1. نظرة عامة على المنتج
LTC-5674JG هي وحدة عرض رقمية LED صلبة ثلاثية الأرقام. وظيفتها الأساسية هي توفير قراءات رقمية واضحة وعالية الوضوح في مختلف الأجهزة الإلكترونية وأجهزة القياس. تستخدم التقنية الأساسية رقائق LED من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) مثبتة على ركيزة GaAs غير شفافة. يُعرف نظام المواد هذا بكفاءته العالية ونقاء لونه الممتاز في الطيف الأخضر. يتميز الجهاز بلوحة وجه رمادية وشرائط بيضاء، تعمل معًا لتعزيز التباين وسهولة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة. تم تصميم العرض للتطبيقات التي تتطلب مؤشرًا رقميًا موثوقًا وطويل الأمد وموفرًا للطاقة.
1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدفة
يقدم العرض عدة مزايا رئيسية تجعله مناسبًا للتطبيقات المهنية والصناعية. متطلباته المنخفضة للطاقة تمثل فائدة كبيرة للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي استهلاك الطاقة. المظهر الممتاز للأحرف، إلى جانب السطوع العالي والتباين العالي، يضمن سهولة القراءة من مسافة وفي ظروف إضاءة محيطة متنوعة. زاوية المشاهدة الواسعة تتيح إمكانية القراءة من مواقع خارج المحور، وهو أمر بالغ الأهمية في بيئات المستخدمين المتعددين أو عندما لا يكون العرض مواجهًا للمستخدم مباشرةً. البناء ذو الحالة الصلبة يوفر موثوقية متأصلة، مع عدم وجود أجزاء متحركة ومقاومة عالية للصدمات والاهتزاز. يتم تصنيف الجهاز وفقًا للشدة الضوئية، مما يعني أن الوحدات يتم فرزها وتصنيفها بناءً على إخراجها الضوئي، مما يسمح للمصممين باختيار القطع لتحقيق سطوع متسق عبر خط إنتاج. أخيرًا، التغليف الخالي من الرصاص يضمن الامتثال للوائح البيئية الحديثة مثل RoHS. يشمل السوق المستهدف لوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار والقياس، والأجهزة الطبية، ولوحات عدادات السيارات (للشاشات الثانوية)، والأجهزة الاستهلاكية حيث يكون عرض البيانات الرقمية الواضح مطلوبًا.
2. Technical Parameter Deep-Dive and Objective Interpretation
يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للمعايير الكهربائية والبصرية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات، موضحاً أهميتها لمهندسي التصميم.
2.1 Absolute Maximum Ratings
تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. وهي غير مخصصة للعملية العادية.
- Power Dissipation Per Segment (70 mW): هذا هو الحد الأقصى للطاقة الكهربائية التي يمكن تحويلها إلى حرارة (وضوء) بواسطة مقطع واحد دون التسبب في تلف. يتجاوز هذا الحد خطر ارتفاع درجة حرارة التقاطع أشباه الموصلات، مما يؤدي إلى تقليل العمر الافتراضي أو فشل كارثي. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة القيادة تحد من التيار للحفاظ على تبديد الطاقة أقل من هذه القيمة، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية.
- تيار الذروة الأمامي لكل مقطع (60 مللي أمبير @ 1 كيلوهرتز، دورة عمل 10٪): يسمح هذا التصنيف بالتشغيل النبضي بتيارات أعلى من التصنيف المستمر. تمنع دورة العمل 10٪ (تشغيل لمدة 10٪ من الوقت، إيقاف لمدة 90٪) والتردد 1 كيلوهرتز تراكم الحرارة. يمكن استخدام هذا في أنظمة تعدد الإرسال أو لتحقيق سطوع أعلى لحظي. من الأهمية بمكان ألا يتجاوز متوسط التيار مع مرور الوقت التصنيف المستمر.
- التيار المستمر الأمامي لكل قطعة (25 مللي أمبير): أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه على قطعة بشكل غير محدود في ظل ظروف محددة (يفترض عند 25 درجة مئوية). هذه هي المعلمة الأساسية لتصميم مشغلات التيار الثابت. عامل التخفيض البالغ 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية أمر بالغ الأهمية. على سبيل المثال، عند 85 درجة مئوية، سيكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر هو: 25 مللي أمبير - ((85 درجة مئوية - 25 درجة مئوية) * 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية) = 25 مللي أمبير - 19.8 مللي أمبير = 5.2 مللي أمبيريُبرز هذا التخفيض الشديد في التصنيف أهمية إدارة الحرارة في البيئات عالية الحرارة.
