ورقة بيانات شاشة LED ثنائية الأرقام LTD-4608JG مقاس 0.4 بوصة - ارتفاع الرقم 10.0 مم - اللون الأخضر - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTD-4608JG هي شاشة عرض سباعية الشرائح ثنائية الأرقام، مدمجة وعالية الأداء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب عرضًا رقميًا واضحًا مع استهلاك منخفض للطاقة. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرج مرئي رقمي في الأجهزة الإلكترونية مثل لوحات الأجهزة، ومعدات الاختبار، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لمادة أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لرقائق LED، والتي توفر كفاءة ونقاء لوني متفوقين مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم. يشمل السوق المستهدف المصممين والمهندسين العاملين على الأجهزة المحمولة، والمعدات التي تعمل بالبطاريات، وأي تطبيق تكون فيه المساحة، وكفاءة الطاقة، وقابلية القراءة عوامل حاسمة.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا الجوهرية

• ارتفاع الرقم 0.4 بوصة (10.0 مم):يوفر حجم حرف مناسبًا لمسافات المشاهدة المتوسطة، متوازنًا بين الوضوح والمساحة التي يشغلها المكون.
• شرائح مستمرة موحدة:تضمن مظهرًا سلسًا واحترافيًا للأرقام المعروضة دون فجوات مرئية أو عدم انتظام في انبعاث الضوء.
• متطلبات طاقة منخفضة:مصممة لكفاءة الطاقة، مما يجعلها مثالية للأجهزة التي تعمل بالبطاريات. تعمل عند تيار أمامي نموذجي قدره 1 مللي أمبير لقياس شدة الإضاءة القياسي.
• سطوع عالي وتناقض عالي:مادة AlInGaP والوجه الرمادي مع الشرائح البيضاء تخلق إضاءة ممتازة ونسبة تباين حادة، مما يضمن إمكانية القراءة حتى في ظروف الإضاءة المحيطة الجيدة.
• زاوية مشاهدة واسعة:تقدم إخراج ضوء ولونًا متسقين عبر زاوية مشاهدة واسعة، مما يعزز إمكانية الاستخدام من وجهات نظر مختلفة.
• موثوقية الحالة الصلبة:كجهاز يعتمد على LED، فإنه يوفر عمر تشغيلي طويل، ومقاومة للصدمات، وأوقات تبديل سريعة مقارنة بتقنيات العرض الميكانيكية أو الأخرى.
• مصنف حسب شدة الإضاءة:يتم فرز الوحدات وفقًا لإخراجها الضوئي، مما يسمح بمطابقة سطوع متسقة في التطبيقات متعددة الأرقام أو متعددة الأجهزة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تحليلًا مفصلاً للخصائص الكهربائية والبصرية المحددة في ورقة البيانات، موضحًا أهميتها للتصميم والتطبيق.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

هذه هي حدود الإجهاد التي لا يجب تجاوزها تحت أي ظرف لمنع تلف دائم للجهاز.

• تبديد الطاقة لكل شريحة:70 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان بواسطة شريحة LED مفردة كحرارة.
• تيار أمامي ذروي لكل شريحة:60 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية). هذا التصنيف مخصص للتشغيل النبضي القصير، مفيد للتعددية أو تحقيق سطوع لحظي أعلى.
• تيار أمامي مستمر لكل شريحة:25 مللي أمبير (عند 25°م). هذا هو أقصى تيار مستمر للتشغيل المستمر. تحدد ورقة البيانات عامل تخفيض قدره 0.33 مللي أمبير/°م فوق 25°م، مما يعني أن التيار المستمر المسموح به يقل مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة لإدارة الحمل الحراري.
• الجهد العكسي لكل شريحة:5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يتلف وصلة LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-35°م إلى +85°م. الجهاز مصنف لبيئات درجة الحرارة الصناعية.
• درجة حرارة اللحام:260°م لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة 1.6 مم أسفل مستوى قاعدة العلبة. هذا يحدد ملف تعريف لحام إعادة التدفق لتجنب التلف الحراري أثناء التجميع.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (عند Ta=25°م)

