ورقة بيانات شاشة LED طراز LTC-7500KG - ارتفاع الرقم 0.72 بوصة - لون أخضر من مادة AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميلي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTC-7500KG هي وحدة عرض LED رقمية عالية الأداء، ثلاثية الأرقام، وسباعية المقاطع. وظيفتها الأساسية هي توفير قراءات رقمية واضحة ومشرقة في مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية. تعتمد التقنية الأساسية على رقائق LED من مادة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) المزروعة على ركيزة GaAs، والمعروفة بإنتاج ضوء أخضر عالي الكفاءة. يتميز الجهاز بوجه أسود مع مقاطع بيضاء، مما يوفر تباينًا ممتازًا لتحقيق أفضل قابلية للقراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا الجوهرية

تم تصميم الشاشة بعدة مزايا رئيسية تجعلها مناسبة للتطبيقات المتطلبة. يوفر ارتفاع الرقم البالغ 0.72 بوصة (18.4 ملم) حرفًا كبيرًا وسهل القراءة. المقاطع مستمرة وموحدة، مما يضمن مظهرًا متناسقًا عبر جميع الأرقام والمقاطع. تعمل بمتطلبات طاقة منخفضة، مما يساهم في تصميمات موفرة للطاقة. يجمع التصميم بين السطوع العالي والتباين العالي، جنبًا إلى جنب مع زاوية مشاهدة واسعة، مما يضمن رؤية الشاشة من مواقع متعددة. علاوة على ذلك، فإنها توفر موثوقية عالية من النوع الصلب ويتم تصنيفها وفقًا للشدة الضوئية، مما يسمح بمطابقة السطوع في تركيبات الشاشات المتعددة. العبوة خالية من الرصاص ومتوافقة مع توجيهات RoHS.

1.2 وصف الجهاز والسوق المستهدف

هذا الجهاز هو على وجه التحديد شاشة ذات كاثود مشترك متعدد الإرسال مع نقطة عشرية على اليمين. يقلل تصميم الإرسال المتعدد من عدد دبابيس القيادة المطلوبة، مما يبسط دائرة الواجهة. يشمل سوقها المستهدف طيفًا واسعًا من المعدات الإلكترونية العادية التي تتطلب مؤشرًا رقميًا موثوقًا. وهذا يشمل معدات أتمتة المكاتب، وأجهزة الاتصالات، ولوحات التحكم الصناعية، وأجهزة القياس، والأجهزة المنزلية، والإلكترونيات الاستهلاكية. يعطي التصميم الأولوية للوضوح والموثوقية وسهلة التكامل.

2. المعلمات التقنية والتفسير الموضوعي

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية لشاشة LTC-7500KG، بناءً فقط على البيانات الواردة في ورقة المواصفات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل.

• تبديد الطاقة لكل مقطع:70 ميلي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان بواسطة مقطع LED واحد دون خطر ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار الذروة الأمامي لكل مقطع:60 مللي أمبير. يُسمح بهذا التيار فقط تحت ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. يُستخدم لتحقيق سطوع لحظي عالٍ جدًا، وليس للتشغيل المستمر.
• التيار الأمامي المستمر لكل مقطع:25 مللي أمبير عند 25°م. يتناقص هذا التيار خطيًا بمعدل 0.28 مللي أمبير/°م مع زيادة درجة حرارة البيئة (Ta) فوق 25°م. على سبيل المثال، عند 85°م، سيكون أقصى تيار مستمر مسموح به حوالي 25 مللي أمبير - (0.28 مللي أمبير/°م * 60°م) = 8.2 مللي أمبير.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35°م إلى +105°م. يمكن تخزين أو تشغيل الجهاز ضمن هذا النطاق الكامل.
• ظروف اللحام:يمكن للجهاز تحمل اللحام بالموجة أو إعادة التدفق حيث لا تتجاوز درجة حرارة اللحام عند نقطة 1/16 بوصة (≈1.6 ملم) أسفل مستوى الجلوس 260°م لمدة 3 ثوانٍ. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة جسم المكون نفسه الحد الأقصى لدرجة الحرارة المسموح بها أثناء التجميع.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°م) وتمثل الأداء النموذجي.