- الجهد العكسي لكل قطعة (5 فولت): أقصى جهد يمكن تطبيقه في الاتجاه العكسي (القطب الموجب بالنسبة للأنود) قبل أن ينهار تقاطع الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED). هذه قيمة منخفضة نسبيًا، وهي نموذجية لمصابيح LED، مما يؤكد الحاجة إلى الحماية في الدوائر التي قد تحدث فيها تقلبات عكسية في الجهد (على سبيل المثال، أثناء تسلسلات بدء التشغيل أو في الأحمال الحثية).
- Operating & Storage Temperature Range (-35°C to +85°C): يحدد حدود درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق والتخزين في حالة عدم التشغيل. سيتأثر الأداء عند درجات الحرارة القصوى (على سبيل المثال، ينخفض شدة الإضاءة في درجات الحرارة المرتفعة، ويزداد الجهد الأمامي في درجات الحرارة المنخفضة).
2.2 Electrical & Optical Characteristics
هذه هي معايير الأداء النموذجية والمضمونة في ظل ظروف الاختبار المحددة.
- متوسط شدة الإضاءة لكل قطعة (IV): هذا هو المقياس الرئيسي للسطوع.
- الحد الأدنى/النموذجي/الأقصى: 200 / 577 / 6346 μcd @ IF=10 مللي أمبير: النطاق الواسع من 200 إلى 6346 μcd يشير إلى عملية فرز وتصنيف كبيرة. الـ النموذجي قيمة 577 μcd هي الأداء المتوسط المتوقع. يجب على المصممين استخدام الـ الحد الأدنى قيمة (200 μcd) لحسابات السطوع في أسوأ الحالات لضمان إمكانية القراءة تحت جميع الظروف. تظهر القيمة القصوى العالية السطوع المحتمل للوحدات المختارة.
- ملاحظة شرط الاختبار: يتم قياس شدة الإضاءة باستخدام مستشعر مُرشَّح لمطابقة منحنى استجابة العين الضوئي (المتكيف مع النهار) CIE (V(λ)). وهذا يضمن ارتباط القياس بإدراك الإنسان للسطوع، وليس فقط القدرة الإشعاعية الخام.
- جهد الأمامية لكل قطعة (VF): النموذجي/الأقصى: 2.1 / 2.6 فولت عند تيارF=20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء أثناء التشغيل. ال الحد الأقصى قيمة 2.6V حاسمة لتصميم مصدر الطاقة أو دائرة القيادة؛ يجب أن توفر على الأقل هذا الجهد لضمان تشغيل جميع الوحدات بشكل صحيح. الاختلاف (2.1V إلى 2.6V) يعود إلى تفاوتات التصنيع الطبيعية لأشباه الموصلات.
- ذروة الطول الموجي للانبعاث (λp): Typ: 571 nm @ IF=20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي يصدر عنده الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) أكبر قدر من الطاقة الضوئية. يقع 571 نانومتر في المنطقة الخضراء-الصفراء من الطيف المرئي. يتم تحديد هذه المعلمة من خلال التركيب المادي لـ AlInGaP.
- الطول الموجي السائد (λd): النموذجي: 572 نانومتر. يختلف قليلاً عن الطول الموجي الذروة، هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية على أنه مطابق للون الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED). وهو العامل الأساسي المحدد للون المعروض.
- عرض النصف للخط الطيفي (Δλ): النموذجي: 15 نانومتر. يقيس هذا الانتشار للطيف المنبعث. تشير القيمة 15 نانومتر إلى لون أخضر ذي نطاق ضيق ونقي نسبيًا، وهو مرغوب للحصول على تشبع لوني عالٍ.
- التيار العكسي لكل قطعة (IR): الحد الأقصى: 100 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عندما يكون الصمام الثنائي الباعث للضوء في حالة انحياز عكسي عند أقصى تصنيف له. وهو بشكل عام مهمل في تصميم الدوائر.
- نسبة مطابقة الشدة الضوئية (IV-m): Max: 2:1 @ IF=1mA. هذا معيار حاسم للشاشات متعددة المقاطع. فهو يضمن أنه داخل الجهاز الواحد، لن يقل سطوع أغمق مقطع عن نصف سطوع ألمع مقطع (بنسبة 2:1). وهذا يضمن مظهرًا موحدًا لجميع الأرقام والمقاطع.
3. شرح نظام التصنيف
تشير ورقة البيانات بوضوح إلى أن الجهاز "مصنف وفقًا للشدة الضوئية". وهذا يعني وجود عملية تصنيف حيث يتم اختبار الوحدات المصنعة وفرزها إلى مجموعات مختلفة (فئات) بناءً على قياس ناتجها الضوئي عند تيار اختبار قياسي (على الأرجح 10 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير).
