ورقة بيانات شاشة LED بيضاء رباعية الأرقام LTC-4798SW - ارتفاع الرقم 9.9 مم - جهد أمامي 2.7-3.2 فولت - استهلاك 35 ميلي واط لكل قطعة - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد LTC-4798SW وحدة عرض أبجدية رقمية رباعية الأرقام من نوع سبعة أجزاء. وظيفتها الأساسية هي عرض المعلومات الرقمية والأبجدية المحدودة في الأجهزة الإلكترونية. تعتمد التقنية الأساسية على رقائق LED بيضاء من نوع InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد) مثبتة على ركيزة شفافة. يتميز هذا الجهاز بوجه أبيض وأجزاء بيضاء، مما يوفر مظهرًا بصريًا نقيًا وذا تباين عالٍ. يتم تصنيفه كشاشة ذات كاثود مشترك متعدد الإرسال، مما يعني أن الكاثودات الخاصة بمصابيح LED لكل رقم متصلة معًا، مما يسمح بالتحكم الفعال في أرقام متعددة بعدد أقل من أطراف القيادة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تقدم الشاشة عدة مزايا رئيسية تجعلها مناسبة لمجموعة متنوعة من التطبيقات. يضمن سطوعها العالي وتباينها العالي سهولة القراءة حتى في البيئات المضاءة جيدًا. تسمح زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 130 درجة بمشاهدة الشاشة بوضوح من مواقع مختلفة. لديها متطلبات طاقة منخفضة، مما يساهم في كفاءة الطاقة في المنتج النهائي. تضمن موثوقية تقنية LED ذات الحالة الصلبة عمرًا تشغيليًا طويلاً ومقاومة للصدمات والاهتزازات. يستخدم الجهاز عبوة خالية من الرصاص، متوافقة مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يجعله مناسبًا للأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية أدوات القياس الصناعية، والأجهزة المنزلية الاستهلاكية، ونقاط بيع الطرفيات، والأجهزة الطبية، وشاشات لوحات القيادة في السيارات حيث تكون قراءات رقمية واضحة وموثوقة مطلوبة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يتم تحديد متوسط شدة الإضاءة (Iv) بين 71 و 146 ملي كانديلا (mcd) عند تيار اختبار قياسي قدره 5 مللي أمبير. يحدد هذا المعلمة سطوع كل جزء مضاء. تلاحظ ورقة البيانات أن شدة الإضاءة مصنفة، مما يعني أن الأجهزة يتم فرزها ووضع علامات عليها وفقًا للإخراج المقاس، مما يسمح للمصممين باختيار شاشات ذات مستويات سطوع متسقة. زاوية المشاهدة (2θ1/2) هي 130 درجة، وهي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى المقاسة على المحور. تُعد هذه الزاوية الواسعة ميزة كبيرة للتطبيقات التي قد لا يكون فيها المستخدم أمام الشاشة مباشرة. يتم توفير إحداثيات اللونية (x, y) كقيم نموذجية (x=0.304, y=0.3) تحت مخطط اللونية CIE لعام 1931، لتحديد النقطة البيضاء للضوء المنبعث. يتم تطبيق تسامح قدره ±0.01 على هذه الإحداثيات في نظام الفرز.

2.2 المعلمات الكهربائية

يتراوح الجهد الأمامي (Vf) لكل جزء من 2.7 فولت إلى 3.2 فولت عند تيار أمامي (If) قدره 5 مللي أمبير. هذه معلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار لمصابيح LED. تحدد التصنيفات القصوى المطلقة حدود التشغيل: يجب ألا يتجاوز التيار الأمامي المستمر لكل جزء 10 مللي أمبير، ويجب ألا يتجاوز التيار الأمامي الذروي (تحت ظروف النبض بتردد 1 كيلو هرتز، دورة عمل 10%) 50 مللي أمبير. يقتصر تبديد الطاقة لكل جزء على 35 ميلي واط. قد يؤدي تجاوز هذه التصنيفات إلى تدهور دائم أو فشل. يتم تحديد التيار العكسي (Ir) كحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (Vr) قدره 5 فولت. تحذر ورقة البيانات صراحةً من أن حالة الجهد العكسي هذه هي لأغراض الاختبار فقط ولا يجب تشغيل الجهاز بشكل مستمر تحت انحياز عكسي، حيث أن مصابيح LED ليست مصممة لتحمل جهد عكسي كبير.

