ورقة بيانات شاشة LED طراز LTC-4624JR - ارتفاع الرقم 0.4 بوصة - اللون الأحمر الفائق (631 نانومتر) - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTC-4624JR هي وحدة عرض LED رقمية ثلاثية الأرقام من نوع سبعة أجزاء، مدمجة وعالية الأداء. تطبيقها الأساسي في المعدات الإلكترونية التي تتطلب قراءات رقمية واضحة وساطعة، مثل أدوات القياس، لوحات التحكم الصناعية، أجهزة نقاط البيع، والأجهزة المنزلية. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) لشرائح LED، مما يوفر كفاءة إضاءة ونقاء لوني فائقين في الطيف الأحمر مقارنة بالتقنيات القديمة مثل GaAsP. ينتج عن ذلك مظهر ممتاز للأحرف بسطوع وتباين عاليين، مما يجعل الأرقام سهلة القراءة حتى تحت ظروف الإضاءة المحيطة المختلفة. يتم تصنيف الجهاز وفقًا لشدة الإضاءة، مما يسمح بمطابقة سطوع متسقة في تطبيقات العرض المتعددة.

1.1 الميزات الرئيسية ووصف الجهاز

تتميز الشاشة بعدة ميزات ملحوظة تساهم في موثوقيتها وأدائها. ارتفاع الرقم 0.4 بوصة (10.0 مم)، مما يوفر توازنًا جيدًا بين الحجم وسهولة القراءة. الأجزاء مستمرة ومتجانسة، مما يضمن مظهرًا أنيقًا واحترافيًا. تعمل بمتطلبات طاقة منخفضة، مما يعزز كفاءة الطاقة. البناء ذو الحالة الصلبة يوفر موثوقية عالية وعمر تشغيلي طويل. علاوة على ذلك، العبوة خالية من الرصاص، متوافقة مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يجعلها مناسبة للتصنيع الإلكتروني الحديث.

رقم الجزء المحدد، LTC-4624JR، يشير إلى جهاز به شرائح LED AlInGaP باللون الأحمر الفائق مرتبة في تكوين كاثود مشترك متعدد الإرسال. يتضمن نقطة عشرية على اليمين لكل رقم. التصميم البصري يتميز بوجه رمادي مع أجزاء بيضاء، مما يزيد التباين ويحسن سهولة القراءة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

فهم الحدود القصوى المطلقة أمر بالغ الأهمية لضمان الموثوقية طويلة المدى للشاشة. تحدد هذه الحدود القيم التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم. تبديد الطاقة لكل جزء مقدر بـ 70 ميغاواط. تيار الذروة الأمامي لكل جزء هو 90 مللي أمبير، لكن هذا مسموح به فقط تحت ظروف نبضية محددة: دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. التيار الأمامي المستمر لكل جزء هو 25 مللي أمبير عند 25°مئوية، ويتناقص خطيًا بمعدل 0.33 مللي أمبير/°مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. هذا التناقص ضروري لإدارة الحرارة. الجهاز مصنف لنطاق درجة حرارة تشغيل وتخزين من -35°مئوية إلى +85°مئوية. حالة إعادة تدفق اللحام محددة بـ 260°مئوية لمدة 3 ثوانٍ على مسافة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى جلوس المكون على اللوحة المطبوعة.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس الخصائص الكهربائية والبصرية عند درجة حرارة محيطة قياسية تبلغ 25°مئوية. متوسط شدة الإضاءة (Iv) يتراوح من حد أدنى 200 ميكرو كنديلا إلى نموذجي 650 ميكرو كنديلا عند تيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. طول موجة الانبعاث الذروة (λp) هو نموذجيًا 639 نانومتر، والطول الموجي السائد (λd) هو 631 نانومتر عند IF=20mA، مما يضعه بقوة في منطقة اللون الأحمر الفائق. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 20 نانومتر، مما يشير إلى لون نقي نسبيًا. الجهد الأمامي (VF) لكل شريحة LED يتراوح بين 2.0 فولت (الحد الأدنى) و 2.6 فولت (الحد الأقصى) عند 20mA. التيار العكسي (IR) لكل جزء له حد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. من المهم للغاية ملاحظة أن تصنيف الجهد العكسي هذا هو لأغراض الاختبار فقط؛ يجب تجنب التشغيل المستمر تحت انحياز عكسي في دائرة التطبيق. نسبة مطابقة شدة الإضاءة بين الأجزاء في منطقة ضوئية مماثلة هي 2:1 كحد أقصى، مما يضمن تجانسًا بصريًا. ملاحظات إضافية تحدد أن التداخل بين الأجزاء يجب أن يكون ≤2.5% وتحمل الجهد الأمامي هو ±0.1 فولت.