- الغرض: تزويد المصممين بمستويات سطوع يمكن التنبؤ بها ومتسقة. من خلال شراء قطع من فئة محددة، يمكن للمهندس ضمان أن جميع الشاشات في الدفعة الإنتاجية لها سطوع متشابه، مما يتجنب اختلافات ملحوظة بين الوحدات في المنتج.
- الدليل في ورقة البيانات: النطاق الواسع جدًا المحدد للشدة الضوئية (200 إلى 6346 μcd) يشير بقوة إلى أن هذا هو الانتشار الكلي عبر جميع الفئات. عادةً ما يشير رمز طلب محدد أو لاحقة (غير مفصل في هذا المقتطف) إلى درجة الفئة.
- الآثار المترتبة على التصميم: بالنسبة للتطبيقات التي يكون فيها اتساق السطوع أمرًا بالغ الأهمية (مثل لوحات الأجهزة)، يجب على المصمم تحديد bin المطلوب عند الطلب. قد يؤدي استخدام مزيج عشوائي من bins إلى تباين غير مقبول في السطوع.
4. تحليل منحنى الأداء
بينما يشير مقتطف PDF المقدم إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية"، فإن الرسوم البيانية المحددة غير مدرجة في النص. بناءً على السلوك القياسي لـ LED، يمكننا استنتاج المحتوى المحتمل وأهميته.
4.1 معلومات المنحنى المستنتجة
- Forward Current (IF) مقابل الجهد الأمامي (VF) منحنى: يوضح هذا الرسم البياني العلاقة الأسية النموذجية للدايود. فهو يساعد المصممين على فهم المقاومة الديناميكية للـ LED والجهد الدقيق المطلوب لتيار تشغيل معين، وهو أمر مهم بشكل خاص عند استخدام تقنية تحديد التيار البسيطة القائمة على المقاوم.
- شدة الإضاءة (IV) مقابل التيار الأمامي (IF) منحنى: هذا أمر بالغ الأهمية. سيوضح كيف تزداد السطوع مع زيادة التيار. عادة ما تكون العلاقة خطية ضمن نطاق معين، لكنها تصل إلى مرحلة التشبع عند التيارات العالية جدًا بسبب التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة. يسمح هذا المنحنى للمصممين بالموازنة بين السطوع واستهلاك الطاقة/توليد الحرارة.
- شدة الإضاءة (IV) مقابل منحنى درجة الحرارة المحيطة: سيقوم هذا الرسم البياني بتحديد مقدار انخفاض السطوع مع زيادة درجة الحرارة. تتمتع مصابيح LED المصنوعة من AlInGaP عمومًا بأداء أفضل في درجات الحرارة المرتفعة مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaP، لكن السطوع لا يزال ينخفض. هذه البيانات ضرورية لتصميم أنظمة تعمل بموثوقية عبر نطاق درجة الحرارة الكامل.
- منحنى الشدة النسبية مقابل الطول الموجي (الطيف): سيعرض هذا بصريًا ذروة الانبعاث الضيقة حول 571-572 نانومتر بعرض نصف يبلغ 15 نانومتر، مما يؤكد نقاء اللون.
الأهمية: توفر هذه المنحنيات بيانات أداء ديناميكية لا تستطيع الجداول الثابتة تقديمها. إنها تمكن من النمذجة التنبؤية لسلوك الشاشة تحت ظروف التشغيل الواقعية وغير القياسية.
5. Mechanical and Packaging Information
5.1 الأبعاد الفيزيائية
تتضمن ورقة البيانات رسمًا بيانيًا لـ "PACKAGE DIMENSIONS" (التفاصيل غير موجودة في النص). تشمل الميزات الرئيسية لعرض ثلاثي الأرقام نموذجي مقاس 0.52 بوصة الطول الإجمالي والعرض والارتفاع، وارتفاع الرقم (13.2 ملم)، وعرض القطعة، والمسافة بين الأرقام. يتم تعريف مستوى الجلوس ومواضع الأطراف. جميع الأبعاد لها تسامح ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك، وهو المعيار لهذا النوع من المكونات ويجب مراعاته في تصميم بصمة PCB وفتحات اللوحة.
5.2 توصيل الدبابيس والدائرة الداخلية
يحتوي الجهاز على أنود مشترك التكوين. هذا يعني أن أقطاب الأنود لجميع مصابيح LED لرقم معين متصلة معًا داخليًا. جدول توزيع الأطراف ضروري:
- الأرقام: Common anodes for Digit 1, 2, and 3 are available on pins 12, 13, 27, 28, 29 (note: pins 13 & 28 both for Digit 2; 12 & 29 both for Digit 1; 27 for Digit 3). This duplication provides layout flexibility.
