ورقة بيانات شاشة LTD-4708JG LED - ارتفاع رقم 0.4 بوصة - أخضر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد LTD-4708JG وحدة عرض أبجدية رقمية مزدوجة الرقم من سبعة أقسام، مُصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة وساطعة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل رقمين (0-9) بصريًا باستخدام أقسام LED قابلة للعنونة بشكل فردي. تستخدم التقنية الأساسية مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) المُنْمَاة على ركيزة GaAs غير شفافة، والمعروفة بإنتاج انبعاث ضوئي أخضر عالي الكفاءة. تتميز الوحدة بلوحة وجه رمادية مع علامات أقسام بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة.

يُصنف العرض على أنه من نوع الكاثود المشترك، مما يعني أن كاثودات LEDs لكل رقم متصلة معًا داخليًا. يبسط هذا التكوين عملية التعددية في دوائر القيادة، مما يسمح بالتحكم في أرقام متعددة بعدد أقل من دبابيس الإدخال/الإخراج لوحدة التحكم الدقيقة. تشمل مزاياه الرئيسية مظهرًا ممتازًا للأحرف بسبب الأقسام المتسقة والمستمرة، وسطوعًا وتباينًا عاليين، وزاوية مشاهدة واسعة للرؤية من مواقع مختلفة، وموثوقية الحالة الصلبة المتأصلة في تقنية LED. التغليف متوافق مع توجيهات RoHS، حيث أنه خالٍ من الرصاص.

2. التعمق في المعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يعد الأداء البصري محوريًا لوظيفة العرض. عند تيار اختبار قياسي قدره 1 مللي أمبير لكل قسم، يتراوح متوسط شدة الإضاءة من حد أدنى 320 ميكرو كنديلا إلى قيمة نموذجية 850 ميكرو كنديلا. تحدد هذه المعلمة السطوع المُدرك. الطول الموجي السائد (λd) محدد عند 572 نانومتر، مما يضع الانبعاث بشكل قاطع في المنطقة الخضراء من الطيف المرئي. الطول الموجي لذروة الانبعاث (λp) هو 571 نانومتر، مع عرض نصف خط طيفي (Δλ) قدره 15 نانومتر، مما يشير إلى لون أخضر نقي ومشبع نسبيًا. يتم ضمان مطابقة شدة الإضاءة بين الأقسام داخل منطقة ضوئية مماثلة ضمن نسبة 2:1، مما يضمن سطوعًا موحدًا عبر الحرف المعروض. التداخل الضوئي، وهو الإضاءة غير المرغوب فيها للأقسام غير المحددة، محدد ليكون ≤ 2.5%.

2.2 الخصائص الكهربائية

تحدد المعلمات الكهربائية حدود التشغيل وظروف عمل الجهاز. جهد الأمام (VF) لكل قسم هو نموذجيًا 2.6 فولت بحد أقصى 2.6 فولت عند تيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. هذه القيمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار. تحدد التصنيفات القصوى المطلقة حدودًا صارمة: التيار الأمامي المستمر لكل قسم هو 25 مللي أمبير، مع تخفيض خطي بمقدار 0.28 مللي أمبير/°C فوق درجة حرارة محيطة 25°C. يُسمح بتيار أمامي ذروة قدره 60 مللي أمبير تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). أقصى جهد عكسي لكل قسم هو 5 فولت، مخصص فقط لاختبار التيار العكسي (IR، بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند VR=5V) وليس للتشغيل المستمر. أقصى تبديد للطاقة لكل قسم هو 70 ملي واط.

3. معلومات الميكانيكا والتغليف

يبلغ ارتفاع الرقم في العرض 0.4 بوصة (10.0 ملم). يتم توفير أبعاد التغليف في رسم تفصيلي. تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية: جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح عام ±0.25 ملم؛ تسامح انزياح طرف الدبوس هو ±0.4 ملم؛ قطر فتحة اللوحة المطبوعة الموصى به هو 1.0 ملم. يتم أيضًا تحديد المواصفات الجمالية، حيث يتم تحديد المادة الغريبة على الأقسام بـ ≤10 ميل، تلوث الحبر السطحي بـ ≤20 ميل، الانحناء بـ ≤1/100، والفقاعات داخل الأقسام بـ ≤10 ميل.

4. تكوين الدبوس والدائرة الداخلية

يحتوي الجهاز على تكوين 10 دبابيس. يظهر مخطط الدائرة الداخلية عقدتي كاثود مشتركتين، واحدة لكل رقم (الرقم 1 والرقم 2). يتم إخراج أقطاب الأنود للأقسام من A إلى G ونقطة العشرية (D.P.) إلى دبابيس فردية. التعيين المحدد للدبوس هو: 1 (أنود C)، 2 (أنود D.P.)، 3 (أنود E)، 4 (كاثود مشترك للرقم 2)، 5 (أنود D)، 6 (أنود F)، 7 (أنود G)، 8 (أنود B)، 9 (كاثود مشترك للرقم 1)، 10 (أنود A). هذا الترتيب أساسي لتصميم دائرة القيادة الخارجية.

