ورقة بيانات شاشة العرض LED طراز LTC-2728JS - ارتفاع الرقم 0.28 بوصة - أصفر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 40 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة العرض LTC-2728JS هي وحدة عرض أبجدية رقمية رباعية الأرقام وسباعية القطاعات، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة ومشرقة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل البيانات الرقمية بصريًا من خلال قطاعات يمكن التحكم فيها بشكل فردي. تم تصنيع الجهاز باستخدام تقنية أشباه الموصلات المتقدمة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP) لعناصر الإضاءة، والتي تم تركيبها على ركيزة غير شفافة من زرنيخيد الغاليوم (GaAs). يؤدي هذا المزيج إلى الانبعاث الأصفر المميز. تتميز الشاشة بلوحة وجه رمادية مع علامات قطاعات بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة تحت ظروف الإضاءة المختلفة.

تشمل المزايا الأساسية لهذه الشاشة مظهر الأحرف الممتاز، الذي يتحقق من خلال القطاعات المستمرة والموحدة، والسطوع العالي مع تباين قوي. تعمل بمتطلبات طاقة منخفضة، مما يجعلها مناسبة للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي استهلاك الطاقة. علاوة على ذلك، توفر زاوية مشاهدة واسعة وتستفيد من الموثوقية الصلبة المتأصلة في تقنية LED، مما يضمن عمر تشغيلي طويل ومقاومة للصدمات والاهتزازات.

السوق المستهدف لهذا المكون يشمل لوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار والقياس، والإلكترونيات الاستهلاكية (مثل الساعات أو الأجهزة المنزلية)، ولوحات عدادات السيارات (للشاشات المساعدة)، وأي نظام مدمج يتطلب حل عرض رقمي قوي وواضح وفعال.

2. التفسير العميق الموضوعي للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

تحدد المعلمات البصرية الرئيسية الأداء البصري للشاشة. يتم تحديدشدة الإضاءة المتوسطة (Iv)بقيمة نموذجية تبلغ 600 µcd عند تيار أمامي (IF) قدره 1mA، مع حد أدنى 200 µcd. يقيس هذه المعلمة السطوع الملحوظ لضوء الخرج كما تراه العين البشرية، معايرة باستخدام مرشح يقارب منحنى استجابة الضوء CIE. يبلغطول موجة الانبعاث الذروي (λp)588 نانومتر، وطول الموجة السائد (λd)587 نانومتر، وكلاهما مقاس عند IF=20mA. تضع هذه القيم الانبعاث بشكل قاطع في المنطقة الصفراء من الطيف المرئي. يبلغنصف عرض الخط الطيفي (Δλ)15 نانومتر، مما يشير إلى لون أصفر أحادي الطيف نسبيًا ونقي. يتم تحديدنسبة مطابقة شدة الإضاءةبين القطاعات كحد أقصى 2:1، مما يضمن سطوعًا موحدًا عبر جميع قطاعات الرقم للحصول على مظهر متناسق.

2.2 المعلمات الكهربائية

تتحكم المواصفات الكهربائية في تشغيل مصابيح LED بشكل آمن وفعال. يبلغالجهد الأمامي لكل قطاع (VF)قيمة نموذجية تبلغ 2.6 فولت عند IF=20mA، مع حد أقصى 2.6 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر قطاع مضاء. يبلغالتيار العكسي لكل قطاع (IR)حد أقصى 10 µA عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، مما يشير إلى تيار التسرب في حالة الإيقاف. يتم تصنيفالتيار الأمامي المستمر لكل قطاعبحد أقصى 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. للتشغيل النبضي، يُسمح بـالتيار الأمامي الذروي لكل قطاعقدره 60 مللي أمبير تحت ظروف محددة (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). يقتصرتبديد الطاقة لكل قطاععلى 40 ميغاواط.

2.3 التصنيفات الحرارية والحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التشغيلية التي بعدها قد يحدث تلف دائم. يتراوحنطاق درجة حرارة التشغيل والتخزينمن -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يجعل هذا النطاق الواسع الشاشة مناسبة للبيئات القاسية. الحد الأقصى لـالجهد العكسي لكل قطاعهو 5 فولت؛ تجاوز هذا يمكن أن يؤدي إلى انهيار وصلة LED. مواصفة معالجة حرجة هيدرجة حرارة اللحام: يمكن للجهاز تحمل حد أقصى 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ، مقاسة عند نقطة 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس العبوة. هذا أمر بالغ الأهمية لتوجيه عمليات لحام إعادة التدفق.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

