ورقة بيانات شاشة LED طراز LTC-561JD - ارتفاع الرقم 0.56 بوصة - لون أحمر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - استهلاك منخفض للطاقة - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTC-561JD هي وحدة عرض LED عالية الأداء، ثلاثية الأرقام، من نوع سبعة أجزاء. يركز تصميمها الأساسي على تمكين قراءات رقمية واضحة في التطبيقات التي يكون فيها كفاءة الطاقة أمرًا بالغ الأهمية. يستخدم الجهاز تقنية رقاقة LED متقدمة من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم)، المشهورة بكفاءتها الإشعاعية العالية ونقاء لونها الممتاز، خاصة في الطيف الأحمر. نظام المادة هذا المزروع على ركيزة GaAs غير شفافة، يساهم في سطوع الشاشة العالي ونسبة التباين.

تتميز الشاشة بوجه رمادي مع علامات أجزاء بيضاء، وهو مزيج تم اختياره لتعظيم التباين وسهولة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة. الابتكار الرئيسي لهذا المنتج هو تحسينه للعمل بتيار منخفض. يتم اختبار الأجزاء وتصنيفها بدقة لضمان تجانس وأداء ممتازين حتى عند تشغيلها بتيارات منخفضة تصل إلى 1 مللي أمبير لكل جزء. هذا يجعلها مناسبة بشكل استثنائي للأجهزة التي تعمل بالبطاريات، والأجهزة المحمولة، وأي نظام يكون فيه تقليل استهلاك الطاقة ضروريًا. العبوة خالية من الرصاص، متوافقة مع توجيهات RoHS البيئية.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• ارتفاع الرقم:0.56 بوصة (14.2 ملم)، مما يوفر عرضًا رقميًا واضحًا وسهل القراءة.
• تجانس ممتاز للأجزاء:يضمن الاختبار الدقيق والتصنيف سطوعًا ولونًا متسقين عبر جميع الأجزاء والأرقام.
• متطلبات طاقة منخفضة:مصممة خصيصًا للعمل بكفاءة عند تيارات تشغيل منخفضة جدًا، مما يطيل عمر البطارية.
• سطوع وتباين عاليان:توفر تقنية AlInGaP وتصميم الوجه الرمادي/الأجزاء البيضاء أداءً بصريًا فائقًا.
• زاوية رؤية واسعة:توفر وضوح رؤية من مجموعة واسعة من الزوايا.
• موثوقية الحالة الصلبة:توفر مصابيح LED عمر تشغيلي طويل ومقاومة عالية للصدمات والاهتزازات مقارنة بتقنيات العرض الأخرى.
• مصنفة حسب الشدة الضوئية:يتم تصنيف المنتجات بناءً على قياس الناتج الضوئي، مما يسمح بمطابقة دقيقة في تطبيقات العرض المتعددة.
• عبوة خالية من الرصاص:مصنعة وفقًا لأنظمة RoHS.

1.2 تعريف الجهاز وتركيبه

رقم الجزء LTC-561JD يحدد تكوينًا محددًا: شاشة ذات أنود مشترك متعدد الإرسال مع مصابيح LED حمراء عالية الكفاءة من نوع AlInGaP. وهي تتضمن نقطة عشرية (DP) لليمين لكل رقم. هذا التكوين ذو الأنود المشترك نموذجي لمشغلات الإرسال المتعدد، حيث يتم تبديل الأنودات (المشتركة لكل رقم) بالتتابع بينما يتم تمكين كاثودات الجزء المناسبة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل جزء:70 ميلي واط كحد أقصى. يمكن أن يؤدي تجاوز ذلك إلى ارتفاع درجة الحرارة وتدهور متسارع لرقاقة LED.
• تيار أمامي ذروي لكل جزء:90 مللي أمبير، ولكن فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). هذا التصنيف للارتفاعات قصيرة المدى، وليس للتشغيل المستمر.
• تيار أمامي مستمر لكل جزء:25 مللي أمبير عند 25°م. يتناقص هذا التيار خطيًا بمعدل 0.33 مللي أمبير/°م مع زيادة درجة حرارة المحيط (Ta) فوق 25°م. على سبيل المثال، عند 85°م، سيكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر تقريبًا: 25 مللي أمبير - ((85°م - 25°م) * 0.33 مللي أمبير/°م) = 5.2 مللي أمبير. هذا التناقص بالغ الأهمية لإدارة الحرارة.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-35°م إلى +85°م. الجهاز مصنف لنطاقات درجة حرارة صناعية.
• ظروف اللحام:يجب إجراء اللحام بالموجة أو إعادة التدفق مع وضع جسم الشاشة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 ملم) فوق مستوى موجة اللحام أو ملف إعادة التدفق، لمدة أقصاها 3 ثوانٍ عند 260°م. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة عبوة LED نفسها الحد الأقصى المسموح به خلال هذه العملية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25°م تحت ظروف اختبار قياسية.