3. معلومات الميكانيكية والعبوة

يتم توفير الشاشة بتنسيق DIP (حزمة مزدوجة الخط) قياسي عبر الثقب. أبعاد العبوة مفصلة في ورقة البيانات بجميع القياسات بالمليمترات. التسامحات الرئيسية تشمل ±0.25 مم لمعظم الأبعاد وتسامح انحراف طرف الدبوس ±0.4 مم. ملاحظات مراقبة الجودة تحدد حدودًا للمواد الغريبة على الأجزاء (≤10 ميل)، انحناء العاكس (≤1% من الطول)، الفقاعات في الأجزاء (≤10 ميل)، وتلوث الحبر على السطح (≤20 ميل). بالنسبة لتصميم اللوحة المطبوعة، يوصى بقطر ثقب 1.0 مم للأطراف.

3.1 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

يحتوي الجهاز على تكوين 14 طرفًا، على الرغم من عدم شغل جميع المواضع. يستخدم بنية كاثود مشترك متعدد الإرسال. يظهر مخطط الدائرة الداخلية أن كل رقم من الأرقام الثلاثة يشترك في توصيل الأنود الخاص به (أنود مشترك للرقم 1، 2، و 3 على الأطراف 1، 5، و 7 على التوالي). كاثودات الأجزاء (A-G و DP) متصلة عبر الأرقام. بالإضافة إلى ذلك، هناك كاثودات منفصلة لمصابيح LED الجانبية اليمنى (L1، L2، L3) التي تشترك في أنود مشترك على الطرف 14. يقلل نظام التعددية هذا من عدد أطراف القيادة المطلوبة من 24 (3 أرقام * 8 أجزاء) إلى 14، مما يبسط دائرة الواجهة. توزيع الأطراف كما يلي: الطرف 1: الأنود المشترك للرقم 1؛ الطرف 2: الكاثود E؛ الطرف 3: الكاثود C، L3؛ الطرف 4: الكاثود D؛ الطرف 5: الأنود المشترك للرقم 2؛ الطرف 6: الكاثود DP؛ الطرف 7: الأنود المشترك للرقم 3؛ الطرف 8: الكاثود G؛ الأطراف 9،10،13: لا يوجد اتصال؛ الطرف 11: الكاثود B، L2؛ الطرف 12: الكاثود A، L1؛ الطرف 14: الأنود المشترك L1،L2،L3؛ الطرف 15: الكاثود F.

4. إرشادات التطبيق واعتبارات التصميم

4.1 القيادة وتصميم الدائرة

لتحقيق الأداء الأمثل وطول العمر، يجب الانتباه إلى عدة تحذيرات تطبيقية. الشاشة مخصصة للمعدات الإلكترونية العادية. يوصى بشدة باستخدام طريقة قيادة تيار ثابت بدلاً من قيادة جهد ثابت. هذا يضمن إخراج إضاءة متسق بغض النظر عن الاختلافات في الجهد الأمامي (VF) لشرائح LED الفردية داخل الشاشة. يجب تصميم دائرة القيادة لاستيعاب النطاق الكامل لـ VF (2.0 فولت إلى 2.6 فولت) لضمان توصيل تيار القيادة المطلوب دائمًا. يجب أن تتضمن الدائرة أيضًا حماية ضد الجهود العكسية وارتفاعات الجهد العابرة أثناء التشغيل أو الإيقاف، حيث أن الانحياز العكسي يمكن أن يسبب هجرة معدنية ويؤدي إلى زيادة التسرب أو الدوائر القصيرة. يجب تخفيض تيار التشغيل الآمن بناءً على أقصى درجة حرارة محيطة متوقعة في التطبيق النهائي، باستخدام عامل التناقص 0.33 مللي أمبير/°مئوية من الحدود القصوى المطلقة.

4.2 اعتبارات الحرارة والبيئة

تجاوز تيار التشغيل الموصى به أو درجة الحرارة يمكن أن يؤدي إلى تدهور شديد في إخراج الضوء أو فشل مبكر. يجب على المصممين ضمان تبديد حرارة كافٍ في التطبيق. يجب تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة المحيطة، خاصة في البيئات عالية الرطوبة، حيث يمكن أن تسبب تكثفًا على الشاشة، مما قد يؤدي إلى مشاكل كهربائية أو بصرية. يجب تجنب الإجهاد الميكانيكي على جسم الشاشة أثناء التجميع؛ لا يجب استخدام أدوات أو طرق غير مناسبة.

