ورقة بيانات شاشة LED مصفوفة النقاط 5x7 طراز LTP-2557JD - ارتفاع 2.0 بوصة - لون أحمر من مادة AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTP-2557JD هي وحدة عرض LED مصفوفة النقاط 5x7 ذات مستوى واحد، مصممة لعرض الأحرف والرموز. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرج مرئي واضح وموثوق في مختلف التطبيقات الإلكترونية التي تتطلب معلومات أبجدية رقمية أو رسومية بسيطة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

يقدم هذا الجهاز عدة مزايا رئيسية تجعله مناسبًا للتطبيقات الصناعية والتجارية وأجهزة القياس. يعتبر انخفاض متطلبات الطاقة فائدة كبيرة للتصميمات التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي كفاءة الطاقة. يضمن البناء ذو الحالة الصلبة موثوقية عالية وعمر تشغيلي طويل، حيث لا توجد أجزاء متحركة أو فتيل يمكن أن يتعطل. تتيح زاوية الرؤية الواسعة التي يوفرها التصميم ذو المستوى الواحد وضوح الرؤية من مواقع مختلفة، وهو أمر بالغ الأهمية لواجهات المستخدم ومؤشرات الحالة. يتم تصنيف الجهاز وفقًا لشدة الإضاءة، مما يوفر اتساقًا في السطوع عبر دفعات الإنتاج. توافقه مع رموز الأحرف القياسية (ASCII و EBCDIC) وقدرته على التراص أفقيًا يجعله متعدد الاستخدامات لإنشاء شاشات متعددة الأحرف أو رسومات بسيطة. يشمل السوق المستهدف أطراف نقاط البيع، لوحات التحكم الصناعية، معدات الاختبار والقياس، الأجهزة الطبية، وأي تطبيق يتطلب شاشة عرض أحرف قوية وبسيطة.

2. تعمق في المواصفات التقنية

توفر الأقسام التالية تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للمعلمات التقنية الرئيسية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

تستخدم الشاشة شرائح LED حمراء عالية الكفاءة من مادة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم). تشتهر هذه المادة شبه الموصلة بكفاءتها الإضاءية العالية وأدائها الجيد في الطيف الأحمر إلى الكهرماني. يتم تصنيع الشرائح على ركيزة GaAs (زرنيخيد الغاليوم) غير الشفافة. تتميز العبوة بوجه رمادي بنقاط بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V): تتراوح من حد أدنى 1300 ميكروكانديلا إلى نموذجي 3000 ميكروكانديلا عند تشغيلها بتيار ذروة (I_p) قدره 32 مللي أمبير بدورة عمل 1/16. تحدد هذه المعلمة السطوع الملحوظ للنقاط المنشطة.
• طول موجة الانبعاث الذروة (λ_p): نموذجياً 656 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة البصرية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d): نموذجياً 640 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الواحد الذي يصف بشكل أفضل اللون الذي تدركه العين البشرية، وهو اللون الأحمر المشبع.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ): نموذجياً 22 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث؛ تشير القيمة الأصغر إلى ناتج أكثر أحادية اللون.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (I_V-m): بحد أقصى 2:1. تحدد هذه النسبة القصوى المسموح بها بين ألمع نقطة وأخفتها في المصفوفة، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

2.2 المعلمات الكهربائية

تحدد الخصائص الكهربائية حدود التشغيل وظروفه للجهاز.

• الجهد الأمامي لكل نقطة (V_F): نموذجياً 2.6 فولت، بحد أقصى 2.6 فولت عند تيار أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عندما تكون موصلة.
• التيار العكسي لكل نقطة (I_R): بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عندما يكون LED متحيزًا عكسيًا.
• متوسط التيار الأمامي لكل نقطة: 13 مللي أمبير كحد أقصى عند 25°م. هذا هو التيار المستمر الموصى به للتشغيل الموثوق.
• تيار الذروة الأمامي لكل نقطة: 90 مللي أمبير كحد أقصى. هذا هو الحد الأقصى المطلق للتيار اللحظي، وعادة ما يكون ذا صلة بالتشغيل النبضي.

2.3 الحدود القصوى المطلقة والاعتبارات الحرارية

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم. لا ينصح بالتشغيل خارج هذه الحدود.

