ورقة بيانات شاشة عرض LED ذات سبعة أجزاء LTC-2630AJD - ارتفاع الرقم 0.28 بوصة - أحمر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة العرض LTC-2630AJD هي شاشة عرض سباعية الأجزاء ثلاثية الأرقام، مدمجة وعالية الأداء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة مع استهلاك منخفض للطاقة. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرجات رقمية مرئية في الأجهزة الإلكترونية، وأجهزة القياس، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية LED المتقدمة من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم)، والتي توفر كفاءة وسطوعًا فائقين مقارنة بالمواد التقليدية. يشمل السوق المستهدف مصممي الأجهزة المحمولة التي تعمل بالبطارية، وأجهزة قياس اللوحات، ومعدات الاختبار، وأي تطبيق تكون فيه المساحة وكفاءة الطاقة وسهولة القراءة عوامل حاسمة.

1.1 الميزات والمزايا الأساسية

• ارتفاع الرقم:يتميز بارتفاع حرف يبلغ 0.28 بوصة (7.0 مم)، مما يوفر توازنًا جيدًا بين الحجم والوضوح.
• انتظام الأجزاء:يوفر أجزاء مستمرة وموحدة لمظهر ممتاز للأحرف وسهولة في القراءة.
• تشغيل منخفض الطاقة:مصمم خصيصًا لمتطلبات الطاقة المنخفضة، مما يتيح التشغيل في التصاميم الحساسة للطاقة.
• الأداء البصري:يوفر سطوعًا عاليًا وتناقضًا عاليًا، مما يضمن وضوح الرؤية حتى في البيئات المضاءة جيدًا.
• زاوية الرؤية:يوفر زاوية رؤية واسعة، مما يجعل العرض مقروءًا من مواضع مختلفة.
• الموثوقية:يستفيد من موثوقية الحالة الصلبة المتأصلة في تقنية LED، بدون أجزاء متحركة وعمر تشغيلي طويل.
• ضمان الجودة:يتم تصنيف الأجهزة وفقًا للشدة الضوئية، مما يضمن مستويات سطوع متسقة عبر دفعات الإنتاج.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يتم قياس الأداء البصري عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية، ويتم تعريفه تحت ظروف اختبار محددة.

• متوسط الشدة الضوئية (Iv):يتراوح من حد أدنى 200 ميكروكنديلا إلى حد أقصى نموذجي 600 ميكروكنديلا عند تشغيله بتيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير لكل جزء. هذه المعلمة حاسمة لتحديد سطوع العرض تحت ظروف التشغيل العادية.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λp):خاصية لمادة AlInGaP، على الرغم من عدم تقديم قيمة محددة في المحتوى المستخرج. عادةً، تنبعث مصابيح LED الحمراء من نوع AlInGaP في نطاق 620-630 نانومتر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):له قيمة قصوى تبلغ 22 نانومتر عند IF=20 مللي أمبير، مما يشير إلى نقاء الطيف للضوء الأحمر المنبعث.
• الطول الموجي السائد (λd):هو 640 نانومتر عند IF=20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي تدركه العين البشرية ويحدد اللون كدرجة محددة من الأحمر.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية (Iv-m):لها نسبة قصوى تبلغ 2:1 بين الأجزاء عند تشغيلها بـ IF=10 مللي أمبير. هذا يضمن انتظام السطوع عبر جميع أجزاء الرقم.

2.2 الخصائص الكهربائية

• الجهد الأمامي لكل جزء (VF):يتراوح من 2.1 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.6 فولت (الحد الأقصى) عند تيار أمامي قدره 20 مللي أمبير. هذه معلمة رئيسية لتصميم دائرة القيادة وحساب تبديد الطاقة.
• التيار العكسي لكل جزء (IR):له قيمة قصوى تبلغ 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، مما يشير إلى خصائص ثنائية جيدة.
• قدرة التيار المنخفض:ميزة كبيرة هي تصميمه للتشغيل بتيار منخفض. تتم مطابقة واختبار الأجزاء لأداء ممتاز عند تيارات منخفضة تصل إلى 1 مللي أمبير لكل جزء، وهو ما ينطبق مباشرة على الأجهزة التي تعمل بالبطارية.

2.3 التقييمات القصوى المطلقة وإدارة الحرارة

تحدد هذه التقييمات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم. يجب أن يكون التشغيل دائمًا ضمن هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل جزء:حد أقصى 70 ملي واط.
• تيار الذروة الأمامي لكل جزء:100 مللي أمبير، ولكن فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية).
• التيار الأمامي المستمر لكل جزء:25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التقييم خطيًا بمعدل 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية. هذا التناقص بالغ الأهمية للتصميم الحراري.
• الجهد العكسي لكل جزء:حد أقصى 5 فولت.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.

