ورقة بيانات شاشة LED طراز LTC-47C1SW - ارتفاع الرقم 0.4 بوصة - لون أبيض - جهد أمامي 3.2 فولت - تبديد طاقة 35 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTC-47C1SW هي وحدة عرض أبجدية رقمية رباعية الأرقام من سبعة أجزاء. تتميز بارتفاع رقم يبلغ 0.4 بوصة (10.16 ملم)، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية متوسطة الحجم وواضحة. تستخدم الشاشة ثنائيات باعثة للضوء (LED) بيضاء اللون تعتمد على تقنية أشباه الموصلات من نوع InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد) مثبتة على ركيزة من الياقوت. يقدم الجهاز مظهرًا ذو تباين عالٍ مع أجزاء مضيئة بيضاء على خلفية وجه سوداء. تم تصنيعه كعبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تقدم هذه الشاشة عدة فوائد رئيسية لمهندسي التصميم الإلكتروني. إن متطلباتها المنخفضة للطاقة تجعلها موفرة للطاقة، بينما تضمن السطوع العالي والمظهر الممتاز للأحرف إمكانية القراءة في ظروف إضاءة مختلفة. زاوية المشاهدة الواسعة حاسمة للتطبيقات التي قد يتم فيها عرض الشاشة من مواقع خارج المحور. توفر الموثوقية الصلبة المتأصلة في تقنية LED عمرًا تشغيليًا طويلاً ومقاومة للصدمات والاهتزازات. تجعل هذه الخصائص شاشة LTC-47C1SW مثالية للإلكترونيات الاستهلاكية، وأدوات القياس الصناعية، ومعدات الاختبار والقياس، ونقاط البيع، وشاشات لوحة القيادة في السيارات حيث تكون المعلومات الرقمية الموثوقة والواضحة مطلوبة.

2. تفسير عميق وموضوعي للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

يتم تعريف أداء شاشة LTC-47C1SW تحت ظروف الاختبار القياسية عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. توفر المعلمات الرئيسية فهماً شاملاً لنطاق تشغيلها.

• شدة الإضاءة (Iv):شدة الإضاءة النموذجية لكل جزء هي 18 ملي كانديلا (mcd) عند تشغيلها بتيار أمامي (IF) قدره 10 مللي أمبير. الحد الأدنى المحدد هو 12.8 mcd. يقوم هذا المعلمة بتحديد سطوع الجزء المضاء كما يُدرك.
• الجهد الأمامي (VF):هبوط الجهد عبر جزء LED عند مرور التيار. بالنسبة لهذا الجهاز، يتراوح الجهد الأمامي النموذجي بين 2.70 فولت و 3.2 فولت عند تيار اختبار قدره 5 مللي أمبير. هذه القيمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار في السائق.
• إحداثيات اللونية (x, y):تحدد هذه الإحداثيات نقطة اللون للضوء الأبيض على مخطط اللونية CIE 1931. تشير القيم النموذجية المقدمة (x=0.294, y=0.286) إلى درجة محددة من اللون الأبيض. يتم تطبيق تفاوت ±0.01 على هذه الإحداثيات.
• التيار العكسي (IR):أقصى تيار تسرب عند تطبيق انحياز عكسي بقيمة 5 فولت هو 100 ميكرو أمبير. من المهم ملاحظة أن هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط؛ لا يُقصد بالجهاز العمل بشكل مستمر تحت جهد عكسي.
• التداخل (Crosstalk):يشير مواصفة ≤ 2.5% إلى أقصى تسرب ضوئي أو تداخل كهربائي مسموح به بين الأجزاء أو الأرقام المتجاورة، مما يضمن وضوح الأحرف.

2.2 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل خارج هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل جزء:35 ميغاواط كحد أقصى.
• تيار الذروة الأمامي لكل جزء:50 مللي أمبير كحد أقصى، تحت ظروف النبض (تردد 1 كيلو هرتز، دورة عمل 10%).
• التيار الأمامي المستمر لكل جزء:يتم تخفيض أقصى تيار مستمر خطياً من قيمته عند 25 درجة مئوية بمعدل 0.125 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -35 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية.
• ظروف اللحام:يمكن للجهاز تحمل اللحام بالموجة أو إعادة التدفق بشرط ألا تتجاوز درجة الحرارة عند نقطة تبعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 ملم) أسفل مستوى الجلوس 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ.