• متوسط تبديد الطاقة لكل نقطة: 33 ملي واط كحد أقصى.
• نطاق درجة حرارة التشغيل: من -35°م إلى +85°م. تم تصميم الجهاز للعمل ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين: من -35°م إلى +85°م.
• تخفيض تصنيف التيار: يجب تخفيض متوسط التيار الأمامي خطيًا من 13 مللي أمبير عند 25°م بمقدار 0.17 مللي أمبير/°م مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. هذا أمر بالغ الأهمية لإدارة الحرارة ومنع ارتفاع درجة الحرارة.
• درجة حرارة اللحام: يمكن للجهاز تحمل 260°م لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس أثناء اللحام.

3. معلومات الميكانيكا والتغليف

3.1 الأبعاد الفيزيائية

يبلغ ارتفاع المصفوفة في الجهاز 2.0 بوصة (50.80 مم). يتم توفير أبعاد العبوة في ورقة البيانات بجميع القياسات بالمليمترات. التسامحات عادة ما تكون ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. المخطط التفصيلي الدقيق، تباعد الأطراف، والمساحة الكلية أمران بالغا الأهمية لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) والتكامل الميكانيكي.

3.2 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

تحتوي الشاشة على تكوين 14 طرفًا. توصيل الأطراف كما يلي: الطرف 1: الأنود الصف 5، الطرف 2: الأنود الصف 7، الطرف 3: الكاثود العمود 2، الطرف 4: الكاثود العمود 3، الطرف 5: الأنود الصف 4، الطرف 6: الكاثود العمود 5، الطرف 7: الأنود الصف 6، الطرف 8: الأنود الصف 3، الطرف 9: الأنود الصف 1، الطرف 10: الكاثود العمود 4، الطرف 11: الكاثود العمود 3 (ملاحظة: وظيفة مكررة، على الأرجح اعتبار لتعليق ورقة البيانات)، الطرف 12: الأنود الصف 4 (مكرر)، الطرف 13: الكاثود العمود 1، الطرف 14: الأنود الصف 2.

يظهر مخطط الدائرة الداخلية تكوين مصفوفة كاثود مشترك قياسي. الأعمدة متصلة بالكاثودات، والصفوف متصلة بالأنودات. يسمح هذا الهيكل بالتعددية، حيث يتم إضاءة نقطة واحدة (تقاطع صف مُغذّى وعمود مُؤرّض) في أي لحظة. من خلال المسح عبر الصفوف والأعمدة بسرعة، تخلق استمرارية الرؤية وهم شخصية مستقرة.

4. إرشادات التطبيق واعتبارات التصميم

4.1 تشغيل الشاشة

لتشغيل مصفوفة 5x7، يلزم دائرة تشغيل متعددة. يتضمن هذا عادةً متحكمًا دقيقًا أو دائرة متكاملة مخصصة لقيادة العرض. يجب على السائق تنشيط كل صف (أنود) بالتتابع مع توفير بيانات العمود (كاثود) المناسبة لذلك الصف. يتم تحقيق تيار الذروة لكل نقطة (I_p) البالغ 32 مللي أمبير المذكور في حالة الاختبار لشدة الإضاءة من خلال التشغيل النبضي بدورة عمل منخفضة (1/16). يجب الحفاظ على متوسط التيار لكل نقطة ضمن التصنيف 13 مللي أمبير. على سبيل المثال، يتطلب التشغيل بدورة عمل 1/8 أن يكون تيار النبضة الذروة حوالي 104 مللي أمبير لتحقيق متوسط 13 مللي أمبير، وهو ما يتجاوز تصنيف الذروة البالغ 90 مللي أمبير. لذلك، فإن الحساب الدقيق لدورة العمل والتيار الذروة أمر ضروري. عادة ما تكون هناك حاجة إلى مقاومة محددة للتيار على التوالي لكل خط عمود أو صف لضبط التيار بدقة.

4.2 إدارة الحرارة واللحام

الالتزام بالحدود القصوى المطلقة أمر بالغ الأهمية. يجب اتباع منحنى تخفيض تصنيف التيار إذا كان الجهاز يعمل في درجات حرارة محيطة مرتفعة. أثناء تجميع لوحة الدوائر المطبوعة، يجب عدم تجاوز ملف اللحام المحدد (260°م لمدة 3 ثوانٍ) لتجنب إتلاف العبوة البلاستيكية أو الروابط السلكية الداخلية. يمكن أن يساعد تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة المناسب مع مساحة نحاسية كافية في تبديد الحرارة، خاصة إذا تم إضاءة عدة نقاط في وقت واحد لفترات طويلة.