- المقاطع: الأقطاب السالبة الفردية للمقاطع من A إلى G موجودة على المسارات 23، 16، 17، 18، 22، 21، 20 على التوالي.
- النقاط العشرية: ثلاثة مسارات منفصلة للأقطاب السالبة للنقطة العشرية لكل رقم (DP1، DP2، DP3) على المسارات 26، 19/10، 24. المساران 19 و 10 متصلان معًا بـ DP للرقم 2.
- أطراف غير متصلة (NC): العديد من الأطراف (1-11، 15، 30) مُشار إليها بـ \"NO CONNECTION\". لا تحتوي على توصيل كهربائي داخلي ويمكن تركها غير موصلة أو استخدامها للثبات الميكانيكي أثناء اللحام.
- مخطط الدائرة الداخلية: سيظهر هذا الأنود المشترك لكل رقم متصل بدبابيسه، مع كاثود كل قطعة LED متصل بدببوسه الخاص. فهم هذا الأمر ضروري لتصميم دائرة تشغيل متعددة الإرسال.
6. إرشادات اللحام والتجميع
تحدد ورقة البيانات شرط لحام واحد: 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس لمدة 3 ثوانٍ عند 260 درجة مئوية.
- التفسير: هذا دليل للحام الموجة أو الحام اليدوي. يشير إلى أن الأطراف يمكنها تحمل الغمر في اللحام عند درجة حرارة 260°C لفترة قصيرة. تعليمية \"أسفل مستوى الجلوس\" تمنع صعود اللحام لأعلى الطرف بعيدًا جدًا، مما قد يتسبب في إجهاد حراري أو ميكانيكي على الغلاف.
- Reflow Soldering: لا يوفر ورقة البيانات ملف تعريف إعادة التدفق. بالنسبة لتجميع SMT الحديث (على الرغم من أن هذا يبدو جهازًا مثقوبًا)، فمن المحتمل أن يكون ملف تعريف إعادة التدفق القياسي الخالي من الرصاص بدرجة حرارة ذروة حوالي 245-260 درجة مئوية مقبولاً، ولكن يجب مراقبة درجة حرارة جسم العبوة القصوى للبقاء ضمن حد درجة حرارة التخزين (85 درجة مئوية).
- احتياطات عامة:
- تجنب التعرض لإجهاد ميكانيكي مفرط على الأطراف أثناء الإدخال.
- استخدم الصمغ المناسب وتأكد من التنظيف الكامل إذا لزم الأمر لمنع التآكل.
- لا تتجاوز وقت ودرجة حرارة اللحام المحددة لتجنب إتلاف الوصلات السلكية الداخلية أو شرائح LED.
- ظروف التخزين: قم بالتخزين في النطاق المحدد من -35°C إلى +85°C، في بيئة جافة لمنع امتصاص الرطوبة الذي قد يتسبب في "انتفاخ مثل الفشار" أثناء اللحام.
7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم
7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- لوحات التحكم الصناعية: لعرض القيم المحددة، وقيم العمليات (درجة الحرارة، الضغط، العدد)، وقراءات المؤقتات.
- Test & Measurement Equipment: أجهزة القياس المتعددة الرقمية، عدادات التردد، مصادر الطاقة، راسمات الذبذبات (للعروض الثانوية).
- الأجهزة الطبية: أجهزة مراقبة المرضى (للمعايير غير الحرجة)، مضخات التسريب، معدات التشخيص.
- سوق قطع غيار السيارات/الشاشات الثانوية: حواسيب الرحلة، مقاييس التعزيز، أجهزة مراقبة الجهد الكهربائي.
- الأجهزة الاستهلاكية/التجارية: أفران الميكروويف، صانعات القهوة، معدات اللياقة البدنية، أجهزة نقاط البيع.
7.2 اعتبارات التصميم الحرجة
- تحديد التيار: مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. استخدم دائمًا مقاومًا محددًا للتيار أو دائرة قيادة ذات تيار ثابت. احسب قيمة المقاوم باستخدام الحد الأقصى الجهد الأمامي (2.6 فولت) والتيار المطلوب (≤25 مللي أمبير مخفض حسب درجة الحرارة) من جهد مصدر الطاقة (Vمصدر): R = (Vمصدر - VF_max) / IF.
