ورقة بيانات شاشة LED طراز LTC-2721JD - ارتفاع الرقم 0.28 بوصة - لون أحمر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - استهلاك طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج شاشة LTC-2721JD هي شاشة عرض رقمية ثلاثية الأرقام من نوع سبعة أجزاء، مدممة وعالية الأداء، مصممة لعرض قراءات رقمية واضحة في المعدات الإلكترونية. تتميز بارتفاع رقم يبلغ 0.28 بوصة (7.0 مم)، مما يوفر توازنًا ممتازًا بين الحجم وسهولة القراءة. يستخدم الجهاز تقنية متقدمة لرقاقة LED من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم)، وتحديدًا نوع الأحمر عالي الكفاءة المصنوع على ركيزة GaAs غير شفافة. يعد اختيار هذه التكنولوجيا أساسيًا لأدائه، حيث يوفر سطوعًا وكفاءة فائقين مقارنة بمواد LED الأقدم. تتمتع الشاشة بوجه رمادي مميز مع أجزاء بيضاء، مما يعزز التباين ومظهر الأحرف، ويجعل الأرقام سهلة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية الإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، وأجهزة القياس، ومعدات الاختبار، والأجهزة المكتبية حيث تكون هناك حاجة إلى مؤشر رقمي موثوق ومنخفض الطاقة.

The LTC-2721JD is a compact, high-performance triple-digit seven-segment display designed for clear numeric readouts in electronic equipment. It features a 0.28-inch (7.0 mm) digit height, providing an excellent balance between size and readability. The device utilizes advanced AlInGaP (Aluminum Indium Gallium Phosphide) LED chip technology, specifically a High-Efficiency Red variant fabricated on a non-transparent GaAs substrate. This technology choice is key to its performance, offering superior brightness and efficiency compared to older LED materials. The display has a distinctive gray face with white segments, which enhances contrast and character appearance, making the numerals easy to read under various lighting conditions. Its primary target markets include consumer electronics, industrial control panels, instrumentation, test equipment, and office appliances where reliable, low-power numeric indication is required.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• الحجم الأمثل:ارتفاع رقم 0.28 بوصة يوفر عرضًا واضحًا دون احتلال مساحة لوحة زائدة.
• أداء بصري فائق:ضمان الأجزاء المتصلة والمتجانسة إضاءة متسقة. يضمن الجمع بين السطوع العالي، والتباين العالي، وزاوية الرؤية الواسعة إمكانية القراءة من وجهات نظر متعددة.
• كفاءة الطاقة:متطلبات طاقة منخفضة، مدعومة بتقنية AlInGaP عالية الكفاءة.
• موثوقية معززة:يوفر البناء الصلب عمرًا تشغيليًا طويلاً ومقاومة للصدمات والاهتزازات.
• ضمان الجودة:يتم تصنيف الأجهزة حسب شدة الإضاءة، مما يضمن مستويات سطوع متسقة عبر دفعات الإنتاج.
• الامتثال البيئي:يتم تقديم المنتج في عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).

1.2 تعريف الجهاز

يشير رقم الجزء LTC-2721JD تحديدًا إلى شاشة ذات كاثود مشترك متعدد الإرسال تستخدم مصابيح LED حمراء عالية الكفاءة من نوع AlInGaP، وتتميز بنقطة عشرية على اليمين. هذا التكوين قياسي لقيادة أرقام متعددة بعدد مخفض من دبابيس الإدخال/الإخراج للمتحكم الدقيق.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمعلمات الحرجة التي تحدد أداء الشاشة وحدود تشغيلها.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

هذه هي حدود الإجهاد التي لا يجب تجاوزها تحت أي ظرف، حتى ولو للحظة. التشغيل عند أو فوق هذه الحدود قد يتسبب في تلف دائم.