4.3 التراص لعروض متعددة الأحرف

تذكر ورقة البيانات أن الجهاز قابل للتراص أفقيًا. هذا يعني أنه يمكن وضع وحدات متعددة جنبًا إلى جنب لتشكيل رسائل أطول. عمليًا، يتطلب هذا تصميمًا دقيقًا للوحة الدوائر المطبوعة لمحاذاة الوحدات ودائرة تشغيل قادرة على معالجة العدد المتزايد من الصفوف والأعمدة (على سبيل المثال، لوحدتين، سيكون لديك 7 صفوف ولكن 10 أعمدة). يجب على برنامج التشغيل إدارة مخزن العرض الموسع وفقًا لذلك.

5. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية. بينما لا يتم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الأجهزة تشمل عادةً:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I_F-V_F): يظهر العلاقة الأسية، وهي أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة التشغيل واختيار قيمة المقاومة المحددة للتيار المناسبة.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I_V-I_F): يوضح كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار، عادة في علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل قبل حدوث انخفاض الكفاءة.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة: يوضح انخفاض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، مما يسلط الضوء على أهمية إدارة الحرارة.
• التوزيع الطيفي: رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند ~656 نانومتر وعرض الطيف.

6. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنيات أقدم مثل مصابيح LED الحمراء GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، فإن تقنية AlInGaP المستخدمة في LTP-2557JD تقدم كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى ناتج أكثر سطوعًا لنفس تيار الإدخال. توفر العبوة ذات الوجه الرمادي/النقطة البيضاء تباينًا أفضل من العبوات الحمراء بالكامل أو الشفافة بالكامل، خاصة في ظروف الإضاءة المحيطة العالية. يعد ارتفاع الحرف 2.0 بوصة حجمًا قياسيًا لقابلية القراءة متوسطة المدى، وهو أكبر من العديد من الوحدات النمطية مقاس 0.56 بوصة أو 1 بوصة المستخدمة في الأجهزة المدمجة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تحتاج فيها الشاشة إلى القراءة من مسافة عدة أقدام.

7. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بتيار مستمر ثابت بدون تعددية؟

ج: من الناحية الفنية، يمكنك تشغيل نقطة واحدة بشكل مستمر، ولكن لعرض حرف كامل، فإن التعددية ضرورية بسبب بنية المصفوفة. يتطلب تشغيل جميع النقاط الـ 35 في وقت واحد عند متوسط تيارها تيارًا إجماليًا عاليًا جدًا وتبديدًا للطاقة، وهو أمر غير عملي ومن المحتمل أن يتجاوز حدود العبوة.

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة (656 نانومتر) والطول الموجي السائد (640 نانومتر)؟

ج: طول موجة الذروة هو الذروة الفيزيائية للطيف المنبعث. الطول الموجي السائد هو نقطة اللون الملحوظة على مخطط لونية CIE. يرجع الاختلاف إلى شكل طيف الانبعاث والحساسية غير الخطية للعين البشرية (استجابة الضوء). الطول الموجي السائد أكثر صلة لوصف اللون الذي يراه المستخدم.

س: كيف أحسب المقاومة التسلسلية المطلوبة؟

ج: تحتاج إلى جهد الإمداد (V_CC)، الجهد الأمامي لـ LED (V_F، استخدم 2.6 فولت)، والتيار الأمامي المطلوب (I_F). للتعددية، استخدم تيار الذروة (I_p) المقابل لدورة عملك لتحقيق متوسط التيار المطلوب. قيمة المقاومة R = (V_CC- V_F) / I_p. تأكد من أن قدرة المقاومة كافية للطاقة النبضية.

8. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في تقاطع p-n شبه موصل. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الصمام الثنائي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة (طبقة AlInGaP)، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق وبالتالي الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. يتم تحقيق ترتيب المصفوفة عن طريق تصنيع شرائح LED فردية متعددة وتوصيل أنوداتها وكاثوداتها في نمط شبكي، مما يسمح بالتحكم في كل تقاطع (نقطة) عبر الإلكترونيات الخارجية.

9. معلومات التغليف والطلب

تحدد ورقة البيانات رقم الجزء على أنه LTP-2557JD. قد يشير اللاحق \"JD\" إلى فرز محدد لشدة الإضاءة أو معلمات أخرى. للطلب الدقيق، يجب استخدام رقم الجزء الكامل من نظام الشركة المصنعة. التغليف القياسي لمثل هذه المكونات هو عادةً الشريط والبكرة للتجميع الآلي أو الصواني/الأكياس للنماذج الأولية اليدوية.