ورقة بيانات شاشة LED رباعية الأرقام LTC-5653KF مقاس 0.56 بوصة - ارتفاع الرقم 14.22 مم - لون أصفر برتقالي - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد LTC-5653KF وحدة عرض LED رباعية الأرقام وسباعية الأجزاء عالية الأداء، مُصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة. وظيفتها الأساسية هي توفير عرض ساطع وواضح للأجهزة، ولوحات التحكم، ومعدات الاختبار، والإلكترونيات الاستهلاكية حيث يكون عرض البيانات الرقمية أمرًا بالغ الأهمية.

تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لرقائق الإضاءة. يُعرف نظام المواد هذا بكفاءته العالية ونقاء لونه الممتاز في الطيف من الأحمر إلى الأصفر البرتقالي. تتميز الشاشة بوجه رمادي مع علامات أجزاء بيضاء، مما يعزز بشكل كبير التباين وسهولة القراءة عند إضاءة الأجزاء، خاصة تحت ظروف الإضاءة المحيطة المختلفة.

يشمل السوق المستهدف لهذا المكون الأتمتة الصناعية، والأجهزة الطبية، والشاشات الفرعية لعدادات السيارات، وأجهزة نقاط البيع، والمعدات المخبرية. يُعطي تصميمه الأولوية للاعتمادية، وعمر التشغيل الطويل، والأداء البصري المتسق، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التجارية والصناعية على حد سواء.

2. التفسير العميق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يُحدد الأداء البصري تحت ظروف الاختبار القياسية عند درجة حرارة محيطة (T_A) تبلغ 25 درجة مئوية. المعلمات الرئيسية هي:

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):هذا هو مقياس القدرة المُدركة للضوء المنبعث من جزء. القيمة النموذجية هي 2222 ميكروكانديلا عند تشغيله بتيار أمامي (I_F) بقيمة 1 مللي أمبير. الحد الأدنى المضمون هو 800 ميكروكانديلا. تضمن هذه السطوع العالي الرؤية من مسافة وفي البيئات المضاءة جيدًا.
• طول موجة الانبعاث القصوى (\u03bb_p):الطول الموجي الذي يصل فيه طيف الانبعاث إلى أقصى شدته. بالنسبة لهذا الجهاز الأصفر البرتقالي، القيمة النموذجية هي 611 نانومتر. تحدد هذه المعلمة نقطة اللون السائدة للضوء المنبعث.
• الطول الموجي السائد (\u03bb_d):هذا هو 605 نانومتر، وهو إدراك الطول الموجي الواحد للون الذي يتطابق بشكل أقرب مع ناتج اللون الفعلي لـ LED. يختلف قليلاً عن طول موجة الذروة بسبب شكل منحنى الحساسية الطيفية للعين البشرية.
• نصف عرض الخط الطيفي (\u0394\u03bb):هذا هو 17 نانومتر، مما يشير إلى نقاء الطيف للضوء. يعني نصف العرض الأضيق لونًا أكثر تشبعًا ونقاءً. هذه القيمة نموذجية لتقنية AlInGaP وتساهم في اللون الأصفر البرتقالي المميز.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:محددة كحد أقصى 2:1 للمناطق الضوئية المتشابهة. هذا يعني أن فرق السطوع بين أي جزأين من نفس الرقم يجب ألا يتجاوز عامل اثنين، مما يضمن مظهرًا موحدًا عبر الشاشة.

2.2 المعلمات الكهربائية

تحدد الخصائص الكهربائية حدود التشغيل والظروف للاستخدام الموثوق.