بناءً على ورقة البيانات المقدمة، لم يتم تفصيل رموز تصنيف صريحة لطول الموجة (أو درجة حرارة اللون)، أو التدفق الضوئي، أو الجهد الأمامي. توفر المواصفات قيمًا دنيا ونموذجية وعليا لمعلمات رئيسية مثل شدة الإضاءة (200-600 µcd) والجهد الأمامي (2.05-2.6V). في سياق الإنتاج، غالبًا ما يقوم المصنعون بتجميع مصابيح LED في مجموعات أداء أضيق ضمن هذه النطاقات لضمان الاتساق داخل دفعة واحدة أو لمتطلبات عملاء محددين. يجب على المصممين استشارة الشركة المصنعة للحصول على خيارات التصنيف المتاحة إذا كان التطابق الدقيق للون أو تجانس الشدة يتجاوز المواصفات الدنيا/العليا المنشورة أمرًا بالغ الأهمية للتطبيق.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الأجهزة ستشمل عادةً:التيار الأمامي (IF) مقابل الجهد الأمامي (VF): يوضح هذا المنحنى العلاقة الأسية، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم دوائر تحديد التيار.شدة الإضاءة (Iv) مقابل التيار الأمامي (IF): يوضح هذا كيف يزداد خرج الضوء مع التيار، عادةً في منطقة خطية تقريبًا قبل أن تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا.شدة الإضاءة (Iv) مقابل درجة الحرارة المحيطة (Ta): يوضح هذا المنحنى معامل درجة الحرارة السالب لمصابيح LED، حيث ينخفض خرج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة.توزيع القدرة الطيفية: رسم بياني يوضح الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر الأطوال الموجية، متمركزًا حول 588 نانومتر مع نصف العرض المحدد البالغ 15 نانومتر. فهم هذه العلاقات أمر ضروري لتحسين ظروف التشغيل من أجل السطوع والكفاءة والعمر الطويل.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

يبلغ ارتفاع الرقم في الشاشة 0.28 بوصة (7.0 مم). يتم توفير أبعاد العبوة في رسم تفصيلي بجميع القياسات بالمليمترات. التسامحات هي عمومًا ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. الجهاز عبارة عن عبوة ثنائية الخط (DIP) ذات 16 طرفًا. يكشف مخطط الدائرة الداخلية عن تكوين كاثود مشترك متعدد الإرسال. هذا يعني أن الكاثودات لمصابيح LED لكل رقم متصلة معًا (أربعة أطراف كاثود مشتركة: الرقم 1، 2، 3، و4)، بينما الأنودات لكل نوع قطاع (من A إلى G، بالإضافة إلى DP) متصلة عبر جميع الأرقام. يسمح هذا الهيكل بالإرسال المتعدد، حيث يتم إضاءة الأرقام واحدًا تلو الآخر في تتابع سريع لخلق إدراك بأن جميع الأرقام مضاءة باستمرار، مما يقلل بشكل كبير من عدد أطراف السائق المطلوبة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الرئيسي المقدم هو مقاومة حرارة اللحام: يمكن للمكون تحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة 1.6 مم أسفل جسم العبوة. هذا تصنيف قياسي للحام الموجة أو إعادة التدفق. بالنسبة لملفات تعريف إعادة التدفق، فإن الملف القياسي الخالي من الرصاص بدرجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260 درجة مئوية قابل للتطبيق. تشمل الاحتياطات تجنب الإجهاد الميكانيكي على الأطراف أثناء الإدخال، وضمان المحاذاة الصحيحة قبل اللحام، ومنع الجسور المفرطة للحام بين الأطراف. يجب تخزين الجهاز في كيس الحاجز الرطوبي الأصلي حتى الاستخدام، ضمن نطاق درجة حرارة التخزين المحدد من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، وفي بيئة منخفضة الرطوبة لمنع امتصاص الرطوبة.

7. معلومات التغليف والطلب

رقم الجزء هو LTC-2728JS. الوصف المرتبط بهذا الرقم هو "أصفر AlInGaP، كاثود مشترك متعدد الإرسال، فاصلة عشرية على اليمين." يشير هذا إلى مادة LED، والتكوين الكهربائي، وموضع الفاصلة العشرية. لم يتم تضمين تفاصيل التغليف المحددة مثل كميات الأنابيب، أو أعداد الصواني، أو مواصفات البكرة في المقتطف المقدم. يتضمن الملصق عادةً رقم الجزء، ورمز الدفعة، ورمز التاريخ. للطلب، يتم استخدام رقم الجزء الأساسي LTC-2728JS.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية لأي تطبيق يتطلب قراءة رقمية متعددة الأرقام وواضحة. تشمل الاستخدامات الشائعة: عدادات اللوحة الرقمية للجهد أو التيار أو التردد؛ المؤقتات والساعات؛ عدادات خط الإنتاج؛ قراءات الأجهزة الطبية (مثل أجهزة قياس ضغط الدم)؛ شاشات الأجهزة المنزلية (الأفران، الميكروويف، الغسالات)؛ ومقاييس السيارات بعد البيع.