3. شرح نظام التصنيف حسب اللون

تستخدم شاشة LTC-47C1SW نظام تصنيف حسب درجة اللون لتصنيف الأجهزة بناءً على نقطة اللون الأبيض الدقيقة. هذا أمر أساسي للتطبيقات التي تتطلب اتساقًا في اللون عبر شاشات متعددة أو داخل وحدة متعددة الأرقام. يتم تعريف الصناديق بواسطة أشكال رباعية على مخطط اللونية CIE 1931، محددة بإحداثيات زواياها (x, y). تسرد ورقة البيانات عدة صناديق (مثل S1-2, S2-2, S3-1, S3-2, S4-1, S4-2, S5-1, S6-1). لكل صندوق تفاوت محدد قدره ±0.01 على كل من إحداثيات x و y. يسمح هذا النظام للمصنعين باختيار ثنائيات LED من صناديق محددة لتحقيق مظهر أبيض موحد عبر جميع الأجزاء والأرقام، مما يقلل من التباين البصري في اللون.

4. معلومات الميكانيكا والتغليف

4.1 الأبعاد والتفاوتات

يوفر رسم مخطط العلبة الأبعاد الميكانيكية الحرجة لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) والتجميع. جميع الأبعاد الأساسية بالمليمترات بتفاوت قياسي قدره ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• تفاوت انزياح طرف الدبوس:الانحراف المسموح به في موضع أطراف الدبابيس هو ±0.25 ملم.
• تفاصيل الفاصل:تم تصميم ميزة فاصل للسماح بتفاوت انزلاقي قدره ±0.5 ملم، مما يساعد على المحاذاة أثناء التجميع على الأرجح.
• قطر فتحة PCB الموصى به:يُقترح 0.9 ملم للأطراف.

4.2 المواصفات البصرية والتجميلية

تتضمن ورقة البيانات عدة معلمات لمراقبة الجودة تتعلق بمظهر الشاشة:

• يجب أن تكون المواد الغريبة على جزء ما ≤ 10 ميل (0.254 ملم).
• يجب أن يكون تلوث الحبر على السطح ≤ 20 ميل (0.508 ملم).
• يجب أن يكون انحناء العاكس ≤ 1% من طوله.
• يجب أن تكون الفقاعات داخل جزء ما ≤ 10 ميل (0.254 ملم).
• ملاحظة محددة تفرض استخدام \"دبوس الصلابة فقط\"، مما يشير إلى متطلبات لدبابيس ذات صلابة ميكانيكية كافية.

5. الدائرة الداخلية وتكوين الدبابيس

شاشة LTC-47C1SW هي شاشة ذات كاثود مشترك. يظهر مخطط الدائرة الداخلية أن كل رقم من الأرقام الأربعة يشترك في اتصال الكاثود الخاص به. الأجزاء السبعة (A, B, C, D, E, F, G) ونقطتي الفاصلة العشرية (DP1, DP2) لها أقطابها الموجبة متصلة بترتيب متعدد الإرسال. على وجه التحديد، يتم تجميع الأقطاب الموجبة للأجزاء بين أزواج الأرقام (الأرقام 1 و 2 والأرقام 3 و 4) لتسهيل التعدد بتقسيم الوقت، وهي تقنية شائعة للتحكم في شاشات متعددة الأرقام بعدد أقل من دبابيس السائق.

جدول الاتصال ذو 20 دبوسًا ضروري للأسلاك الصحيحة:

• الدبابيس 5، 10، 15، 20 هي الكاثودات المشتركة للأرقام 2، 4، 3، و 1 على التوالي.
• الدبابيس 2 و 7 هما الأقطاب الموجبة لنقطتي الفاصلة العشرية DP1 و DP2.
• الدبابيس المتبقية هي الأقطاب الموجبة للأجزاء المختلفة (A-G)، مشتركة بين أزواج أرقام محددة كما هو موضح في الجدول. على سبيل المثال، الدبوس 1 هو القطب الموجب للجزء D للأرقام 1 و 2.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل والتجميع السليمان أمران بالغا الأهمية للموثوقية. الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يوصى بشدة باستخدام سوار معصم أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة أثناء التعامل، والتأكد من أن جميع المعدات ومحطات العمل مؤرضة بشكل صحيح.

