ورقة بيانات شاشة LED طراز LTC-4624JF - ارتفاع رقم 0.4 بوصة - لون أصفر برتقالي بتقنية AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTC-4624JF هي وحدة عرض LED رقمية ثلاثية الأرقام وسباعية القطاعات عالية الأداء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل البيانات الرقمية بصريًا بوضوح وموثوقية عالية. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) لرقائق LED، مما يوفر كفاءة إضاءة ونقاء لوني متفوق مقارنة بالتقنيات القديمة مثل GaAsP القياسي. يشمل السوق المستهدف أدوات القياس الصناعية، ومعدات الاختبار والقياس، وأنظمة نقاط البيع، ولوحات عدادات السيارات (للتركيبات اللاحقة أو الشاشات الثانوية)، وأي نظام مدمج يتطلب شاشة رقمية مدمجة ومشرقة وسهلة الواجهة.

2. تعمق في المواصفات الفنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يعد الأداء البصري محورًا لوظيفة العرض. يستخدم الجهاز رقائق AlInGaP على ركيزة GaAs غير شفافة، تشع في الطيف الأصفر البرتقالي. يتم تحديدشدة الإضاءة المتوسطة (Iv)بحد أدنى 200 ميكروكانديلا إلى قيمة نموذجية تبلغ 650 ميكروكانديلا عند تيار اختبار قياسي قدره 1 مللي أمبير. تضمن هذه السطوع العالي، جنبًا إلى جنب مع الوجه الرمادي والقطاعات البيضاء، تباينًا ممتازًا ومظهرًا واضحًا للأحرف. يبلغطول موجة الانبعاث الذروي (λp)نموذجيًا 611 نانومتر، معطول موجة مهيمن (λd)بقيمة 605 نانومتر، مما يضع الناتج بشكل قاطع في المنطقة الصفراء البرتقالية. يبلغنصف عرض الخط الطيفي (Δλ)حوالي 17 نانومتر، مما يشير إلى انبعاث لوني نقي نسبيًا. تضمننسبة مطابقة شدة الإضاءةبقيمة 2:1 (كحد أقصى) توحيدًا معقولًا في سطوع القطاعات عبر الشاشة.

2.2 المعلمات الكهربائية

تحدد المواصفات الكهربائية حدود التشغيل والشروط للاستخدام الموثوق. تبلغ قيمةالجهد الأمامي لكل قطاع (VF)النموذجية 2.6 فولت عند تيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير، بحد أقصى 2.6 فولت. يبلغالجهد العكسي لكل قطاعتصنيفًا أقصى قدره 5 فولت. يبلغالتيار الأمامي المستمر لكل قطاع25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع عامل تخفيض قدره 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية لدرجات الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية. بالنسبة للتشغيل النبضي، يُسمح بـتيار أمامي ذرويبقيمة 90 مللي أمبير تحت ظروف محددة (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). يبلغالتيار العكسي لكل قطاع (IR)حدًا أقصى قدره 100 ميكرو أمبير عند الجهد العكسي الكامل البالغ 5 فولت.

2.3 التصنيفات الحرارية والحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم. يجب ألا تتجاوزاستهلاك الطاقة لكل قطاع70 ملي واط. تم تصنيف الجهاز لنطاقدرجة حرارة التشغيلمن -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، مع نطاقدرجة حرارة التخزينمماثل. بالنسبة للتجميع، تبلغ درجة حرارةاللحام القصوى260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم أسفل مستوى جلوس المكون. يعد الالتزام بهذه الحدود أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الموثوقية على المدى الطويل.

3. نظام التصنيف والفرز

تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الجهازمصنف حسب شدة الإضاءة. وهذا يعني أنه يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED بناءً على ناتج الضوء المقاس في ظروف اختبار قياسية (على الأرجح IF=1mA). وهذا يسمح للمصممين باختيار قطع ذات مستويات سطوع متسقة لتطبيقهم، مما يمنع حدوث اختلافات ملحوظة في شدة العرض بين وحدات أو دفعات إنتاج مختلفة. بينما لا تذكر الوثيقة رموز تصنيف محددة، فإن هذه الممارسة تضمن تحقيق حد أدنى لشدة الإضاءة يبلغ 200 ميكروكانديلا.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات قسمًا لـمنحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية. على الرغم من أن المنحنيات المحددة غير مفصلة في النص المقدم، فإن مثل هذه الرسوم البيانية توضح عادةً العلاقة بين التيار الأمامي (IF) والجهد الأمامي (VF)، والعلاقة بين شدة الإضاءة (Iv) والتيار الأمامي (IF)، وكيف تختلف شدة الإضاءة مع درجة الحرارة المحيطة. تُعد هذه المنحنيات لا تقدر بثمن للمصممين لتحسين تيار القيادة للسطوع المطلوب مع إدارة تبديد الطاقة وفهم الأداء في ظل ظروف درجة حرارة غير قياسية.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 الأبعاد الفيزيائية

يتميز الجهاز بارتفاع رقم يبلغ 0.4 بوصة (10.0 مم). يتم توفير أبعاد العبوة في رسم تفصيلي بجميع القياسات بالمليمترات. تكون التسامحات عمومًا ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذه المعلومات حاسمة لتصميم بصمة اللوحة المطبوعة (PCB) وضمان الملاءمة المناسبة داخل غلاف المنتج النهائي.

