ورقة بيانات شاشة LED طراز LTP-1557AJD - ارتفاع 1.2 بوصة (30.42 مم) - لون أحمر بتقنية AlInGaP - مصفوفة نقاط 5x7 - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد وحدة العرض LTP-1557AJD وحدة عرض أبجدية رقمية أحادية الحرف، مُصممة للتطبيقات التي تتطلب إخراج أحرف واضح وموثوق. وظيفتها الأساسية هي تمثيل الأحرف المشفرة بنظام ASCII أو EBCDIC بصريًا من خلال شبكة من الثنائيات الباعثة للضوء (LED) القابلة للعنونة بشكل فردي. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية لوحات التحكم الصناعية، وأجهزة القياس، ونقاط بيع الطرفيات، ومعدات الاتصالات، وأي نظام مدمج يتطلب واجهة مستخدم بسيطة وقوية لعرض الحالة أو البيانات. يوفر بناؤها ذو الحالة الصلبة مزايا كبيرة في الموثوقية والعمر الافتراضي مقارنة بتقنيات العرض القديمة مثل شاشات الفلورسنت المفرغة أو شاشات الإضاءة المتوهجة.

تكمن الميزة الأساسية للوحدة في استخدامها لتقنية LED من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم). يُعرف نظام المواد شبه الموصلة هذا بإنتاجه للضوء الأحمر والعنبري عالي الكفاءة. مقارنة بتقنية LED القديمة من نوع GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، تقدم تقنية AlInGaP LED كفاءة إضاءة فائقة، مما يعني إخراجًا أكثر سطوعًا لنفس طاقة الإدخال الكهربائي، وأداءً أفضل في درجات الحرارة المرتفعة. تتميز الوحدة بلوحة وجه رمادية بنقاط بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة تحت ظروف الإضاءة المختلفة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يتم تعريف الأداء البصري تحت ظروف الاختبار القياسية عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. المعلمة الرئيسية هيشدة الإضاءة المتوسطة (Iv)، والتي تبلغ قيمتها النموذجية 2500 ميكروكانديلا (µcd) وحدها الأدنى 1020 µcd. يتم أخذ هذا القياس مع تيار تشغيل نابض (Ip) بقيمة 32 مللي أمبير عند دورة عمل 1/16. يُعد استخدام التشغيل النابض شائعًا في الشاشات المتعددة الإرسال لتحقيق ذروة سطوع أعلى مع الحفاظ على تبديد طاقة متوسط آمن لكل نقطة LED.

يتم تحديد خصائص اللون بواسطة الطول الموجي. للجهازطول موجة الانبعاث الذروي (λp)بقيمة 656 نانومتر، مما يضعه في المنطقة الحمراء من الطيف المرئي. يتم تحديدالطول الموجي السائد (λd)بقيمة 640 نانومتر. من المهم ملاحظة الفرق: الطول الموجي الذروي هو نقطة أقصى طاقة طيفية، بينما الطول الموجي السائد هو إدراك العين البشرية للون كطول موجي واحد. يبلغنصف عرض الخط الطيفي (Δλ)22 نانومتر، مما يشير إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث؛ يشير نصف العرض الأضيق إلى لون أكثر تشبعًا ونقاءً. يتم تحديدنسبة مطابقة شدة الإضاءة (IV-m)بحد أقصى 2:1، مما يعني أن تباين السطوع بين ألمع نقطة وأخفتها في المصفوفة يجب ألا يتجاوز هذه النسبة، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

2.2 الخصائص الكهربائية

تحدد المعلمات الكهربائية حدود التشغيل وظروفه للجهاز. يتراوحالجهد الأمامي (VF)لأي نقطة LED مفردة بين 2.1 فولت (الحد الأدنى) و 2.6 فولت (الحد الأقصى) عند تيار اختبار (IF) بقيمة 20 مللي أمبير. هذا الجهد الأمامي هو خاصية لتقنية AlInGaP وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم دوائر تحديد التيار. يتم تحديدالتيار العكسي (IR)بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد انحياز عكسي (VR) بقيمة 5 فولت، مما يشير إلى خصائص تسرب الثنائي في حالة الإيقاف.

3. التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم. وهي ليست للتشغيل المستمر. تشمل الحدود الرئيسية:تبديد الطاقة المتوسط لكل نقطة(33 ميلي واط)،التيار الأمامي الذروي لكل نقطة(90 مللي أمبير)، والتيار الأمامي المتوسط لكل نقطة(13 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع تخفيض خطي بمقدار 0.17 مللي أمبير/درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية). يبلغالجهد العكسي لكل نقطة5 فولت. تم تصنيف الجهاز لنطاقدرجة حرارة التشغيلمن -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية ونفس النطاق للتخزين. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة اللحام 260 درجة مئوية لأكثر من 3 ثوانٍ عند نقطة على بعد 1.6 مم أسفل مستوى جلوس العبوة.

4. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهازمصنف حسب شدة الإضاءة. هذا يعني أن الوحدات يتم اختبارها وفرزها (تصنيفها) بناءً على قياس إخراج الضوء الخاص بها. يسمح هذا للمصممين باختيار أجزاء من فئة شدة إضاءة محددة لضمان سطوع متسق عبر شاشات متعددة في منتج واحد، وتجنب الاختلافات الملحوظة. على الرغم من عدم تفصيل ذلك صراحة في هذه الوثيقة، يمكن أن تشمل معلمات التصنيف الشائعة لمثل هذه الثنائيات الباعثة للضوء أيضًا الجهد الأمامي (Vf) والطول الموجي السائد (λd) لضمان الاتساق الكهربائي واللوني.

5. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية. على الرغم من عدم عرضها في النص المقدم، فإن مثل هذه المنحنيات تشمل عادةً:التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V): يوضح هذا العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد، وهي ضرورية لتصميم دوائر التشغيل.شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I-L): يوضح هذا كيف يزداد إخراج الضوء مع زيادة التيار، عادةً في منطقة خطية تقريبًا قبل أن تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا.شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة: يوضح هذا المنحنى تخفيض الأداء الحراري لإخراج الضوء، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة. تحافظ ثنائيات AlInGaP الباعثة للضوء عمومًا على أدائها بشكل أفضل في درجات الحرارة المرتفعة مقارنة بالتقنيات القديمة.

6. المعلومات الميكانيكية والعبوة

الجهاز عبارة عن شاشة مصفوفة بارتفاع 1.2 بوصة (30.42 مم). يتم توفير أبعاد العبوة في رسم بجميع القياسات بالمليمترات. التسامحات هي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يُعد الرسم الميكانيكي ضروريًا لتصميم بصمة اللوحة المطبوعة (PCB) وضمان الملاءمة المناسبة داخل الغلاف. تتميز العبوة بتعيين محدد للأرجل للمصفوفة 5x7، مع توصيلات لـ 7 مصاعد للصفوف و 5 مهبطات للأعمدة (أو العكس، اعتمادًا على تكوين الدائرة الداخلية).

6.1 توصيل الأرجل والدائرة الداخلية

يسرد جدول توصيل الأرجل 14 رجلًا. يوضح مخطط الدائرة الداخلية تكوين مهبط مشترك أو مصعد مشترك للمصفوفة 5x7. يتم توفير تعيين الرجل المحدد (مثل الرجل 1: مصعد الصف 5، الرجل 3: مهبط العمود 2). يسمح هذا التكوين بعرض متعدد الإرسال. من خلال تنشيط صف واحد (أو عمود) في كل مرة بشكل تسلسلي وتوفير بيانات العمود (أو الصف) المناسبة، يمكن التحكم في جميع النقاط الـ 35 باستخدام 12 خط إدخال/إخراج فقط (7+5)، مما يقلل بشكل كبير من عدد أرجل المتحكم الدقيق المطلوبة مقارنة بالتشغيل المباشر لكل ثنائي باعث للضوء.

7. إرشادات اللحام والتجميع

مواصفة التجميع الرئيسية هي ملف تعريف اللحام. تنص التقييمات القصوى المطلقة على أن العبوة يمكنها تحملأقصى درجة حرارة لحام تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى الجلوس. هذه مواصفة نموذجية لللحام بالموجة أو اللحام اليدوي. بالنسبة لللحام بإعادة التدفق، يجب استخدام ملف تعريف قياسي خالٍ من الرصاص بدرجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260 درجة مئوية. من الأهمية بمكان تجنب الإجهاد الحراري المفرط لمنع تلف شرائح LED، أو روابط الأسلاك، أو العبوة البلاستيكية. يجب دائمًا اتباع إجراءات التعامل المناسبة مع التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) أثناء التجميع.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية للتطبيقات التي تتطلب حرفًا واحدًا أو رقمًا واحدًا، أو يمكن تكديس وحدات متعددة أفقيًا لتشكيل شاشات متعددة الأحرف. تشمل الاستخدامات الشائعة: العدادات الرقمية للوحات (الجهد، التيار، درجة الحرارة)، مؤشرات الحالة البسيطة على الآلات الصناعية (لعرض رموز الخطأ، أرقام الوضع)، قراءات أساسية على الأجهزة الاستهلاكية، ومجموعات النماذج الأولية أو التعليمية لتعلم تشغيل LED متعدد الإرسال.