بالنسبة للحام، فإن المعلمة الرئيسية هي تحديد درجة حرارة جسم الجهاز. تسمح المواصفة بحد أقصى لدرجة الحرارة يبلغ 260 درجة مئوية مقاسة على بعد 1.6 ملم أسفل مستوى الجلوس لمدة 3 ثوانٍ أثناء عمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق. الالتزام بهذه الحدود يمنع التلف الحراري لرقائق LED والعلبة البلاستيكية.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

هيكل الكاثود المشترك والقطب الموجب المتعدد الإرسال مصمم للاستخدام مع متحكم دقيق أو دائرة متكاملة مخصصة لقيادة LED. تتضمن الدائرة النموذجية استخدام مفاتيح ترانزستور (مثل ترانزستورات NPN ثنائية القطب أو MOSFETs ذات القناة N) لسحب التيار عبر كاثود كل رقم بالتتابع (مسح الأرقام). يتم قيادة خطوط القطب الموجب للجزء بالنمط المناسب عبر مقاومات تحديد التيار. يجب أن يكون تردد التعدد عاليًا بما يكفي (عادةً >60 هرتز) لتجنب الوميض المرئي بسبب استمرارية الرؤية.

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:المقاومات الخارجية إلزامية لكل خط قطب موجب لضبط التيار الأمامي (مثلاً، 5-10 مللي أمبير لكل جزء حسب ورقة البيانات). يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام R = (Vcc - VF) / IF، حيث Vcc هو جهد التغذية، VF هو الجهد الأمامي لـ LED (استخدم القيمة القصوى للسلامة)، و IF هو التيار الأمامي المطلوب.
• قدرة السائق:يجب أن تكون الدائرة المتكاملة للسائق أو منفذ المتحكم الدقيق قادرة على توفير التيار التراكمي لجميع الأجزاء المضاءة في رقم واحد خلال وقت نشاطه.
• زاوية المشاهدة:تسمح زاوية المشاهدة الواسعة بالمرونة في موضع التركيب بالنسبة للمستخدم.
• إدارة الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان تهوية كافية داخل العلبة يساعد في الحفاظ على طول عمر LED، خاصة في درجات الحرارة المحيطة الأعلى.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بشاشات العرض السباعية الأخرى، فإن استخدام شاشة LTC-47C1SW لرقائق SMD بيضاء من نوع InGaN يوفر مزايا على التقنيات الأقدم مثل ثنائيات LED الحمراء GaAsP أو ثنائيات LED البيضاء المفلترة. توفر ثنائيات LED من نوع InGaN عمومًا كفاءة أعلى، واستقرارًا أفضل للون مع مرور الوقت، ونقطة لون أبيض أكثر اتساقًا. يضع ارتفاع الرقم 0.4 بوصة الشاشة بين الشاشات الأصغر المستخدمة في الأجهزة المحمولة والشاشات الأكبر للإعلانات. تخطيط دبابيسها المتعدد الإرسال هو تصميم قياسي يقلل من العدد المطلوب لدبابيس الإدخال/الإخراج للتحكم في شاشة مكونة من 4 أرقام، مما يوفر حلاً فعالاً من حيث التكلفة والمساحة مقارنة بالشاشات ذات الدبابيس المدفوعة بشكل فردي لكل جزء من كل رقم.

