ورقة بيانات شاشة LED طراز LTC-4627JR - ارتفاع الرقم 0.4 بوصة - اللون الأحمر الفائق - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

LTC-4627JR هو وحدة عرض LED أبجدية رقمية رباعية الأرقام من نوع سبعة أجزاء. وظيفتها الأساسية هي توفير قراءة رقمية وحرفية محدودة واضحة ومشرقة في مختلف الأجهزة الإلكترونية. تستخدم التكنولوجيا الأساسية مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لإنتاج انبعاث ضوئي أحمر فائق. يُعرف نظام المواد هذا، الذي يُزرع على ركيزة GaAs غير شفافة، بكفاءته العالية ونقاء لونه الممتاز في الطيف الأحمر. يتميز الجهاز بوجه رمادي مع علامات أجزاء بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة. تم تصميمه كنوع متعدد الإرسال ذي أنود مشترك، وهو تكوين قياسي لعروض متعددة الأرقام لتقليل عدد أطراف السائق المطلوبة.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• مضغوط وسهل القراءة:يتميز بارتفاع رقم 0.4 بوصة (10.0 مم)، مما يوفر توازنًا جيدًا بين الحجم والرؤية.
• أداء بصري فائق:يوفر سطوعًا عاليًا وتباينًا عاليًا، مما يضمن ظهور أحرف واضحة. توفر الأجزاء الموحدة المستمرة مظهرًا متماسكًا.
• موفر للطاقة:لديه متطلبات طاقة منخفضة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تعمل بالبطارية أو الواعية للطاقة.
• زاوية مشاهدة ممتازة:يوفر زاوية مشاهدة واسعة، مما يسمح بقراءة العرض من مواقع مختلفة.
• موثوقية عالية:يستفيد من موثوقية الحالة الصلبة بدون أجزاء متحركة أو فتائل تتآكل.
• ضمان الجودة:يتم تصنيف الأجهزة حسب شدة الإضاءة، مما يضمن مستويات سطوع متسقة ضمن فئات محددة.
• الامتثال البيئي:العبوة خالية من الرصاص، مصنوعة وفقًا لتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).

1.2 تعريف الجهاز

يشير رقم الجزء LTC-4627JR على وجه التحديد إلى شاشة عرض ذات أنود مشترك متعدد الإرسال باللون الأحمر الفائق مع نقطة عشرية على اليمين. يساعد هذا الاصطلاح التسمية في تحديد تكوين الجهاز الكهربائي وخصائصه البصرية بدقة.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يجب دائمًا الحفاظ على التشغيل ضمن هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل جزء:70 ميغاواط كحد أقصى. تجاوز هذا يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة والفشل.
• تيار أمامي ذروي لكل جزء:90 مللي أمبير كحد أقصى، ولكن فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). هذا للتعددية أو الاختبار الموجز.
• تيار أمامي مستمر لكل جزء:25 مللي أمبير كحد أقصى عند 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التصنيف خطيًا بمقدار 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25 درجة مئوية. على سبيل المثال، عند 50 درجة مئوية، سيكون الحد الأقصى للتيار المستمر حوالي 25 مللي أمبير - (0.33 مللي أمبير/درجة مئوية * 25 درجة مئوية) = 16.75 مللي أمبير.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• شرط اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام الموجة مع حمام اللحام على بعد 1/16 بوصة (≈1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس لمدة 3 ثوانٍ عند 260 درجة مئوية. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة جسم الوحدة الحد الأقصى المسموح به أثناء التجميع.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (النموذجية عند 25 درجة مئوية)

هذه هي معلمات الأداء المضمونة تحت ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):200-650 ميكرو كنديلا عند تيار أمامي (I_F) قدره 1 مللي أمبير. يشير هذا النطاق الواسع إلى أن الجهاز مصنف حسب الشدة.
• طول موجة الانبعاث الذروة (λ_p):639 نانومتر (نموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير، مما يضعه في منطقة الأحمر الفائق.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي)، يحدد نقاء الطيف.
• الطول الموجي المهيمن (λ_d):631 نانومتر (نموذجي) مع تسامح ±1 نانومتر.
• الجهد الأمامي لكل جزء (V_F):2.0 فولت إلى 2.6 فولت عند I_F=20 مللي أمبير، مع تسامح ±0.1 فولت. هذه معلمة حرجة لتصميم السائق.
• التيار العكسي لكل جزء (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت. ملاحظة: هذه حالة اختبار؛ يُمنع التشغيل المستمر بتحيز عكسي.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (I_V-m):2:1 كحد أقصى عند I_F=10 مللي أمبير. يحدد هذا أقصى تباين مسموح به في السطوع بين الأجزاء.
• تداخل:≤ 2.5%، مما يعني إضاءة غير مقصودة ضئيلة للأجزاء المجاورة.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن المنتج "مصنف حسب شدة الإضاءة". وهذا يعني عملية تصنيف حيث يتم فرز الشاشات بناءً على قياس الناتج الضوئي عند تيار اختبار قياسي (على الأرجح 1 مللي أمبير أو 10 مللي أمبير). يمكن للمصممين اختيار أجهزة من نفس فئة شدة الإضاءة (مثل 400-500 ميكرو كنديلا) لضمان سطوع موحد عبر شاشات متعددة في التجميع، وتجنب "مشاكل عدم انتظام اللون" المذكورة في التحذيرات. على الرغم من عدم تفصيل ذلك صراحةً للطول الموجي/اللون أو الجهد الأمامي في هذه الوثيقة، إلا أن مثل هذا التصنيف شائع في تصنيع LED لضمان أداء متسق.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية". على الرغم من عدم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذا الجهاز تشمل عادةً:

• منحنى I-V (التيار مقابل الجهد):يظهر العلاقة الأسية، مسلطًا الضوء على الجهد الأمامي النموذجي (V_F) حول 2.0-2.6 فولت.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (I_Vمقابل I_F):يوضح كيف يزداد الناتج الضوئي مع زيادة التيار، حتى الحدود القصوى المسموح بها. يساعد المصممين على اختيار نقطة تشغيل للسطوع والكفاءة المطلوبين.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يظهر انخفاض الناتج الضوئي مع زيادة درجة الحرارة، مؤكدًا على الحاجة إلى إدارة حرارية في البيئات عالية الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يتمركز حول 639 نانومتر (الذروة) و 631 نانومتر (المهيمن)، مع نصف العرض المحدد البالغ 20 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي العرض على بصمة عبوة ثنائية الخط قياسية (DIP). تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (مم).
• التسامحات العامة هي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• تسامح انزياح طرف الطرف هو ±0.4 مم.
• حدود مراقبة الجودة للعيوب: المواد الغريبة على الجزء ≤10 ميل، تلوث الحبر ≤20 ميل، فقاعات في الجزء ≤10 ميل.
• انحناء العاكس محدود بـ ≤1% من طوله.

5.2 توصيل الأطراف والقطبية

الجهاز من نوعأنود مشترك. هذا يعني أن الأنودات الخاصة بـ LEDs لكل رقم متصلة داخليًا معًا. ترتيب الأطراف كما يلي:

• الأطراف 1، 2، 6، 8: الأنودات المشتركة للرقم 1، الرقم 2، الرقم 3، والرقم 4، على التوالي.
• الطرف 4: الأنود المشترك لأجزاء النقطتين على الجانب الأيسر (L1، L2، L3).
• الكاثودات (الأطراف السالبة) للأجزاء الفردية (A، B، C، D، E، F، G، DP، L1، L2، L3) موزعة عبر الأطراف 3، 5، 7، 11، 13، 14، 15، 16.
• الأطراف 9، 10، 12 معلمة بـ "لا توصيل" أو "لا طرف".

مخطط الدائرة الداخلية:يظهر المخطط التخطيطي الترتيب المتعدد. أنود كل رقم منفصل، بينما كاثودات نفس موضع الجزء (مثل جميع أجزاء 'A') متصلة معًا. لإضاءة جزء محدد على رقم محدد، يجب تشغيل طرف الأنود الخاص بهذا الرقم إلى مستوى عالٍ (جهد موجب)، ويجب تشغيل طرف الكاثود الخاص بالجزء المقابل إلى مستوى منخفض (أرضي أو غرق التيار). يتم هذا التعدد بسرعة لخلق وهم أن جميع الأرقام تعمل في وقت واحد.

6. إرشادات اللحام والتجميع والتخزين

6.1 اللحام

تحدد التصنيفات القصوى المطلقة ملف لحام الموجة: 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ مع حمام اللحام على بعد 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس. للحام بإعادة التدفق، يجب استخدام ملف قياسي خالٍ من الرصاص مع درجة حرارة ذروة لا تتجاوز الحد الأقصى لدرجة حرارة الجهاز. يجب الحرص على تجنب الإجهاد الميكانيكي على جسم العرض أثناء التجميع.

6.2 ظروف التخزين

التخزين السليم أمر بالغ الأهمية لمنع أكسدة الأطراف وتدهور الأداء.

