئية متنوعة، من التخزين البارد الصناعي إلى الحاويات الساخنة. نطاق درجة حرارة التخزين مطابق (-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية). مواصفة تجميع حرجة هي أقصى درجة حرارة لحام: 260 درجة مئوية لمدة قصوى تبلغ 3 ثوانٍ، مقاسة عند 1.6 ملم تحت مستوى الجلوس. هذا الإرشاد أساسي لعمليات اللحام الموجي أو إعادة التدفق لمنع التلف الحراري لرقائق LED أو غلاف الإيبوكسي.

3. شرح نظام الفرز

بينما لا تذكر ورقة البيانات تفاصيل رمز فرز رسمي صراحةً، فإن النطاقات المحددة للمعايير الرئيسية تشير إلى حدوث اختيار أو فرز. الشدة الضوئية لها حد أدنى 200 ميكروكانديلا وقيمة نموذجية 650 ميكروكانديلا، مما يشير إلى أنه قد يتم فرز الأجهزة بناءً على سطوع الإخراج. نسبة مطابقة الشدة الضوئية محددة كحد أقصى 2:1. تحدد هذه النسبة أقصى تباين مسموح به في السطوع بين الأقسام المختلفة داخل نفس الرقم أو بين الأرقام، مما يضمن التوحيد البصري. سيتم اختبار الأجهزة لتلبية هذا المعيار.

وبالمثل، الجهد الأمامي (VF) له نطاق (2.05 فولت إلى 2.6 فولت عند 20 مللي أمبير). قد يتم تجميع المنتجات بناءً على Vf لضمان متطلبات جهد تشغيل متسقة في الدفعة. مواصفات الطول الموجي السائد والذروة تشير أيضًا إلى تحكم دقيق في اللون، وهو شكل من أشكال فرز اللونية.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية" في الصفحة الأخيرة. بينما لا يتم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الأجهزة تشمل عادةً:

• الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):سيظهر هذا الرسم البياني كيف يزيد إخراج الضوء مع تيار التشغيل. عادة ما يكون غير خطي، حيث تنخفض الكفاءة غالبًا عند التيارات العالية جدًا بسبب التأثيرات الحرارية.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يظهر هذا خاصية الصمام الثنائي لـ LED. يزداد الجهد لوغاريتميًا مع التيار.
• الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:هذا المنحنى حاسم لفهم التخفيض الحراري. إخراج الضوء لمصابيح LED من نوع AlInGaP ينخفض عمومًا مع زيادة درجة حرارة التقاطع.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر منحنى على شكل جرس متمركز حول 611 نانومتر بعرض نصف 17 نانومتر.

تسمح هذه المنحنيات للمصممين بالتنبؤ بالأداء تحت ظروف غير قياسية، مثل التشغيل بتيار بين 1 مللي أمبير و 20 مللي أمبير، أو التشغيل بدرجات حرارة غير 25 درجة مئوية.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

الجهاز هو شاشة قياسية بارتفاع رقم 0.4 بوصة (10.0 ملم). يتم توفير أبعاد التغليف في رسم (يشار إليه ولكن لم يتم تفصيله في النص)، مع جميع الأبعاد بالمليمترات وتسامحات قياسية ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتميز التصميم المادي بوجه رمادي مع أقسام بيضاء، مما يعزز التباين عندما تكون مصابيح LED مطفأة وينشر الضوء المنبعث بالتساوي عند التشغيل، مما يساهم في "مظهر الحرف الممتاز" و"التباين العالي" المذكورين في الميزات.

مخطط توصيل الدبابيس ومخطط الدائرة الداخلية حاسمان لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة. للجهاز تكوين 13 دبوسًا. يستخدم بنية أنود مشترك متعدد الإرسال. الدبابيس 6، 8، 9، و 12 هي الأنودات المشتركة للأرقام 4، 3، 2، و 1 على التوالي. الدبوس 13 هو الأنود المشترك لمؤشرات النقطتين العليا (UC) والسفلى (LC). يتم إخراج كاثودات الأقسام الفردية (A، B، C، D، E، F، G، DP) إلى دبابيس منفصلة. يسمح هذا التكوين بالقيادة المتعددة الإرسال، حيث يتم إضاءة الأرقام واحدًا تلو الآخر بسرعة، مما يقلل العدد الإجمالي لدبابيس القيادة المطلوبة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الأساسي المقدم هو حد درجة حرارة اللحام: حد أقصى 260 درجة مئوية لمدة قصوى 3 ثوانٍ، مقاسة عند 1.6 ملم تحت مستوى الجلوس. هذه مواصفة قياسية للمكونات ذات الثقوب باستخدام اللحام الموجي. يجب على المصممين التأكد من أن ملف اللحام الخاص بهم لا يتجاوز هذه الصدمة الحرارية. بالنسبة للحام اليدوي، يجب استخدام مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة، وتقليل وقت التلامس مع الدبوس إلى الحد الأدنى.