5. التصنيفات القصوى المطلقة وظروف التشغيل

الالتزام الصارم بهذه التصنيفات ضروري لمنع تلف دائم. يمكن للجهاز العمل ضمن نطاق درجة حرارة محيطة من -35°C إلى +105°C ويمكن تخزينه ضمن نفس النطاق. بالنسبة للحام أثناء التجميع، تم تحديد حالة 260°C لمدة 3 ثوانٍ على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 ملم) أسفل مستوى الجلوس. يجب تجاوز الحد الأقصى لدرجة الحرارة المسموح بها أثناء التجميع.

6. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية. بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن مثل هذه المنحنيات توضح عادةً العلاقة بين التيار الأمامي (IF) وشدة الإضاءة (IV)، مُظهرة كيف يزداد السطوع مع التيار حتى الحد الأقصى المسموح به. قد تُظهر أيضًا جهد الأمام (VF) مقابل التيار وتغير شدة الإضاءة مع درجة الحرارة المحيطة. هذه المنحنيات حيوية للمصممين لتحسين تيار القيادة للسطوع المطلوب مع الحفاظ على الكفاءة والعمر الافتراضي، وفهم تخفيض الأداء في درجات الحرارة المرتفعة.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا العرض مناسب للتطبيقات التي تتطلب مؤشرات رقمية مدمجة وساطعة وموثوقة. تشمل الاستخدامات الشائعة: معدات الاختبار والقياس (الملتيميديا، عدادات التردد)، لوحات التحكم الصناعية، الأجهزة الاستهلاكية (الميكروويف، الأفران، الغسالات)، قراءات لوحة عدادات السيارات (للإضافات التكميلية)، وأطراف نقاط البيع. يجعلها سطوعها العالي وزاوية المشاهدة الواسعة مناسبة للبيئات ذات الإضاءة المحيطة العالية.

7.2 إرشادات التصميم

عند دمج هذا العرض، يجب مراعاة عدة عوامل.تحديد التيار:مقاومات تحديد التيار الخارجية إلزامية لكل خط أنود أو كاثود لضبط التيار الأمامي لكل قسم، عادةً بين 1-20 مللي أمبير اعتمادًا على السطوع المطلوب وميزانية الطاقة. يمكن حساب قيمة المقاوم باستخدام R = (Vcc - VF) / IF، حيث VF هو جهد الأمام النموذجي.التعددية:لشاشات العرض ثنائية الرقم ذات الكاثود المشترك، فإن نظام قيادة التعددية هو الأكثر كفاءة. يتضمن هذا تمكين كاثود مشترك لرقم واحد في كل مرة (عبر مفتاح ترانزستور) مع تطبيق أنماط الأنود الصحيحة للأقسام المطلوبة لذلك الرقم. يجب أن يكون معدل التحديث مرتفعًا بما يكفي (عادةً >60 هرتز) لتجنب الوميض المرئي.تخطيط اللوحة المطبوعة:اتبع حجم الفتحة الموصى به وهو 1.0 ملم للحام موثوق. تأكد من عرض مسار كافٍ لتيار القسم.زاوية المشاهدة:ضع العرض مع مراعاة زاوية المشاهدة المحددة له لضمان أفضل رؤية للمستخدم النهائي.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنيات أقدم مثل LEDs الخضراء القياسية من GaP (فوسفيد الغاليوم)، يقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار القيادة. يحسن استخدام ركيزة GaAs غير الشفافة التباين عن طريق تقليل تشتت الضوء الداخلي. الوجه الرمادي مع الأقسام البيضاء هو خيار تصميمي يعزز التباين مقارنة بالوجوه السوداء أو الرمادية بالكامل. كونه حزمة سبعة أقسام مخصصة، فإنه يوفر حلاً أكثر تكاملاً ومتانة ميكانيكية مقارنة باستخدام LEDs منفصلة لتشكيل الأرقام، مما يوفر وقت التجميع ويضمن محاذاة أقسام متسقة.

9. الأسئلة الشائعة

س: ما هو الغرض من تكوين الكاثود المشترك؟

ج: يبسط تصميم الدائرة للتعددية بين أرقام متعددة. بدلاً من الحاجة إلى اتصال أرضي منفصل لكل قسم من أقسام 14+ لكل رقم، تحتاج فقط إلى واحد لكل رقم، مما يقلل بشكل كبير عدد خطوط القيادة المطلوبة.