• الشدة الضوئية المتوسطة (I_V):هذه هي معلمة السطوع الرئيسية. عند تيار أمامي (I_F) بقيمة 1 مللي أمبير، تكون الشدة عادة 1050 ميكروكانديلا، بحد أدنى 500 ميكروكانديلا. عند 10 مللي أمبير، ترتفع الشدة النموذجية بشكل كبير إلى 11550 ميكروكانديلا. يجب على المصممين اختيار تيار القيادة بناءً على السطوع المطلوب والاعتبارات الحرارية.
• طول موجة الانبعاث الذروة (λ_p):571 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه شدة الضوء المنبعث أعلى.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي). هذا يشير إلى نقاء الطيف؛ تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون.
• الطول الموجي السائد (λ_d):572 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون الأخضر.
• الجهد الأمامي لكل شريحة (V_F):2.6 فولت (نموذجي)، بحد أدنى 2.05 فولت، عند I_F=20 مللي أمبير. يجب أن يأخذ تصميم الدائرة في الاعتبار انخفاض الجهد هذا وتباينه من شريحة إلى أخرى.
• التيار العكسي لكل مقطع (I_R):بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت. هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط؛ يُحظر التشغيل المستمر بتحيز عكسي.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية:2:1 كحد أقصى (لمساحة ضوئية متشابهة). هذا يعني أن فرق السطوع بين أي مقطعين تحت نفس ظروف القيادة (I_F=1 مللي أمبير) يجب ألا يتجاوز عامل اثنين.
• التداخل الضوئي:≤ 2.5%. يحدد هذا أقصى قدر من الضوء غير المقصود من مقطع غير مضاء عندما يكون المقطع المجاور مضاءً، غالبًا بسبب الانعكاس البصري الداخلي.

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهاز \"مصنف للشدة الضوئية.\" وهذا يعني وجود نظام تصنيف، على الرغم من عدم إدراج رموز تصنيف محددة في المقتطف المقدم. في تصنيع LED، التصنيف هو عملية فرز مصابيح LED بناءً على معلمات مقاسة مثل الشدة الضوئية (السطوع)، والجهد الأمامي (V_F)، والطول الموجي السائد (اللون).

• تصنيف الشدة الضوئية:يتم تجميع مصابيح LED في فئات بناءً على إخراجها الضوئي عند تيار اختبار قياسي. وهذا يضمن اتساق السطوع عبر شاشات متعددة تستخدم في نفس المنتج. نسبة مطابقة الشدة 2:1 في ورقة البيانات هي ضمان أداء يعتمد على هذا التصنيف.
• تصنيف الجهد الأمامي:قد يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED حسب V_F. استخدام مصابيح LED من نفس فئة V_Fفي دائرة متعددة الإرسال أو مدفوعة بالتوازي يساعد في ضمان توزيع تيار موحد وسطوع متناسق.
• تصنيف الطول الموجي/اللون:لمصابيح LED الملونة مثل هذا النوع الأخضر AlInGaP، يضمن التصنيف حسب الطول الموجي السائد (λ_d) لونًا متناسقًا. تتعامل ملاحظة الحذر التي توصي باستخدام \"شاشة LED من نفس الفئة\" للتجميعات متعددة الوحدات مباشرة مع الحاجة لتجنب \"مشاكل عدم تجانس اللون.\"

يجب على المصممين استشارة الشركة المصنعة للحصول على معلومات رمز التصنيف المحدد عند الطلب للتطبيقات التي تتطلب مطابقة لون أو سطوع دقيقة.

4. تحليل منحنى الأداء

بينما يشير مقتطف PDF المقدم إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية\" في الصفحة 7/10، لم يتم تضمين الرسوم البيانية المحددة في محتوى النص. عادةً، تتضمن هذه المنحنيات لشاشة LED:

• الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):سيظهر هذا الرسم البياني كيف يزداد إخراج الضوء مع تيار القيادة. عادة ما يكون غير خطي، مع انخفاض الكفاءة غالبًا عند التيارات العالية جدًا.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يظهر هذا خاصية I-V للثنائي، وهي حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.
• الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة حرارة البيئة:يوضح هذا المنحنى كيف ينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. إنه بالغ الأهمية لتصميم الأنظمة التي تعمل على نطاق واسع من درجات الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يرسم شدة الضوء مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند ~571 نانومتر وعرض الطيف.

