ورقة بيانات شاشة LED طراز LTC-561JG - ارتفاع الرقم 0.56 بوصة - أخضر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTC-561JG هي وحدة عرض رقمية ثلاثية الأرقام من نوع سبعة أقسام، عالية الأداء ومنخفضة الطاقة. تطبيقها الأساسي في الأجهزة التي تتطلب قراءات رقمية واضحة ومشرقة مثل معدات الاختبار، لوحات التحكم الصناعية، أدوات القياس، والإلكترونيات الاستهلاكية. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لرقائق LED، مما يوفر كفاءة إضاءة ونقاء لوني متفوق مقارنة بالمواد التقليدية.

تتميز الشاشة بارتفاع رقم يبلغ 0.56 بوصة (14.2 ملم)، مما يوفر قابلية قراءة ممتازة. تم تصميمها بتكوين مُشَابِك أنود مشترك، مما يبسط دائرة القيادة عند توصيلها بوحدات التحكم الدقيقة أو مشغلات العرض. كان أحد أهداف التصميم الرئيسية تحقيق أداء ممتاز عند تيارات تشغيل منخفضة جدًا، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تعمل بالبطاريات أو الحساسة للطاقة. الأقسام مستمرة ومتجانسة، ويتم تصنيف الجهاز وفقًا لشدة الإضاءة لضمان الاتساق في دفعات الإنتاج.

2. تعمق في المواصفات الفنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

الأداء البصري هو محور وظيفة هذه الشاشة. عند تيار اختبار قياسي قدره 1 مللي أمبير لكل قسم، تبلغ شدة الإضاءة المتوسطة (Iv) قيمة نموذجية تبلغ 577 ميكرو كنديلا، مع قيمة دنيا محددة تبلغ 200 ميكرو كنديلا. وهذا يضمن أن الشاشة مشرقة بما يكفي لمعظم ظروف الإضاءة الداخلية. يتميز انبعاث الضوء بطول موجة ذروة (λp) يبلغ 571 نانومتر وطول موجة سائد (λd) يبلغ 572 نانومتر، مما يضعها بقوة في المنطقة الخضراء النقية من الطيف المرئي. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 15 نانومتر، مما يشير إلى ناتج لوني ضيق نسبيًا ومحدد جيدًا.

2.2 الخصائص الكهربائية

تحدد المعلمات الكهربائية حدود التشغيل ومتطلبات الطاقة. توضع التقييمات القصوى المطلقة حدود التشغيل الآمن: أقصى تبديد للطاقة 70 ملي واط لكل قسم، أقصى تيار أمامي 60 مللي أمبير (في ظروف النبض بدورة عمل 1/10)، وتيار أمامي مستمر 25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع تخفيض خطي بمقدار 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية فوق تلك الدرجة. أقصى جهد عكسي لكل قسم هو 5 فولت.

في ظروف التشغيل النموذجية (درجة حرارة المحيط = 25 درجة مئوية)، جهد التشغيل الأمامي (Vf) لكل قسم هو 2.6 فولت عند تيار تشغيل 20 مللي أمبير. إحدى الميزات الرئيسية التي يتم تسليط الضوء عليها في ورقة البيانات هي خصائص التيار المنخفض الممتازة للجهاز؛ حيث يتم اختباره واختياره لأداء جيد مع تيار تشغيل منخفض يصل إلى 1 مللي أمبير لكل قسم، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة الكلي للنظام. يتم تحديد التيار العكسي (Ir) بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند انحياز عكسي كامل 5 فولت.

2.3 المواصفات الحرارية والبيئية

تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل يتراوح من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية ونفس نطاق درجة حرارة التخزين. يجعل هذا النطاق الواسع الجهاز مناسبًا للاستخدام في البيئات القاسية، من المجمدات الصناعية إلى المعدات القريبة من مصادر الحرارة. توفر ورقة البيانات أيضًا إرشادات لحام محددة: يمكن تعريض المكون للحم الموجة أو إعادة التدفق بشرط ألا تتجاوز درجة الحرارة عند 1/16 بوصة (حوالي 1.6 ملم) أسفل مستوى الجلوس 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ. هذه المعلومات بالغة الأهمية لتجميع لوحة الدوائر المطبوعة لمنع التلف الحراري لرقائق LED أو الغلاف البلاستيكي.