- قيادة متعددة الإرسال: For a multi-digit أنود مشترك display, multiplexing is the standard driving technique. A microcontroller sequentially turns on one digit's أنود مشترك at a time while applying the الكاثود pattern for that digit's number. The refresh rate must be high enough (typically >60 Hz) to avoid visible flicker.
- حساب التيار: في التعددية، نظرًا لأن كل رقم يكون قيد التشغيل لجزء فقط من الوقت (1/3 لعرض مكون من 3 أرقام)، فإن اللحظي يمكن أن يكون تيار القطعة أعلى لتحقيق نفس متوسط السطوع. إذا كنت تريد متوسط تيار 10 مللي أمبير لكل قطعة، ولديك 3 أرقام مدمجة مع دورة عمل متساوية، يمكنك استخدام تيار لحظي ذروي قدره 30 مللي أمبير. يجب أن يظل هذا محترمًا للـ تيار الذروة الأمامي rating (60 مللي أمبير تحت ظروف النبض).
- إدارة الحرارة: ضع في الاعتبار تبديد الطاقة (70 ميلي واط كحد أقصى لكل مقطع). إذا كنت تقوم بتشغيل عدة مقاطع في رقم بشكل مستمر، فقد تتراكم الحرارة. تأكد من وجود تدفق هواء كافٍ أو استخدام مشتت حراري إذا كنت تعمل بالقرب من الحدود القصوى، خاصة في درجات الحرارة المحيطة المرتفعة. تذكر قاعدة تخفيض التيار.
- زاوية الرؤية: ضع الشاشة بحيث يتوافق محور المشاهدة المقصود مع زاوية المشاهدة المثلى للجهاز (عادةً ما تكون عمودية على الوجه).
- الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي: على الرغم من عدم ذكر ذلك صراحةً، فإن مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. نفذ احتياطات التعامل القياسية مع التفريغ الكهروستاتيكي أثناء التجميع.
8. Technical Comparison and Differentiation
على الرغم من عدم تقديم مقارنة مباشرة مع أرقام قطع أخرى، يمكننا تسليط الضوء على المزايا المتأصلة لتقنية AlInGaP المستخدمة في هذه الشاشة مقارنةً بالتقنيات القديمة أو البديلة:
- مقابل مصابيح LED الخضراء التقليدية من GaP (فوسفيد الغاليوم): يوفر AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بشكل ملحوظ، مما يؤدي إلى شاشات أكثر سطوعًا بكثير لنفس تيار القيادة. كما يتمتع عمومًا بأداء أفضل في درجات الحرارة العالية واستقرار لوني محسن.
- مقابل مصابيح LED الزرقاء/البيضاء عالية السطوع من GaN (نيتريد الغاليوم) مع مرشحات: لإنتاج الضوء الأخضر، يمكن استخدام مصباح LED أزرق من GaN مع مادة فسفورية (لصنع الضوء الأبيض) ومرشح أخضر، لكن هذه الطريقة أقل كفاءة بطبيعتها من مصباح LED أخضر باعث مباشر مثل AlInGaP، حيث يمتص المرشح معظم الضوء. يوبعث المباشر لونًا أكثر نقاءً وكفاءة أعلى للضوء الأخضر أحادي اللون.
- مقابل شاشة VFD (عرض الفلورسنت المفرغ) أو شاشة LCD مع إضاءة خلفية: شاشة LED هذه صلبة البنية، أكثر متانة، لديها نطاق تشغيل أوسع لدرجة الحرارة، وتتطلب إلكترونيات قيادة أبسط وبجهد مستمر أقل مقارنة بشاشات VFD (التي تحتاج إلى جهد عالي). مقارنة بشاشات LCD، فهي توفر زوايا مشاهدة فائقة، وسطوعًا، وأداءً أفضل في البيئات منخفضة الحرارة، على الرغم من أنها تستهلك طاقة أكبر للشاشات متعددة المقاطع ومحدودة في إصدار الضوء، وليس في تشكيل رسومات عشوائية.
9. الأسئلة المتكررة (بناءً على المعايير الفنية)
- س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من دبوس متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟ ج: لا. دبوس المتحكم الدقيق عادةً ما يزود أو يستقبل تيارًا أقصاه 20-25 مللي أمبير وبجهد 5 فولت (أو 3.3 فولت). جهد التشغيل الأمامي للصمام الثنائي الباعث للضوء هو حوالي 2.1-2.6 فولت. يجب استخدام مقاومة محددة للتيار. لمصدر جهد 5 فولت واستهداف تيار 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120Ω. قد لا يكون دبوس المتحكم الدقيق قادرًا على تزويد 20 مللي أمبير بشكل مستمر؛ استخدم ترانزستور أو دائرة متكاملة سائق.