2.3 الخصائص الحرارية

يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين للجهاز من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يجعل هذا النطاق الواسع الجهاز مناسبًا للاستخدام في البيئات المعرضة لتغيرات كبيرة في درجة الحرارة. يتم تحديد عامل تخفيض التيار الأمامي: لكل درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية، يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر بمقدار 0.28 مللي أمبير. هذا اعتبار تصميمي حاسم لمنع الانحراف الحراري وضمان الموثوقية طويلة المدى، خاصة في تطبيقات درجة الحرارة المحيطة العالية. يتم تحديد حالة اللحام كـ 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ على مسافة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس، وهو ملف تعريف إعادة التدفق الخالي من الرصاص القياسي.

3. شرح نظام الفرز

يستخدم المنتج نظام فرز شامل لضمان الاتساق في المعلمات الرئيسية. هذا يسمح للمصنعين باختيار مكونات تتطابق مع متطلباتهم المحددة للتوحيد في إعدادات الشاشات المتعددة.

3.1 فرز الجهد الأمامي (Vf)

يتم فرز الأجهزة إلى مجموعات بناءً على جهدها الأمامي عند 5 مللي أمبير. يتم تسمية المجموعات من 3 إلى 7، مع نطاقات Vf من 2.7-2.8 فولت (المجموعة 3) حتى 3.1-3.2 فولت (المجموعة 7). يتم تطبيق تسامح قدره ±0.1 فولت على كل مجموعة. يساعد اختيار شاشات من نفس مجموعة Vf في ضمان سطوع موحد عند تشغيلها بواسطة مصدر جهد ثابت مع مقاومات متسلسلة، حيث سيكون التيار عبر كل جزء أكثر اتساقًا.

3.2 فرز شدة الإضاءة (Iv)

هذه معلمة فرز حاسمة للتوحيد البصري. يتم تسمية المجموعات برموز أبجدية رقمية (Q11, Q12, Q21, Q22, R11, R12). تتراوح شدة الإضاءة من حد أدنى 71.0 mcd (Q11 min) إلى حد أقصى 146.0 mcd (R12 max). يتم تطبيق تسامح قدره ±15% على كل مجموعة. يتم وضع رمز تصنيف Iv على كل كيس تغليف، مما يسهل التتبع والاختيار.

3.3 فرز اللون (اللونية)

يتم التحكم في النقطة البيضاء من خلال فرز اللون. تحدد ورقة البيانات عدة مجموعات (S3-1, S3-2, S4-1, S4-2) بحدود محددة على إحداثيات اللونية CIE 1931 (x, y). تشكل هذه الحدود أشكالًا رباعية على مخطط الألوان. يتم تطبيق تسامح قدره ±0.01 على إحداثيات (x, y) داخل كل مجموعة. يضمن هذا الفرز أن جميع الأجزاء والأرقام داخل شاشة واحدة، وعبر شاشات متعددة، تصدر ضوءًا بلون أبيض متسق، مما يتجنب تحولات اللون الملحوظة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يشير مقتطف PDF المقدم إلى منحنيات الخصائص النموذجية، فإن الرسوم البيانية المحددة غير مدرجة في النص. بناءً على سلوك LED القياسي، ستوضح هذه المنحنيات عادةً العلاقة بين التيار الأمامي وشدة الإضاءة (تُظهر زيادة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل)، والعلاقة بين الجهد الأمامي والتيار الأمامي (منحنى I-V للدايود)، وتغير شدة الإضاءة مع درجة الحرارة المحيطة (تُظهر انخفاضًا مع زيادة درجة الحرارة). فهم هذه العلاقات ضروري لتصميم دوائر قيادة قوية تحافظ على سطوع متسق تحت ظروف التشغيل المقصودة.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 الأبعاد والتسامحات