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة المتوسطة (Iv):من 320 إلى 850 ميكرو كانديلا (من الحد الأدنى إلى الأقصى) عند تيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. يشير هذا النطاق الواسع إلى عملية الفرز؛ يجب على المصممين مراعاة هذا التباين أو اختيار أجزاء مصنفة لمظهر موحد. من المرجح أن تكون القيمة النموذجية حول منتصف هذا النطاق.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λp):571 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه شدة الضوء المنبعث أعلى، مما يضعه في المنطقة الخضراء النقية من الطيف المرئي.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي). هذا يقيس نقاء الطيف. يشير نصف العرض الأضيق إلى لون أخضر أكثر أحادية وأكثر تشبعًا.
• الطول الموجي السائد (λd):572 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية، ويتطابق بشكل وثيق مع طول موجة الذروة لهذا الجهاز.
• الجهد الأمامي لكل شريحة (VF):من 2.05 فولت إلى 2.6 فولت (نموذجي) عند IF=20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر شريحة LED عند التوصيل. وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار. يرجع التباين إلى تفاوتات التصنيع الطبيعية لأشباه الموصلات.
• التيار العكسي لكل شريحة (IR):100 ميكرو أمبير (أقصى) عند VR=5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير عندما يكون LED في انحياز عكسي عند أقصى تصنيف له.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (Iv-m):2:1 (أقصى). تحدد هذه النسبة الحد الأقصى المسموح به بين ألمع شريحة وأكثرها خفوتًا داخل جهاز واحد أو بين أجهزة من نفس التصنيف، مما يضمن التوحيد البصري.

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهاز \"مصنف حسب شدة الإضاءة\". هذا يشير إلى عملية فرز ما بعد الإنتاج (التصنيف).

• تصنيف شدة الإضاءة:كما هو موضح بنطاق Iv (320-850 ميكرو كانديلا @1 مللي أمبير)، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على إخراجها الضوئي المقاس. هذا يسمح للمصنعين بتقديم أجزاء بسطوع أدنى مضمون أو بيع أجزاء ضمن نطاقات شدة أضيق مقابل سعر أعلى. يجب على المصممين تحديد التصنيف المطلوب أو الاستعداد لتباين السطوع في قائمة المواد الخاصة بهم.
• تصنيف الطول الموجي/اللون:على الرغم من عدم تفصيلها برموز متعددة بشكل صريح، فإن المواصفات النموذجية الدقيقة لـ λp (571 نانومتر) و λd (572 نانومتر) تشير إلى عملية تصنيع مضبوطة. بالنسبة للتطبيقات الحرجة للون، قد تكون الأجزاء متاحة في تصنيفات طول موجي محددة.
• تصنيف الجهد الأمامي:يمثل نطاق VF (2.05-2.6 فولت) الانتشار الطبيعي. بالنسبة للتطبيقات التي يكون فيها تصميم مصدر الطاقة حساسًا للغاية، يمكن أن يكون اختيار أجزاء من تصنيف جهد محدد مفيدًا.

4. تحليل منحنى الأداء

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

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):يظهر هذا الرسم البياني كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار. يكون خطيًا بشكل عام عند التيارات المنخفضة ولكنه قد يشبع عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية. تشير نقطة الاختبار 1 مللي أمبير لـ Iv إلى التشغيل في المنطقة الفعالة والخطية.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يظهر العلاقة الأسية، وهي بالغة الأهمية لتصميم مشغلات التيار الثابت.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح كيف ينخفض إخراج الضوء مع زيادة درجة الحرارة. هذا اعتبار رئيسي لبيئات درجات الحرارة العالية.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني لشدة الضوء مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند حوالي 571 نانومتر ونصف العرض الضيق، مؤكدًا اللون الأخضر النقي.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العلبة والرسم

يحتوي الجهاز على علبة ثنائية الخط قياسية ذات 10 أطراف (DIP). ملاحظات الأبعاد الرئيسية من ورقة البيانات: جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تفاوتات قياسية ±0.25 مم (0.01\") ما لم يُذكر خلاف ذلك. سيوضح الرسم التفصيلي الطول الإجمالي، والعرض، والارتفاع، وتباعد الأرقام، وأبعاد الشرائح، وتباعد الأطراف (على الأرجح تباعد قياسي 0.1\" / 2.54 مم).