هذه المنحنيات ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف غير قياسية ولتحسين دائرة القيادة للأداء والكفاءة والعمر الطويل.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة والرسم

LTC-7500KG هي عبوة مزدوجة الخط تحتوي على 30 طرفًا. تشمل الأبعاد الرئيسية من الرسم:

• عرض العبوة الإجمالي: حوالي 45.72 ملم.
• ارتفاع الرقم: 18.4 ملم (0.72 بوصة).
• تباعد الأطراف (المسافة): 2.54 ملم (0.1 بوصة)، وهو تباعد DIP قياسي.
• المسافة من صف إلى صف: 10.16 ملم (2.54 ملم * 4).
• قطر الطرف: 0.45 ملم. قطر فتحة PCB الموصى به هو 0.9 ملم للسماح بالإدخال واللحام بسهولة.

التسامحات لمعظم الأبعاد هي ±0.25 ملم. تتناول ملاحظات محددة الاختلافات المسموح بها في التصنيع مثل انزياح طرف الطرف (±0.4 ملم)، وجود مواد غريبة على المقاطع، تلوث الحبر، الفقاعات، وانحناء العاكس.

5.2 توصيل الأطراف وتحديد القطبية

يستخدم الجهاز تكوين كاثود مشترك متعدد الإرسال. هناك ثلاثة أطراف كاثود مشتركة، واحد لكل رقم (الرقم 1، الرقم 2، الرقم 3). يتم إخراج الأنودات لكل مقطع (من A إلى G و DP) للأرقام الثلاثة جميعها إلى أطراف فردية. يسمح هذا الهيكل لوحدة التحكم الدقيقة بإضاءة رقم واحد في كل مرة عن طريق جعل كاثوده المشترك منخفضًا مع تطبيق إشارة عالية على أنودات المقطع المطلوبة. من خلال التبديل بين الأرقام بسرعة (الإرسال المتعدد)، تبدو الأرقام الثلاثة جميعها مضاءة باستمرار. يوفر جدول توصيل الأطراف التعيين المحدد لجميع الأطراف الثلاثين. يتم تحديد الطرف 1 في الرسم، مما يحدد الاتجاه.

6. إرشادات اللحام والتجميع

المناولة والتجميع السليمان أمران بالغا الأهمية للموثوقية.

• اللحام:يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام تبلغ 260°م لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة 1.6 ملم أسفل مستوى الجلوس. يجب استخدام ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية أو اللحام بالموجة المتوافقة مع هذا المطلب.
• الإجهاد الميكانيكي:تجنب استخدام أدوات غير مناسبة أو طرق تجميع تطبق قوة غير طبيعية على جسم الشاشة، لأن هذا يمكن أن يسبب تلفًا ماديًا.
• تطبيق فيلم النمط:إذا تم تطبيق فيلم زخرفي على الواجهة الأمامية، فإنه يستخدم لاصقًا حساسًا للضغط. لا يُنصح بترك جانب هذا الفيلم على اتصال وثيق بلوحة/غطاء أمامي، لأن القوة الخارجية قد تسبب تحرك الفيلم.

7. ظروف التخزين

لمنع التدهور، خاصة أكسدة الأطراف، يجب تخزين شاشات LED في عبوها الأصلية تحت الظروف التالية:

• درجة الحرارة:من 5°م إلى 30°م.
• الرطوبة النسبية:أقل من 60% RH.

قد يؤدي التخزين خارج هذه المواصفات إلى الإضرار بقابلية اللحام والأداء طويل المدى.

8. توصيات التطبيق واعتبارات التصميم

بناءً على قسم \"تحذيرات\"، يجب اتباع عدة إرشادات تصميم وتطبيق حرجة.