5.2 مخطط التوصيل والوصلات

شاشة LTC-4624JF هي شاشةمشتركة الأنود متعددة الإرسال. لديها 15 دبوسًا، على الرغم من عدم استخدامها جميعًا. يوضح مخطط الدائرة الداخلية وجدول توصيل الدبابيس كيفية ترتيب دبابيس الأنود المشتركة الثلاثة (للرقم 1، والرقم 2، والرقم 3) والكاثودات الأربعة عشر للقطاعات (A, B, C, D, E, F, G, DP، وثلاثة مصابيح LED منفصلة L1, L2, L3). يوجد دبوس أنود مشترك مخصص (الدبوس 14) لمصابيح LED المنفصلة (L1, L2, L3). يسمح هذا التصميم متعدد الإرسال بالتحكم في 3 أرقام ومؤشرات إضافية بعدد أقل من دبابيس الإدخال/الإخراج (I/O) لوحدة التحكم الدقيقة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الرئيسي المقدم هو حد درجة حرارة اللحام: أقصى 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم أسفل مستوى الجلوس. هذه معلمة قياسية للّحام بإعادة التدفق. من الضروري اتباع ملف إعادة التدفق الموصى به لعمليات اللحام الخالية من الرصاص لمنع التلف الحراري لرقائق LED أو العبوة البلاستيكية. يجب تخزين الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد له (-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) في بيئة جافة قبل الاستخدام.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

باعتبارها شاشة مشتركة الأنود ومتعددة الإرسال، فهي تتطلب دائرة قيادة خارجية. عادةً، يتم توصيل دبابيس الأنود المشتركة بمجمع (أو مصرف) الترانزستورات PNP (أو ترانزستورات MOSFET ذات القناة P) التي يتم تشغيلها بواسطة وحدة تحكم دقيقة. يتم توصيل دبابيس كاثود القطاعات بمقاومات تحديد التيار ثم بمخرجات دائرة متكاملة لقيادة المصارف (مثل سجل إزاحة 74HC595 أو سائق LED مخصص) أو مباشرة إلى دبابيس وحدة التحكم الدقيقة ذات قدرة استيعاب تيار كافية. يتم تحقيق التعددية عن طريق تمكين أنود مشترك لرقم واحد في كل مرة بشكل تسلسلي مع تقديم بيانات القطاع لذلك الرقم، والدوران عبر جميع الأرقام بسرعة كافية لإنشاء صورة ثابتة (عادةً >60 هرتز).

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:أساسي لمنع تجاوز الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (25 مللي أمبير/قطاع). يجب حساب المقاومات بناءً على جهد التغذية، والجهد الأمامي لـ LED (VF)، والتيار المطلوب.
• تردد التعددية:يجب أن يكون مرتفعًا بما يكفي لتجنب الوميض المرئي. معدل تحديث يتراوح بين 100-200 هرتز لكل رقم شائع.
• التيار الذروي:في إعداد متعدد الإرسال، سيكون التيار اللحظي لكل قطاع خلال وقت التشغيل القصير أعلى من متوسط التيار. تأكد من ألا يتجاوز التيار الذروي التصنيف البالغ 90 مللي أمبير لدورة العمل المختارة.
• زاوية الرؤية:زاوية الرؤية الواسعة مفيدة للتطبيقات التي قد يتم فيها عرض الشاشة من مواقع غير مركزية.
• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. تعامل معها باستخدام احتياطات ESD المناسبة أثناء التجميع.