• تبديد الطاقة لكل جزء:70 ميغاواط. هذه هي أقصى طاقة يمكن لجزء واحد تبديدها بأمان على شكل حرارة.
• تيار أمامي ذروي لكل جزء:90 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) للإرسال المتعدد.
• تيار أمامي مستمر لكل جزء:25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التيار خطيًا بمعدل 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25 درجة مئوية. على سبيل المثال، عند 85 درجة مئوية، سيكون الحد الأقصى للتيار المستمر تقريبًا: 25 مللي أمبير - ((85 درجة مئوية - 25 درجة مئوية) * 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية) ≈ 5.2 مللي أمبير.
• نطاق درجة الحرارة:نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين هو من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• ظروف اللحام:يجب إجراء اللحام بالموجة أو اليدوي على عمق 1/16 بوصة (≈1.59 مم) أسفل مستوى الجلوس. الحد الأقصى الموصى به لدرجة حرارة اللحام هو 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ أو 350 درجة مئوية ±30 درجة مئوية للحام اليدوي خلال 5 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25 درجة مئوية وتيار أمامي محدد (IF).

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):تتراوح من 200 إلى 600 ميكروكانديلا عند IF=1 مللي أمبير. يتم فرز الشاشة حسب الشدة، مما يعني أنه يتم تصنيف الأجزاء إلى مجموعات بناءً على الناتج المقاس لضمان الاتساق.
• الجهد الأمامي لكل جزء (V_F):عادة 2.6 فولت، بحد أقصى 2.6 فولت عند IF=20 مللي أمبير. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة القيادة يمكنها توفير جهد كافٍ.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):656 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه قوة الخرج البصرية أعظم.
• الطول الموجي السائد (λ_d):640 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون (أحمر).
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):22 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف للضوء الأحمر المنبعث.
• التيار العكسي لكل جزء (I_R):حد أقصى 100 ميكرو أمبير عند V_R=5 فولت.ملاحظة حرجة:هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط. لم يتم تصميم الجهاز للتشغيل المستمر بتحيز عكسي، ويجب منع مثل هذه الحالة بواسطة دائرة القيادة.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:حد أقصى 2:1 للأجزاء داخل منطقة ضوئية متشابهة. يضمن هذا سطوعًا موحدًا عبر جميع أجزاء الرقم.
• تداخل الإشارات:محدد بـ ≤2.5%. يشير هذا إلى الإضاءة غير المقصودة لجزء ما عند تشغيل جزء مجاور، والذي يجب أن يكون ضئيلاً.

3. معلومات الميكانيكا والتغليف

3.1 أبعاد التغليف والتفاوتات المسموح بها

تتوافق الشاشة مع بصمة تغليف قياسية ثنائية الخط. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية ما يلي:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (مم).
• التفاوت العام هو ±0.20 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• تفاوت انزياح طرف الدبوس هو ±0.4 مم.
• يتم تحديد حدود مراقبة الجودة للمواد الغريبة (≤10 ميل)، وتلوث الحبر (≤20 ميل)، والانحناء (≤1% من طول العاكس)، والفقاعات في الجزء (≤10 ميل).
• قطر فتحة PCB الموصى به للأطراف هو 1.30 مم.

3.2 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

شاشة LTC-2721JD هي شاشةكاثود مشترك متعدد الإرسال. لديها ثلاثة أطراف كاثود مشتركة (واحد لكل رقم: الأطراف 2، 5، 8) وأطراف أنود فردية لكل جزء (A-G، DP) وأجزاء النقطتين (L1، L2، L3). الطرف 13 هو كاثود مشترك لمصابيح LED الثلاثة للنقطتين. يسمح هذا الهيكل للمتحكم الدقيق بإضاءة رقم محدد من خلال تأريض كاثوده المشترك مع تطبيق جهد أمامي على أنودات الأجزاء المطلوبة. من خلال التبديل بين الأرقام بسرعة (الإرسال المتعدد)، تظهر جميع الأرقام الثلاثة مضاءة باستمرار. توصيلات الأطراف كما يلي: 1(D)، 2(CC1)، 3(DP)، 4(E)، 5(CC2)، 6(C/L3)، 7(G)، 8(CC3)، 9(NC)، 10-11(NP)، 12(B/L2)، 13(CC L1/L2/L3)، 14(NP)، 15(A/L1)، 16(F).

