ورقة بيانات شاشة LED طراز LTC-571JD - ارتفاع رقم 0.56 بوصة - لون أحمر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميلي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

LTC-571JD هو وحدة عرض LED رقمية ثلاثية الأرقام من نوع سبعة أجزاء عالية الأداء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة وساطعة. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرج رقمي مرئي في الأجهزة الإلكترونية مثل معدات الاختبار، وضوابط الصناعة، وألواح العدادات، والأجهزة الاستهلاكية. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية شريحة LED المتقدمة من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم)، والتي توفر كفاءة إضاءة ونقاء لون فائقين مقارنة بالمواد التقليدية. وينتج عن ذلك الميزات الرئيسية المذكورة في ورقة البيانات: السطوع العالي، ومظهر ممتاز للأحرف مع أجزاء متواصلة وموحدة، وتباين عالي، وزاوية مشاهدة واسعة. الجهاز مصنف حسب الشدة الضوئية، مما يضمن اتساق مستويات السطوع عبر دفعات الإنتاج، وهو أمر بالغ الأهمية للشاشات متعددة الأرقام حيث يكون التوحيد في غاية الأهمية. يشمل السوق المستهدف مصممي ومصنعي المعدات الإلكترونية المهنية والصناعية حيث تكون الموثوقية، والقابلية للقراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة، وعمر التشغيل الطويل متطلبات حاسمة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

الأداء البصري هو محور وظيفة هذه الشاشة. يتم تحديد متوسط الشدة الضوئية (Iv) بحد أدنى 340 ميكرو كنديلا، وقيمة نموذجية 700 ميكرو كنديلا، وبدون حد أقصى تحت حالة اختبار تيار أمامي (IF) بقيمة 1 مللي أمبير. هذا السطوع العالي يضمن الرؤية. الضوء المنبعث هو في الطيف الأحمر، مع طول موجة ذروة الانبعاث (λp) بقيمة 656 نانومتر وطول موجة سائد (λd) بقيمة 640 نانومتر، وكلاهما مقاس عند IF=20 مللي أمبير. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 22 نانومتر، مما يشير إلى انبعاث لوني نقي نسبيًا. من المهم ملاحظة أن الشدة الضوئية تقاس باستخدام مزيج من مستشعر ومرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن أن القيم تتوافق مع الإدراك البصري البشري.

2.2 الخصائص الكهربائية والحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود الكهربائية للجهاز منطقة تشغيله الآمنة. يجب عدم تجاوز الحدود القصوى المطلقة لمنع التلف الدائم. تشمل الحدود الرئيسية: تبديد طاقة لكل جزء بقيمة 70 ميلي واط، تيار أمامي ذروة لكل جزء بقيمة 110 مللي أمبير (تحت ظروف النبض: دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية)، وتيار أمامي مستمر لكل جزء بقيمة 25 مللي أمبير عند 25°مئوية، مع تخفيض خطي بمعدل 0.33 مللي أمبير/°مئوية فوق 25°مئوية. أقصى جهد عكسي لكل جزء هو 5 فولت. الجهد الأمامي لكل جزء (VF) له قيمة نموذجية 2.6 فولت مع حد أقصى 2.6 فولت عند IF=20 مللي أمبير، بينما التيار العكسي لكل جزء (IR) هو بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت. نسبة تطابق الشدة الضوئية بين الأجزاء محددة بحد أقصى 2:1، مما يضمن التوحيد البصري عبر الشاشة.

2.3 المواصفات الحرارية والبيئية

الموثوقية عبر درجات الحرارة هي ميزة رئيسية. الجهاز مصنف لنطاق درجة حرارة تشغيل من -35°مئوية إلى +85°مئوية ونفس نطاق درجة حرارة التخزين. هذا النطاق الواسع يجعله مناسبًا للبيئات القاسية. بالنسبة للتجميع، فإن أقصى درجة حرارة لحام هي 260°مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة عند 1.6 ملم تحت مستوى الجلوس، وهو إرشاد قياسي لعمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق لتجنب التلف الحراري لشرائح LED أو العبوة.