3. نظام التصنيف والمطابقة

يتم تصنيف LTC-561JG وفقًا لشدة الإضاءة. وهذا يعني أن الوحدات يتم اختبارها وفرزها في مجموعات بناءً على ناتج الضوء المقاس في ظروف اختبار قياسية (عادة 1 مللي أمبير). تضمن عملية التصنيف هذه أن يحصل المصممون على شاشات بمستويات سطوع متسقة، وهو أمر حيوي للشاشات متعددة الأرقام أو المنتجات التي تستخدم فيها وحدات متعددة جنبًا إلى جنب. تحدد ورقة البيانات نسبة مطابقة شدة الإضاءة (للمساحة المضاءة المماثلة) بحد أقصى 2:1. تحدد هذه النسبة التباين المسموح به في السطوع بين أقسام الجهاز الواحد، مما يضمن تجانسًا بصريًا عبر الرقم المعروض.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز ستشمل:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يظهر هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار المار عبر LED والجهد عبره. وهو ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يظهر هذا الرسم البياني كيف يزداد السطوع مع زيادة تيار التشغيل. يكون عادةً دون خطي، مما يعني أن الكفاءة تنخفض عند التيارات العالية جدًا.
• شدة الإضاءة مقابل درجة حرارة المحيط:يوضح هذا المنحنى التخفيض الحراري لناتج الضوء. مع زيادة درجة الحرارة، تنخفض كفاءة الإضاءة بشكل عام.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة الضيقة حول 571-572 نانومتر.

تسمح هذه المنحنيات للمهندسين بتحسين ظروف التشغيل لتطبيق محدد، موازنة بين السطوع، استهلاك الطاقة، وعمر الجهاز.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الفيزيائية

التغليف من النوع القياسي ذو الثقب المار. يتم توفير جميع الأبعاد الحرجة بالمليمترات. التسامح لمعظم الأبعاد هو ±0.25 ملم، مما يضمن التوافق مع تخطيطات لوحات الدوائر المطبوعة القياسية والمقابس. تذكر ملاحظة محددة تسامح انزياح طرف الدبوس بمقدار +0.4 ملم، وهو أمر مهم لمعدات الإدخال الآلي.

5.2 توزيع الأطراف والدائرة الداخلية

يحتوي الجهاز على تكوين 12 طرفًا. يظهر مخطط الدائرة الداخلية أنه شاشة مُشَابِك أنود مشترك. تشارك الأرقام الثلاثة أقطابها الكاثودية للأقسام، ولكل رقم طرف أنود مشترك خاص به (الأطراف 12، 9، و8 للرقم 1، 2، و3 على التوالي). هذا يسمح لوحدة التحكم الدقيقة بإضاءة رقم واحد في كل مرة عن طريق تشغيل الأنود الخاص به وتصريف التيار عبر أطراف الكاثود المناسبة للأقسام. اتصالات الأطراف هي: 1:E، 2:D، 3:DP (النقطة العشرية)، 4:C، 5:G، 6:NC (لا اتصال)، 7:B، 8:أنود الرقم 3، 9:أنود الرقم 2، 10:F، 11:A، 12:أنود الرقم 1.