4. منحنيات الأداء والخصائص

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات أداء نموذجية (على الرغم من عدم عرضها في النص المقدم). بناءً على سلوك LED القياسي والمعلمات المعطاة، ستوضح هذه المنحنيات عادةً:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة الأسية، مع V_Fالنموذجي البالغ 2.6 فولت عند 20 مللي أمبير.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار، حتى الحدود القصوى.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تخفيض ناتج الضوء مع زيادة درجة الحرارة، وهو عامل حاسم للتصميم.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يوضح الشدة النسبية مقابل الطول الموجي، متمركز حول 656 نانومتر (ذروة) و 640 نانومتر (سائد).

5. اختبار الموثوقية

يخضع الجهاز لمجموعة شاملة من اختبارات الموثوقية بناءً على المعايير العسكرية (MIL-STD)، واليابانية (JIS)، والداخلية لضمان المتانة والعمر الطويل.

• عمر التشغيل (RTOL):1000 ساعة عند أقصى تيار مقنن تحت درجة حرارة الغرفة.
• الإجهاد البيئي:يشمل التخزين في درجة حرارة عالية/رطوبة (500 ساعة عند 65 درجة مئوية/90-95% رطوبة نسبية)، والتخزين في درجة حرارة عالية (1000 ساعة عند 105 درجة مئوية)، والتخزين في درجة حرارة منخفضة (1000 ساعة عند -35 درجة مئوية).
• الدورة الحرارية والصدمة:اختبار دورة درجة الحرارة (30 دورة بين -35 درجة مئوية و 105 درجة مئوية) والصدمة الحرارية (30 دورة بين -35 درجة مئوية و 105 درجة مئوية) لاختبار المرونة تجاه التغيرات السريعة في درجة الحرارة.
• قابلية اللحام:اختبارات مقاومة اللحام (10 ثوانٍ عند 260 درجة مئوية) وقابلية اللحام (5 ثوانٍ عند 245 درجة مئوية) تتحقق من قدرة التغليف على تحمل عمليات التجميع.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 اللحام الآلي

للحام بالموجة، الشرط الموصى به هو غمر الأطراف حتى عمق 1/16 بوصة (1.59 مم) أسفل مستوى الجلوس لمدة أقصاها 5 ثوانٍ عند 260 درجة مئوية. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة جسم الشاشة الحد الأقصى لدرجة حرارة التخزين خلال هذه العملية.

6.2 اللحام اليدوي

عند استخدام مكواة لحام، يجب أن يلامس الطرف الطرف (مرة أخرى، 1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس) لمدة لا تزيد عن 5 ثوانٍ عند درجة حرارة 350 درجة مئوية ±30 درجة مئوية. من الممارسة الجيدة استخدام مبدد حراري على الطرف بين الوصلة وجسم التغليف.

7. تحذيرات تطبيقية حرجة واعتبارات تصميمية

مهم:الالتزام بهذه التحذيرات ضروري للتشغيل الموثوق ولمنع الفشل المبكر.

• الاستخدام المقصود:مصممة للمعدات الإلكترونية العادية. يلزم التشاور للتطبيقات الحرجة للسلامة (الطيران، الطبية، إلخ).
• الامتثال للتصنيفات:يجب على دائرة القيادةأنتضمن عدم تجاوز الحدود القصوى المطلقة (التيار، الجهد، الطاقة، درجة الحرارة) أبدًا. لا يتحمل المصنع المسؤولية عن الضرر الناتج عن عدم الامتثال.
• إدارة التيار والحرارة:تجاوز التيار الأمامي الموصى به أو درجة حرارة التشغيل سيسبب تدهورًا شديدًا وغير قابل للعكس في ناتج الضوء ويمكن أن يؤدي إلى فشل كارثي.
• حماية الدائرة:يجب أن تتضمن دائرة القيادة حماية ضد الجهود العكسية والتغيرات المفاجئة في الجهد التي قد تحدث أثناء التشغيل أو الإيقاف. مقاومة متسلسلة أو قائد تيار ثابت إلزامي للحد من التيار.
• طريقة القيادة: يوصى بشدة باستخدام القيادة بتيار ثابتبدلاً من القيادة بجهد ثابت. يضمن هذا شدة إضاءة متسقة بغض النظر عن الاختلافات الطفيفة في الجهد الأمامي (V_F) بين الأجزاء أو الوحدات ويوفر حماية جوهرية ضد ذروات التيار. للتشغيل المتعدد، يجب حساب التيار الذروي بناءً على دورة العمل لضمان بقاء متوسط التيار لكل جزء ضمن الحدود.

