ورقة بيانات شاشة العرض LTC-2623JF LED - ارتفاع رقم 0.28 بوصة - لون أصفر برتقالي من AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد LTC-2623JF وحدة عرض رقمية رباعية الأرقام عالية الأداء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرج رقمي مرئي في الأجهزة الإلكترونية. تعتمد التقنية الأساسية لهذا العرض على استخدام مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP) لرقائق LED، والتي يتم تركيبها على ركيزة غير شفافة من زرنيخيد الغاليوم (GaAs). هذا الاختيار المحدد للمادة حاسم لتحقيق لون الانبعاث الأصفر البرتقالي المميز للجهاز بكفاءة وسطوع عاليين. يتميز العرض بوجه رمادي وقطاعات بيضاء، وهو مزيج مصمم لتعظيم التباين وسهولة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة. يتم تصنيفه بناءً على شدة الإضاءة، مما يسمح باتساق الاختيار في دفعات الإنتاج.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

يقدم الجهاز عدة مزايا رئيسية تجعله مناسبًا لمجموعة من التطبيقات المهنية والصناعية. يعتبر انخفاض متطلبات الطاقة فائدة كبيرة للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي استهلاك الطاقة. تضمن المظهر الممتاز للأحرف، والسطوع العالي، والتباين العالي سهولة قراءة الأرقام المعروضة من مسافة وفي الضوء المحيط. تزيد زاوية الرؤية الواسعة من قابلية استخدام الجهاز، مما يسمح بقراءته من مواقع مختلفة دون فقدان كبير في الوضوح. تعني الموثوقية الصلبة المتأصلة في تقنية LED عمرًا تشغيليًا طويلاً ومقاومة للصدمات والاهتزازات مقارنة بأنواع العرض الميكانيكية أو الأخرى. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية لهذا العرض لوحات الأجهزة، ومعدات الاختبار والقياس، وأنظمة التحكم الصناعي، والأجهزة الطبية، والإلكترونيات الاستهلاكية حيث يكون العرض الرقمي الموثوق والواضح والفعال مطلوبًا.

2. التفسير العميق الموضوعي للمعايير التقنية

توفر ورقة البيانات مجموعة شاملة من المعايير الكهربائية والبصرية التي تحدد الحدود التشغيلية وأداء عرض LTC-2623JF. يعد فهم هذه المعايير ضروريًا لتصميم الدائرة المناسب وضمان الموثوقية على المدى الطويل.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• تبديد الطاقة لكل قطعة:70 ميغاواط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن تبديدها بأمان كحرارة بواسطة قطعة LED فردية تحت التشغيل المستمر بالتيار المستمر. يتجاوز هذا الحد خطر التلف الحراري للوصلة شبه الموصلة.
• التيار الأمامي الذروي لكل قطعة:60 مللي أمبير. ينطبق هذا التقييم تحت ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. يسمح بفترات قصيرة من التيار الأعلى لتحقيق ذروات لحظية في السطوع، وهو مفيد لأنظمة التعدد.
• التيار الأمامي المستمر لكل قطعة:25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل المستمر في درجة حرارة الغرفة. تحدد ورقة البيانات عامل تخفيض 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية، مما يعني أنه يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر مع زيادة درجة حرارة البيئة لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• الجهد العكسي لكل قطعة:5 فولت. يمكن أن يتسبب تطبيق جهد انحياز عكسي أكبر من هذه القيمة في الانهيار وإتلاف LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تقييم الجهاز للعمل والتخزين ضمن نطاق درجة الحرارة هذا.
• درجة حرارة اللحام:بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم تحت مستوى الجلوس. هذا معيار حاسم لعملية لحام إعادة التدفق أثناء تجميع لوحة الدوائر المطبوعة.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25 درجة مئوية، وتوفر السلوك المتوقع تحت ظروف التشغيل العادية.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):من 320 إلى 800 ميكروكانديلا عند I_F=1 مللي أمبير. يقيس هذا المعيار خرج الضوء. يشير النطاق الواسع إلى عملية فرز؛ يتم تصنيف الأجهزة بناءً على شدة الإضاءة الفعلية المقاسة.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):611 نانومتر (نموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه قوة الخرج البصري أعظم. بالنسبة لهذا الجهاز من نوع AlInGaP، فإنه يقع في المنطقة الصفراء البرتقالية من الطيف المرئي.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):17 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث. تعني القيمة الأصغر خرجًا أكثر أحادية اللون (لون نقي).
• الطول الموجي السائد (λ_d):605 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية ويتطابق بشكل أفضل مع لون مصدر الضوء، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بطول موجة الذروة.
• الجهد الأمامي لكل قطعة (V_F):من 2.05 فولت إلى 2.6 فولت عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED أثناء التشغيل. إنه أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار. يأخذ النطاق في الاعتبار الاختلافات الطبيعية في التصنيع.
• التيار العكسي لكل قطعة (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عندما يكون LED في حالة انحياز عكسي ضمن تقييمه الأقصى.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (I_V-m):2:1 (الحد الأقصى). يحدد هذا أقصى نسبة مسموح بها بين ألمع وأخفت القطاعات أو الأرقام داخل جهاز واحد، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

3. معلومات الميكانيكا والتغليف

يعد البناء الفيزيائي وأبعاد العرض أمرًا بالغ الأهمية للتكامل الميكانيكي في المنتج النهائي.