- س: لماذا نطاق شدة الإضاءة كبير جدًا (من 200 إلى 6346 ميكروكانديلا)؟ ج: هذا يعكس binning يتم فرز الوحدات بعد الإنتاج. ستشتري من حاوية محددة (مثل حاوية 1000-2000 μcd) للحصول على سطوع متسق. يوضح ورقة البيانات النطاق الإجمالي المحتمل.
- س: ماذا يعني "مصعد مشترك" لتصميم الدائرة الخاص بي؟ ج: يعني أنك تتحكم في العرض عن طريق تبديل الجهد الموجب (المصعد) لكل رقم تشغيل/إيقاف، بينما يقوم المتحكم الدقيق أو دائرة التشغيل بتوصيل الطرف المناسب بالأرض الكاثود الأطراف لإضاءة شرائح محددة. وهذا عكس شاشة الكاثود المشترك.
- س: منحنى تخفيض التصنيف يشير إلى أنه يمكنني استخدام 5.2 مللي أمبير فقط عند 85 درجة مئوية. هل سيكون عرضي خافتًا جدًا؟ ج: من المحتمل. يجب عليك التحقق من منحنيات شدة الإضاءة مقابل التيار ومقابل درجة الحرارة. عند تيار أقل ودرجة حرارة أعلى، ينخفض السطوع بشكل ملحوظ. للتشغيل في درجات الحرارة العالية، قد تحتاج إلى اختيار مجموعة سطوع أعلى في البداية أو تقبل عرضًا أقل سطوعًا. إدارة الحرارة لتقليل درجة حرارة تقاطع LED هي المفتاح.
- س: كيف يمكنني توصيل النقاط العشرية؟ أ: إنها مصابيح LED منفصلة ذات أقطاب سالبة خاصة بها (الطرفيات 26، 19/10، 24). عالجها كقطعة إضافية ("DP"). لإضاءة الفاصلة العشرية على الرقم 1، يجب توصيل الطرفية 26 بالأرضي بينما يكون المصعد للرقم 1 تحت الجهد.
10. دراسة حالة عملية للتصميم والاستخدام
السيناريو: تصميم مقياس حرارة مكون من 3 أرقام لفرن صناعي.
- المتطلبات: نطاق العرض 0-999 درجة مئوية. التشغيل في بيئة تصل إلى 70 درجة مئوية. يجب أن يكون قابلاً للقراءة بوضوح من مسافة مترين في مصنع جيد الإضاءة.
- اختيار المكونات: LTC-5674JG مناسب بسبب نطاق درجة حرارته (-35 إلى +85 درجة مئوية) وسطوعه العالي.
- حساب السطوع: عند درجة حرارة محيطة 70 درجة مئوية، خفض التيار المستمر: 25 مللي أمبير - ((70-25)*0.33) ≈ 25 - 14.85 = 10.15 مللي أمبير كحد أقصى مستمر. لتحويل الإشارة إلى أرقام متعددة (3 أرقام)، استخدم دورة عمل 1/3. لتحقيق سطوع متوسط جيد، استخدم تيار ذروة قدره 25 مللي أمبير (ضمن التصنيف النبضي 60 مللي أمبير). متوسط التيار لكل مقطع = 25 مللي أمبير / 3 ≈ 8.3 مللي أمبير، وهو آمن بالنسبة لدرجة الحرارة.
- Driver Circuit: استخدم متحكمًا دقيقًا يحتوي على عدد كافٍ من دبابيس الإدخال/الإخراج. استخدم 3 ترانزستورات NPN (أو ترانزستورات MOSFET من نوع P-channel) لتحويل دبابيس الأنود المشتركة الثلاثة (الأرقام 1،2،3) إلى جهد Vcc. استخدم مقاومات تحديد تيار على كل خط من خطوط الكاثود السبعة للشاشة (A-G). قد لا يتم استخدام النقاط العشرية. يقوم المتحكم الدقيق بتشغيل روتين تعدد الإرسال، حيث يشغل ترانزستور رقم واحد في كل مرة ويخرج كود الشاشة السباعية لذلك الرقم.
- الاعتبارات الحرارية: ثبت الشاشة على اللوحة الخارجية حيث يوجد بعض تدفق الهواء. تجنب وضعها مباشرة بجانب مصدر حرارة رئيسي على لوحة الدوائر المطبوعة.
- النتيجة: شاشة موثوقة وواضحة تلبي المتطلبات البيئية ومتطلبات سهولة القراءة.
