ورقة بيانات شاشة LED LTS-4730AJD فائقة الحمراء مقاس 0.4 بوصة - ارتفاع الرقم 10.16 مم - جهد أمامي 2.6 فولت - قدرة 70 مللي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد LTS-4730AJD وحدة عرض مدمجة أحادية الرقم وذات سبعة مقاطع، مُصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل الأرقام من 0 إلى 9 وبعض الحروف بصريًا باستخدام مقاطع LED يمكن التحكم فيها بشكل فردي. تم تصميم الجهاز بتقنية أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم)، وبالتحديد بلون أحمر فائق، مما يوفر مزايا مميزة في الوضوح والكفاءة لظروف إضاءة معينة مقارنة بمصابيح LED الحمراء القياسية.

السوق الرئيسي لهذا المكون يشمل لوحات التحكم الصناعية، وأجهزة القياس، ومعدات الاختبار والقياس، والأجهزة المنزلية، وأي نظام مدمج يحتاج إلى مؤشر رقمي بسيط وموثوق ومنخفض الطاقة. يُعطي تصميمه الأولوية لقابلية القراءة والمتانة في بيئات التشغيل المختلفة.

1.1 المزايا والميزات الأساسية

تسلط ورقة البيانات الضوء على عدة ميزات رئيسية تحدد القيمة المقدمة للمنتج:

• ارتفاع الرقم:يتميز بارتفاع حرف يبلغ 0.4 بوصة (10.16 مم)، مما يوفر توازنًا جيدًا بين الحجم وقابلية القراءة للتطبيقات المثبتة على اللوحات.
• الجودة البصرية:يوفر مقاطع متواصلة وموحدة، ومظهرًا ممتازًا للأحرف، وسطوعًا عاليًا، وتناقضًا عاليًا، وزاوية مشاهدة واسعة. تضمن هذه الصفات وضوح وقراءة الرقم المعروض من منظورات مختلفة.
• الكفاءة والموثوقية:مُصمم لمتطلبات طاقة منخفضة ويوفر موثوقية صلبة الحالة، مما يعني عدم وجود أجزاء متحركة ومقاومة عالية للصدمات والاهتزازات.
• الاتساق:يتم تصنيف (تقسيم) شدة الإضاءة، مما يسمح للمصممين باختيار مكونات ذات مستويات سطوع متطابقة للشاشات متعددة الأرقام، مما يضمن مظهرًا موحدًا.
• الجماليات:يتميز الجهاز بوجه رمادي مع مقاطع بيضاء، مما يعزز التباين عندما تكون مصابيح LED مطفأة ويوفر مظهرًا محايدًا واحترافيًا.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

يقدم هذا القسم تحليلاً موضوعيًا للمعايير الحرجة المحددة في ورقة البيانات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. وهي ليست شروطًا للتشغيل العادي.

• تبديد الطاقة لكل مقطع:70 مللي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن لكل مقطع LED فردي تحملها بشكل مستمر.
• التيار الأمامي الذروي لكل مقطع:90 مللي أمبير، ولكن فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا مفيد للتعددية أو الدفع الزائد المؤقت لزيادة السطوع.
• التيار الأمامي المستمر لكل مقطع:25 مللي أمبير عند درجة حرارة 25°مئوية. يتناقص هذا التيار خطيًا فوق 25°مئوية بمعدل 0.33 مللي أمبير/°مئوية. على سبيل المثال، عند 85°مئوية، سيكون أقصى تيار مستمر مسموح به تقريبًا: 25 مللي أمبير - ((85°مئوية - 25°مئوية) * 0.33 مللي أمبير/°مئوية) = 5.2 مللي أمبير. هذا التناقص بالغ الأهمية لإدارة الحرارة.
• الجهد العكسي لكل مقطع:5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يتلف وصلة LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35°مئوية إلى +85°مئوية. الجهاز مصنف لنطاقات درجات الحرارة الصناعية.
• درجة حرارة اللحام:بحد أقصى 260°مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم تحت مستوى الجلوس. هذا إرشاد قياسي لعمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (عند T_A=25°مئوية)

هذه هي معايير الأداء النموذجية في ظل ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):200-650 ميكروكانديلا عند تيار أمامي (I_F) قدره 1 مللي أمبير. يشير النطاق الواسع إلى عملية التصنيف؛ يمكن للمصممين تحديد حد أدنى للشدة.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):650 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يصدر فيه LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية، مما يحدد لونه الأحمر الفائق.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر. يصف هذا المعيار نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث. قيمة 20 نانومتر نموذجية لمصابيح LED الحمراء من نوع AlInGaP.
• الطول الموجي السائد (λ_d):639 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي قد يختلف قليلاً عن طول موجة الذروة.
• الجهد الأمامي لكل مقطع (V_F):2.1 فولت (الحد الأدنى)، 2.6 فولت (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. هذا بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار. يجب أخذ انخفاض الجهد عبر كل مقطع في الاعتبار في تصميم مصدر الطاقة.
• التيار العكسي لكل مقطع (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير عندما يكون LED في حالة انحياز عكسي.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (I_V-m):2:1 (الحد الأقصى). يحدد هذا النسبة القصوى المسموح بها بين ألمع وأخفت المقاطع داخل جهاز واحد، مما يضمن التوحيد البصري.