3.1 أبعاد العبوة

تمتلك LTC-2623JF بصمة عبوة مزدوجة الخط القياسية (DIP) مناسبة للتركيب على لوحة الدوائر المطبوعة عبر الثقب. الميزة الأبعاد الرئيسية هي ارتفاع الرقم 0.28 بوصة (7.0 مم). جميع الأبعاد في الرسم المقدم بالمليمترات، مع تسامحات قياسية تبلغ ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يجب على المصممين الرجوع إلى الرسم الأبعاد الدقيق لوضع ثقوب التثبيت والمساحة الحرة لجسم العرض بدقة.

3.2 توصيل الأطراف وتحديد القطبية

يحتوي الجهاز على تكوين 16 طرفًا. يستخدم بنية أنود مشترك متعدد. هذا يعني أن الأنودات الخاصة بـ LEDs لكل رقم متصلة معًا داخليًا (على سبيل المثال، الطرف 1 هو الأنود المشترك للرقم 1، الطرف 14 للرقم 2، إلخ)، بينما الكاثودات لكل قطعة (A-G، DP، وقطعات النقطتين L1-L3) مشتركة عبر الأرقام. يقلل هذا التصميم بشكل كبير من عدد أطراف السائق المطلوبة من 32 (4 أرقام * 8 قطع) إلى 16، مما يتيح التعدد بكفاءة. يحدد جدول ترتيب الأطراف وظيفة كل طرف بوضوح، بما في ذلك عدةلا يوجد اتصال(NC) أطراف وموضع واحد (الطرف 10) بدون طرف مادي. يعد التعريف الصحيح لأطراف الأنود المشترك وأطراف كاثود القطعة أمرًا ضروريًا لتصميم الدائرة المناسب والتحكم في البرنامج.

3.3 مخطط الدائرة الداخلية

يمثل مخطط الدائرة الداخلية بشكل مرئي بنية الأنود المشترك المتعدد. يظهر العقد الأربع للأنود المشترك (واحدة لكل رقم) وكيف يتصل كل من كاثودات القطعة والنقطتين بـ LEDs المقابلة عبر الأرقام الأربعة جميعها. هذا الرسم لا يقدر بثمن لفهم الطوبولوجيا الكهربائية اللازمة لقيادة العرض بشكل صحيح، مؤكدًا أنه لإضاءة قطعة محددة على رقم محدد، يجب تشغيل طرف الأنود المشترك المقابل لها عاليًا (أو توصيله بـ Vcc عبر مصدر تيار)، بينما يجب تشغيل طرف كاثود القطعة المطلوب منخفضًا (موصولًا بالأرض).

4. إرشادات اللحام والتجميع

المناولة السليمة أثناء التجميع أمر بالغ الأهمية للموثوقية.

4.1 معايير لحام إعادة التدفق

تنص ورقة البيانات صراحةً على الملف الحراري الأقصى المسموح به للحام: درجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم تحت مستوى الجلوس (عادةً على سطح لوحة الدوائر المطبوعة). يجب الالتزام بهذا المعيار بدقة أثناء ضبط ملف فرن إعادة التدفق. يمكن أن يتسبب تجاوز هذه الحدود في إتلاف وصلات الأسلاك الداخلية، أو تدهور عدسة الإيبوكسي لـ LED، أو تقشير العبوة.

4.2 الاحتياطات وظروف التخزين

• تفريغ الكهرباء الساكنة (ESD):على الرغم من عدم ذكرها صراحةً، إلا أن أجهزة LED هي أجهزة أشباه موصلات ويمكن أن تكون حساسة لـ ESD. يوصى بإجراءات التعامل القياسية مع ESD (استخدام أساور المعصم المؤرضة، والفرش المضادة للكهرباء الساكنة، والتغليف الموصل).
• التنظيف:إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، فاستخدم الطرق والمذيبات المتوافقة مع العبوة البلاستيكية وعدسة الإيبوكسي. تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتية الذي قد يسبب شقوقًا مجهرية.
• التخزين:يجب تخزين الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد له من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ويفضل في بيئة منخفضة الرطوبة ومضادة للكهرباء الساكنة لمنع امتصاص الرطوبة وأكسدة الأطراف.