8.1 تصميم الدائرة

• طريقة القيادة:يوصى بشدة بقيادة التيار الثابت على قيادة الجهد الثابت. وهذا يضمن شدة ضوئية متناسقة بغض النظر عن الاختلافات في الجهد الأمامي (V_F) لرقائق LED الفردية.
• تحديد التيار:يجب تصميم الدائرة لتزويد تيار القيادة المقصود عبر النطاق الكامل لـ V_Fالممكن (من 2.05 فولت إلى 2.6 فولت نموذجي).
• تيار التشغيل الآمن:يجب تخفيض تيار القيادة المستمر المختار بناءً على أقصى درجة حرارة بيئة متوقعة في التطبيق، باستخدام عامل التخفيض 0.28 مللي أمبير/°م من 25°م.
• الحماية:يجب أن تتضمن دائرة القيادة حماية ضد الجهود العكسية وارتفاعات الجهد العابرة أثناء التشغيل أو الإيقاف. يمكن أن يسبب التحيز العكسي هجرة معدنية، مما يزيد من تيار التسرب أو يسبب دوائر قصر.

8.2 الإدارة الحرارية والبيئية

• الإدارة الحرارية:تجاوز تيار التشغيل الموصى به أو درجة الحرارة سيؤدي إلى تدهور شديد في إخراج الضوء أو فشل مبكر. قد تكون التهوية الكافية أو تبديد الحرارة ضرورية في البيئات عالية الحرارة.
• التكثيف:تجنب التغيرات السريعة في درجة حرارة البيئة، خاصة في البيئات عالية الرطوبة، لأن هذا يمكن أن يسبب تكوين تكثيف على الشاشة، مما قد يؤدي إلى مشاكل كهربائية أو بصرية.

8.3 الاختبار والمطابقة

• الاختبار الميكانيكي:إذا كان المنتج النهائي الذي يتضمن هذه الشاشة يجب أن يجتاز اختبارات السقوط أو الاهتزاز، فيجب مشاركة ظروف الاختبار مع المورد للتقييم والتوصيات قبل إتمام التصميم.
• مطابقة الشاشة:للتطبيقات التي تستخدم شاشتين أو أكثر في مجموعة واحدة (مثل لوحة متعددة الأرقام)، يوصى باستخدام شاشات من نفس فئة التصنيع لتجنب اختلافات ملحوظة في السطوع أو اللون.

9. المقارنة التقنية والتمييز

بينما لم يتم تقديم مقارنة مباشرة مع نماذج أخرى في ورقة البيانات، يمكن استنتاج المميزات الرئيسية لـ LTC-7500KG من مواصفاتها:

• التقنية:يوفر استخدام AlInGaP على ركيزة GaAs للضوء الأخضر كفاءة عالية واستقرارًا حراريًا جيدًا مقارنة بالتقنيات الأقدم.
• العبوة:يوفر ارتفاع الرقم 0.72 بوصة في عبوة DIP قياسية 30 طرفًا توازنًا بين الحجم وقابلية القراءة، مما يتناسب جيدًا مع العديد من أشكال المنتجات الحالية.
• الأداء البصري:يجمع التصميم بين السطوع النموذجي العالي (11550 ميكروكانديلا @10 مللي أمبير)، والتباين العالي (وجه أسود/مقاطع بيضاء)، وزاوية مشاهدة واسعة، مما يشكل حزمة قوية لواجهات المستخدم.
• الامتثال:تلبية العبوة الخالية من الرصاص والمتوافقة مع RoHS اللوائح البيئية الحديثة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني قيادة هذه الشاشة مباشرة من طرف متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟

ج: لا. الجهد الأمامي النموذجي هو 2.6 فولت، ومقاوم تحديد التيار التسلسلي مطلوب دائمًا لضبط التيار الصحيح. قيادتها مباشرة من طرف 5 فولت من المرجح أن يتجاوز التيار الأقصى المطلق ويدمر LED.

س: لماذا تيار الذروة (60 مللي أمبير) أعلى بكثير من التيار المستمر (25 مللي أمبير)؟

ج: يمكن لـ LED تحمل نبضات تيار عالية قصيرة لأن الحرارة المتولدة ليس لديها الوقت لرفع درجة حرارة التقاطع إلى مستوى خطير. تضمن دورة العمل 1/10 وعرض النبضة 0.1 مللي ثانية بقاء متوسط الطاقة ضمن الحدود الآمنة. يُستخدم هذا للتطبيقات التي تتطلب سطوع ذروة عالٍ جدًا.

س: ماذا يعني \"كاثود مشترك\" لدائرة القيادة الخاصة بي؟

ج: في شاشة الكاثود المشترك، يتم توصيل جميع الكاثودات (الجوانب السالبة) لـ LED لرقم واحد معًا. لإضاءة مقطع، تقوم بتطبيق جهد موجب (من خلال مقاوم) على أنوده وتوصيل الكاثود المشترك للرقم المقابل بالأرض. هذا عكس شاشة الأنود المشترك.