3. شرح نظام التصنيف

تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الأجهزة"مصنفة حسب شدة الإضاءة."يشير هذا إلى عملية تصنيف أو فرز بعد التصنيع.

• تصنيف شدة الإضاءة:بسبب الاختلافات الطبيعية في عملية تصنيع أشباه الموصلات، يتم اختبار مصابيح LED وتصنيفها إلى مجموعات مختلفة بناءً على قياس ناتج الضوء عند تيار قياسي (مثل 1 مللي أمبير). يتوفر LTS-4730AJD بحد أدنى للشدة يبلغ 200 ميكروكانديلا ونموذجي يصل إلى 650 ميكروكانديلا. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا متسقًا عبر أرقام متعددة، من الضروري تحديد أجزاء من نفس مجموعات الشدة أو المجموعات المجاورة.
• تصنيف الطول الموجي/اللون:على الرغم من عدم تفصيلها برموز متعددة، فإن تحديد "الأحمر الفائق" وأطوال الموجات السائدة/الذروة المعطاة (639 نانومتر، 650 نانومتر) يشير إلى نقطة لونية مضبوطة بإحكام. بالنسبة لهذا المنتج، يبدو أن التركيز الأساسي للتصنيف على شدة الإضاءة.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية." بينما لا يتم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، يمكننا استنتاج محتواها القياسي وأهميتها.

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):سيظهر هذا الرسم البياني كيف يزداد ناتج الضوء مع زيادة التيار الأمامي. يكون غير خطي بشكل نموذجي، حيث تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب التسخين. نقطة الاختبار 20 مللي أمبير هي حالة تشغيل شائعة.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يظهر هذا المنحنى العلاقة بين الجهد والتيار لوصلة LED. إنه أسي بطبيعته. القيمة المحددة لـ V_Fالبالغة 2.6 فولت عند 20 مللي أمبير هي نقطة على هذا المنحنى.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:ينخفض ناتج ضوء LED مع زيادة درجة حرارة الوصلة. هذا المنحنى حيوي لفهم الأداء في بيئات درجة الحرارة المرتفعة ويتوافق مع مواصفات تناقص التيار.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند 650 نانومتر وعرض النصف 20 نانومتر، مؤكدًا خصائص اللون الأحمر الفائق.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة والرسم

يتميز الجهاز ببصمة قياسية من نوع DIP (حزمة مزدوجة الخط) مثقوبة. يوفر الرسم البعدي جميع القياسات الحرجة لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، بما في ذلك:

• الارتفاع والعرض والعمق الإجماليان.
• تباعد الأطراف (على سبيل المثال، التباعد القياسي 0.1 بوصة / 2.54 مم بين الصفوف نموذجي).
• موضع نافذة الرقم وحجمها.
• مستوى الجلوس وأبعاد الأطراف.
• يتم تحديد التفاوتات بـ ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك، وهو قياسي لهذا النوع من المكونات.

5.2 توصيل الأطراف ومخطط الدائرة الداخلية

تتميز الشاشة بتكوين أنود مشترك. يظهر مخطط الدائرة الداخلية أن المقاطع هي رقائق LED منفصلة. جدول ترتيب الأطراف ضروري للتوصيل الصحيح:

• أطراف الأنود المشتركة:الأطراف 1 و 3 متصلان معًا كأنود للمقاطع G و H و J (المقاطع الرأسية على الجانب الأيمن والمقطع الأفقي المركزي). الطرف 14 هو الأنود للمقاطع B و C والنقطة العشرية (D.P.).
• أطراف الكاثود:الأطراف 7 (H & J) و 8 (G) و 9 (D.P.) و 10 (C) و 11 (B) هي كاثودات لمقاطع فردية أو أزواج من المقاطع. لإضاءة مقطع ما، يجب توصيل الكاثود المقابل له بجهد أقل (أرضي) بينما يتم تزويد الأنود المشترك ذي الصلة بجهد موجب عبر مقاومة تحديد تيار.
• أطراف غير متصلة:يتم تمييز الأطراف 2 و 4 و 5 و 6 و 12 و 13 بـ "NO PIN" أو "NO CONNECTION"، مما يعني أنها موجودة ماديًا للاستقرار الميكانيكي ولكن ليس لها وظيفة كهربائية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الرئيسي المقدم هو مواصفات درجة حرارة اللحام: بحد أقصى 260°مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم تحت مستوى الجلوس. هذا بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري لرقائق LED والعدسة الإيبوكسية والوصلات السلكية الداخلية.