• الجهد الأمامي لكل جزء (V_F):عادة 2.6 فولت عند I_F=20 مللي أمبير، بحد أقصى 2.6 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر جزء LED عندما يمرر تيارًا. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة القيادة يمكنها توفير جهد كافٍ للتغلب على هذا الانخفاض.
• التيار الأمامي المستمر لكل جزء (I_F):الحد الأقصى الموصى به للتيار المستمر للتشغيل المستمر هو 25 مللي أمبير. تجاوز هذه القيمة يمكن أن يؤدي إلى تدهور متسارع وتقليل العمر الافتراضي.
• التيار الأمامي الذروي لكل جزء:يُسمح بتيار أعلى بقيمة 90 مللي أمبير تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا مفيد في أنظمة التعدد حيث تكون هناك حاجة إلى سطوع لحظي أعلى.
• الجهد العكسي (V_R):أقصى جهد انحياز عكسي مسموح به هو 5 فولت. تجاوز هذا يمكن أن يتسبب في فشل فوري وكارثي في وصلة LED.
• التيار العكسي (I_R):عادة أقل من 100 ميكرو أمبير عند أقصى جهد عكسي 5 فولت، مما يشير إلى جودة وصلة جيدة.
• تبديد الطاقة لكل جزء:محدود بـ 70 ملي واط. يتم حساب هذا كـ V_F* I_F. التشغيل ضمن هذا الحد أمر بالغ الأهمية لإدارة الحرارة.

2.3 التصنيفات الحرارية والبيئية

• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. يجعل هذا النطاق الواسع الشاشة مناسبة للبيئات القاسية، من البرد القارس إلى البيئات الصناعية الساخنة.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية.
• تخفيض التيار:يجب تخفيض التيار الأمامي المستمر خطيًا من 25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. هذا يعني أنه مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية، يجب تقليل أقصى تيار مستمر مسموح به لمنع ارتفاع درجة الحرارة. عامل التخفيض هو 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية.

3. شرح نظام التصنيف

بينما لا توضح ورقة البيانات المقدمة نظام تصنيف متعدد المستويات بوضوح لمعلمات مثل الطول الموجي أو الشدة، إلا أنها تحدد نطاقات ضيقة للخصائص البصرية الرئيسية. تشير القيم النموذجية لطول موجة الذروة (611 نانومتر) والطول الموجي السائد (605 نانومتر) إلى عملية تصنيع خاضعة للرقابة. لشدة الإضاءة قيمة دنيا محددة (800 ميكروكانديلا) وقيمة نموذجية (2222 ميكروكانديلا)، مما يشير إلى أن الأجهزة يتم فحصها لتلبية عتبة الأداء الدنيا. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مطابقة ألوان أو سطوع أكثر دقة، يجب على المستخدمين استشارة الشركة المصنعة للحصول على خيارات تصنيف محددة أو اختيار أجهزة من نفس دفعة الإنتاج.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية، وهي ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت الظروف غير القياسية. على الرغم من عدم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن منحنيات LED القياسية تشمل عادةً:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة بين الجهد الأمامي والتيار الأمامي. إنه غير خطي، مع زيادة حادة في التيار بمجرد تجاوز الجهد الأمامي عتبة الوصلة (حوالي 2 فولت لـ AlInGaP).
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يُظهر هذا المنحنى أن ناتج الضوء يزداد مع التيار ولكن قد يصبح دون خطي عند تيارات عالية جدًا بسبب هبوط الكفاءة والحرارة.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:لمصابيح LED من نوع AlInGaP، ينخفض ناتج الضوء عمومًا مع زيادة درجة الحرارة. هذا المنحنى بالغ الأهمية لتصميم الأنظمة التي تعمل على كامل نطاق درجة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يُظهر ذروة حول 611 نانومتر بعرض مميز (\u0394\u03bb) يبلغ 17 نانومتر.

يجب على المصممين استخدام هذه المنحنيات لتحديد تيارات القيادة المناسبة للسطوع المطلوب عند درجات حرارة مختلفة وفهم متطلبات الجهد لدائرة القيادة.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

الجهاز هو مكون مثقوب بغلاف ثنائي الخط قياسي مكون من 12 طرفًا.