• لشاشات العرض LED (مثل LTC-4627JR):قم بالتخزين في العبوة الأصلية. الظروف الموصى بها: درجة الحرارة من 5 درجة مئوية إلى 30 درجة مئوية، الرطوبة أقل من 60% RH. إذا تم التخزين خارج هذه الظروف أو إذا كان كيس الحاجز الرطوبي مفتوحًا لأكثر من 6 أشهر، فمن المستحسن تجفيف الأجهزة عند 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة واستخدامها خلال أسبوع واحد.
• المبدأ العام:تجنب التخزين طويل الأجل للمخزونات الكبيرة. استهلك المخزون بسرعة لضمان النضارة ومنع أكسدة الأطراف المطلية بالقصدير.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 تحذيرات تطبيقية حرجة

• الاستخدام المقصود:للمعدات الإلكترونية العادية (المكتبية، الاتصالات، المنزلية). غير موصى بها للتطبيقات الحرجة للسلامة (الطيران، الطبية، التحكم في النقل) بدون استشارة وموافقة مسبقة، حيث أن الفشل قد يعرض الحياة أو الصحة للخطر.
• تصميم السائق:
  • القيادة بتيار ثابت:موصى بها بشدة بدلاً من الجهد الثابت لضمان سطوع متسق وحماية LEDs من الانحراف الحراري.
  • نطاق الجهد:يجب أن تستوعب دائرة السائق نطاق V_Fالكامل (2.0-2.6 فولت) لتوصيل التيار المقصود إلى جميع الأجهزة.
  • الحماية من الجهد العكسي والانتقالي:يجب أن تحمي الدائرة من الجهود العكسية وارتفاعات الجهد أثناء التشغيل/الإيقاف لمنع التلف الناتج عن هجرة المعدن وزيادة تيار التسرب.
  • تقليل تصنيف التيار:اختر تيار التشغيل بعد النظر في أقصى درجة حرارة محيطة، باستخدام عامل التخفيض 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية.
• البيئية:تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف على الشاشة.
• الميكانيكية:إذا كنت تستخدم غشاء لوحة أمامية/تراكب رسومي، فتجنب ضغطه مباشرة على سطح العرض، لأنه قد يتحرك. إذا كان التطبيق يتضمن اختبار السقوط/الاهتزاز، شارك ظروف الاختبار مسبقًا للتقييم.
• المطابقة لوحدات العرض المتعددة:عند تجميع شاشتين أو أكثر في وحدة واحدة، استخدم أجهزة من نفس فئة شدة الإضاءة لضمان مظهر موحد.

7.2 سيناريوهات التطبيق النموذجية

LTC-4627JR مناسب جيدًا للتطبيقات التي تتطلب قراءة رقمية متوسطة الحجم وواضحة، مثل:

• معدات الاختبار والقياس (الملتيمترات، مصادر الطاقة).
• لوحات التحكم الصناعية والموقتات.
• الأجهزة الاستهلاكية (الميكروويف، الأفران، معدات الصوت).
• نقاط البيع وعروض المعلومات الأساسية.
• مشاريع الهواة والنماذج الأولية.

8. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بتقنيات أقدم مثل LEDs الحمراء القياسية GaAsP أو GaP، فإن رقائق LED الحمراء الفائقة AlInGaP في LTC-4627JR تقدم سطوعًا وكفاءة أعلى بكثير. مقارنة ببعض عروض الإضاءة البيضاء أو الجانبية الحديثة، فإنها توفر تشبع لون وزاوية مشاهدة فائقين للإشارات الحمراء النقية. حجم الرقم 0.4 بوصة يملأ مكانة بين الشاشات الأصغر والأصعب في القراءة والشاشات الأكبر والأكثر استهلاكًا للطاقة. تصميم الأنود المشترك المتعدد هو معيار فعال من حيث التكلفة وكفاءة الأطراف للعروض متعددة الأرقام، على الرغم من أنه يتطلب IC سائق أكثر تعقيدًا من أنواع القيادة الثابتة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س1: ما هو IC السائق الذي يجب أن أستخدمه لـ LTC-4627JR؟

ج: تحتاج إلى سائق متعدد الإرسال قادر على توفير التيار لأطراف الأنود المشتركة وغرق التيار من أطراف كاثود الأجزاء. الخيارات الشائعة هي ICs سائق LED مخصصة مثل سلسلة MAX7219 أو TM16xx، أو متحكم دقيق (microcontroller) به عدد كافٍ من أطراف GPIO والقدرة على التيار، باستخدام ترانزستورات خارجية إذا لزم الأمر.

س2: كيف أحسب مقاومة تحديد التيار؟

ج: استخدم قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن ورقة البيانات (2.6 فولت) في حسابك لضمان ألا يتجاوز التيار أبدًا I_Fالذي اخترته حتى مع اختلاف الجهاز. لمصدر 5 فولت و I_Fمطلوب قدره 10 مللي أمبير: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. ضع دائمًا المقاومات على جانب الكاثود (الغرق) في دائرة متعددة.