تنطبق احتياطات التعامل العامة لمصابيح LED: تجنب الإجهاد الميكانيكي على عدسة الإيبوكسي، الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) أثناء التعامل، والتخزين في بيئات مضادة للكهرباء الساكنة ومسيطر عليها الرطوبة إذا لم يتم استخدامها على الفور.

7. معلومات التغليف والطلب

رقم الجزء هو LTC-46454JF. لاحقة "JF" تشير على الأرجح إلى نوع تغليف محدد، تكوين دبوس، أو متغير لون (أصفر برتقالي). يتم وصف الجهاز على أنه شاشة "أنود مشترك متعدد الإرسال AlInGaP أصفر برتقالي" مع نقطة عشرية "يمين". التغليف القياسي لمثل هذه الشاشات يكون عادةً في أنابيب مضادة للكهرباء الساكنة أو صواني لحماية الدبابيس والعدسة أثناء الشحن والتعامل. لم يتم سرد كميات البكرات أو الأنابيب المحددة في المقتطف المقدم.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

تصميم الأنود المشترك المتعدد الإرسال مثالي للتطبيقات التي تعمل بواسطة المتحكم الدقيق. تتضمن الدائرة النموذجية استخدام منافذ الإدخال/الإخراج للمتحكم الدقيق أو دائرة متكاملة مخصصة لقيادة LED. ستكون دبابيس الأنود المشترك متصلة بترانزستورات PNP أو MOSFETs من نوع P-channel (أو مباشرة إلى دبابيس المتحكم الدقيق إذا كانت قدرة توفير التيار كافية)، والتي يتم تشغيلها لتزويد الطاقة لكل رقم بالتتابع. دبابيس كاثود القسم متصلة بمقاومات تحديد التيار ثم إلى ترانزستورات NPN، أو MOSFETs من نوع N-channel، أو مخرجات قادرة على استنزاف دائرة متكاملة للقيادة/متحكم دقيق. يتم حساب قيمة مقاومة تحديد التيار باستخدام الصيغة: R = (Vcc - Vf_led) / I_desired. مع Vcc بقيمة 5 فولت، و Vf نموذجي بقيمة 2.6 فولت، وتيار قسم مطلوب بقيمة 10 مللي أمبير، ستكون المقاومة تقريبًا (5 - 2.6) / 0.01 = 240 أوم.

8.2 اعتبارات التصميم

• تردد التعددية:يجب أن يكون معدل التحديث مرتفعًا بما يكفي لتجنب الوميض المرئي، عادةً فوق 60-100 هرتز لكل رقم. مع 4 أرقام، يحتاج تردد المسح إلى أن يكون 4 أضعاف ذلك.
• تيار الذروة:في تصميم متعدد الإرسال، يكون التيار اللحظي لكل قسم أعلى من متوسط التيار. إذا كان متوسط التيار المستهدف لكل قسم هو 5 مللي أمبير بدورة عمل 1/4 (4 أرقام)، فسيكون التيار اللحظي خلال وقت التشغيل الخاص به بحاجة إلى أن يكون 20 مللي أمبير. يجب التحقق من هذا مقابل التصنيفات القصوى.
• تبديد الحرارة:عند التيارات الأعلى أو في درجات الحرارة المحيطة العالية، تأكد من عدم تجاوز تبديد الطاقة لكل قسم (70 مللي واط كحد أقصى)، مع مراعاة عامل التخفيض.
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة للوحات التي قد يتم مشاهدتها من مواقع خارج المحور.

9. المقارنة التقنية

مقارنة بشاشات LED الحمراء القديمة من نوع GaAsP، توفر تقنية AlInGaP في LTC-46454JF كفاءة ضوئية أعلى بكثير. هذا يعني أنها يمكن أن تحقق نفس السطوع أو أكبر عند تيار تشغيل أقل، مما يمكن ميزة "متطلب الطاقة المنخفض" مباشرة. كما توفر عادةً استقرارًا حراريًا أفضل وعمر تشغيلي أطول. مقارنة بمصابيح LED الحمراء عالية السطوع المعاصرة، يوفر اللون الأصفر البرتقالي (605-611 نانومتر) وضوحًا ممتازًا وغالبًا ما يُنظر إليه ذاتيًا على أنه مشرق جدًا. مقارنة بشاشات الفلورسنت المفرغة (VFDs) أو شاشات الكريستال السائل (LCDs)، تقدم شاشة LED هذه متانة فائقة، نطاق درجة حرارة أوسع، وقت استجابة أسرع، ولا تتطلب إضاءة خلفية أو مصدر جهد عالي، ولكن على حساب استهلاك طاقة أعلى للشاشات متعددة الأرقام من شاشات LCD.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمصدر طاقة متحكم دقيق 3.3 فولت؟

ج: نعم. الجهد الأمامي النموذجي هو 2.6 فولت، مما يترك 0.7 فولت ليهبط عبر مقاومة تحديد التيار عند 3.3 فولت. هذا كافٍ للتشغيل، على الرغم من أن هامش الجهد المتاح لضبط التيار بدقة يكون مخفضًا مقارنة بنظام 5 فولت.