3. نظام التصنيف والتصنيف

تشير ورقة البيانات إلى أن الأجهزة"مصنفة حسب الشدة الضوئية."هذا يعني وجود عملية تصنيف.

• تصنيف الشدة الضوئية:يتم اختبار الأجهزة وتصنيفها إلى مجموعات (فئات) بناءً على شدة ضوئها المقاسة عند تيار اختبار قياسي (على الأرجح 1 مللي أمبير أو 10 مللي أمبير). هذا يضمن أن المصممين يتلقون شاشات عرض بمستويات سطوع متسقة، وهو أمر حيوي للشاشات متعددة الأرقام حيث يكون الانتظام هو المفتاح.
• تصنيف الجهد الأمامي:على الرغم من عدم ذكره صراحةً، فإن نطاق VF المحدد (2.1 فولت إلى 2.6 فولت) يشير إلى أنه قد يكون هناك تباين في الجهد الأمامي. للتطبيقات الحرجة، يوصى بالتشاور مع الشركة المصنعة للحصول على تفاصيل تصنيف محددة.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية."بينما لا يتم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه مصابيح LED ستشمل عادةً:

• منحنى IV (التيار-الجهد):يوضح العلاقة بين التيار الأمامي (IF) والجهد الأمامي (VF). إنه غير خطي، مع جهد تشغيل يبلغ حوالي 1.8-2.0 فولت لمصابيح LED الحمراء من نوع AlInGaP.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (Iv-IF):يظهر هذا المنحنى كيف يزداد السطوع مع التيار. إنه خطي بشكل عام عند التيارات المنخفضة ولكن قد يشبع عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية.
• الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة (Iv-Ta):يوضح كيف ينخفض السطوع مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم الأنظمة التي تعمل على كامل نطاق درجة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند الطول الموجي السائد (640 نانومتر) وعرض الطيف.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الفيزيائية

يتم الرجوع إلى رسم التغليف. تشمل الملاحظات الرئيسية أن جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامحات قياسية تبلغ ±0.25 مم (0.01 بوصة) ما لم يُذكر خلاف ذلك. للعرض وجه رمادي مع أجزاء بيضاء لتحقيق تباين عالٍ.

5.2 تكوين الدبابيس والدائرة الداخلية

الجهاز هو من نوعمضاعف الأنود المشتركمع نقطة عشرية على اليمين. تكوين الدبابيس لحزمة 16 دبوسًا هو كما يلي:

• الدبوس 1: الكاثود D
• الدبوس 2: الأنود المشترك (الرقم 1)
• الدبوس 3: الكاثود D.P. (النقطة العشرية)
• الدبوس 4: الكاثود E
• الدبوس 5: الأنود المشترك (الرقم 2)
• الدبوس 6: الكاثود C
• الدبوس 7: الكاثود G
• الدبوس 8: الأنود المشترك (الرقم 3)
• الدبابيس 9، 10، 11، 13، 14: لا اتصال (N/C)
• الدبوس 12: الكاثود B
• الدبوس 15: الكاثود A
• الدبوس 16: الكاثود F

يظهر مخطط الدائرة الداخلية أن أجزاء كل رقم (A-G، DP) تشترك في اتصال أنود مشترك لذلك الرقم المحدد. يقلل هذا الهيكل المضاعف عدد دبابيس القيادة المطلوبة من 24 (3 أرقام * 8 أجزاء) إلى 11 (3 أنود + 8 كاثود).

6. إرشادات اللحام والتجميع

• لحام إعادة التدفق:الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة اللحام هو 260 درجة مئوية. يجب تطبيق هذه درجة الحرارة لمدة قصوى تبلغ 3 ثوانٍ، مقاسة عند نقطة 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس المكون. تجاوز هذه الحدود يمكن أن يتلف رقائق LED أو التغليف.
• اللحام اليدوي:إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب استخدام مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة مع وقت تشغيل سريع (عادةً < 3 ثوانٍ لكل دبوس) لتجنب التلف الحراري.
• ظروف التخزين:يجب تخزين الأجهزة ضمن نطاق درجة حرارة التخزين المحدد من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية في بيئة جافة لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يسبب "انفجار الذرة" أثناء إعادة التدفق.