3. شرح نظام الفرز

توضح ورقة البيانات بوضوح أن الجهاز "مصنف حسب الشدة الضوئية". وهذا يشير إلى تطبيق نظام فرز أو تصنيف. في تصنيع مصابيح LED، تحدث اختلافات جوهرية. الفرز هو عملية تصنيف مصابيح LED المنتجة إلى مجموعات (صناديق) بناءً على معلمات مقاسة محددة مثل الشدة الضوئية، أو الجهد الأمامي، أو الطول الموجي السائد. بالنسبة لطراز LTC-571JD، فإن معيار الفرز الأساسي هو الشدة الضوئية. وهذا يضمن أن يحصل العملاء على شاشات حيث تكون جميع الأرقام والأجزاء ذات مستويات سطوع متقاربة، مما يمنع ظهور رقم واحد بشكل ملحوظ أكثر خفوتًا أو سطوعًا من الآخر في وحدة متعددة الأرقام. وهذا أمر بالغ الأهمية لتحقيق التوحيد الجمالي والوظيفي في المنتج النهائي. بينما لا تذكر ورقة البيانات رموز أو نطاقات الصناديق المحددة، فإن ذكر التصنيف يطمئن المستخدم على خطوة مراقبة الجودة هذه.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات قسمًا لـ "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية". هذه الرسوم البيانية ضرورية لتحليل التصميم المتعمق. على الرغم من أن المنحنيات المحددة غير مفصلة في النص المقدم، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز ستشمل:التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح هذا العلاقة بين التيار المار عبر LED وانخفاض الجهد عبره. إنه غير خطي، ويستخدمه المصممون لاختيار مقاومات تحديد التيار المناسبة.الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (منحنى L-I):يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار. إنه خطي بشكل عام على مدى معين ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى.الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح هذا المنحنى كيف ينخفض إخراج الضوء مع زيادة درجة حرارة التقاطع لـ LED. فهم هذا التخفيض في التصنيف أمر بالغ الأهمية للتصميمات التي تعمل في درجات حرارة محيطة عالية.التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يوضح شكل ونقاء ذروة الانبعاث الأحمر حول 640-656 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

يضمن التصميم الميكانيكي التركيب والاتصال الكهربائي الموثوق. يتميز الجهاز بعلبة قياسية بارتفاع رقم 0.56 بوصة (14.2 ملم). يتم توفير أبعاد العبوة في رسم تفصيلي بجميع القياسات بالمليمترات وتسامحات قياسية ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهذا يسمح بتصميم بصمة PCB (لوحة الدوائر المطبوعة) بدقة. مخطط توصيل الأطراف بالغ الأهمية للتوصيل الصحيح. LTC-571JD هو من نوع الكاثود المشترك المضاعف مع نقطة عشرية على اليمين. تخصيص الـ 12 طرفًا هو كما يلي: الطرف 1: الأنود E، الطرف 2: الأنود D، الطرف 3: الأنود D.P. (النقطة العشرية)، الطرف 4: الأنود C، الطرف 5: الأنود G، الطرف 6: لا اتصال، الطرف 7: الأنود B، الطرف 8: الكاثود المشترك للرقم 3، الطرف 9: الكاثود المشترك للرقم 2، الطرف 10: الأنود F، الطرف 11: الأنود A، الطرف 12: الكاثود المشترك للرقم 1. يوضح مخطط الدائرة الداخلية أن أجزاء كل رقم تشترك في اتصال كاثود مشترك، وهو قياسي للشاشات المضاعفة لتقليل عدد أطراف القيادة المطلوبة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

المناولة الصحيحة حيوية للموثوقية. الإرشاد الرئيسي المقدم هو حد درجة حرارة اللحام: 260°مئوية كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ عند 1.6 ملم تحت مستوى الجلوس. وهذا متوافق مع ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية. يجب على المصممين التأكد من أن عملية تجميع PCB تلتزم بهذا الحد لمنع الإجهاد الحراري على شرائح LED، والذي يمكن أن يسبب انخفاضًا في إخراج الضوء، أو تحولًا في اللون، أو فشلاً كارثيًا. بالنسبة للحام اليدوي، يجب استخدام مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة مع وقت تلامس أدنى. يجب تخزين الجهاز في كيس الحاجز الرطوبة الأصلي في بيئة خاضعة للرقابة (ضمن النطاق المحدد -35°مئوية إلى +85°مئوية) قبل الاستخدام لمنع امتصاص الرطوبة، والذي يمكن أن يسبب "انفجار" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

رقم القطعة هو LTC-571JD. بينما تفاصيل التعبئة المحددة (مثل الشريط والبكرة، كميات الأنبوب) غير مدرجة في المقتطف المقدم، فإن الممارسة الصناعية القياسية لمثل هذه الشاشات هي شحنها في أنابيب أو صواني مضادة للكهرباء الساكنة لحماية الأطراف والوجه. "رقم المواصفات" DS30-2001-188 و"تاريخ السريان" 06/12/2001 هما معرفات مراجعة التحكم. من المرجح أن يتبع اصطلاح تسمية الموديل "LTC-571JD" نظام ترميز داخلي حيث قد تشير "LTC" إلى خط منتجات العرض، و"571" تحدد الحجم والنوع، و"JD" قد تشير إلى اللون، أو الفرز، أو متغيرات أخرى.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية لأي جهاز يتطلب قراءة رقمية متعددة الأرقام واضحة. تشمل التطبيقات الشائعة: أجهزة القياس المتعددة الرقمية وملاقط التيار، عدادات التردد، مؤقتات ووحدات تحكم العمليات، شاشات وحدات إمداد الطاقة، معدات المراقبة الطبية، أدوات تشخيص السيارات، وأطراف نقاط البيع. سطوعها العالي وزاوية المشاهدة الواسعة يجعلها مناسبة للتطبيقات حيث قد يتم عرض الشاشة من زاوية أو تحت ضوء محيط ساطع.