6. إرشادات اللحام والتجميع

كما ذكر في المواصفات الحرارية، فإن أقصى درجة حرارة لحام مسموح بها هي 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 ملم أسفل مستوى الجلوس. من الضروري الالتزام بهذا لمنع تشوه الغلاف البلاستيكي أو فشل الروابط السلكية الداخلية. بالنسبة للحم إعادة التدفق، يوصى بملف تعريف بدرجة حرارة ذروة أقل من 260 درجة مئوية ووقت محدود فوق نقطة السيولة. بالنسبة للحم اليدوي، يجب استخدام مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة مع أقل وقت تلامس. يجب تخزين الجهاز في كيس الحاجز الرطوبي الأصلي حتى الاستخدام لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يتسبب في ظاهرة \"الفرقعة\" أثناء إعادة التدفق.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

يتطلب تصميم الأنود المشترك المُشَابِك دائرة مشغل. يتضمن هذا عادةً استخدام وحدة تحكم دقيقة ذات عدد كافٍ من أطراف الإدخال/الإخراج أو دائرة متكاملة مخصصة لمشغل شاشة LED (مثل MAX7219 أو TM1637). سيقوم المشغل بتشغيل أنود كل رقم بالتتابع (عبر مفتاح ترانزستور) أثناء إخراج النمط للأقسام التي يجب إضاءتها على ذلك الرقم. مطلوب مقاومة تحديد تيار على التوالي مع كل خط كاثود قسم (أو مدمجة في دائرة المشغل المتكاملة). يتم حساب قيمة هذه المقاومة بناءً على تيار القسم المطلوب وجهد التشغيل الأمامي لـ LED. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت وتيار مطلوب 5 مللي أمبير: R = (Vcc - Vf) / I = (5V - 2.6V) / 0.005A = 480Ω (سيتم استخدام مقاومة قياسية 470Ω).

7.2 اعتبارات التصميم

• معدل التحديث:عند استخدام التشابك، يجب أن يكون معدل التحديث مرتفعًا بما يكفي (عادةً >60 هرتز) لتجنب الوميض المرئي.
• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومات تحديد التيار. تشغيل مصابيح LED مباشرة من طرف وحدة تحكم دقيقة يمكن أن يتلف كلًا من LED ووحدة التحكم الدقيقة.
• تسلسل الطاقة:تجنب تطبيق جهد عكسي أو تجاوز التقييمات القصوى المطلقة.
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة، ولكن لا يزال يجب النظر في موضع التركيب بالنسبة لخط رؤية المستخدم النموذجي.

8. المقارنة الفنية والمزايا

المميز الأساسي لـ LTC-561JG هو استخدامه لتقنية AlInGaP للانبعاث الأخضر. مقارنةً بالتقنيات الأقدم مثل GaP (فوسفيد الغاليوم)، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى شاشات أكثر سطوعًا لنفس التيار، أو سطوع مكافئ بطاقة أقل. \"متطلبات الطاقة المنخفضة\" والقدرة على العمل حتى 1 مللي أمبير لكل قسم هي نتائج مباشرة لهذه الميزة المادية. علاوة على ذلك، فإن بناء \"الوجه الرمادي والأقسام البيضاء\" يعزز نسبة التباين، مما يجعل الأقسام الخضراء المضاءة تبرز بوضوح أكبر ضد الخلفية، خاصة في ظروف الإضاءة المحيطة العالية.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: ما هو الحد الأدنى للتيار المطلوب لرؤية عرض مرئي؟

ج: يتم توصيف الجهاز حتى 1 مللي أمبير لكل قسم، مما سينتج ناتجًا مرئيًا (200 ميكرو كنديلا كحد أدنى). للتطبيقات منخفضة الطاقة جدًا، يمكن استخدام التيارات في نطاق 1-2 مللي أمبير.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بوحدة تحكم دقيقة بجهد 3.3 فولت؟

ج: نعم. جهد التشغيل الأمامي النموذجي هو 2.6 فولت. مع مصدر طاقة 3.3 فولت، هناك 0.7 فولت عبر مقاومة تحديد التيار، وهو كافٍ لتنظيم تيار مستقر عند التيارات المنخفضة إلى المتوسطة (مثل 5-10 مللي أمبير).

س: لماذا يوجد طرف \"لا اتصال\" (الطرف 6)؟

ج: هذا شائع في عبوات العرض للحفاظ على عدد أطراف قياسي وبصمة عبر متغيرات المنتج المختلفة (مثل مع أو بدون نقاط عشرية، ألوان مختلفة). يوفر استقرارًا ميكانيكيًا ولكن لا يجب توصيله كهربائيًا.