5.2 توصيل الأطراف وتحديد القطبية

يستخدم الجهازتكوين الأنود المشتركللتعددية. يظهر الرسم التخطيطي الداخلي أنودين مشتركين (واحد لكل رقم) وأقطاب كاثود فردية لكل شريحة (A-G و DP).

توصيل الأطراف:

1: الكاثود C

2: الكاثود D.P. (النقطة العشرية)

3: الكاثود E

4: الأنود المشترك (الرقم 2)

5: الكاثود D

6: الكاثود F

7: الكاثود G

8: الكاثود B

9: الأنود المشترك (الرقم 1)

10: الكاثود A

يتم تحديد القطبية بوضوح بواسطة تسمية \"الأنود المشترك\". من المحتمل أن تحتوي العلبة المادية على شق أو نقطة بالقرب من الطرف 1 للتوجيه.

6. إرشادات اللحام والتجميع

• معلمات لحام إعادة التدفق:وفقًا للحدود القصوى المطلقة، فإن ملف تعريف اللحام الموصى به هو 260°م لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة عند نقطة 1.6 مم أسفل جسم العلبة. هذه حالة قياسية لإعادة التدفق الخالية من الرصاص.
• احتياطات:
  • تجنب الإجهاد الميكانيكي على الأطراف أثناء الإدخال.
  • تأكد من التحكم في درجة حرارة طرف مكواة اللحام لمنع تجاوز درجة الحرارة القصوى للعلبة.
  • استخدم التدفق المناسب وإجراءات التنظيف إذا لزم الأمر.
• ظروف التخزين:قم بالتخزين في بيئة جافة ومضادة للكهرباء الساكنة ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد (-35°م إلى +85°م). تجنب التعرض للرطوبة العالية أو الغازات المسببة للتآكل.

7. التغليف ومعلومات الطلب

• مواصفات التغليف:عادةً، يتم توريد شاشات العرض هذه في أنابيب أو صواني مضادة للكهرباء الساكنة لحماية الأطراف والعدسة من التلف والتفريغ الكهروستاتيكي (ESD).
• قاعدة ترقيم الموديل:من المحتمل أن يتبع رقم الجزء LTD-4608JG نظام ترميز داخلي حيث تشير \"LTD\" إلى عائلة المنتج (شاشة عرض LED)، و \"4608\" تشير إلى الحجم والنوع (0.4\" رقمين)، و \"JG\" تحدد اللون (أخضر) وربما متغيرات أخرى مثل النقطة العشرية اليمنى (كما هو مذكور في الوصف).

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• أجهزة القياس الرقمية المتعددة وملاقط القياس
• مصادر الطاقة المكتبية والأحمال الإلكترونية
• مؤشرات التحكم في العمليات
• شاشات معدات اللياقة البدنية
• عدادات السيارات بعد البيع (للاستخدام الداخلي)
• عدادات الوقت والعدادات في الأجهزة الاستهلاكية

8.2 اعتبارات التصميم

• دوائر التشغيل:استخدم مشغلات تيار ثابت أو مقاومات تحديد تيار لكل خط كاثود. لتعددية الرقمين، قم بتبديل الأنودات المشتركة (الأطراف 4 و 9) بالتتابع بتردد عالٍ بما يكفي لتجنب الوميض (عادةً >60 هرتز).
• حساب التيار:بناءً على السطوع المطلوب ومنحنى VF. على سبيل المثال، لتحقيق سطوع نموذجي عند 1 مللي أمبير مع مصدر طاقة 5 فولت و VF قدره 2.3 فولت، سيكون مقاوم تحديد التيار R = (V_supply - VF) / I_F = (5 - 2.3) / 0.001 = 2700 أوم.
• واجهة المتحكم الدقيق:يمكن تشغيل الكاثودات مباشرة بواسطة أطراف GPIO للمتحكم الدقيق (تيار المصرف) إذا كان التيار لكل شريحة ضمن قدرة المصرف للمتحكم الدقيق، أو من خلال مصفوفات الترانزستور/الترانزستور ذو البوابة المعزولة (MOSFET) للتيارات الأعلى.
• زاوية المشاهدة:استفد من زاوية المشاهدة الواسعة عن طريق تركيب الشاشة بشكل عمودي على خط رؤية المستخدم الأساسي.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل مصابيح LED الخضراء القياسية من نوع GaP (فوسفيد الغاليوم) أو مصابيح LED الحمراء من نوع GaAsP، فإن شاشة LTD-4608JG القائمة على AlInGaP تقدم:

• كفاءة وسطوع أعلى:مزيد من إخراج الضوء لكل مللي أمبير من التيار.
• تشبع لوني متفوق:نصف عرض طيفي أضيق يؤدي إلى لون أخضر أنقى وأكثر تميزًا بصريًا.
• استقرار حراري أفضل:تحافظ مادة AlInGaP بشكل عام على أدائها بشكل أفضل عبر نطاقات درجات الحرارة مقارنة ببعض المواد الأقدم.
• مقارنة بشاشات LCD المضاءة بمصابيح LED بيضاء حديثة، يقدم هذا الجهاز تباينًا أعلى في ضوء الشمس المباشر، واستهلاكًا أقل للطاقة لعرض الأرقام البسيط، وبساطة شديدة في الواجهة (تشغيل مباشر مقابل متحكم LCD).

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: ما هو الغرض من \"نسبة مطابقة شدة الإضاءة\" البالغة 2:1؟

ج1: تضمن هذه النسبة الاتساق البصري. هذا يعني أنه داخل وحدة عرض واحدة، لن تكون أي شريحة أكثر سطوعًا بمرتين من أكثر الشراكات خفوتًا. هذا يمنع ظهور أرقام مضاءة بشكل غير متساوٍ، والتي يمكن أن تُخطئ على أنها رقم مختلف (على سبيل المثال، الرقم \"8\" مع شريحة خافتة قد تبدو كـ \"0\").

س2: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بنظام متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت؟

ج2: نعم، ولكن هناك حاجة إلى تصميم دقيق. الجهد الأمامي النموذجي هو 2.05-2.6 فولت. مع مصدر طاقة 3.3 فولت، فإن هامش الجهد لمقاوم تحديد التيار صغير جدًا (3.3 - 2.6 = 0.7 فولت). يجب عليك حساب قيمة المقاومة بدقة (على سبيل المثال، لـ 1 مللي أمبير: R = 0.7 فولت / 0.001 أمبير = 700 أوم). تأكد من أن طرف المتحكم الدقيق يمكنه استيعاب التيار المطلوب. غالبًا ما يكون مشغل التيار الثابت IC حلاً أكثر موثوقية لمصادر الطاقة منخفضة الجهد.

س3: لماذا هناك تصنيفان مختلفان للتيار (مستمر 25 مللي أمبير وذروة 60 مللي أمبير)؟

ج3: تصنيف 25 مللي أمبير المستمر مخصص للتشغيل بالتيار المستمر، ويقتصر على تبديد الحرارة المتوسط. يسمح تصنيف الذروة 60 مللي أمبير بسطوع لحظي أعلى في نظام متعدد. في التعددية، يتم تشغيل كل رقم لجزء فقط من الوقت (دورة العمل). التيار الذروي الأعلى خلال وقت \"التشغيل\" الخاص به يخلق سطوعًا متوسطًا مدركًا أكثر إشراقًا، بينما يحافظ التيار المتوسط المنخفض على الجهاز ضمن حدوده الحرارية.

11. دراسة حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر رقمي بسيط مكون من رقمين

يقوم مصمم بإنشاء فولتميتر مدمج لعرض 0.0 فولت إلى 9.9 فولت. يختار شاشة LTD-4608JG لحجمها الصغير، واستهلاكها المنخفض للطاقة، وعرضها الأخضر الواضح. يستخدم النظام متحكمًا دقيقًا مع محول تناظري إلى رقمي (ADC) لقياس الجهد.