4.3 ملاحظات التجميع والواجهة

إذا تم استخدام فيلم زخرفي أو غطاء، فعادة ما يتم لصقه بلاصق حساس للضغط. لا يوصى بترك هذا الجانب من الفيلم على اتصال وثيق بلوحة أمامية أو غطاء، حيث أن القوة الخارجية قد تسبب تحركه. بالنسبة للتطبيقات التي تستخدم شاشتين أو أكثر في مجموعة واحدة، يوصى باستخدام شاشات من نفس رمز BIN لشدة الإضاءة لتجنب اختلافات ملحوظة في السطوع (عدم تجانس اللون). إذا تطلب المنتج النهائي أن تخضع الشاشة لاختبار السقوط أو الاهتزاز، فيجب تقييم ظروف الاختبار المحددة مسبقًا.

5. التخزين والتعامل

التخزين السليم ضروري للحفاظ على قابلية اللحام والأداء. ظروف التخزين الموصى بها لشاشة LED في عبوتها الأصلية هي درجة حرارة بين 5°مئوية و 30°مئوية ورطوبة نسبية أقل من 60% RH. التخزين خارج هذه الظروف قد يؤدي إلى أكسدة أطراف المكون. يوصى باستهلاك المخزون بسرعة وتجنب التخزين طويل المدى لكميات كبيرة. إذا تم فتح كيس الحاجز الرطوبي لأكثر من ستة أشهر، يوصى بعملية تجفيف عند 60°مئوية لمدة 48 ساعة قبل التجميع، مع إكمال التجميع خلال أسبوع واحد بعد التجفيف.

6. منحنيات الأداء ونظام التصنيف

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية، والتي توضح عادة العلاقة بين التيار الأمامي (IF) وشدة الإضاءة (Iv)، الجهد الأمامي (VF) مقابل درجة الحرارة، والتوزيع الطيفي. هذه المنحنيات حيوية للمصممين للتنبؤ بالأداء تحت ظروف غير قياسية. يتم تصنيف الجهاز (تصنيفه) وفقًا لشدة الإضاءة. هذا يعني أن الوحدات يتم اختبارها وتجميعها بناءً على إخراج الضوء المقاس عند تيار اختبار قياسي. استخدام شاشات من نفس التصنيف في تطبيق متعدد الوحدات يضمن تجانسًا بصريًا. بينما لا تفصل مقتطفات PDF التصنيف حسب الطول الموجي أو الجهد، فإن المواصفات الضيقة على الطول الموجي السائد (631 نانومتر) وتحمل الجهد الأمامي (±0.1 فولت) توفر بطبيعتها درجة عالية من التجانس.

7. المقارنة التقنية والتمييز

يكمن التمييز الأساسي لـ LTC-4624JR في استخدامه لتقنية AlInGaP لمصابيح LED الحمراء. مقارنة بمصابيح LED الحمراء القديمة من نوع GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار القيادة، أو سطوع مكافئ بطاقة أقل. كما توفر لونًا أحمر أكثر تشبعًا ونقاءً (طول موجي سائد ~631 نانومتر) مقارنة باللون الأحمر المائل للبرتقالي غالبًا في GaAsP. يوفر تصميم الكاثود المشترك متعدد الإرسال واجهة فعالة من حيث عدد الأطراف مقارنة بشاشات القيادة الثابتة، مما يقلل متطلبات وحدات التحكم الدقيقة I/O أو دوائر القيادة المتكاملة. الوجه الرمادي مع الأجزاء البيضاء هو خيار تصميمي يعزز التباين، مما يجعله مفضلاً على مخططات الألوان الحمراء بالكامل أو منخفضة التباين في العديد من التطبيقات.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما هو الغرض من الأطراف "L1، L2، L3" المذكورة في توزيع الأطراف؟

ج: هذه أطراف كاثود لمصابيح LED إضافية، من المحتمل أن تكون موضوعة على الجانب الأيمن من كل رقم (على سبيل المثال، للنقطتين في عرض الساعة أو مؤشرات أخرى). تشترك في أنود مشترك على الطرف 14 ويمكن التحكم فيها بشكل مستقل عن الأرقام السباعية الأجزاء.

س: هل يمكنني قيادة هذه الشاشة بوحدة تحكم دقيقة 5 فولت باستخدام مقاومات تحديد تيار؟

ج: نعم، لكن هناك حاجة إلى حساب دقيق. بافتراض أن VF هو 2.6 فولت (الحد الأقصى) و IF المطلوب هو 20 مللي أمبير، فإن المقاوم التسلسلي المطلوب سيكون R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 أوم. يجب التأكد من أن طرف وحدة التحكم الدقيقة يمكنه استيعاب أو توفير تيار التعددية المطلوب. غالبًا ما تكون دائرة قيادة مخصصة (مثل MAX7219 أو HT16K33) حلاً أكثر قوة.