8.2 اعتبارات التصميم

دوائر التشغيل:نظرًا لتصميمها متعدد الإرسال ذو الكاثود المشترك، فإن دائرة سائق عرض مخصصة (مثل MAX7219 أو متحكم دقيق مع برنامج إرسال متعدد) مطلوبة دائمًا تقريبًا. يتم تشغيل كل رقم عن طريق سحب التيار من خلال طرف الكاثود المشترك الخاص به أثناء توفير التيار لأطراف الأنود المناسبة للقطاعات.تحديد التيار:مقاومات تحديد التيار الخارجية إلزامية لكل خط أنود قطاع (أو ربما لكل كاثود مشترك، اعتمادًا على بنية السائق) لضبط التيار الأمامي إلى قيمة آمنة، عادةً بين 5-20 مللي أمبير اعتمادًا على السطوع المطلوب وميزانية الطاقة. يمكن حساب قيمة المقاوم باستخدام R = (Vcc - VF) / IF.معدل التحديث:عند استخدام الإرسال المتعدد، يجب أن يكون معدل التحديث لكل رقم مرتفعًا بما يكفي لتجنب الوميض المرئي، عادةً أعلى من 60 هرتز لكل رقم (وبالتالي معدل دورة إجمالي >240 هرتز لأربعة أرقام).زاوية المشاهدة:تتيح زاوية المشاهدة الواسعة مراكز تركيب مرنة.تسلسل الطاقة:تأكد من أن دائرة السائق لا تطبق جهدًا عكسيًا أو تيارًا مفرطًا أثناء التشغيل أو الإيقاف.

9. المقارنة التقنية

مقارنة بتقنيات العرض السباعية القطاعات الأخرى، تقدم مصابيح LED الصفراء من نوع AlInGaP مزايا مميزة. مقارنة بمصابيح LED الحمراء التقليدية من نوع GaAsP أو GaP، يوفر AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار التشغيل. كما يوفر أيضًا استقرارًا حراريًا أفضل وعمرًا أطول. مقارنة بمصابيح LED الزرقاء أو البيضاء مع المرشحات، فإن اللون الأصفر AlInGaP هو لون انبعاث مباشر، مما يتجنب خسائر الكفاءة المرتبطة بتحويل الفوسفور. يعد ارتفاع الرقم 0.28 بوصة حجمًا شائعًا، ويوفر توازنًا جيدًا بين سهولة القراءة واستهلاك مساحة اللوحة، حيث يكون أكبر من شاشات العرض 0.2 بوصة لسهولة المشاهدة وأصغر من شاشات العرض 0.5 بوصة للإحكام. يعد تصميم الكاثود المشترك متعدد الإرسال قياسيًا للشاشات متعددة الأرقام، مما يقلل من عدد الأطراف مقارنة بتصميم غير متعدد الإرسال (تشغيل ثابت) الذي يتطلب عددًا أكبر بكثير من خطوط الإدخال/الإخراج.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما هو الغرض من "فاصلة عشرية على اليمين" في الوصف؟

ج: يحدد هذا الموضع الفيزيائي لقطاع الفاصلة العشرية. "على اليمين" يعني أن الفاصلة العشرية تقع على يمين الرقم. تقدم بعض شاشات العرض فواصل عشرية على اليسار أو في المنتصف.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمصدر جهد ثابت؟

ج: لا. مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. سيسمح مصدر الجهد الثابت بدون مقاومة تحديد تيار متسلسل على الأرجح بتدفق تيار مفرط، مما يدمر قطاع LED. استخدم دائمًا مخطط تحديد تيار.

س: ماذا يعني "دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية" للتيار الأمامي الذروي؟

ج: يسمح هذا التصنيف بتيار لحظي أعلى (60 مللي أمبير) فقط إذا كانت النبضة قصيرة جدًا (0.1 مللي ثانية) وكانت LED مطفأة لفترة أطول بكثير (مما يعطي دورة عمل 10%). يتيح لك ذلك تحقيق دفقة قصيرة من السطوع الأعلى للإرسال المتعدد أو تأثيرات الوميض دون ارتفاع درجة حرارة الشريحة. للإضاءة المستقرة، يجب عليك استخدام تصنيف التيار الأمامي المستمر (25 مللي أمبير كحد أقصى).