• تصميم الدائرة:يتم توصيل أطراف منفذ المتحكم الدقيق بكاثودات الشرائح (A-G، DP) عبر مقاومات تحديد تيار بقيمة 220 أوم (محسوبة لـ ~3 مللي أمبير لكل شريحة عند 5 فولت). يقوم طرفان آخران من GPIO بتشغيل ترانزستورات PNP (أو ترانزستورات MOSFET ذات القناة P) التي تقوم بتبديل الأنودات المشتركة (الرقم 1 والرقم 2) إلى مصدر الطاقة 5 فولت.
• البرنامج:يقوم البرنامج الثابت بقراءة ADC، وتحويل القيمة إلى رقمين BCD، واستخدام جدول بحث لتحديد الشرائح التي يجب إضاءتها لكل رقم (0-9). ثم يقوم بالتعددية: يشغل الترانزستور للرقم 1، يضبط أنماط الكاثود للرقم الأول، ينتظر 5 مللي ثانية، يطفئ الرقم 1، يشغل الترانزستور للرقم 2، يضبط أنماط الكاثود للرقم الثاني، ينتظر 5 مللي ثانية، ويكرر. معدل التحديث هذا البالغ 100 هرتز يلغي الوميض المرئي.
• النتيجة:قراءة رقمية ثنائية واضحة ومستقرة تستهلك الحد الأدنى من موارد المتحكم الدقيق والطاقة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

تعمل شاشة LTD-4608JG على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للوصلة (حوالي 2 فولت لـ AlInGaP)، تلتقي الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. في مصابيح LED من نوع AlInGaP، يطلق هذا الالتقاء الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات بطول موجي يتوافق مع الجزء الأخضر من الطيف (~571 نانومتر). يحدد التركيب السبائكي المحدد للألومنيوم، والإنديوم، والغاليوم، والفوسفيد طاقة فجوة النطاق وبالتالي لون الضوء المنبعث. يساعد الركيزة GaAs غير الشفافة في عكس الضوء لأعلى، مما يحسن كفاءة استخراج الضوء الإجمالية من السطح العلوي. الشرائح السبعة هي رقائق LED فردية موصلة بنمط رقم، مما يسمح بتكوين أي رقم من 0 إلى 9 (وبعض الحروف) عن طريق تشغيل مجموعات من هذه الشرائح بشكل انتقائي.

13. اتجاهات وتطورات التكنولوجيا

بينما تظل شاشات عرض LED السباعية الشرائح حلاً قويًا وفعالاً من حيث التكلفة لعرض الأرقام، فإن مجال تكنولوجيا العرض الأوسع يتطور. تشمل الاتجاهات ذات الصلة بمجال هذا المنتج:

• زيادة الكفاءة:البحث المستمر في مواد أشباه الموصلات، بما في ذلك مزيد من التحسينات على AlInGaP وتطوير مواد مثل InGaN للألوان الأخرى، يستمر في دفع كفاءة اللومن لكل واط إلى أعلى، مما يتيح شاشات عرض أكثر سطوعًا عند تيارات أقل.
• التصغير:هناك دفع مستمر لمسافات البكسل الأصغر والكثافة الأعلى، على الرغم من أن حجم 0.4\" يمثل نقطة مثالية راسخة للعديد من التطبيقات بالنسبة لشاشات العرض السباعية الشرائح القياسية.
• التكامل:تقوم بعض شاشات العرض الحديثة بدمج مشغل IC وحتى واجهة متحكم دقيق (مثل I2C أو SPI) مباشرة في العلبة، مما يبسط تصميم الدائرة الخارجية. تمثل شاشة LTD-4608JG النهج التقليدي المنفصل الذي يوفر أقصى مرونة وتكلفة أقل للتصميمات عالية الحجم والحساسة للتكلفة.
• المنافسة من التقنيات البديلة:تقدم شاشات OLED (الصمام الثنائي الباعث للضوء العضوي) تباينًا ممتازًا وزوايا مشاهدة وتصبح أكثر بأسعار معقولة للشاشات الصغيرة ذات الأشكال المخصصة. ومع ذلك، بالنسبة للمؤشرات الرقمية البسيطة عالية السطوع ومنخفضة الطاقة، تحتفظ شاشات عرض الشرائح LED التقليدية مثل LTD-4608JG بمزايا كبيرة في طول العمر، والمتانة، وإمكانية القراءة في ضوء الشمس.