س: الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر هو 25 مللي أمبير عند 25°مئوية لكنه يتناقص. ما هو التيار الذي يجب أن أستخدمه للتشغيل الموثوق عند 50°مئوية؟

ج: باستخدام عامل التناقص 0.33 مللي أمبير/°مئوية: ارتفاع درجة الحرارة = 50°مئوية - 25°مئوية = 25°مئوية. تناقص التيار = 25°مئوية * 0.33 مللي أمبير/°مئوية = 8.25 مللي أمبير. لذلك، الحد الأقصى الموصى به للتيار المستمر عند 50°مئوية هو 25 مللي أمبير - 8.25 مللي أمبير =16.75 مللي أمبير. التشغيل عند أو أقل من هذا التيار يضمن الموثوقية.

س: لماذا يتم التحذير بشدة ضد الانحياز العكسي؟

ج: تطبيق جهد عكسي (حتى 5 فولت المستخدم في اختبار IR) يمكن أن يسبب هجرة كهربائية للذرات المعدنية داخل التقاطع شبه الموصل. مع مرور الوقت، يمكن أن يخلق هذا مسارات موصلة، مما يؤدي إلى زيادة تيار التسرب أو دائرة قصر دائمة، مما يجعل الجزء غير عامل.

9. مبدأ التشغيل

شاشة السبعة أجزاء هي تجميع لسبعة أشرطة LED (الأجزاء من A إلى G) مرتبة في نمط شكل "8"، بالإضافة إلى LED إضافية لنقطة عشرية (DP). من خلال إضاءة مجموعات محددة من هذه الأجزاء بشكل انتقائي، يمكن تشكيل جميع الأرقام العشرية (0-9) وبعض الحروف. يدمج LTC-4624JR ثلاث تجميعات أرقام من هذا القبيل في عبوة واحدة. يستخدم تصميم كاثود مشترك متعدد الإرسال. في هذا المخطط، جميع الأنودات لنفس الجزء عبر أرقام مختلفة متصلة معًا داخليًا. كاثودات كل رقم منفصلة. لعرض رقم، تقوم وحدة التحكم الدقيقة بتنشيط (قيادة عالية) الأنودات للأجزاء التي يجب إضاءتها للحرف المطلوب على جميع الأرقام. ثم تقوم بتوصيل (قيادة منخفضة) كاثود الرقم المحدد حيث يجب أن يظهر ذلك الحرف. تتكرر هذه العملية بسرعة لكل رقم (عادة بتردد >100 هرتز). بسبب استمرارية الرؤية، تظهر جميع الأرقام الثلاثة مضاءة في وقت واحد وباستمرار. تقلل هذه الطريقة بشكل كبير عدد خطوط التحكم المطلوبة مقارنة بتوصيل كل من الأجزاء الـ 24 بشكل فردي (3 أرقام * 8 أجزاء).

10. اتجاهات التطور والسياق

يمثل LTC-4624JR تقنية ناضجة وموثوقة للعروض الرقمية عبر الثقب. الاتجاه الأوسع في تكنولوجيا العرض يتحرك نحو عبوات الأجهزة ذات التركيب السطحي (SMD) للتجميع الآلي، وكثافة أعلى، وملامح أرق. بالنسبة لشاشات السبعة أجزاء، هذا يعني عبوات مثل مصابيح LED SMD على لوحة دوائر مطبوعة مرنة أو تصميمات شريحة على اللوحة (COB). هناك أيضًا دفع مستمر نحو مواد LED ذات كفاءة أعلى، مع كون AlInGaP معيارًا للأحمر/البرتقالي/الأصفر و InGaN للأزرق/الأخضر/الأبيض. بينما تقدم شاشات OLED وشاشات LCD النقطية مرونة رسومية أكبر، تظل شاشات عرض LED السباعية الأجزاء مهيمنة في التطبيقات حيث يكون السطوع العالي، وزوايا المشاهدة الواسعة، وتحمل درجات الحرارة القصوى، والقراءات الرقمية البسيطة هي الأهم، كما في المعدات الصناعية والسيارية والأنشطة الخارجية. تظل مبادئ التعددية والقيادة بالتيار الثابت التي تمت مناقشتها لهذا الجهاز أساسية للواجهة مع معظم شاشات LED متعددة الأرقام الحديثة، بغض النظر عن نوع العبوة.