11. مقدمة مبدأ التكنولوجيا
يعتمد LTC-5674JG على AlInGaP (ألومنيوم إنديوم غاليوم فوسفيد) تكنولوجيا أشباه الموصلات المزروعة على GaAs (غاليوم زرنيخيد) الركيزة. يمتلك نظام المواد هذا فجوة نطاق مباشرة تتوافق مع انبعاث الضوء في المناطق الحمراء والبرتقالية والصفراء والخضراء من الطيف. يتم تحقيق اللون المحدد (الأخضر 571-572 نانومتر) من خلال التحكم الدقيق في نسب الألومنيوم والإنديوم والغاليوم والفوسفور أثناء نمو البلورة. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تمتص الركيزة غير الشفافة GaAs بعض الضوء المنبعث، لكن تصميمات الرقائق الحديثة وهندسات الاستخراج الفعالة تسمح بكفاءة كمومية خارجية عالية. "الوجه الرمادي والشرائط البيضاء" هما جزء من الغلاف البلاستيكي. يعمل الوجه الرمادي (غالبًا رمادي داكن أو أسود) كخلفية ذات انعكاسية منخفضة لتحسين التباين. الشرائط البيضاء هي مناطق تشتت للضوء تقع مباشرة فوق رقائق LED الصغيرة، وتنشر ضوء المصدر النقطي بالتساوي عبر منطقة الشريط لخلق مظهر متوهج موحد.
مصطلحات مواصفات LED
شرح كامل للمصطلحات التقنية للـ LED
الأداء الكهروضوئي
| المصطلح | الوحدة/التمثيل | شرح مبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| Luminous Efficacy | لومن/وات (لومن لكل واط) | الناتج الضوئي لكل واط من الكهرباء، القيمة الأعلى تعني كفاءة طاقية أكبر. | يحدد بشكل مباشر درجة كفاءة الطاقة وتكلفة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي | lm (lumens) | إجمالي الضوء المنبعث من المصدر، يُشار إليه عادةً باسم "السطوع". | يحدد ما إذا كان الضوء ساطعًا بدرجة كافية. |
| زاوية الرؤية | ° (درجات)، على سبيل المثال، 120° | الزاوية التي تنخفض عندها شدة الضوء إلى النصف، وتحدد عرض الحزمة. | يؤثر على مدى الإضاءة وانتظامها. |
| CCT (درجة حرارة اللون) | K (Kelvin)، على سبيل المثال، 2700K/6500K | دفء/برودة الضوء، القيم المنخفضة تميل للصفرة/الدفء، والقيم الأعلى تميل للبياض/البرودة. | يحدد أجواء الإضاءة والسيناريوهات المناسبة. |
| CRI / Ra | بدون وحدة، 0–100 | القدرة على عرض ألوان الأشياء بدقة، Ra≥80 يعتبر جيدًا. | يؤثر على دقة الألوان، يُستخدم في أماكن ذات متطلبات عالية مثل المراكز التجارية والمتاحف. |
| SDCM | خطوات قطع ناقص MacAdam، على سبيل المثال، "خطوة 5" | مقياس اتساق اللون، الخطوات الأصغر تعني لونًا أكثر اتساقًا. | يضمن لونًا موحدًا عبر نفس الدفعة من مصابيح LED. |
| الطول الموجي السائد | نانومتر (نانومتر)، على سبيل المثال: 620 نانومتر (أحمر) | الطول الموجي المقابل للون مصابيح LED الملونة. | يحدد درجة لون مصابيح LED أحادية اللون الحمراء والصفراء والخضراء. |
| التوزيع الطيفي | منحنى الطول الموجي مقابل الشدة | يُظهر توزيع الشدة عبر الأطوال الموجية. | يؤثر على تجسيد الألوان والجودة. |
Electrical Parameters
| المصطلح | رمز | شرح مبسط | اعتبارات التصميم |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage | Vf | الحد الأدنى للجهد لتشغيل LED، مثل "عتبة البدء". | يجب أن يكون جهد السائق ≥ Vf، وتتجمع الجهود لمصابيح LED المتصلة على التوالي. |
| Forward Current | If | القيمة الحالية للتشغيل العادي لـ LED. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| الحد الأقصى للتيار النبضي | Ifp | تيار الذروة الذي يمكن تحمله لفترات قصيرة، يُستخدم للتعتيم أو الوميض. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| Reverse Voltage | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن لـ LED تحمله، تجاوزه قد يتسبب في الانهيار. | يجب أن تمنع الدائرة الاتصال العكسي أو ارتفاع الجهد المفاجئ. |
| المقاومة الحرارية | Rth (°C/W) | مقاومة انتقال الحرارة من الشريحة إلى اللحام، كلما كانت أقل كان أفضل. | المقاومة الحرارية العالية تتطلب تبديد حرارة أقوى. |