س: كيف أحقق سطوعًا موحدًا عبر الأرقام الثلاثة جميعها؟

ج: استخدم الإرسال المتعدد. شغل رقمًا واحدًا فقط في كل مرة عن طريق تمكين كاثوده المشترك. أضيء المقاطع المطلوبة على ذلك الرقم. قم بالتبديل بين الأرقام الثلاثة بسرعة (مثلًا، بتردد 100 هرتز أو أسرع). يجعل استمرارية الرؤية جميع الأرقام تبدو مضاءة بثبات. تأكد من أن تيار الذروة خلال وقت التشغيل القصير لكل رقم يوفر متوسط السطوع المطلوب.

11. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: تصميم عرض مؤقت رقمي.

يقوم مصمم بإنشاء مؤقت تنازلي يعرض الدقائق والثواني (MM:SS). سيحتاجون إلى وحدتين من LTC-7500KG. سيكون لدى المتحكم الدقيق (مثل ARM Cortex-M أو PIC) 6 خطوط تحكم كاثود مشتركة (واحد لكل رقم) و 8 خطوط تحكم مقاطع (7 مقاطع + نقطة عشرية). ستنفذ البرامج الثابتة روتين إرسال متعدد. سيتم ضبط تيار القيادة عبر مقاومات تحديد التيار أو، يُفضل، دائرة قيادة تيار ثابت IC. سيتم اختيار قيمة التيار بناءً على السطوع المطلوب وأقصى درجة حرارة بيئة داخل غلاف المؤقت. لضمان الاتساق البصري، سيحدد المصمم للمورد أن كلا الشاشتين يجب أن تكونا من نفس فئة الشدة والطول الموجي.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

تعمل LTC-7500KG على مبدأ الإضاءة الكهربائية في تقاطع p-n شبه موصل. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الثنائي، تندمج الإلكترونات من طبقة AlInGaP من النوع n مع الفجوات من الطبقة من النوع p، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لشبه الموصل AlInGaP الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، في هذه الحالة، الأخضر (~572 نانومتر). يتكون كل رقم من سبعة مقاطع LED على شكل قضبان (من A إلى G) ونقطة عشرية (DP). من خلال تنشيط هذه المقاطع بشكل انتقائي، يمكن تشكيل أي رقم من 0 إلى 9. تشارك خطة الإرسال المتعدد خطوط قيادة المقاطع إلكترونيًا عبر جميع الأرقام، مما يقلل بشكل كبير من عدد أطراف I/O لوحدة التحكم الدقيقة المطلوبة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر تكنولوجيا عرض LED في التطور. بينما تستخدم LTC-7500KG تقنية AlInGaP الناضجة والموثوقة، تشمل اتجاهات الصناعة الأوسع:

• زيادة الكفاءة:يهدف البحث المستمر في علوم المواد إلى تحسين لومن لكل واط (الفعالية) لجميع ألوان LED، مما يقلل من استهلاك الطاقة لنفس إخراج الضوء.
• التصغير:هناك اتجاه نحو مسافات بكسل أصغر وشاشات بكثافة أعلى، على الرغم من أن قابلية القراءة تظل ذات أهمية قصوى لتطبيقات الأرقام الكبيرة مثل هذه.
• التكامل:تدمج بعض الشاشات الحديثة دوائر القيادة IC مباشرة في عبوة الوحدة، مما يبسط الدوائر الخارجية. تمثل LTC-7500KG نهجًا تقليديًا منفصلاً يقدم أقصى مرونة في التصميم.
• خيارات الألوان:بينما هذه شاشة أحادية اللون خضراء، هناك توافر واسع لشاشات السبعة مقاطع بألوان أخرى (أحمر، أصفر، أزرق، أبيض) باستخدام مواد شبه موصلة مختلفة مثل InGaN للأزرق/الأبيض.

تحتل LTC-7500KG مكانة راسخة للتطبيقات التي تتطلب مؤشرًا رقميًا قويًا وسهل القراءة وموثوقًا دون تكلفة وتعقيد شاشة رسومية كاملة.