• ارتفاع الرقم:0.56 بوصة (14.22 مم). هذا يحدد الحجم المادي لكل حرف رقمي.
• أبعاد الغلاف:جميع الأبعاد مقدمة بالمليمترات. التسامح العام للأبعاد الميكانيكية هو \u00b10.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تذكر ملاحظة محددة تسامح انزياح طرف الطرف بـ +0.4 مم، وهو أمر مهم لوضع ثقوب PCB وعمليات اللحام الموجي.
• تحديد القطبية:يستخدم الجهاز تكوين أنود مشترك. سيوضح مخطط الدائرة الداخلي (المشار إليه ولكن غير موضح) كيف يتم توصيل أنودات جميع الأجزاء لكل رقم معًا داخليًا، وكيف يتم إخراج الكاثودات للأجزاء الفردية إلى أطراف منفصلة. هذا التكوين شائع لمشغلات التعدد.
• توصيل الأطراف:يتم تعريف توصيل الأطراف بوضوح: الأطراف 6، 8، 9، و12 هي الأنودات المشتركة للأرقام 4، 3، 2، و1 على التوالي. الأطراف المتبقية هي كاثودات لأجزاء محددة (A-G وDP) للرقم 1. لعرض رباعي الأرقام كامل، من المحتمل أن تكون كاثودات الأجزاء متصلة داخليًا عبر الأرقام (مثلًا، جميع أجزاء 'A' تشترك في طرف كاثود)، وهو تفصيل سيتم تأكيده في مخطط الدائرة الداخلي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

توفر ورقة البيانات ظروف لحام محددة لمنع التلف أثناء التجميع.

• اللحام الموجي أو اليدوي:الشرط الموصى به هو اللحام عند 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مع وضع طرف مكواة اللحام على الأقل 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى جلوس جسم الغلاف. هذا يمنع انتقال الحرارة المفرط عبر الأطراف وإتلاف رقائق LED الداخلية وروابط الأسلاك.
• احتياط عام:يجب ألا تتجاوز درجة حرارة وحدة LED نفسها أثناء عملية التجميع الحد الأقصى لتصنيف درجة حرارتها (105 درجة مئوية للتشغيل، ويفترض أنها مماثلة للتعرض قصير المدى أثناء اللحام).
• ظروف التخزين:يجب تخزين الأجهزة ضمن نطاق درجة حرارة التخزين المحدد (-35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية) في بيئة جافة. يجب الاحتفاظ بالأجهزة الحساسة للرطوبة في أكياس محكمة الإغلاق مع مجفف حتى الاستخدام.

7. معلومات التغليف والطلب

رقم جزء الجهاز الأساسي هو LTC-5653KF. يشفر هذا الرقم السمات الرئيسية: على الأرجح السلسلة (LTC)، الحجم/النوع (5653)، واللون/الميزة (KF للأصفر البرتقالي مع فاصلة عشرية على اليمين). لا تحدد ورقة البيانات تفاصيل التغليف السائب (مثل الكميات في أنبوب، صينية، أو بكرة). للإنتاج، يجب على المستخدمين الاتصال بالمورد للحصول على خيارات التغليف المحددة، وأحجام البكرات، ومواصفات الشريط المتوافقة مع معدات التركيب الآلي.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الموقتات والعدادات الصناعية:لعرض أوقات العمليات، أو أعداد الإنتاج، أو ساعات تشغيل الآلات.
• معدات الاختبار والقياس:الملتيميديا الرقمية، عدادات التردد، مصادر الطاقة، وقراءات المستشعرات.
• الأجهزة الاستهلاكية:أفران الميكروويف، الغسالات، مضخمات الصوت (لمستوى الصوت أو تردد المحطة).
• شاشات السيارات بعد البيع:عدادات للجهد، أو درجة الحرارة، أو RPM في التثبيتات المخصصة.