8.2 اعتبارات التصميم وتنفيذ الدائرة

يتطلب التصميم باستخدام LTC-571JD دائرة قيادة مضاعفة بسبب بنية الكاثود المشترك. عادةً ما يتم استخدام متحكم دقيق أو IC قيادة عرض مخصص (مثل MAX7219 أو ما شابه). يقوم السائق بتنشيط الكاثود المشترك لكل رقم (الأطراف 8، 9، 12) بالتتابع بتردد عالٍ (مثل 100 هرتز-1 كيلو هرتز) مع توفير بيانات أنود الجزء المناسبة (الأطراف 1،2،3،4،5،7،10،11) لذلك الرقم. هذه الطريقة تقلل عدد أطراف الإدخال/الإخراج المطلوبة من (7 أجزاء + 1 نقطة عشرية) * 3 أرقام = 24 إلى 7 أجزاء + 1 نقطة عشرية + 3 أرقام = 11. مقاومات تحديد التيار إلزامية لكل خط أنود جزء لتعيين التيار الأمامي (مثل 10-20 مللي أمبير لكل جزء). يمكن حساب قيمة المقاوم باستخدام R = (Vcc - Vf) / If، حيث Vf هو الجهد الأمامي النموذجي (2.6 فولت). لمصدر طاقة 5 فولت وتيار مستهدف 15 مللي أمبير: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 أوم. مقاوم 150 أو 180 أوم سيكون مناسبًا. يجب على المصممين التأكد من أن التيار الذروة لكل جزء لا يتجاوز التصنيف النبضي 110 مللي أمبير وأن متوسط تبديد الطاقة لكل جزء، مع الأخذ في الاعتبار دورة عمل المضاعفة، يبقى أقل من 70 ميلي واط.

9. المقارنة والتمييز التقني

يميز LTC-571JD نفسه بشكل أساسي من خلال استخدامه لتقنية LED من نوع AlInGaP. مقارنة بتقنيات أقدم مثل مصابيح LED الحمراء القياسية من نوع GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، فإن AlInGaP توفر كفاءة إضاءة أعلى بكثير. وهذا يعني أنها تنتج إخراج ضوء أكثر (سطوع أعلى) لنفس كمية التيار الكهربائي، أو يمكنها تحقيق نفس السطوع بتيار أقل، مما يعزز كفاءة الطاقة. يشير تعيين "أحمر عالي الكفاءة" إلى هذه الميزة. علاوة على ذلك، فإن مصابيح LED من نوع AlInGaP لديها عمومًا استقرار حراري أفضل وعمر أطول. تشير ميزة "الأجزاء المتواصلة الموحدة" إلى تصميم قناع أو موزع ضوء عالي الجودة يزيل الفجوات أو الإضاءة غير المتساوية داخل كل جزء، مما يوفر مظهرًا احترافيًا عالي الجودة يتفوق على الشاشات ذات الأنماط المجزأة أو المنقطة بشكل مرئي.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما هو الغرض من الطرف "لا اتصال" (الطرف 6)؟

ج: هذا الطرف موجود ميكانيكيًا ولكنه معزول كهربائيًا. من المرجح أن يكون مدرجًا للتماثل والاستقرار الميكانيكي أثناء عملية القولبة أو للحفاظ على تباعد أطراف قياسي. يجب عدم توصيله بأي مسار دائرة.

س: كيف أحسب متوسط التيار لكل جزء في تكوين مضاعف؟

ج: متوسط التيار هو التيار الذروة مضروبًا في دورة العمل. لمضاعف 3 أرقام مع وقت متساوٍ لكل رقم، فإن دورة العمل لكل رقم هي 1/3. إذا قمت بتشغيل كل جزء بـ 20 مللي أمبير عندما يكون رقمه نشطًا، فإن متوسط التيار لكل جزء هو 20 مللي أمبير * (1/3) ≈ 6.67 مللي أمبير. يستخدم هذا متوسط التيار لحسابات تبديد الطاقة.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بتيار ثابت (غير مضاعف)؟

ج: تقنيًا نعم، عن طريق توصيل جميع الكاثودات المشتركة معًا وتشغيل كل أنود جزء بشكل مستقل. ومع ذلك، فإن هذا يتطلب 11 خط قيادة (8 أنودات + 3 كاثودات مربوطة معًا) وهو أقل كفاءة من حيث عدد المكونات واستخدام متحكم الإدخال/الإخراج مقارنة بالمضاعفة. التصنيفات الكهربائية لا تزال سارية.