س: كيف أحسب قيمة مقاومة تحديد التيار؟

ج: استخدم قانون أوم: R = (جهد التغذية - جهد الأمام للـ LED) / تيار الأمام المطلوب. لجهد تغذية 5 فولت، و VF بقيمة 2.6 فولت، و IF مطلوب بقيمة 10 مللي أمبير: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 أوم. استخدم دائمًا القيمة القياسية الأقرب وتحقق من تصنيف الطاقة.

س: هل يمكنني تشغيل هذا العرض بمصدر جهد ثابت بدون تحديد تيار؟

ج: لا. LEDs هي أجهزة تعمل بالتيار. جهدها الأمامي له تسامح وينخفض مع درجة الحرارة. سيؤدي التوصيل مباشرة بمصدر جهد يتجاوز VF إلى تدفق تيار مفرط، مما قد يدمر القسم. المقاوم التسلسلي أو مشغل التيار الثابت ضروريان.

س: ماذا يعني \"مصنف لشدة الإضاءة\"؟

ج: يشير إلى أن الأجهزة يتم فرزها أو تصنيفها بناءً على ناتج الإضاءة المقاس. هذا يسمح للمصممين باختيار قطع ذات مستويات سطوع متسقة لتطبيقهم، وهو أمر بالغ الأهمية للشاشات متعددة الأرقام حيث يكون التوحيد مهمًا.

10. دراسة حالة تصميم عملية

فكر في تصميم عداد بسيط مكون من رقمين باستخدام متحكم دقيق. سيكون للمتحكم الدقيق 8 دبابيس إدخال/إخراج متصلة بأنودات الأقسام (A-G و DP) عبر مقاومات تحديد تيار. سيتحكم دبوسان إضافيان للإدخال/الإخراج في ترانزستورات NPN (أو مفاتيح مماثلة) متصلة بدبابيس الكاثود المشتركتين (الرقم 1 والرقم 2). ستنفذ البرامج الثابتة روتين تعددية: تشغيل الترانزستور للرقم 1، إخراج نمط القسم لقيمة الرقم الأول على منافذ الأنود، الانتظار لفترة قصيرة (مثلاً 5 مللي ثانية)، ثم إيقاف تشغيل ترانزستور الرقم 1. بعد ذلك، تشغيل الترانزستور للرقم 2، إخراج نمط القسم للرقم الثاني، الانتظار، ثم إيقاف تشغيله. تتكرر هذه الدورة باستمرار. يجب أن يضمن التوقيت ألا يتم تجاوز تيار الذروة لكل قسم وأن التيار المتوسط يلبي السطوع المطلوب.

11. مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. عند تطبيق جهد انحياز أمامي يتجاوز جهد تشغيل الصمام الثنائي (حوالي 2.05-2.6 فولت لمادة AlInGaP هذه)، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة حيث تتحد. في LEDs من نوع AlInGaP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات بطول موجي يتوافق مع الضوء الأخضر (حوالي 572 نانومتر). يحدد التركيب السبائكي المحدد للألومنيوم والإنديوم والغاليوم والفوسفيد طاقة فجوة النطاق وبالتالي لون الضوء المنبعث. يتم تشكيل هيكل السبعة أقسام عن طريق تشكيل نمط لرقائق LED متعددة من هذا النوع على ركيزة وتوصيلها بأسلاك رابطة بالدبابيس الخارجية.

12. اتجاهات التكنولوجيا

بينما تظل شاشات العرض LED ذات السبعة أقسام حلاً قويًا وفعالاً من حيث التكلفة للقراءات الرقمية، فإن مشهد تقنية العرض الأوسع يتطور. هناك اتجاه عام نحو تكامل أعلى، مثل شاشات العرض ذات دوائر القيادة المدمجة (مثل وحدات متوافقة مع TM1637) التي تتواصل عبر بروتوكولات تسلسلية بسيطة (I2C، SPI)، مما يقلل العبء على موارد المتحكم الدقيق. من حيث المواد، بينما AlInGaP عالي الكفاءة للأحمر والبرتقالي والعنبر والأخضر، فإن تقنية InGaN (نتريد إنديوم الغاليوم) تهيمن على LEDs الزرقاء والخضراء والبيضاء عالية السطوع. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب قدرة أبجدية رقمية أو رسومية، فإن شاشات LED النقطية أو OLEDs أصبحت أكثر شيوعًا. ومع ذلك، للمؤشرات الرقمية البسيطة والساطعة ومنخفضة الطاقة في البيئات القاسية، تواصل شاشات العرض LED المنفصلة ذات السبعة أقسام مثل LTD-4708JG تقديم مزيج لا يُهزم من الموثوقية والبساطة والأداء.