8.2 اعتبارات التصميم

• دائرة القيادة:بسبب تكوين الأنود المشترك، هناك حاجة إلى دائرة متكاملة مناسبة للمشغل (مثل فك تشفير/مشغل 7 أجزاء أو متحكم دقيق بقدرة كافية على توفير التيار). يتم تبديل الأنودات إلى Vcc، بينما يتم سحب الكاثودات إلى مستوى منخفض لتشغيل جزء.
• تحديد التيار:مقاومات تحديد التيار الخارجية إلزامية لكل خط كاثود (أو محتمل لكل أنود مشترك في إعداد متعدد) لضبط التيار الأمامي إلى قيمة آمنة (مثل 10-20 مللي أمبير). يتم حساب قيمة المقاومة كـ R = (V_supply- V_F) / I_F.
• التعدد:لعرض مكون من 4 أرقام، يُستخدم التعدد دائمًا تقريبًا لتقليل عدد الأطراف على المتحكم. يتضمن ذلك تدوير الطاقة بسرعة إلى الأنود المشترك لكل رقم مع تقديم بيانات الأجزاء لذلك الرقم على خطوط الكاثود المشتركة. يخلق استمرار الرؤية وهم أن جميع الأرقام تعمل في وقت واحد. يسمح تصنيف التيار الذروي (90 مللي أمبير) بتيار لحظي أعلى خلال نبضة التعدد القصيرة لتحقيق سطوع متوسط.
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة للتطبيقات التي قد يتم فيها عرض الشاشة من الجانب.

9. المقارنة التقنية

يكمن التمايز الأساسي لـ LTC-5653KF في تقنية AlInGaP وعامل الشكل الميكانيكي المحدد.

• مقارنة بـ LEDs القياسية من نوع GaP أو GaAsP:يقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير وتشبع لوني أفضل في الطيف الأحمر-البرتقالي-الأصفر، مما يؤدي إلى شاشات أكثر سطوعًا مع استهلاك طاقة أقل لنفس السطوع المُدرك.
• مقارنة بشاشات SMD (جهاز التركيب السطحي):هذا مكون مثقوب. مقارنة بشاشات السبعة أجزاء SMD، فهو أسهل في النمذجة الأولية وقد يُنظر إليه على أنه أكثر متانة لتطبيقات معينة، ولكنه يتطلب مساحة أكبر على PCB ولحام يدوي أو موجي.
• مقارنة بالألوان الأخرى:يقدم اللون الأصفر البرتقالي (605-611 نانومتر) جمالية مميزة ويمكن أن يكون ألطف على العين في ظروف الإضاءة المنخفضة مقارنة بالشاشات الحمراء أو الخضراء الساطعة، مع الحفاظ على رؤية عالية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

• س: ما هو الغرض من "الوجه الرمادي والأجزاء البيضاء" المذكورة في الوصف؟
  
  ج: هذا مرشح تجميلي. يقلل الوجه الرمدي من انعكاسية منطقة العرض غير النشطة، مما يحسن التباين. تساعد علامات الأجزاء البيضاء على نشر الضوء الأصفر البرتقالي المنبعث بالتساوي عبر الجزء عند إضاءته، مما يخلق مظهرًا موحدًا.
• س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟
  
  ج: لا، ليس مباشرة. الجهد الأمامي حوالي 2.6 فولت، لذا يمكن لإشارة 5 فولت أن تحرق LED بسبب التيار الزائد. يجب عليك استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي مع كل كاثود. علاوة على ذلك، لا يمكن لطرف متحكم دقيق عادةً توفير أو استيعاب تيار كافٍ لأجزاء متعددة. عادة ما تكون هناك حاجة إلى دائرة متكاملة للمشغل أو مجموعة ترانزستورات.
• س: الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر هو 25 مللي أمبير، لكن شرط الاختبار لـ V_Fيستخدم 20 مللي أمبير. أي منهما يجب أن أستخدم للتصميم؟
  
  ج: للتشغيل الموثوق طويل المدى، من الممارسة القياسية التصميم لتيار أقل من الحد الأقصى المطلق. استخدام 20 مللي أمبير كما هو محدد في شرط الاختبار هو نقطة تصميم آمنة وشائعة. يمكنك استخدام تيارات أقل (مثل 10-15 مللي أمبير) لزيادة العمر الافتراضي وتقليل استهلاك الطاقة إذا كان السطوع كافيًا.
• س: ماذا يعني "أنود مشترك" لتصميم دائريتي؟
  
  ج: في شاشة الأنود المشترك، يتم توصيل جميع أنودات LEDs في رقم معًا إلى طرف واحد. لإضاءة جزء، تقوم بتوصيل طرف الكاثود الخاص به بجهد منخفض (أرضي) بينما تطبق جهدًا عاليًا (Vcc) على طرف الأنود المشترك. هذا عكس شاشة الكاثود المشترك.