7. توصيات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• أجهزة القياس المحمولة:الملتيمترات، الثرمومترات، التاكوميترات حيث يكون استهلاك الطاقة المنخفض أمرًا بالغ الأهمية.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:شاشات معدات الصوت، ساعات الراديو، لوحات تحكم الأجهزة.
• ضوابط صناعية:أجهزة قياس اللوحات لعرض الجهد، التيار، أو متغيرات العملية.
• قطع غيار السيارات:شاشات للمقاييس المساعدة (الضغط، الجهد، درجة الحرارة).

7.2 اعتبارات التصميم ودوائر القيادة

• مشغل المضاعفة:يجب استخدام متحكم دقيق أو دائرة متكاملة مخصصة لمشغل العرض لتفعيل الأنودات المشتركة الثلاثة (الأرقام 1، 2، 3) بالتتابع مع توفير إشارات الكاثود المناسبة للأجزاء المطلوبة. يجب أن يكون معدل التحديث مرتفعًا بما يكفي (>60 هرتز) لتجنب الوميض المرئي.
• تحديد التيار:المقاومات المحددة للتيار الخارجية إلزامية لكل خط كاثود (أو مدمجة في دائرة المشغل IC) لضبط التيار الأمامي (مثل 1 مللي أمبير، 10 مللي أمبير، 20 مللي أمبير) بناءً على السطوع المطلوب وميزانية الطاقة. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام R = (Vcc - VF) / IF.
• تبديد الطاقة:تأكد من أن التيار الأمامي المستمر لكل جزء لا يتجاوز الحد الأقصى المخفض لأعلى درجة حرارة محيطة للتطبيق.
• بيئة المشاهدة:التناقض العالي وزاوية الرؤية الواسعة يجعلانها مناسبة للتطبيقات التي قد يتم فيها مشاهدة العرض من زاوية أو في ضوء محيط.

8. المقارنة والتمييز الفني

مقارنة بتقنيات عرض السبعة أجزاء الأخرى:

• مقارنة بمصابيح LED الحمراء القياسية GaAsP/GaP:توفر مادة AlInGaP كفاءة ضوئية أعلى بكثير، مما يؤدي إلى إخراج أكثر سطوعًا عند نفس التيار أو سطوع مكافئ عند تيار أقل. كما أن لديها عادةً استقرارًا حراريًا أفضل.
• مقارنة بشاشات LCD:مصابيح LED هي انبعاثية، توفر ضوءها الخاص، مما يجعلها قابلة للقراءة في الظلام بدون إضاءة خلفية. كما أن لديها وقت استجابة أسرع بكثير ونطاق تشغيل أوسع لدرجة الحرارة. ومع ذلك، فهي تستهلك عمومًا طاقة أكثر من شاشات LCD العاكسة.
• مقارنة بشاشات الأرقام الأكبر:يوفر الحجم 0.28 بوصة مساحة مدمجة مثالية للتصاميم المقيدة بالمساحة مع الحفاظ على سهولة قراءة جيدة على مسافات مشاهدة قصيرة إلى متوسطة.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بتيار مستمر ثابت بدون مضاعفة؟
ج: تقنيًا نعم، لكنه غير فعال للغاية. تشغيل جميع الأرقام الثلاثة بشكل ثابت يتطلب 24 قناة مستقلة محددة التيار (3 أرقام * 8 أجزاء). تصميم الأنود المشترك المضاعف مخصص للتشغيل بمخطط مضاعفة تقسيم الوقت لتقليل عدد الدبابيس واستهلاك الطاقة.

س: ما هو الغرض من دبابيس "لا اتصال"؟
ج: من المحتمل أن تكون دبابيس N/C موجودة لاستقرار ميكانيكي للتغليف أو لتوافق مع بصمة 16 دبوس قياسية مستخدمة لأنواع عرض أخرى (مثل تلك ذات مواقع النقاط العشرية المختلفة أو النسخ رباعية الأرقام). يجب عدم توصيلها في الدائرة.

س: كيف أحسب قيمة المقاوم المحدد للتيار المناسبة؟
ج: استخدم الصيغة R = (جهد التغذية - جهد LED الأمامي) / التيار الأمامي المطلوب. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت (Vcc)، و VF نموذجي 2.4 فولت، و IF مطلوب 10 مللي أمبير: R = (5V - 2.4V) / 0.010A = 260 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب (مثل 270 أوم). ضع في اعتبارك دائمًا الحد الأقصى لـ VF (2.6 فولت) لضمان أن الحد الأدنى للتيار مقبول.

س: هل يتم تشغيل النقطة العشرية بشكل منفصل؟
ج: نعم. النقطة العشرية (D.P.) لها كاثود مخصص خاص بها (الدبوس 3). إنها غير مرتبطة بكاثودات الأجزاء لأي رقم محدد. في مخطط المضاعفة، سيتم إضاءتها عندما يتم دفع كاثودها إلى مستوى منخفض خلال فترة تفعيل أي رقم يجب أن تكون فيه النقطة العشرية مرئية.

10. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم فولتميتر رقمي منخفض الطاقة
يقوم مصمم بإنشاء فولتميتر محمول مكون من 3 أرقام يعمل ببطارية 9 فولت. المتطلبات الرئيسية هي عمر بطارية طويل وسهولة قراءة واضحة.

• اختيار المكونات:تم اختيار LTC-2630AJD لقدرته على التيار المنخفض (قابل للتشغيل عند 1-2 مللي أمبير/جزء) وكفاءة AlInGaP.
• دائرة المشغل:تم اختيار متحكم دقيق منخفض الطاقة مع مشغلات LCD/أجزاء مدمجة. تم تكوينه لمضاعفة الأرقام الثلاثة بمعدل تحديث 100 هرتز.
• ضبط التيار:تم ضبط تيار الجزء على 1.5 مللي أمبير عبر مصارف التيار الثابتة للمتحكم الدقيق أو المقاومات الخارجية. عند هذا التيار، تكون الشدة الضوئية ضمن النطاق المحدد جيدًا، مما يوفر سطوعًا كافيًا.
• حساب الطاقة:مع 8 أجزاء (7 + DP) مضاءة لكل رقم، و 3 أرقام مضاعفة، يكون متوسط إجمالي التيار تقريبًا (8 أجزاء * 1.5 مللي أمبير) = 12 مللي أمبير. جنبًا إلى جنب مع المتحكم الدقيق ودائرة القياس، يسمح هذا بعمر بطارية ممتد.
• النتيجة:يحقق المنتج النهائي عرض جهد مكون من 3 أرقام واضح مع عمر بطارية ممتاز، مما يلبي أهداف التصميم الممكنة مباشرةً بفضل خصائص التيار المنخفض لهذه الشاشة.

11. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد LTC-2630AJD علىتكنولوجيا أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم)المزروعة على ركيزة زرنيخيد الغاليوم (GaAs) غير الشفافة. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الثنائي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق 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 عند 640 نانومتر. تساعد الركيزة غير الشفافة في تحسين التباين عن طريق امتصاص الضوء الشارد، مما يساهم في مظهر الشاشة "الوجه الرمادي والأجزاء البيضاء". تنسيق السبعة أجزاء هو نمط قياسي حيث يتم ترتيب مصابيح LED فردية (أجزاء) لتشكيل جميع الأرقام العشرية وبعض الحروف عند إضاءتها بشكل انتقائي.

12. اتجاهات وآفاق التكنولوجيا

يستمر تطور شاشات عرض LED ذات السبعة أجزاء في التركيز على عدة مجالات رئيسية:

• زيادة الكفاءة:يهدف البحث المستمر في علوم المواد إلى تحسين الكفاءة الكمية الداخلية لـ AlInGaP وأشباه الموصلات المركبة الأخرى (مثل InGaN للألوان الأخرى)، مما ينتج عنه سطوع أعلى عند تيارات أقل، مما يطيل عمر البطارية بشكل أكبر.
• التصغير:هناك اتجاه نحو ارتفاعات أرقام أصغر للأجهزة فائقة الصغر، إلى جانب تحسين الطباعة الضوئية للحفاظ على تعريف الأجزاء ووضوحها.
• التكامل:تدمج وحدات العرض بشكل متزايد دائرة المشغل IC، والمقاومات المحددة للتيار، وأحيانًا متحكم دقيق في حزمة واحدة أو تجميع لوحة دائرة مطبوعة، مما يبسط عملية التصميم للمهندسين.
• خيارات الألوان:بينما تتعلق ورقة البيانات هذه بشاشة حمراء، فإن مبادئ المضاعفة والتغليف الأساسية تنطبق على الشاشات التي تستخدم تقنيات LED أخرى للأخضر، والأزرق، والأصفر، أو حتى مجموعات RGB كاملة الألوان.
• تقنيات بديلة:بينما تهيمن مصابيح LED في العديد من التطبيقات، فإن تقنية OLED (الصمام الثنائي الباعث للضوء العضوي) تكتسب أرضية في شاشات الأجزاء الصغيرة، مما يوفر ملفات شخصية أرق وزوايا رؤية أوسع، وإن كانت بخصائص عمر وقيادة مختلفة.

يمثل LTC-2630AJD حلاً ناضجًا وموثوقًا ومحسنًا للغاية ضمن هذا المشهد التكنولوجي، خاصة للتطبيقات التي تعطي الأولوية لكفاءة الطاقة والمتانة.