• متوسط الشدة الضوئية (I_V):320 إلى 700 ميكروكانديلا عند تيار أمامي (I_F) قدره 1 مللي أمبير. يشير هذا النطاق الواسع إلى أن الجهاز مصنف؛ ستقع الوحدات المحددة ضمن مجموعة فرعية من هذا النطاق. يسلط الاختبار عند 1 مللي أمبير الضوء على قدرته على العمل بتيار منخفض.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):656 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة البصرية أعظم، وهو خاصية مصابيح LED الحمراء العميقة من نوع AlInGaP.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):22 نانومتر (نموذجي). يقيس هذا انتشار الطيف المنبعث؛ تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون (لون نقي).
• الطول الموجي السائد (λ_d):640 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الواحد الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون. وهو أقصر قليلاً من طول موجة الذروة.
• الجهد الأمامي لكل رقاقة (V_F):2.1 فولت إلى 2.6 فولت عند I_F=20 مللي أمبير. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة التشغيل يمكنها توفير جهد كافٍ عبر هذا النطاق بالكامل لتحقيق التيار المطلوب. تم تحديد تسامح ±0.1 فولت.
• التيار العكسي لكل جزء (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت.مهم:هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط. لم يتم تصميم الجهاز للتشغيل المستمر تحت انحياز عكسي، مما قد يسبب تلفًا.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية:2:1 كحد أقصى ضمن نفس التصنيف الضوئي المماثل عند I_F=10 مللي أمبير. هذا يعني أن الجزء الأقل سطوعًا يجب ألا يقل سطوعه عن نصف سطوع الجزء الأكثر سطوعًا داخل نفس الوحدة أو الدفعة المطابقة، مما يضمن تجانسًا بصريًا.
• تداخل إشارات:≤2.5%. يشير هذا إلى الإضاءة غير المرغوب فيها لجزء ما عند تشغيل جزء مجاور، بسبب تسرب بصري أو كهربائي داخلي.

3. شرح نظام التصنيف

يستخدم LTC-561JD نظام تصنيف بشكل أساسي لـالشدة الضوئية. كما هو مذكور في الخصائص، يتراوح متوسط الشدة الضوئية من 320 إلى 700 ميكروكانديلا. يتم اختبار الوحدات وتصنيفها إلى تصنيفات شدة محددة. هذا يسمح للمصممين باختيار شاشات ذات مستويات سطوع متسقة، وهو أمر بالغ الأهمية خاصة عند استخدام شاشات متعددة جنبًا إلى جنب في منتج واحد لتجنب اختلافات السطوع الملحوظة (عدم تجانس اللون). توصي ورقة البيانات باختيار شاشات من نفس التصنيف لتطبيقات الوحدات المتعددة. بينما لم يتم تفصيله صراحةً لهذا الطراز، قد يشمل التصنيف أيضًا جهدًا أماميًا (V_F) إلى حد ما، نظرًا لتسامحه المحدد، مما يضمن مطابقة تيار أسهل في سيناريوهات التشغيل المتعدد أو المتوازي.

4. معلومات الميكانيكا والعبوة

4.1 أبعاد العبوة والرسم

للشاشة بصمة عبوة ثنائية الخط قياسية. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم الوحدة الإجمالي حوالي 37.70 ملم (الطول) × 15.24 ملم (العرض). ارتفاع الرقم هو 14.22 ملم (0.560 بوصة). المسامير على مسافة 2.54 ملم (0.100 بوصة)، وهي المسافة القياسية للمكونات ذات الثقوب. مستوى الجلوس محدد بوضوح، ويتضمن الرسم زاوية ميل 8 درجات على الجوانب. يتم تمييز الدبوس 1 عادةً على العبوة، كما يتم الإشارة إلى رقم الجزء ورمز التاريخ ورمز التصنيف على السطح العلوي.