• العملية:هذه المعلمة مناسبة لكل من عمليات اللحام بالموجة وإعادة التدفق، على الرغم من أنه يجب الحرص على ضمان بقاء ملف تعريف التجميع بأكمله ضمن الحدود.
• اللحام اليدوي:إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب استخدام مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة، وتقليل وقت التلامس مع الأطراف إلى الحد الأدنى.
• التخزين:على الرغم من عدم تحديده، يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القياسية. يُوصى بتخزين المكونات في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة في بيئة باردة وجافة.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

يتضمن تشغيل شاشة سبعة مقاطع ذات أنود مشترك مثل LTS-4730AJD عادةً استخدام متحكم دقيق أو دائرة متكاملة مخصصة لقيادة الشاشة (مثل سجل الإزاحة 74HC595 مع مقاومات تحديد تيار، أو MAX7219). يجب أن تقوم الدائرة بما يلي:

1. توفير جهد موجب لأطراف الأنود المشتركة (1/3 و 14).
2. سحب التيار عبر أطراف الكاثود الفردية إلى الأرض عبر مقاومات تحديد تيار. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. لمصدر طاقة 5 فولت وتيار مستهدف I_Fبقيمة 10 مللي أمبير مع V_F=2.6 فولت: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 أوم.

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومات تحديد تيار خارجية لكل مقطع أو خط كاثود مشترك. الاعتماد على حد تيار طرف المتحكم الدقيق ليس آمنًا أو موثوقًا.
• لشاشات متعددة الأرقام، يتم استخدام تقنية التعددية حيث يتم إضاءة الأرقام واحدًا تلو الآخر بسرعة. يسمح تصنيف التيار الذروي (90 مللي أمبير عند دورة عمل 1/10) بتيارات أعلى لفترة وجيزة للتعويض عن انخفاض دورة العمل، والحفاظ على السطوع الملحوظ.For multi-digit displays, a multiplexing technique is used where digits are illuminated one at a time rapidly. The peak current rating (90mA at 1/10 duty) allows for brief higher currents to compensate for the reduced duty cycle, maintaining perceived brightness.
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة ولكن ضع في اعتبارك العلبة النهائية. يوفر الوجه الرمادي تباينًا جيدًا في الحالة المطفأة.
• إدارة الحرارة:الالتزام بمنحنى تناقص التيار لبيئات درجة الحرارة العالية. تأكد من التهوية الكافية إذا تم استخدام شاشات متعددة.

8. المقارنة الفنية والتمييز

المميزات الأساسية لـ LTS-4730AJD هي استخدامها لتقنيةAlInGaPواللونالأحمر الفائق color.

• مقارنة بمصابيح LED الحمراء القياسية GaAsP/GaP:تقدم مصابيح LED من نوع AlInGaP عمومًا كفاءة أعلى، وسطوعًا أفضل، وطول موجة أكثر استقرارًا مع تغير درجة الحرارة وتيار القيادة. الأحمر الفائق (650 نانومتر) أعمق وأكثر تشبعًا من الأحمر القياسي (~630 نانومتر)، مما يمكن أن يكون مفيدًا لمؤشرات معينة أو في ظروف الإضاءة المحيطة العالية.
• مقارنة بالشاشات الأكبر/الأصغر حجمًا:الرقم مقاس 0.4 بوصة هو حجم شائع، ويوفر حلًا وسطًا جيدًا. الأرقام الأصغر توفر مساحة ولكن يصعب قراءتها من مسافة؛ الأرقام الأكبر أكثر وضوحًا ولكنها تستهلك مساحة لوحة أكبر وطاقة أكثر.
• مقارنة بالشاشات منخفضة الكفاءة:يشير "متطلبات الطاقة المنخفضة" والسطوع العالي إلى كفاءة إضاءة جيدة، مما يجعله مناسبًا للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو التطبيقات التي يكون فيها توليد الحرارة مصدر قلق.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير الفنية)

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة (650 نانومتر) والطول الموجي السائد (639 نانومتر)؟
ج: طول موجة الذروة هو الذروة الفيزيائية للناتج الطيفي. الطول الموجي السائد هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية على أنه اللون، ويتم حسابه من الطيف الكامل. يستخدم كلاهما لتحديد اللون، وغالبًا ما يكون الطول الموجي السائد أكثر صلة بالتطبيقات البصرية.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟
ج: لا. يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي مع كاثود كل مقطع. يمكن لطرف المتحكم الدقيق المضبوط كمخرج منخفض أن يسحب التيار، لكن المقاومة إلزامية لضبط التيار الصحيح وحماية كل من LED والمتحكم الدقيق.