س3: هل يمكنني استخدامه في الهواء الطلق؟

ج: نطاق درجة حرارة التشغيل (-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) يسمح بالعديد من البيئات الخارجية. ومع ذلك، ضع في اعتبارك قابلية القراءة في ضوء الشمس (التباين العالي يساعد)، والتكثيف المحتمل (تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة)، وختم العرض خلف نافذة واقية لمنع دخول الرطوبة والأوساخ، حيث أن الجهاز نفسه ليس مقاومًا للماء.

س4: لماذا يُوصى بالقيادة بتيار ثابت؟

ج: جهد LED الأمامي (V_F) يختلف مع درجة الحرارة ومن جهاز لآخر. مصدر جهد ثابت مع مقاومة متسلسلة يوفر تيارًا ثابتًا تقريبيًا، ولكنه يمكن أن يختلف. يضمن مصدر التيار الثابت الحقيقي حصول LED دائمًا على التيار المصمم بالضبط، مما يؤدي إلى سطوع متسق وعمر أطول، وهو أمر مهم بشكل خاص على نطاق -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.

10. دراسة حالة التصميم

السيناريو: تصميم عداد/موقت بسيط مكون من 4 أرقام.

يختار المصمم LTC-4627JR لسهولة قراءته وواجهته القياسية. يستخدم متحكم دقيق (microcontroller) به مؤقت مدمج وعدد كافٍ من منافذ الإدخال/الإخراج. يتم تكوين أربعة منافذ GPIO كمخرجات لقيادة أنودات الأرقام (الأطراف 1،2،6،8) عبر ترانزستورات NPN صغيرة (مثل 2N3904) لتوفير التيار المطلوب. يتم تكوين سبعة منافذ GPIO أخرى (بالإضافة إلى واحد للنقطة العشرية) كمخرجات مفتوحة المصب (open-drain) وتوصيلها مباشرة بكاثودات الأجزاء (A-G، DP)، كل منها مع مقاومة متسلسلة 220Ω إلى الأرض لضبط تيار الجزء إلى حوالي 10-12 مللي أمبير من مصدر 5 فولت. ينفذ البرنامج الثابت (firmware) روتين تعدد، حيث يشغل أنود رقم واحد في كل مرة أثناء تفعيل كاثودات الأجزاء المناسبة لذلك الرقم، وتدوير جميع الأرقام الأربعة بسرعة (>60 هرتز). يوفر الوجه الرمادي/الجزء الأبيض تباينًا ممتازًا خلف نافذة أكريليك داكنة على اللوحة الأمامية للمنتج.

11. مبدأ التشغيل

يعمل LTC-4627JR على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات P-N. عند تطبيق جهد تحيز أمامي يتجاوز جهد تشغيل الصمام الثنائي (≈2.0 فولت)، تلتقي الإلكترونات من طبقة AlInGaP من النوع N مع الفجوات من الطبقة من النوع P. يطلق حدث الالتقاء هذا الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر الفائق عند حوالي 631-639 نانومتر. تساعد الركيزة GaAs غير الشفافة على عكس الضوء لأعلى، مما يحسن كفاءة الناتج الضوئي الإجمالي. يتم إنشاء نمط السبعة أجزاء عن طريق وضع رقائق LED فردية أو مصفوفات رقائق تحت كل منطقة جزء وتوصيلها عبر مصفوفة التعدد الداخلية.

12. اتجاهات التكنولوجيا

بينما تظل شاشات العرض السباعية الأجزاء المنفصلة مثل LTC-4627JR حيوية لتطبيقات محددة بسبب بساطتها، وضوحها العالي، وزاوية المشاهدة الواسعة، فإن الاتجاه الأوسع يتجه نحو شاشات العرض النقطية المتكاملة (سواء LED أو OLED) وشاشات LCD من نوع TFT. توفر هذه مرونة أكبر في عرض الأحرف والرسومات والرسوم المتحركة. ومع ذلك، للتطبيقات التي تتطلب فقط أرقامًا، وبعض الحروف، ووضوح/موثوقية شديدة، تستمر تكنولوجيا السبعة أجزاء في التطور. تشمل الاتجاهات مواد ذات كفاءة أعلى، وجهد تشغيل أقل، وعبوات أجهزة مثبتة على السطح (SMD) للتجميع الآلي، وشاشات عرض مع سائقين متكاملين وواجهات اتصال (مثل I2C أو SPI) لتبسيط تصميم النظام بشكل أكبر وتقليل عدد أطراف المتحكم الدقيق.