س: ما هو الحد الأدنى للتيار اللازم لرؤية توهج مرئي؟

ج: تحدد ورقة البيانات ظروف الاختبار حتى 1 مللي أمبير، حيث تكون الشدة الضوئية النموذجية 650 ميكروكانديلا. من المحتمل أن تكون مرئية عند تيارات أقل، على الرغم من أن السطوع سيكون خافتًا جدًا. "خصائص التيار المنخفض" هي ميزة رئيسية.

س: كيف يمكنني التحكم في النقطة العشرية والنقطتين؟

ج: النقطة العشرية (DP) لها دبوس كاثود خاص بها (الدبوس 3). النقطتان العليا والسفلى (UC، LC) تشتركان في أنود مشترك (الدبوس 13) ولديهما كاثودات متصلة بكاثود القسم B (الدبوس 7). لإضاءة النقطتين، يجب عليك تفعيل دبوس الأنود المشترك للرقم 13 وجعل كاثود القسم B (الدبوس 7) منخفضًا.

س: لماذا يكون تصنيف جهد العكسي 5 فولت فقط؟

ج: لم يتم تصميم مصابيح LED لمنع جهد العكسي. يمكن أن يتلف تقاطع PN بسهولة بواسطة انحيازات عكسية صغيرة. تصنيف 5 فولت هو حد أمان؛ يجب أن يضمن تصميم الدائرة عدم تطبيق جهد عكسي أبدًا، غالبًا باستخدام صمامات ثنائية حماية بالتوازي مع LED في تطبيقات الإشارة ثنائية الاتجاه.

11. حالة استخدام عملية

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر رباعي الأرقام.يقوم مصمم بإنشاء وحدة مصدر طاقة مكتبي تتطلب قراءة جهد واضحة. يختار LTC-46454JF لسطوعه وسهولة قراءته. يستخدم النظام متحكمًا دقيقًا مع محول تناظري رقمي (ADC) لقياس جهد الخرج. يطبق برنامج المتحكم الدقيق روتين تعددية، يتناوب عبر الأرقام الأربعة. يتم تخزين أنماط الأقسام للأرقام من 0 إلى 9 في جدول بحث. يحسب المصمم مقاومات تحديد التيار لمتوسط تيار قسم قدره 8 مللي أمبير، مع مراعاة تعددية دورة عمل 1/4 (لذا التيار اللحظي هو ~32 مللي أمبير، وهو ضمن التصنيف النبضي ولكن قد يقللونه للبقاء ضمن التصنيفات المستمرة). يستخدمون خط طاقة 5 فولت للشاشة. يتناسب الوجه الرمادي للشاشة جيدًا مع اللوحة الأمامية للجهاز، والأرقام الصفراء البرتقالية مرئية بسهولة تحت ظروف إضاءة متنوعة في المختبر.

12. مقدمة مبدأ التكنولوجيا

التكنولوجيا الأساسية هي نظام مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) المزروع على ركيزة GaAs (زرنيخيد الغاليوم) غير شفافة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع PN لهذا أشباه الموصلات، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). الطول الموجي المحدد لهذا الضوء - في هذه الحالة، الأصفر البرتقالي حول 611 نانومتر - يتم تحديده بواسطة طاقة فجوة النطاق لسبيكة AlInGaP، والتي يتم هندستها أثناء عملية نمو البلورة. تمتص الركيزة GaAs غير الشفافة أي ضوء منبعث للأسفل، مما يحسن التباين عن طريق تقليل الانعكاس الداخلي والتشتت الذي يمكن أن يسبب تأثير "هالة" حول الأقسام. تخطيط السبعة أقسام هو نمط قياسي حيث يتم إضاءة مجموعات مختلفة من الأقسام (الموسومة من A إلى G) لتشكيل الأرقام من 0 إلى 9 وبعض الحروف.

13. اتجاهات التكنولوجيا

بينما تظل شاشات LED المنفصلة السبعة أقسام مثل LTC-46454JF ذات صلة للتطبيقات المحددة التي تتطلب سطوعًا عاليًا، بساطة، ومتانة، فقد تحول الاتجاه العام في تكنولوجيا العرض نحو حلول متكاملة. تقدم شاشات LED ذات المصفوفة النقطية وشاشات OLED مرونة أكبر لعرض الأحرف الأبجدية الرقمية والرسومات. بالنسبة للقراءات الرقمية البسيطة، تهيمن شاشات LCD في التطبيقات فائقة انخفاض الطاقة. ومع ذلك، فإن المزايا المتأصلة في مصابيح LED - السطوع العالي، الانبعاث الذاتي، نطاق درجة الحرارة الواسع، والعمر الطويل - تضمن استمرار استخدامها في المعدات الصناعية، والسيارات، والهواء الطلق حيث تكون هذه العوامل ذات أهمية قصوى. أدت التطورات في مواد LED، مثل AlInGaP الأكثر كفاءة وصعود مصابيح LED الزرقاء/الخضراء/البيضاء القائمة على GaN، إلى توسيع خيارات الألوان والكفاءة لمنتجات العرض الأحدث.