س: كيف أحقق سطوعًا موحدًا عبر الأرقام الثلاثة جميعها؟

ج: في التشغيل المُشَابِك، تأكد من أن وقت التشغيل (دورة العمل) متساوٍ لكل رقم. أيضًا، استخدم معلومات تصنيف شدة الإضاءة؛ تحديد مجموعة ضيقة من موردك يساعد.

10. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: عرض مقياس متعدد محمول

يقوم مصمم بإنشاء مقياس متعدد رقمي محمول باليد. المتطلبات الرئيسية هي: التشغيل بالبطارية (9 فولت)، قابلية قراءة واضحة في الداخل/الخارج، واستهلاك منخفض للطاقة لإطالة عمر البطارية. LTC-561JG مرشح مثالي. يختار المصمم تشغيل كل قسم عند 2 مللي أمبير. باستخدام دائرة متكاملة لمشغل مُشَابِك تعمل من بطارية 9 فولت (تم تخفيضها إلى 5 فولت للمنطق)، يمكن حساب متوسط استهلاك التيار لعرض \"888\" مضاء بالكامل. مع 3 أرقام * 7 أقسام = 21 قسمًا مضاءً، ولكن بسبب التشابك، يتم تشغيل رقم واحد فقط في كل مرة. تيار الذروة لكل رقم هو 7 أقسام * 2 مللي أمبير = 14 مللي أمبير. مع دورة عمل 1/3، يكون متوسط التيار ~4.7 مللي أمبير. بإضافة تيار السكون للمشغل، يكون الإجمالي أقل بكثير من 10 مللي أمبير، مما يسمح بمئات الساعات من التشغيل على بطارية 9 فولت قياسية. يضمن السطوع العالي والتباين قابلية القراءة في ظروف إضاءة مختلفة.

11. مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الصمام الثنائي (حوالي 2.05 فولت لهذا الجهاز AlInGaP)، تلتقي الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. في AlInGaP، يطلق هذا الالتقاء الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات في نطاق الطول الموجي الأخضر (حوالي 572 نانومتر). يحتوي كل من الأقسام السبعة (من A إلى G) والنقطة العشرية (DP) على واحدة أو أكثر من رقائق LED هذه. في تكوين الأنود المشترك، يتم توصيل جميع الأنودات الخاصة بـ LED لرقم معين معًا داخليًا. لإضاءة قسم، يتم توصيل الكاثود الخاص به بجهد أقل (أرضي عبر مقاومة) بينما يتم توصيل الأنود المشترك للرقم الخاص به بجهد إمداد موجب.

12. اتجاهات التكنولوجيا

بينما تظل شاشات العرض السباعية الأقسام منتشرة على نطاق واسع للقراءات الرقمية، فإن تكنولوجيا LED الأساسية تستمر في التطور. تمثل AlInGaP نظامًا ماديًا ناضجًا وعالي الكفاءة لمصابيح LED الحمراء والبرتقالية والعنبرية والخضراء. تشمل الاتجاهات الحالية في تكنولوجيا العرض التحول نحو مصابيح LED الدقيقة القائمة بالكامل على السيليكون ومزيد من التصغير. ومع ذلك، بالنسبة لشاشات الأرقام متوسطة الحجم ذات الثقب المار، تقدم AlInGaP توازنًا ممتازًا بين الأداء والموثوقية والتكلفة. يتوافق الاتجاه نحو انخفاض استهلاك الطاقة في جميع الأجهزة الإلكترونية تمامًا مع قدرة هذه الشاشة على العمل بتيارات منخفضة جدًا. علاوة على ذلك، فإن التوافق مع RoHS (عبوة خالية من الرصاص) المذكور في ورقة البيانات يعكس الانتقال الصناعي الواسع نحو عمليات التصنيع الصديقة للبيئة.