8. سيناريوهات التطبيق العملي وملاحظات التصميم

8.1 التطبيقات النموذجية

• الملتيميديا الرقمية (DMMs) ومعدات الاختبار:توفير قراءات رقمية واضحة للجهد، والتيار، والمقاومة.
• الموقتات والعدادات الصناعية:عرض الوقت المنقضي، أعداد الإنتاج، أو نقاط الضبط.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:الساعات، شاشات معدات الصوت، قراءات الأجهزة المنزلية.
• لوحات الأجهزة:لعرض بيانات المستشعرات مثل درجة الحرارة، الضغط، أو السرعة بتنسيق مضغوط.

8.2 دراسة حالة تنفيذ التصميم

السيناريو:تصميم عرض فولتميتر مكون من 3 أرقام باستخدام متحكم دقيق.

1. قائد الإرسال المتعدد:سيستخدم المتحكم الدقيق 7-8 دبابيس إدخال/إخراج لأنودات الأجزاء (A-G، DP) و 3 دبابيس إدخال/إخراج (مكونة كمصدر مفتوح/خرج منخفض) للكاثودات الرقمية (CC1، CC2، CC3).
2. الحد من التيار:ضع مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل خط أنود جزء. يتم حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. لمصدر 5 فولت، V_F=2.6 فولت، و I_Fمطلوب 10 مللي أمبير: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب (مثل 220 أوم أو 270 أوم).
3. توقيت الإرسال المتعدد:برمجة المتحكم الدقيق لتفعيل كاثود رقم واحد في كل مرة، وإضاءة الأجزاء المطلوبة لذلك الرقم، والانتظار لفترة قصيرة (مثل 2-5 مللي ثانية)، ثم الانتقال إلى الرقم التالي. يمنع معدل التحديث 50-200 هرتز الوميض المرئي.
4. فحص التيار الذروي:إذا تم استخدام دورة عمل 10% (3 أرقام)، يمكن أن يكون التيار الذروي خلال وقت النشاط أعلى. لمتوسطمتوسط I_F10 مللي أمبير، سيكون التيارالذروةخلال دورة العمل 1/3 هو 30 مللي أمبير. يجب التحقق من هذا مقابل الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي الذروي (90 مللي أمبير) وتخفيض التيار المستمر عند درجة حرارة التشغيل.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تنبع المزايا الأساسية لشاشة LTC-2721JD من تقنية AlInGaP الخاصة بها:

• مقارنة بمصابيح LED الحمراء التقليدية GaAsP/GaP:تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار القيادة أو استهلاك طاقة أقل لنفس السطوع. كما توفر استقرارًا حراريًا ونقاء لوني أفضل.
• مقارنة بالشاشات الأكبر:يقدم الحجم 0.28 بوصة نقطة توازن بين الشاشات الصغيرة جدًا (0.2 بوصة) التي قد يصعب قراءتها والشاشات الأكبر (0.5 بوصة أو أكثر) التي تستهلك طاقة ومساحة لوحة أكبر.
• الكاثود المشترك مقابل الأنود المشترك:غالبًا ما يُفضل تكوين الكاثود المشترك في الأنظمة التي يقودها متحكمات دقيقة، حيث يمكنها عادةً استنزاف التيار (دفع الدبابيس إلى مستوى منخفض) بشكل أكثر فعالية مما يمكنها توفيره (دفع الدبابيس إلى مستوى عالٍ).