س: الأطراف 4، 9، 10، و12 مدرجة على أنها "لا يوجد طرف". ماذا يعني هذا؟

ج: هذه أطراف غير موجودة فعليًا. تحتوي العبوة على 16 موقع طرف، ولكن 12 طرفًا فقط موجودة فعليًا ومتصلة كهربائيًا. هذه ممارسة شائعة لتوحيد حجم العبوة مع استيعاب تكوينات الدوائر الداخلية المختلفة.

س: كيف أحسب إجمالي استهلاك الطاقة؟

ج: بالنسبة لشاشة متعددة الإرسال، الطاقة ليست ببساطة مجموع جميع القطاعات. في مخطط الإرسال المتعدد النموذجي، يكون رقم واحد فقط مضاءً في كل مرة. لذلك، الطاقة اللحظية تقريبًا هي الطاقة لرقم واحد مضاء بالكامل (على سبيل المثال، 8 قطاعات * IF لكل قطاع * VF). متوسط الطاقة هو هذه القيمة مقسومة على عدد الأرقام (لأوقات تشغيل متساوية).

11. حالة استخدام عملية

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر رباعي الأرقام.يقوم مصمم ببناء فولتميتر رقمي لعرض 0.00 فولت إلى 19.99 فولت. يختار LTC-2728JS لسطوعه وسهولة قراءته. يستخدم متحكمًا دقيقًا مع محول تناظري إلى رقمي (ADC) لقياس الجهد. يتعامل برنامج الثبات للمتحكم الدقيق مع تحويل قراءة ADC إلى تنسيق BCD (الرقم العشري المشفر ثنائيًا). يتم تكوين أربعة أطراف إدخال/إخراج كمخرجات مفتوحة المصرف لقيادة أطراف الكاثود المشتركة (الأرقام 1-4). يتم تكوين سبعة أطراف إدخال/إخراج أخرى (بالإضافة إلى واحد للفاصلة العشرية) كمخرجات دفع-سحب لقيادة أنودات القطاعات (A-G، DP) من خلال مقاومات تحديد تيار فردية 100 أوم (محسوبة لـ Vcc=5V، VF~2.6V، IF~20mA). ينفذ برنامج الثبات مقاطعة مؤقت تعمل على تدوير الأرقام الأربعة بمعدل 1 كيلو هرتز (250 هرتز لكل رقم). في روتين المقاطعة، يقوم بإطفاء جميع الأرقام، وإخراج نمط القطاعات للرقم التالي، ثم تشغيل كاثود ذلك الرقم. هذا يخلق عرضًا مستقرًا وخاليًا من الوميض يظهر الجهد المقاس.

12. مقدمة المبدأ

يعتمد مبدأ التشغيل على الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. بنية بلورة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) هي شبه موصل ذو فجوة نطاق مباشرة. عند انحيازها للأمام، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة حيث تتحد. يتم انبعاث الطاقة المنطلقة أثناء هذا الاتحاد كفوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع طول الموجة (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأصفر (~587-588 نانومتر). تمتص الركيزة غير الشفافة GaAs أي ضوء منبعث للأسفل، مما يحسن التباين عن طريق منع الانعكاس الداخلي الذي قد يسبب مظهرًا "باهتًا". تنسيق القطاعات السبعة هو نمط قياسي حيث يمكن إضاءة سبعة مصابيح LED على شكل قضبان (قطاعات) يتم التحكم فيها بشكل مستقل في مجموعات مختلفة لتشكيل الأرقام من 0 إلى 9 وبعض الحروف.

13. اتجاهات التطوير

يستمر الاتجاه في شاشات العرض السباعية القطاعات ومؤشرات LED المنفصلة المماثلة نحو كفاءة أعلى، واستهلاك طاقة أقل، وموثوقية محسنة. بينما تعتبر تقنية AlInGaP الأساسية ناضجة، فإن تحسينات العملية تؤدي إلى كفاءة كمية داخلية أفضل واستخراج ضوء أفضل. هناك تكامل متزايد للإلكترونيات السائقة، يتحرك نحو شاشات "ذكية" مع وحدات تحكم مدمجة، وواجهات I2C أو SPI، وحتى مستشعرات ضوء المحيط لضبط السطوع التلقائي، مما يقلل من عبء التصميم على متحكم النظام الدقيق. من حيث عامل الشكل، هناك ضغط مستمر للحصول على عبوات أرق ومسافات بكسل أصغر لعرض معلومات بكثافة أعلى. ومع ذلك، بالنسبة للقراءات الصناعية القياسية، تظل العبوة المثقوبة DIP الكلاسيكية، كما في LTC-2728JS، شائعة بسبب متانتها، وسهولة لحامها يدويًا للنماذج الأولية، وموثوقيتها المثبتة في البيئات الصعبة.