8. المقارنة الفنية والتمييز

المميز الأساسي لشاشة LTC-4624JF هو استخدامها لتقنيةAlInGaP. مقارنة بمصابيح LED الحمراء التقليدية من نوع GaAsP، توفر تقنية AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يعني ناتجًا أكثر سطوعًا لنفس تيار القيادة، أو نفس السطوع بقدرة أقل. كما توفر تشبع لوني واستقرار أفضل مع تغير درجة الحرارة وعمر التشغيل. يعزز تصميم الوجه الرمادي/القطاعات البيضاء التباين. يوفر ارتفاع رقمها البالغ 0.4 بوصة توازنًا جيدًا بين الحجم وسهولة القراءة، مما يجعلها مناسبة بين الشاشات الأصغر مقاس 0.3 بوصة والأكبر مقاس 0.5 أو 0.56 بوصة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: ما هو الغرض من مصابيح LED المنفصلة L1، L2، L3؟

ج: هذه مؤشرات LED فردية، منفصلة عن الأرقام السباعية القطاعات. يمكن استخدامها كمؤشرات حالة، أو نقطتين في عرض الساعة، أو وظائف رمزية أخرى، مما يوفر وظائف إضافية تتجاوز مجرد الأرقام.

س: كيف أحسب قيمة مقاومة تحديد التيار؟

ج: استخدم قانون أوم: R = (جهد_التغذية - VF) / التيار_المطلوب. لجهد تغذية 5 فولت، و VF بقيمة 2.6 فولت، وتيار مطلوب 15 مللي أمبير: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب (مثل 150 أو 180 أوم).

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بدون تعددية إرسال؟

ج: تقنيًا نعم، عن طريق توصيل جميع الأنودات المشتركة معًا وتشغيل كل كاثود قطاع بشكل مستقل. ومع ذلك، فإن هذا يتطلب 11 خط قيادة (8 قطاعات + DP + 3 مصابيح LED) بدلاً من العدد المخفض في مخطط التعددية، مما يجعله غير فعال لاستخدام دبابيس وحدة التحكم الدقيقة.

س: ماذا يعني "مصنف حسب شدة الإضاءة" لتصميمي؟

ج: يضمن اتساق السطوع. للتطبيقات الحرجة حيث يكون المظهر الموحد حيويًا، يمكنك تحديد رمز تصنيف أكثر دقة من الشركة المصنعة إذا كان متاحًا. بالنسبة لمعظم التطبيقات، يكون التصنيف القياسي كافيًا.

10. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر رقمي بسيط مكون من 3 أرقام.تقوم وحدة تحكم دقيقة مزودة بمحول تناظري رقمي (ADC) بقياس الجهد. يحول البرنامج الثابت (Firmware) القراءة إلى ثلاثة أرقام عشرية مشفرة ثنائيًا (BCD). يقوم مقاطعة المؤقت (Timer Interrupt) بتشغيل روتين التعددية بتردد 150 هرتز. الروتين: 1) إيقاف تشغيل جميع سائقي أنود الأرقام. 2) إخراج نمط القطاعات للرقم 1 إلى دائرة القيادة المتكاملة للكاثود. 3) تمكين الترانزستور لأنود الرقم 1. 4) الانتظار لفترة قصيرة. 5) تكرار الخطوات للرقمين 2 و 3. يمكن استخدام مصابيح LED المنفصلة (L1، L2، L3) للإشارة إلى نطاق القياس (مثل مللي فولت، فولت، نطاق تلقائي). يضمن السطوع العالي والتباين إمكانية القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة في بيئة معملية أو ميدانية.

11. مقدمة عن مبدأ التقنية

التقنية الأساسية هيمصباح LED بتقنية AlInGaP. AlInGaP هو مركب شبه موصل من المجموعة الثالثة والخامسة حيث يتم دمج الألومنيوم والإنديوم والغاليوم والفوسفور بنسب محددة لإنشاء مادة ذات فجوة نطاق مباشرة تشع الضوء في الطيف من الأحمر إلى الأصفر المخضر. يعني "ركيزة GaAs غير الشفافة" المذكورة أن ركيزة النمو تمتص بعض الضوء المُنتج، ولكن طبقة AlInGaP النشطة نفسها عالية الكفاءة. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والفجوات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، وهو في هذه الحالة أصفر برتقالي.

12. اتجاهات التقنية والسياق

بينما تهيمن تقنيات العرض الأحدث مثل OLED وشاشات LCD عالية الدقة على الإلكترونيات الاستهلاكية، تظل شاشات LED السباعية القطاعات ذات صلة عالية في السياقات الصناعية والتجارية والمدمجة بسبب بساطتها الشديدة، ومتانتها، وارتفاع سطوعها، ونطاق درجة حرارة التشغيل الواسع، وتكلفتها المنخفضة للتطبيقات الرقمية فقط. الاتجاه داخل هذا القطاع هو نحو مواد ذات كفاءة أعلى (مثل AlInGaP التي تحل محل GaAsP)، وأحجام عبوات أصغر، وجهد تشغيل أقل، وتكامل دوائر القيادة. ومع ذلك، فقد أثبتت العمارة الأساسية متعددة الإرسال والمشتركة الأنود لوحدات مثل LTC-4624JF فعاليتها الدائمة لعقود بسبب بساطتها الكهربائية والمفاهيمية.