9. الأسئلة الشائعة بناءً على المعايير التقنية

س: ما هو الغرض من نظام التصنيف حسب درجة اللون؟

ج: يضمن التصنيف حسب درجة اللون اتساق اللون. بالنسبة لشاشة متعددة الأرقام، فإن استخدام ثنائيات LED من نفس الصناديق أو الصناديق المجاورة يضمن أن جميع الأرقام تصدر نفس درجة اللون الأبيض، مما يمنع ظهور رقم واحد مختلف بشكل ملحوظ (مثل أن يكون أزرقًا أو أصفر أكثر) عن جيرانه.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة باستخدام متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟

ج: نعم، ولكن يجب عليك استخدام مقاومات تحديد التيار. نظرًا لأن الجهد الأمامي النموذجي حوالي 3 فولت، فإن مصدر طاقة 5 فولت سيجبر تيارًا زائدًا عبر LED بدون مقاومة، مما قد يتسبب في تلفه. دائمًا ما تكون هناك حاجة إلى مقاومة على التوالي.

س: ماذا يعني \"كاثود مشترك\" لتصميم دوارتي؟

ج: الكاثود المشترك يعني أن جميع ثنائيات LED في رقم واحد تشترك في اتصال سالب (أرضي). لإضاءة رقم، تقوم بتوصيل دبوس الكاثود الخاص به بالأرض (عبر مفتاح ترانزستور) وتطبق جهدًا موجبًا (عبر مقاومة تحديد تيار) على الأقطاب الموجبة للأجزاء التي ترغب في إضاءتها.

س: كيف أفسر تصنيف تيار الذروة الأمامي؟

ج: يسمح تصنيف الذروة البالغ 50 مللي أمبير بدورة عمل 10% بنبضات قصيرة من تيار أعلى لتحقيق سطوع لحظي أكبر في نظام متعدد الإرسال. يجب ألا يتجاوز متوسط التيار مع مرور الوقت تصنيف التيار المستمر، وهو أقل ويتم تخفيضه مع درجة الحرارة.

10. مقدمة عن مبدأ التشغيل

شاشة العرض السباعية هي تجميع لثنائيات باعثة للضوء مرتبة في نمط يشبه الرقم ثمانية. من خلال إضاءة أجزاء محددة (الموسومة من A إلى G) بشكل انتقائي، يمكنها تشكيل جميع الأرقام العشرة (0-9) وبعض الحروف. تدمج شاشة LTC-47C1SW أربع مصفوفات أرقام من هذا القبيل في علبة واحدة. تبعث مادة أشباه الموصلات InGaN المستخدمة في ثنائيات LED ضوءًا أزرقًا عندما تتحد الإلكترونات مع الفجوات عبر فجوة النطاق للمادة. يتم تحويل جزء من هذا الضوء الأبيض إلى أطوال موجية أطول (أصفر) بواسطة طلاء فسفوري داخل علبة LED، مما يؤدي إلى إدراك العين البشرية للضوء الأبيض. تعمل تقنية التعدد المستخدمة للتحكم في أربعة أرقام بمجموعة واحدة من سائقي الأجزاء عن طريق تدوير الطاقة بسرعة لكل رقم بالتتابع. يتم إضاءة رقم واحد فقط في أي لحظة، ولكن بسبب استمرارية الرؤية البشرية، تظهر جميع الأرقام الأربعة مضاءة باستمرار إذا كان تردد التدوير عاليًا بدرجة كافية.

11. اتجاهات التطوير

يستمر الاتجاه في تقنية شاشات العرض السباعية في التركيز على عدة مجالات رئيسية. تؤدي تحسينات الكفاءة في رقائق LED من نوع InGaN إلى سطوع أعلى عند تيارات قيادة أقل، مما يقلل من استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة. هناك أيضًا اتجاه نحو اتساق لوني أعلى ونطاق أوسع من درجات حرارة اللون الأبيض المتاحة (مثل الأبيض البارد، الأبيض المحايد، الأبيض الدافئ) لتتناسب بشكل أفضل مع جماليات التطبيق. التكامل هو اتجاه آخر، حيث تدمج بعض الشاشات دائرة السائق المتكاملة ومقاومات تحديد التيار داخل نفس الوحدة، مما يبسط التصميم للمهندس النهائي. علاوة على ذلك، قد تسمح التطورات في التغليف بملامح أرق ومتانة متزايدة لتطبيقات البيئات القاسية.