5. اقتراحات التطبيق

5.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

تعتبر LTC-2623JF مثالية لأي تطبيق يتطلب عرضًا رقميًا متعدد الأرقام ساطعًا وموثوقًا. تشمل الاستخدامات الشائعة: أجهزة القياس الرقمية المتعددة وملاقط القياس، عدادات التردد، المؤقتات والعدادات العملية، وحدات تحكم درجة الحرارة، الموازين، معدات المراقبة الطبية (مثل أجهزة قياس ضغط الدم)، أدوات التشخيص للسيارات، وقراءات لوحات التحكم الصناعية.

5.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:أجهزة LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يجب استخدام مقاوم محدد للتيار (أو دائرة سائق تيار ثابت) على التوالي مع كل مسار أنود مشترك أو كاثود قطعة (اعتمادًا على طوبولوجيا القيادة) لضبط تيار التشغيل. يتم حساب قيمة المقاوم باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن ورقة البيانات (2.6 فولت) لتصميم متحفظ.
• دائرة قيادة التعدد:للتحكم في 4 أرقام باستخدام 16 طرفًا فقط، يتم استخدام تقنية التعدد. يقوم المتحكم الدقيق بتفعيل أنود مشترك لرقم واحد في كل مرة أثناء إخراج نمط القطعة لذلك الرقم. يحدث هذا بتردد عالٍ (عادةً >100 هرتز) لخلق وهم أن جميع الأرقام تعمل في وقت واحد. يجب أن يكون السائق قادرًا على توفير تيار الذروة لقطعات مضاءة بقيمة رقم واحد.
• زاوية الرؤية والتركيب:ضع في اعتبارك موضع رؤية المستخدم المقصود. زاوية الرؤية الواسعة مفيدة، ولكن يجب تركيب العرض بشكل مستقيم باتجاه الرؤية للحصول على سطوع مثالي.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، في بيئات درجة الحرارة العالية أو عند التشغيل بتيارات أعلى، تأكد من وجود تهوية كافية حول العرض للبقاء ضمن حدود التيار المخفضة.

6. المقارنة التقنية والتمييز

تميز LTC-2623JF نفسها بشكل أساسي من خلال استخدامها لتقنية AlInGaP وخصائص الأداء المحددة.

• مقارنة بـ LEDs القياسية من GaAsP أو GaP:تقدم تقنية AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار القيادة. كما توفر استقرارًا حراريًا أفضل وعمرًا أطول.
• مقارنة بعروض الأرقام الأكبر أو الأصغر:يوفر ارتفاع الرقم 0.28 بوصة توازنًا بين سهولة القراءة والضغط، حيث يقع بين عروض 0.2 بوصة الأصغر للأجهزة المحمولة وعروض 0.5 بوصة أو 1 بوصة الأكبر للتركيب على اللوحات.
• مقارنة بالعروض أحادية اللون مقابل متعددة الألوان:هذا عرض أحادي اللون أصفر برتقالي. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مؤشر حالة (مثل الأحمر للإنذار، الأخضر للطبيعي)، سيكون العرض متعدد الألوان أو ثنائي اللون أكثر ملاءمة.
• مقارنة بتكوين الكاثود المشترك:غالبًا ما يحدد اختيار الأنود المشترك بواسطة دائرة القيادة. المتحكمات الدقيقة ذات القدرات ذات المصرف المفتوح/المصرف أكثر شيوعًا، مما يجعل عروض الأنود المشترك خيارًا متكررًا لأنها تسمح للمتحكم الدقيق بتصريف تيار القطعة مباشرة.

7. الأسئلة الشائعة بناءً على المعايير التقنية

س: لماذا يوجد نطاق لشدة الإضاءة (320-800 ميكروكانديلا)؟

ج: يشير هذا إلى أن الجهاز يُباع في مجموعات حسب شدة الإضاءة. يقوم المصنعون باختبار وفرز أجهزة LED بناءً على خرجها الفعلي. يمكنك تحديد مجموعة أضيق لعروض أكثر تجانسًا في دورة إنتاج.

س: هل يمكنني تشغيل هذا العرض بمصدر طاقة 5 فولت؟

ج: نعم، ولكن يجب عليك استخدام مقاوم محدد للتيار. على سبيل المثال، لتشغيل قطعة عند I_F=20 مللي أمبير مع V_Fبقيمة 2.4 فولت باستخدام مصدر طاقة 5 فولت: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 أوم. سيكون المقاوم القياسي 120 أو 150 أوم مناسبًا.