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بواسطة متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت؟

الإجابة:ربما، ولكن بحذر. الجهد الأمامي النموذجي (V_F) هو 2.6 فولت. مع مصدر 3.3 فولت، هناك هامش 0.7 فولت فقط لمقاومة الحد من التيار. يجعل انخفاض الجهد الصغير هذا التيار حساسًا جدًا للاختلافات في V_Fوجهد المصدر. يوصى بشدة بدائرة قائد تيار ثابت للتشغيل بجهد 3.3 فولت لضمان سطوع مستقر. الاتصال المباشر بدبابيس GPIO بجهد 3.3 فولت بدون قائد يحمل خطر التيار الزائد إذا كان V_Fفي الطرف الأدنى من نطاقه.

10.2 لماذا يتم تخفيض الحد الأقصى للتيار المستمر مع ارتفاع درجة الحرارة؟

الإجابة:هذا بسبب المعامل الحراري السلبي لجهد LED الأمامي والحدود الفيزيائية للتغليف. مع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض الكفاءة الداخلية، ويتم تحويل المزيد من الطاقة الكهربائية إلى حرارة بدلاً من الضوء. إذا لم يتم تقليل التيار، يمكن أن ترتفع درجة حرارة التقاطع بشكل لا يمكن السيطرة عليه (الهروب الحراري)، مما يؤدي إلى تدهور سريع وفشل. يتم توفير منحنى التخفيض (0.33 مللي أمبير/درجة مئوية) لمنع ذلك.

10.3 ماذا يعني "مصنف حسب شدة الإضاءة"؟

الإجابة:يعني أنه يتم اختبار الشاشات وفرزها إلى مجموعات سطوع مختلفة بعد الإنتاج. على سبيل المثال، قد تحتوي دفعة واحدة على I_Vمن 200-300 ميكروكانديلا، وأخرى من 300-400 ميكروكانديلا، إلخ. يسمح هذا للمصممين الذين يشترون كميات كبيرة بضمان سطوع موحد عبر جميع الوحدات في منتجهم. غالبًا ما يتم وضع رمز المجموعة المحدد على العبوة (يشار إليه بـ "Z: BIN CODE" في علامة الوحدة).

11. مبدأ التشغيل واتجاهات التكنولوجيا

11.1 مبدأ التشغيل الأساسي

شاشة LED سبعة أجزاء هي مصفوفة من الثنائيات الباعثة للضوء مرتبة في نمط الرقم ثمانية. كل جزء (من A إلى G) هو LED فردي. من خلال تطبيق جهد تحيز أمامي (يتجاوز V_Fللثنائي) والحد من التيار بمقاومة أو مصدر تيار ثابت، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل منطقة النشاط لأشباه الموصلات AlInGaP، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء) بطول موجي مميز للمادة - في هذه الحالة، أحمر (~640 نانومتر). يستفيد الإرسال المتعدد من استمرارية الرؤية للعين البشرية من خلال إضاءة رقم واحد فقط في كل مرة ولكن التبديل بينهم بسرعة كبيرة بحيث يبدو أنهم جميعًا مضاءون في وقت واحد.

11.2 السياق التكنولوجي الموضوعي

تمثل AlInGaP نظامًا ماديًا ناضجًا ومحسنًا للغاية لمصابيح LED الحمراء والبرتقالية والصفراء. توفر كفاءة وموثوقية ممتازة. الاتجاه في تكنولوجيا العرض هو نحو تكامل أعلى (مثل شاشات المصفوفة النقطية، OLED، micro-LED) والتكامل المباشر مع دوائر القيادة المتكاملة. ومع ذلك، تظل شاشات السبعة أجزاء المنفصلة مثل LTC-2721JD ذات صلة عالية بسبب بساطتها، وتكلفتها المنخفضة، وسطوعها العالي، ومتانتها، وسهولة استخدامها في التطبيقات التي تحتاج فقط إلى عرض بيانات رقمية. تصميمها مفهوم جيدًا، ويمكنها الاتصال بسهولة مع المتحكمات الدقيقة منخفضة التكلفة، مما يضمن استمرار استخدامها في المجالات الصناعية والاستهلاكية وأجهزة القياس في المستقبل المنظور.