4.2 توصيل المسامير والدائرة الداخلية

للجهاز تكوين 12 دبوسًا. يستخدم تصميم أنود مشترك متعدد الإرسال. يظهر مخطط الدائرة الداخلية ثلاثة دبابيس أنود مشتركة، واحد لكل رقم (الرقم 1، الرقم 2، الرقم 3: الدبابيس 12، 9، 8 على التوالي). كاثودات الأجزاء السبعة (A، B، C، D، E، F، G) وكاثود النقطة العشرية (DP) مشتركة عبر جميع الأرقام ومتصلة بدبابيسها الخاصة. الدبوس 6 مذكور على أنه \"لا اتصال\" (N/C). هذا التوزيع للمسامير قياسي لتشغيل الشاشة بطريقة الإرسال المتعدد بتقسيم الوقت، حيث يتم إضاءة كل رقم في تسلسل سريع.

5. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات أداء نموذجية، وهي ضرورية للتصميم التفصيلي. بينما لم يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذا الجهاز ستشمل عادةً:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة بين التيار الأمامي والجهد الأمامي، مسلطًا الضوء على جهد التشغيل (~2 فولت) والمقاومة الديناميكية لـ LED.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (I_Vمقابل I_F):هذا المنحنى حاسم لتحديد تيار التشغيل اللازم لتحقيق السطوع المطلوب. يكون خطيًا عادةً على مدى معين ولكن قد يشبع عند التيارات العالية.
• الشدة الضوئية مقابل درجة حرارة المحيط (I_Vمقابل T_a):يوضح كيف ينخفض الناتج الضوئي مع زيادة درجة حرارة التقاطع لـ LED. هذا يوجه التصميم الحراري وتناقص التيار.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند 656 نانومتر ونصف العرض الطيفي 22 نانومتر.

يجب على المصممين الرجوع إلى الرسوم البيانية الكاملة لورقة البيانات لتحسين الكفاءة والسطوع والعمر التشغيلي لظروف التشغيل المحددة لديهم.

6. إرشادات اللحام والتجميع والتخزين

6.1 اللحام

شرط اللحام الموصى به هو أقصى 3 ثوانٍ عند 260°م، مع وضع جسم الشاشة على الأقل 1.6 ملم فوق مستوى الجلوس. هذا يمنع انتقال الحرارة المفرطة عبر المسامير وإتلاف رقائق LED الداخلية والإيبوكسي. يمكن استخدام ملفات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق القياسية للمكونات ذات الثقوب، بشرط عدم تجاوز حد درجة حرارة العبوة. تجنب تطبيق قوة ميكانيكية على جسم الشاشة أثناء التجميع.

6.2 ظروف التخزين

للتخزين طويل الأمد، يجب أن يبقى المنتج في عبوته الأصلية. الظروف البيئية الموصى بها هي درجة حرارة بين 5°م و30°م ورطوبة نسبية أقل من 60% RH. التخزين خارج هذه الظروف، خاصة في الرطوبة العالية، يمكن أن يؤدي إلى أكسدة المسامير المطلية بالقصدير، مما قد يتطلب إعادة طلاء قبل الاستخدام في عمليات التجميع الآلي. يجب تجنب التكثيف.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• المعدات المحمولة والتي تعمل بالبطارية:أجهزة القياس المتعددة، وأجهزة الاختبار المحمولة، وأجهزة مراقبة طبية، حيث يكون استهلاك التيار المنخفض أمرًا بالغ الأهمية.
• أجهزة القياس الصناعية:عدادات اللوحة، وحدات تحكم العمليات، وعروض المؤقتات.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:الأجهزة المنزلية، ومعدات الصوت، وعروض معدات اللياقة البدنية.
• شاشات السيارات بعد البيع:حيث تكون هناك حاجة لنطاق درجة حرارة واسع وموثوقية (خاضعة للتأهيل المحدد).