يبلغ ارتفاع الرقم في الجهاز 0.39 بوصة (9.9 مم). يتم توفير جميع أبعاد العبوة بالمليمترات. التسامحات العامة هي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية: تسامح انزياح طرف الدبوس هو ±0.4 مم؛ يجب أن تكون المواد الغريبة على جزء ما ≤10 ميلس؛ يجب أن يكون تلوث الحبر السطحي ≤20 ميلس؛ يجب أن يكون الانحناء ≤1% من طول العاكس؛ ويجب أن تكون الفقاعات داخل جزء ما ≤10 ميلس. قطر فتحة PCB الموصى به للأطراف هو 1.0 مم.

5.2 تخطيط الأطراف وتحديد القطبية

تحتوي الشاشة على 12 طرفًا. يظهر مخطط الدائرة الداخلية وجدول اتصال الأطراف أنها من نوع الكاثود المشترك متعدد الإرسال. يتم تعيين الأنودات للأجزاء الفردية (من A إلى G، و DP) والكاثودات المشتركة للأرقام الأربعة إلى أرقام أطراف محددة. على سبيل المثال، الطرف 12 هو الكاثود المشترك للرقم 1، الطرف 9 للرقم 2، الطرف 8 للرقم 3، والطرف 6 للرقم 4. تحديد أطراف الكاثود المشترك بشكل صحيح أمر ضروري لمخطط القيادة متعدد الإرسال.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يحدد قسم التصنيفات القصوى المطلقة حالة اللحام: 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ على مسافة 1/16 بوصة (1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس. يتوافق هذا مع ملف تعريف إعادة التدفق الخالي من الرصاص القياسي. من الحرج الالتزام بهذا لمنع التلف الحراري لرقائق LED أو العبوة البلاستيكية. تتضمن ورقة البيانات تحذيرًا قويًا بشأن التفريغ الكهروستاتيكي (ESD). حساسة مصابيح LED لـ ESD، ويجب اتباع إجراءات التعامل المناسبة: استخدام أسوار المعصم أو القفازات المضادة للكهرباء الساكنة، وضمان تأريض جميع المعدات ومحطات العمل بشكل صحيح. بالنسبة للتخزين، فإن نطاق درجة الحرارة المحدد هو -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ويجب الاحتفاظ بالأجهزة في أكياس الحاجز الرطوبة الأصلية حتى الاستخدام.

7. توصيات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية للتطبيقات التي تتطلب قراءة رقمية متعددة الأرقام واضحة. تشمل الاستخدامات الشائعة: أجهزة القياس الرقمية المتعددة، عدادات التردد، شاشات الساعة والموقت، قراءات التحكم في العمليات الصناعية، معدات المراقبة الطبية (مثل أجهزة قياس ضغط الدم)، الأجهزة المنزلية (الأفران، أفران الميكروويف)، ولوحات الأدوات.