11. حالة استخدام عملية

تصميم قراءة فولتميتر بسيط مكون من 4 أرقام:يقوم متحكم دقيق مزود بمحول تناظري إلى رقمي (ADC) بقياس الجهد. يحول البرنامج الثابت هذه القيمة إلى أربعة أرقام ليتم عرضها. يستخدم المتحكم الدقيق، الذي يفتقر إلى عدد كافٍ من أطراف الإدخال/الإخراج لتشغيل 28 جزءًا فرديًا (7 أجزاء × 4 أرقام)، نظام تعدد مع دائرة متكاملة للمشغل. تتصل مخرجات الدائرة المتكاملة للمشغل بكاثودات الأجزاء (A-G، DP) لـ LTC-5653KF. أربعة من أطراف الإدخال/الإخراج للمتحكم الدقيق، كل منها متصل عبر ترانزستور يوفر التيار، تتحكم في أطراف الأنود المشتركة الأربعة (الأرقام 1-4). يقوم البرنامج الثابت بالتسلسل بسرعة عبر الأرقام: يشغل الترانزستور لأنود الرقم 1، يرسل نمط الأجزاء للرقم الأول إلى الدائرة المتكاملة للمشغل، ينتظر وقتًا قصيرًا (مثل 2 مللي ثانية)، ثم يُطفئ الرقم 1 ويكرر للرقم 2، وهكذا. توضع مقاومات تحديد التيار على خطوط الكاثود بين الدائرة المتكاملة للمشغل والشاشة. يوفر اللون الأصفر البرتقالي رؤية واضحة على لوحة الأجهزة.

12. مقدمة عن المبدأ

شاشة السبعة أجزاء هي تجميع لمصابيح ثنائية باعثة للضوء (LEDs) مرتبة في نمط رقم ثمانية. كل جزء من الأجزاء السبعة (المُسمى من A إلى G) هو LED فردي. غالبًا ما يتم تضمين LED إضافي لنقطة عشرية (DP). من خلال إضاءة مجموعات محددة من هذه الأجزاء بشكل انتقائي، يمكن تشكيل جميع الأرقام (0-9) وبعض الحروف. في شاشة رباعية الأرقام مثل LTC-5653KF، يتم إيواء أربعة من هذه التجميعات الرقمية في غلاف واحد. يمكن أن يكون الاتصال الكهربائي الداخلي إما أنود مشترك (جميع الأنودات متصلة) أو كاثود مشترك (جميع الكاثودات متصلة)، مما يحدد طوبولوجيا دائرة القيادة المطلوبة. مبدأ الانبعاث الضوئي هو الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. عند الانحياز الأمامي، تتحد الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة (طبقة AlInGaP)، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المادي المحدد (Al، In، Ga، P) طاقة فجوة النطاق وبالتالي الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث.

13. اتجاهات التطوير

يتأثر تطور العروض الرقمية مثل LTC-5653KF باتجاهات أوسع في الإلكترونيات الضوئية. بينما تظل وحدات السبعة أجزاء المنفصلة المثقوبة ذات صلة لتطبيقات محددة تتطلب متانة أو سهولة الصيانة، فإن الاتجاه العام هو نحو تقنية التركيب السطحي (SMT) لكثافة أعلى وتجميع آلي. علاوة على ذلك، هناك تحول تدريجي من شاشات أجزاء LED المنفصلة إلى شاشات مصفوفة النقاط المتكاملة أو حتى لوحات OLED أو TFT-LCD الصغيرة، والتي توفر مرونة أكبر بكثير في عرض الأرقام والحروف والرموز والرسومات البسيطة. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا شديدًا، وعمرًا افتراضيًا طويلاً، وبساطة، وتكلفة منخفضة للإخراج الرقمي البحت، تظل شاشات LED القائمة على AlInGaP مثل هذه حلاً فعالاً وموثوقًا للغاية. قد تشهد التكرارات المستقبلية تحسينات في الكفاءة، مما يسمح باستهلاك طاقة أقل، أو دمج الإلكترونيات المشغلة داخل غلاف الشاشة نفسها.