س: الحد الأقصى للتيار المستمر هو 25 مللي أمبير، لكن شرط الاختبار لـ V_Fهو 20 مللي أمبير. أي منهما يجب أن أستخدم في التصميم؟
ج: 20 مللي أمبير هو شرط اختبار قياسي ونقطة تشغيل شائعة وموثوقة توفر سطوعًا جيدًا مع البقاء ضمن الحد الأقصى المطلق 25 مللي أمبير، مما يسمح بهامش أمان. يمكنك التصميم لتيار 10-20 مللي أمبير اعتمادًا على متطلبات السطوع والطاقة لديك.

س: ماذا يعني "مصنف حسب شدة الإضاءة" لطلبي؟
ج: يعني ذلك أن مصابيح LED يتم فرزها حسب السطوع بعد الإنتاج. عند الطلب، قد تتمكن من تحديد حد أدنى لمجموعة شدة الإضاءة (مثل "400 ميكروكانديلا كحد أدنى") لضمان أن جميع الشاشات في مشروعك لها سطوع متشابه. استشر الموزع أو الشركة المصنعة للحصول على رموز المجموعات المتاحة.

10. مثال عملي لحالة الاستخدام

السيناريو: تصميم قراءة رقمية بسيطة لفولتميتر.
يقوم متحكم دقيق مزود بمحول تناظري إلى رقمي (ADC) بقياس الجهد. يحول البرنامج الثابت هذه القيمة إلى رقم عشري. لعرضه على LTS-4730AJD، سيقوم المتحكم الدقيق بما يلي:

1. استخدام جدول بحث لتحديد المقاطع (a-g, dp) التي تحتاج إلى إضاءة لكل رقم من 0 إلى 9.
2. استخدام روتين تعددية إذا تم استخدام أرقام متعددة. بالنسبة لرقم واحد، سيضع ببساطة أطراف الكاثود الصحيحة في حالة منخفضة مع الحفاظ على أطراف الأنود المشتركة في حالة عالية عبر مفتاح ترانزستور، مع مقاومات تحديد تيار مناسبة على كل خط كاثود.
3. يوفر اللون الأحمر الفائق وضوحًا مرئيًا. الاستهلاك المنخفض للطاقة مفيد إذا كان العداد محمولاً. تسمح زاوية المشاهدة الواسعة برؤية القراءة من الجانب.

11. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد LTS-4730AJD على مادة أشباه الموصلاتAlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم)المزروعة على ركيزة GaAs (زرنيخيد الغاليوم) غير الشفافة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n لهذه المادة، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. بالنسبة لهذا الجهاز، يتم ضبط التركيب لإنتاج ضوء في منطقة "الأحمر الفائق" من الطيف (~650 نانومتر). تساعد الركيزة غير الشفافة في تحسين التباين عن طريق امتصاص الضوء الشارد. كل مقطع من الرقم هو رقاقة LED منفصلة أو جزء من رقاقة، موصلة داخليًا بالأطراف المقابلة.

12. اتجاهات التكنولوجيا

بينما تظل شاشات السبعة مقاطع أساسية، تشمل اتجاهات تكنولوجيا المؤشرات:

• التكامل:الاتجاه نحو شاشات ذات دوائر متكاملة لقيادة الشاشة (واجهات I2C، SPI) لتبسيط تصميم المتحكم الدقيق وتقليل عدد المكونات.
• المواد:التطوير المستمر في مواد LED مثل InGaN (للأزرق/الأخضر/الأبيض) وتحسين AlInGaP لتحقيق كفاءة أعلى ونطاق ألوان أوسع.
• زيادة اعتماد عبوات أجهزة التركيب السطحي (SMD) للتجميع الآلي، على الرغم من أن الشاشات المثقوبة مثل هذه تظل شائعة للنماذج الأولية والإصلاح وبعض التطبيقات الصناعية.Increased adoption of surface-mount device (SMD) packages for automated assembly, though through-hole displays like this one remain popular for prototyping, repair, and certain industrial applications.
• البدائل:لمعلومات أكثر تعقيدًا، أصبحت وحدات OLED أو شاشات LCD من نوع TFT أكثر تنافسية من حيث التكلفة، ولكن للقراءات الرقمية البسيطة والمشرقة ومنخفضة الطاقة والموثوقة للغاية، تظل شاشات LED السبعة مقاطع مثل LTS-4730AJD حلاً قويًا ومثاليًا.