7.2 اعتبارات التصميم الحرجة

• طريقة التشغيل:يوصى بشدة بتشغيل التيار الثابت بدلاً من تشغيل الجهد الثابت. يضمن ذلك شدة ضوئية متسقة بغض النظر عن الاختلافات في الجهد الأمامي (V_F) بين الأجزاء أو الوحدات وعبر درجة الحرارة.
• الحد من التيار:يجب تصميم الدائرة للحد من التيار لكل جزء إلى قيمة آمنة، مع مراعاة كل من التصنيفات المستمرة والذروية، ويجب أن تأخذ في الاعتبار التناقص الحراري عند درجات حرارة محيط عالية.
• دائرة الإرسال المتعدد:لتصميم الأنود المشترك، يلزم وجود دائرة متكاملة مشغلة مناسبة (مثل مشغل LED متعدد الإرسال أو متحكم دقيق بقدرة كافية على سحب/توفير التيار) لتمكين أنود كل رقم بالتتابع أثناء سحب التيار عبر كاثودات الجزء المطلوبة. يجب أن يكون معدل التحديث مرتفعًا بما يكفي لتجنب الوميض الملحوظ (عادة >60 هرتز).
• حماية الجهد العكسي:يجب أن تتضمن دائرة التشغيل حماية (مثل ثنائيات على التوالي أو التوازي) لمنع تطبيق انحياز عكسي أو تقلبات جهد أثناء دورات الطاقة، مما قد يسبب هجرة معدنية وفشل.
• الإدارة الحرارية:بينما لا يحتوي الجهاز نفسه على وسادة حرارية، فإن ضمان تدفق هواء كافٍ وتجنب وضعه بالقرب من مصادر حرارة أخرى على لوحة الدوائر المطبوعة سيساعد في الحفاظ على درجات حرارة تقاطع أقل، والحفاظ على الناتج الضوئي وعمر التشغيل.
• واجهة بصرية:إذا تم استخدام لوحة أمامية أو مرشح، تأكد من وجود فجوة هواء صغيرة ولا تدعها تضغط مباشرة على سطح الشاشة، خاصة إذا تم تطبيق فيلم زخرفي، لأن هذا قد يتسبب في تحرك الفيلم.

8. المقارنة التقنية والتمييز

يتمثل التمييز الأساسي لـ LTC-561JD فيتحسينه للتيار المنخفض. يتميز العديد من شاشات العرض السباعية القياسية عند 10 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير. حقيقة أن هذا الجهاز يحدد معلمات رئيسية مثل الشدة الضوئية عند 1 مللي أمبير ويضمن مطابقة الأجزاء عند مستوى تشغيل منخفض كهذا هي ميزة كبيرة للتصميمات الحساسة للطاقة. علاوة على ذلك، فإن استخدامتقنية AlInGaPيوفر كفاءة أعلى واستقرار لوني أفضل محتمل عبر درجة الحرارة وعمر التشغيل مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل مصابيح LED الحمراء القياسية من نوع GaAsP (فوسفيد زرنيخ الغاليوم). توزيع مساميره ذو الأنود المشترك والمتعدد الإرسال هو معيار صناعي، مما يضمن التوافق مع مجموعة واسعة من دوائر التشغيل والمتحكمات الدقيقة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة بدبوس متحكم دقيق 5 فولت؟

ج: ليس مباشرة للإضاءة المستمرة. الجهد الأمامي ~2.6 فولت كحد أقصى. يلزم وجود مقاومة محددة للتيار على التوالي. للإرسال المتعدد، ستحتاج إلى ترانزستورات خارجية لتبديل الأنودات المشتركة (والتي قد تكون عند تيار أعلى) ومن المحتمل تخزين كاثودات الأجزاء، لأن حدود تيار دبوس المتحكم الدقيق غالبًا ما تكون منخفضة جدًا للأجزاء المتعددة.

س: ماذا يعني \"مصنف حسب الشدة الضوئية\" لتصميمي؟

ج: يعني أنه يمكنك طلب أجزاء من نطاق سطوع محدد. إذا كان تصميمك يستخدم شاشات متعددة، فإن الطلب من نفس رمز التصنيف يضمن أن يكون لها جميعًا سطوعًا متشابهًا، مما يتجنب مظهرًا غير متجانس. بالنسبة لشاشة واحدة، فإن أي تصنيف ضمن نطاق 320-700 ميكروكانديلا سيعمل، لكن السطوع سيتفاوت.

س: الحد الأقصى للتيار المستمر هو 25 مللي أمبير عند 25°م. ما التيار الذي يجب أن أستخدمه للتشغيل العادي؟

ج: للموثوقية وعمر التشغيل الطويل، من الممارسات الشائعة تشغيل مصابيح LED أقل من الحد الأقصى المطلق المسموح به. قد يكون تيار التشغيل النموذجي 10-20 مللي أمبير، اعتمادًا على السطوع المطلوب والبيئة الحرارية. استخدم منحنى I_Vمقابل I_Fلاختيار التيار الذي يعطي سطوعك المستهدف.