| ESD Immunity | فولت (نموذج جسم الإنسان)، على سبيل المثال: 1000 فولت | القدرة على تحمل التفريغ الكهروستاتيكي، كلما زادت القيمة قلّت القابلية للتأثر. | ضرورة اتخاذ إجراءات مضادة للكهرباء الساكنة في الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED الحساسة. |
Thermal Management & Reliability
| المصطلح | Key Metric | شرح مبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | درجة حرارة التشغيل الفعلية داخل شريحة LED. | كل انخفاض بمقدار 10°C قد يضاعف العمر الافتراضي؛ الارتفاع الشديد يتسبب في توهين الضوء وتحول اللون. |
| تدهور التدفق الضوئي | L70 / L80 (ساعات) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من القيمة الأولية. | يُعرّف بشكل مباشر "العمر الافتراضي" لـ LED. |
| Lumen Maintenance | % (مثال: 70%) | نسبة السطوع المحتفظ به بعد مرور الوقت. | يشير إلى الاحتفاظ بالسطوع على المدى الطويل. |
| انزياح اللون | Δu′v′ or MacAdam ellipse | درجة تغير اللون أثناء الاستخدام. | يؤثر على اتساق اللون في مشاهد الإضاءة. |
| الشيخوخة الحرارية | تدهور المواد | التدهور الناتج عن التعرض لدرجات حرارة مرتفعة على المدى الطويل. | قد يؤدي إلى انخفاض السطوع، أو تغير اللون، أو فشل الدائرة المفتوحة. |
Packaging & Materials
| المصطلح | الأنواع الشائعة | شرح مبسط | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| نوع العبوة | EMC، PPA، السيراميك | مادة الغلاف التي تحمي الشريحة وتوفر واجهة بصرية/حرارية. | EMC: مقاومة جيدة للحرارة، تكلفة منخفضة؛ السيراميك: تبديد حراري أفضل، عمر أطول. |
| هيكل الشريحة | أمامي، Flip Chip | ترتيب أقطاب الشريحة. | Flip chip: تبديد حراري أفضل، وفعالية أعلى، للاستخدامات عالية الطاقة. |
| طلاء الفوسفور | YAG، سيليكات، نيتريد | يغطي الشريحة الزرقاء، يحول بعضها إلى اللون الأصفر/الأحمر، ويمزج للحصول على اللون الأبيض. | تؤثر الفوسفورات المختلفة على الفعالية، ودرجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، ومؤشر تجسيد اللون (CRI). |
| Lens/Optics | مسطح، عدسة مجهرية، انعكاس داخلي كلي | هيكل بصري على السطح يتحكم في توزيع الضوء. | يحدد زاوية الرؤية ومنحنى توزيع الضوء. |
Quality Control & Binning
| المصطلح | محتوى التصنيف | شرح مبسط | الغرض |
|---|---|---|---|
| فئة التدفق الضوئي | Code e.g., 2G, 2H | مجمعة حسب السطوع، لكل مجموعة قيم لومن دنيا/قصوى. | يضمن انتظام السطوع في نفس الدفعة. |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | Grouped by forward voltage range. | يسهل مطابقة السائق، ويحسن كفاءة النظام. |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | مجمعة حسب إحداثيات اللون، مما يضمن نطاقًا ضيقًا. | يضمن اتساق اللون، ويتجنب التباين اللوني داخل الجهاز. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K etc. | مجمعة حسب CCT، لكل منها نطاق إحداثيات مقابلة. | تلبي متطلبات CCT لمشاهد مختلفة. |
Testing & Certification
| المصطلح | المعيار/الاختبار | شرح مبسط | الأهمية |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على التدفق الضوئي | إضاءة طويلة الأمد في درجة حرارة ثابتة، مع تسجيل تدهور السطوع. | يُستخدم لتقدير عمر LED (مع TM-21). |
| TM-21 | معيار تقدير العمر الافتراضي | يقدر العمر الافتراضي في ظل الظروف الفعلية بناءً على بيانات LM-80. | يوفر توقعًا علميًا للعمر الافتراضي. |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | يغطي طرق الاختبار البصرية والكهربائية والحرارية. | أساس اختبار معترف به في الصناعة. |
| RoHS / REACH | شهادة بيئية | يضمن عدم وجود مواد ضارة (الرصاص، الزئبق). | متطلبات الوصول إلى السوق دولياً. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادة كفاءة الطاقة | شهادة كفاءة الطاقة والأداء للإضاءة. | يُستخدم في المشتريات الحكومية وبرامج الدعم، ويعزز القدرة التنافسية. |