7.2 اعتبارات التصميم

دائرة القيادة:مطلوب دائرة قيادة متعددة الإرسال. يتضمن هذا تمكين كاثود كل رقم على التوالي أثناء توفير بيانات أنود الجزء المناسبة لذلك الرقم. يجب أن يكون التبديل سريعًا بما يكفي لتجنب الوميض المرئي (عادةً >60 هرتز معدل التحديث).
تحديد التيار:مقاومات تحديد التيار الخارجية إلزامية لكل أنود جزء (أو يمكن استخدام دائرة متكاملة قيادة تيار ثابت). يتم حساب قيمة المقاوم بناءً على جهد الإمداد، وجهد LED الأمامي (استخدم أقصى Vf لتصميم آمن)، والتيار الأمامي المطلوب (يجب ألا يتجاوز 10 مللي أمبير مستمر).
الإدارة الحرارية:في تطبيقات درجة الحرارة المحيطة العالية، يجب تطبيق تخفيض التيار الأمامي (0.28 مللي أمبير/درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية). قد يتطلب هذا تقليل تيار التشغيل للبقاء ضمن حد تبديد الطاقة الآمن.
التكامل البصري:ضع في اعتبارك زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 130 درجة عند تصميم غلاف المنتج والنافذة. يمكن استخدام مرشحات أو موزعات لتحسين التباين في ضوء البيئة الساطع.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما هو الغرض من رموز الفرز على كيس التغليف؟
ج: تسمح لك رموز الفرز (لـ Vf، و Iv، واللون) باختيار شاشات ذات خصائص كهربائية وبصرية متطابقة بشكل وثيق. هذا أمر حاسم لتحقيق سطوع ولون موحدين عبر جميع الأرقام في تطبيقك، خاصة إذا كنت تستخدم عدة شاشات جنبًا إلى جنب.
س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمصدر طاقة 5 فولت؟
ج: نعم، ولكن يجب عليك استخدام مقاوم تحديد تيار على التوالي مع كل جزء. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت وافتراض أقصى Vf قدره 3.2 فولت والتيار الأمامي المطلوب If قدره 5 مللي أمبير، ستكون قيمة المقاوم R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360 أوم. سيكون المقاوم القياسي 360Ω أو 390Ω مناسبًا.
س: لماذا يوجد تصنيف للتيار الأمامي الذروي (50 مللي أمبير) أعلى بكثير من التصنيف المستمر (10 مللي أمبير)؟
ج: يسمح تصنيف الذروة بالعمل النبضي، وهو أساس الإرسال المتعدد. في إعداد متعدد الإرسال، يتم تشغيل كل رقم لجزء من الوقت فقط (دورة العمل). لتحقيق نفس السطوع الظاهري للجزء الذي يتم تشغيله بشكل مستمر، يمكن أن يكون التيار النبضي أعلى، طالما أن تبديد الطاقة المتوسط يبقى ضمن الحدود.
س: ماذا يحدث إذا تجاوزت نطاق درجة حرارة التخزين؟
ج: يمكن أن يؤدي تجاوز الحدود، خاصة على الجانب المرتفع، إلى تسريع شيخوخة رقائق LED والعبوة البلاستيكية، مما قد يؤدي إلى إظلام مبكر للإيبوكسي (انخفاض التدفق الضوئي) أو فشل ميكانيكي. على الجانب المنخفض، يمكن أن يتسبب الإجهاد الحراري في حدوث تشققات.

9. مبدأ التشغيل

تعمل LTC-4798SW على مبدأ الإضاءة الكهربائية في المواد شبه الموصلة. تصدر رقاقة LED من نوع InGaN ضوءًا أزرقًا عند تطبيق تيار أمامي عبر تقاطعها p-n. يستخدم هذا الجهاز طلاء فسفوري (غير مذكور صراحةً ولكن يُفهم من "LED أبيض") يمتص جزءًا من الضوء الأزرق ويعيد إصداره كضوء أصفر. يُدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول على أنه أبيض. تنسيق السبعة أجزاء هو ترتيب قياسي لسبعة مصابيح LED مستطيلة (أجزاء) يمكن التحكم فيها بشكل فردي لتشكيل أرقام رقمية (0-9) وبعض الحروف. بنية الكاثود المشترك متعدد الإرسال هي تقنية توصيل تقلل عدد أطراف التحكم المطلوبة من (7 أجزاء + 1 نقطة عشرية) * 4 أرقام = 32 طرفًا إلى 7 أنودات أجزاء + 4 كاثودات أرقام + 1 أنود DP مشترك = 12 طرفًا. يتم تحقيق ذلك عن طريق تدوير الطاقة لكل رقم على التوالي بسرعة أثناء إضاءة الأجزاء الصحيحة لذلك الرقم.