س: لماذا الانحياز العكسي خطير جدًا على مصابيح LED؟

ج: لم يتم تصميم مصابيح LED لمنع الجهد العكسي مثل الثنائيات العادية. تطبيق حتى جهد عكسي معتدل (مثل حالة الاختبار 5 فولت) يمكن أن يسبب تيارات تسرب عالية، وبمرور الوقت، يؤدي إلى هجرة كهربائية داخل رقاقة أشباه الموصلات، مما يخلق دوائر قصر أو يزيد التسرب بشكل دائم.

10. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم مؤقت رقمي منخفض الطاقة

يقوم مصمم بإنشاء مؤقت مطبخ يعمل بالبطارية يجب أن يعمل لشهور على مجموعة واحدة من بطاريات AA. تم اختيار LTC-561JD للعرض. يعمل المتحكم الدقيق عند 3.3 فولت. يستخدم التصميم دائرة متكاملة مشغلة LED مخصصة بمخرجات تيار ثابت مضبوطة على 2 مللي أمبير لكل جزء. هذا التيار المنخفض كافٍ للسطوع الداخلي بفضل كفاءة الشاشة العالية عند التيار المنخفض. يتعامل المشغل مع الإرسال المتعدد، بالتناوب عبر الأرقام الثلاثة بتردد 200 هرتز. يتم تشغيل دبابيس الأنود المشتركة بواسطة مشغلات الأرقام الخاصة بالمشغل، وتتصل دبابيس الأجزاء بمصارف التيار الثابتة الخاصة به. يتم وضع ثنائي شوتكي على التوالي مع مصدر الطاقة لكل أنود مشترك للحماية من القطبية العكسية العرضية من المشغل. يتم الحفاظ على متوسط استهلاك التيار للشاشة أقل من 5 مللي أمبير، مما يجعلها مثالية لعمر بطارية ممتد.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

شاشة عرض LED سباعية الأجزاء هي مجموعة من الثنائيات الباعثة للضوء مرتبة في نمط رقم ثمانية. كل جزء من الأجزاء السبعة (المسمى من A إلى G) هو LED فردي (أو مجموعة متسلسلة/متوازية من رقائق LED). يتم استخدام LED إضافي للنقطة العشرية (DP). في تكوين أنود مشترك مثل LTC-561JD، يتم توصيل أنودات جميع مصابيح LED لرقم واحد معًا إلى دبوس مشترك واحد. يتم توصيل كاثودات كل نوع جزء (A، B، C، إلخ) معًا عبر جميع الأرقام. لإضاءة جزء محدد على رقم محدد، يتم توصيل الأنود المشترك لذلك الرقم بجهد إمداد موجب (من خلال دائرة تحديد تيار)، ويتم توصيل كاثود الجزء المطلوب بالأرض (أو مصرف تيار). لعرض الأرقام، يتم إضاءة أجزاء متعددة في وقت واحد. للتحكم في أرقام متعددة بعدد أقل من المسامير، يتم استخدام الإرسال المتعدد: يقوم المتحكم بالتبديل بسرعة عبر كل رقم، وإضاءة الأجزاء المناسبة لذلك الرقم فقط خلال شريحة الوقت الخاصة به. يدمج استمرار الرؤية للعين البشرية هذه الومضات السريعة في رقم متعدد الأرقام مستقر.

12. اتجاهات وتطورات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه في تكنولوجيا العرض، بما في ذلك شاشات LED المجزأة، نحو كفاءة أعلى، واستهلاك طاقة أقل، وتحسين التكامل. بينما تكنولوجيا AlInGaP الأساسية للأحمر/البرتقالي/الأصفر ناضجة، فإن تحسينات العملية تنتج كفاءة أعلى قليلاً بمرور الوقت. هناك تركيز متزايد على التوافق \"جاهز للاستخدام\" وتكامل المشغل. قد تتضمن بعض الشاشات الأحدث مقاومات محددة للتيار مدمجة أو حتى منطق بسيط (مثل مفككات BCD إلى 7 أجزاء) لتبسيط الواجهة للمتحكمات الدقيقة. علاوة على ذلك، فإن الطلب على نطاق ألوان أوسع وتطبيقات جديدة (مثل أجهزة إنترنت الأشياء فائقة انخفاض الطاقة) يدفع نحو شاشات تحافظ على قابلية القراءة في ضوء الشمس (تباين عالٍ) أو تقدم حتى تيارات تشغيل دنيا أقل. ومع ذلك، تظل مبادئ الإرسال المتعدد والتشغيل متسقة بشكل أساسي لهذه الفئة من المكونات.