س: ماذا يعني "وجه رمادي وأجزاء بيضاء"؟

ج: هذا يصف مظهر الشاشة عندما تكون مطفأة. الوجه (الخلفية) رمادي، مما يساعد على تحسين التباين عندما تكون الأجزاء الحمراء مضاءة. الأجزاء نفسها بيضاء، وهو لون مادة التشتيت أو القناع الذي يضيء من خلاله ضوء LED الأحمر، مما يخلق انبعاثًا أحمر ساطعًا عند التشغيل.

11. تصميم عملي وحالة استخدام

فكر في تصميم فولتميتر بسيط مكون من 3 أرقام باستخدام متحكم دقيق مزود بمحول تناظري إلى رقمي (ADC). يقرأ المتحكم الدقيق جهدًا (0-5 فولت)، يحوله إلى رقم مكون من 3 أرقام (0.00 إلى 5.00)، ويشغل LTC-571JD. سينفذ كود السائق مضاعفة تقسيم الوقت. في حلقة، سيقوم بـ: 1) تعيين نمط الجزء لرقم المئات على منافذ الأنود، ثم تمكين الكاثود للرقم 1 (الطرف 12). 2) انتظار تأخير قصير (مثل 2 مللي ثانية). 3) تعطيل الرقم 1، تعيين نمط الجزء لرقم العشرات، وتمكين الكاثود للرقم 2 (الطرف 9). 4) كرر لرقم الآحاد/العشري باستخدام الرقم 3 (الطرف 8) وأنود النقطة العشرية (الطرف 3). تتكرر الدورة بسرعة، مما يخلق وهم رقم مكون من 3 أرقام مستقر ومضاء باستمرار. مقاومات تحديد التيار المناسبة على كل خط أنود، محسوبة لتيار ذروة 15-20 مللي أمبير، ضرورية. يستخدم هذا التصميم بفعالية فقط حفنة من أطراف الإدخال/الإخراج للمتحكم الدقيق.

12. مقدمة في المبدأ التقني

يعتمد LTC-571JD على انبعاث الضوء الصلب لأشباه الموصلات. المكون الأساسي هو شريحة LED من نوع AlInGaP. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تقاطع الصمام الثنائي (حوالي 2.1-2.6 فولت)، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP يحدد طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر (~640-656 نانومتر). يتم تركيب الشرائح على ركيزة GaAs غير شفافة، مما يساعد على عكس الضوء للخارج، وتحسين الكفاءة. يمر الضوء من شرائح LED الصغيرة عبر علبة بلاستيكية مشكلة مع مادة تشتيت بيضاء للأجزاء ومرشح رمادي للخلفية، مما يخلق أشكال الأرقام السباعية المعروفة. بنية مضاعفة الكاثود المشترك هي اختيار تصميم كهربائي يربط جميع مصابيح LED لرقم واحد بمحطة سالبة مشتركة، مما يسمح بالتحكم الفردي في كل رقم.

13. اتجاهات وتطور التكنولوجيا

بينما يمثل LTC-571JD تقنية ناضجة وموثوقة، فإن مجال تكنولوجيا العرض الأوسع يستمر في التطور. كان الاتجاه في شاشات العرض السباعية نحو كفاءة وتكامل أعلى. قد تستخدم المتغيرات الحديثة مواد أشباه موصلات أكثر تقدمًا أو تغليفًا على مستوى الشريحة لأداء أفضل قليلاً أو حواف أصغر. ومع ذلك، فإن شاشة عرض LED المجزأة المضاعفة الأساسية تظل ذات صلة عالية بسبب بساطتها، وقوتها، وتكلفتها المنخفضة للإخراج الرقمي فقط، ووضوحها الممتاز. المبادئ الأساسية المجسدة في ورقة البيانات هذه - المواد الفعالة (AlInGaP)، الفرز الدقيق للتجانس، والمواصفات الميكانيكية/الكهربائية الواضحة - تظل أساس تصميم مكونات العرض الموثوقة. بالنسبة للتصميمات الجديدة، قد يقيم المهندسون أيضًا وحدات متكاملة بالكامل مع وحدات تحكم مدمجة أو يفكرون في شاشات OLED مصفوفة النقاط لمرونة أبجدية رقمية، ولكن للتطبيقات الرقمية البحتة التي تتطلب سطوعًا عاليًا وعمرًا طويلاً، تظل شاشات مثل LTC-571JD حلاً مثاليًا ومثبتًا.