س: ماذا يعني \"أنود مشترك متعدد\" لبرمجتي؟

ج: يجب أن تنفذ برمجتك روتين تحديث للعرض. في حلقة، سوف: 1) إيقاف تشغيل جميع محركات أنود الأرقام. 2) إخراج نمط القطعة (بيانات الكاثود) للرقم 1. 3) تشغيل محرك الأنود للرقم 1. 4) الانتظار لفترة قصيرة (مثل 2-5 مللي ثانية). 5) تكرار الخطوات 1-4 للرقم 2، ثم الرقم 3، ثم الرقم 4، ثم العودة إلى الرقم 1.

س: التيار الأمامي الذروي هو 60 مللي أمبير، لكن المستمر هو 25 مللي أمبير فقط. هل يمكنني استخدام 60 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: لا. تقييم 60 مللي أمبير مخصص لنبضات قصيرة جدًا (عرض 0.1 مللي ثانية) بدورة عمل منخفضة (10%). استخدام 60 مللي أمبير بشكل مستمر سيتجاوز بكثير تقييم تبديد الطاقة البالغ 70 ميغاواط وسيدمر قطعة LED بسرعة.

8. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر رقمي رباعي الأرقام

يقوم مصمم بإنشاء مصدر طاقة مكتبي ويحتاج إلى قراءة جهد واضحة. يختار LTC-2623JF لسطوعها وسهولة قراءتها. يحتوي المتحكم الدقيق على 16 طرف إدخال/إخراج متاح، وهو ما يتطابق تمامًا مع عدد أطراف العرض. يستخدم المصمم 8 أطراف مُهيأة كمخرجات لتصريف التيار للقطعات (A, B, C, D, E, F, G, DP). أربعة أطراف أخرى مُهيأة كمخرجات ذات مصرف مفتوح لتوفير التيار للأربعة أنودات المشتركة (كل منها عبر ترانزستور صغير للتعامل مع تيار القطعات التراكمي). الأطراف الأربعة المتبقية هي أطراف NC غير مستخدمة. يتم كتابة برنامج لتعدد العرض، وقراءة قيمة من محول التناظري إلى الرقمي وتحويلها إلى أنماط سباعية القطاعات. يتم وضع مقاومات تحديد التيار على خطوط الأنود المشترك (أو خطوط القطعات، اعتمادًا على الطوبولوجيا المختارة). يوفر تصميم الوجه الرمادي/القطعات البيضاء تباينًا ممتازًا ضد اللوحة المعدنية لمصدر الطاقة.

9. مقدمة المبدأ

يعتمد مبدأ تشغيل LTC-2623JF على الوميض الكهربائي في وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الصمام الثنائي (حوالي 2.0-2.6 فولت لمادة AlInGaP هذه)، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p عبر الوصلة. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تمتلك AlInGaP فجوة نطاق تتوافق مع الضوء في الطيف من الأحمر إلى الأصفر المخضر؛ يتم ضبط التركيب الدقيق في هذا الجهاز لانبعاث أصفر برتقالي (605-611 نانومتر). يتم إنشاء تنسيق القطاعات السبعة عن طريق ترتيب رقائق LED فردية متعددة (أو أقسام الرقائق) في النمط الكلاسيكي \"8\"، مع عزل كل قطعة كهربائيًا بحيث يمكن التحكم فيها بشكل مستقل أو عبر نظام التعدد.

10. اتجاهات التطوير

يتبع تطور العروض مثل LTC-2623JF اتجاهات أوسع في الإلكترونيات الضوئية. هناك دفع مستمر نحوكفاءة أعلى، وإنتاج المزيد من الضوء (لومن) لكل واط من المدخلات الكهربائية، وهو أمر بالغ الأهمية لعمر البطارية وتوفير الطاقة.تحسين تجسيد الألوان والتشبعهما أيضًا مجالان للتطوير، وإن كانا أقل أهمية للعروض الرقمية أحادية اللون. بالنسبة للتطبيقات الأبجدية الرقمية أو متعددة الألوان، فإن الاتجاه هو نحوكثافة بكسل أعلى(المزيد من القطاعات أو عناصر المصفوفة النقطية في نفس المساحة) وتكاملألوان متعددة أو قدرة RGB كاملةفي عبوة واحدة. اتجاه مهم آخر هو الانتقال من عبوات عبر الثقب (مثل DIP هذا) إلىعبوات الأجهزة المركبة على السطح (SMD)، والتي تسمح بتجميع أصغر وأخف وأكثر أتمتة. علاوة على ذلك، هناك تكامل متزايد لـالإلكترونيات الدافعة(مثل سائقي التيار الثابت، وأجهزة التعدد، وحتى المتحكمات البسيطة) مباشرة مع وحدة العرض، مما يبسط مهمة التصميم للمهندس النهائي ويقلل عدد المكونات على لوحة الدوائر المطبوعة الرئيسية.