8.2 اعتبارات التصميم

تصميم دائرة التشغيل: مطلوب دائرة تشغيل متعددة الإرسال. يتضمن هذا عادةً متحكمًا دقيقًا بأرجل إدخال/إخراج كافية أو دائرة متكاملة مخصصة لتشغيل LED (مثل MAX7219 أو ما شابه). يجب أن تتضمن الدائرة مقاومات تحديد تيار لكل خط عمود أو صف لضبط التيار الأمامي إلى قيمة آمنة، عادةً بين 10-20 مللي أمبير لكل مقطع بناءً على السطوع المطلوب وحدود تبديد الطاقة.مزود الطاقة: يجب مراعاة الجهد الأمامي البالغ ~2.4 فولت. يُعد مصدر 3.3 فولت أو 5 فولت شائعًا، مع انخفاض الجهد المناسب عبر مقاومة تحديد التيار.معدل التحديث: يجب أن يكون معدل المسح متعدد الإرسال مرتفعًا بدرجة كافية (عادةً >60 هرتز) لتجنب الوميض المرئي.زاوية المشاهدة: تذكر ورقة البيانات زاوية مشاهدة واسعة، وهو أمر مفيد للتطبيقات التي قد يتم فيها عرض الشاشة من مواقع خارج المحور.

9. المقارنة والتمايز التقني

المميز الأساسي لشاشة LTP-1557AJD هو استخدامهالتقنية LED من نوع AlInGaP. مقارنة بالشاشات التي تستخدم تقنية LED القديمة من نوع GaAsP أو LED الأحمر القياسي من نوع GaP، تقدم تقنية AlInGaP:فعالية إضاءة أعلى: مزيد من إخراج الضوء لكل وحدة طاقة كهربائية، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة لنفس السطوع أو سطوع أعلى لنفس الطاقة.أداء أفضل في درجات الحرارة المرتفعة: تعاني ثنائيات AlInGaP الباعثة للضوء من انخفاض أقل في الكفاءة عند درجات حرارة التقاطع المرتفعة، مما يجعلها أكثر ملاءمة للبيئات الصناعية.تشبع لوني فائق: غالبًا ما تؤدي الخصائص الطيفية إلى لون أحمر أعمق وأكثر تميزًا بصريًا.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: لماذا يتم اختبار شدة الإضاءة بتيار نابض (دورة عمل 1/16) بدلاً من التيار المستمر؟

ج: يعكس هذا التشغيل متعدد الإرسال المقصود. يقلل الاختبار تحت ظروف النبض من الاستخدام الواقعي ويسمح بتحديد ذروة سطوع أعلى وأكثر صلة سيدركها المستخدم.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بتيار مستمر ثابت على كل نقطة؟

ج: تقنيًا نعم، لكنه غير فعال للغاية. سيتطلب ذلك 35 دارة تشغيل فردية محددة التيار. يُعد التعددية الإرسالية هي الطريقة القياسية والمقصودة، مما يقلل بشكل كبير من عدد المكونات واستهلاك الطاقة في دائرة التشغيل.

س: ما هو الغرض من نسبة مطابقة الشدة (2:1)؟

ج: تضمن الاتساق البصري. بدون التصنيف، قد تكون بعض النقاط أكثر سطوعًا أو خفوتًا بشكل ملحوظ من غيرها، مما يخلق مظهرًا غير متسق وغير احترافي في الأحرف المشكلة.

س: كيف أفسر عامل التخفيض للتيار الأمامي المتوسط (0.17 مللي أمبير/درجة مئوية)؟

ج: هذا يعني أنه لكل درجة مئوية ترتفع فيها درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية، يجب تقليل الحد الأقصى الآمن للتيار المستمر لكل نقطة بمقدار 0.17 مللي أمبير. على سبيل المثال، عند 50 درجة مئوية (أعلى بـ 25 درجة مئوية)، سيكون الحد الأقصى للتيار 13 مللي أمطار - (25 * 0.17 مللي أمطار) = 8.75 مللي أمطار لكل نقطة.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

فكر في تصميم عرض درجة حرارة أحادي الرقم لحاضنة باستخدام شاشة LTP-1557AJD. يقرأ المتحكم الدقيق (مثل ATmega328P) مستشعر درجة الحرارة. يتم تكوين سبعة من أرجل الإدخال/الإخراج الخاصة به كمخرجات لتشغيل مصاعد الصفوف (من خلال ترانزستورات NPN صغيرة أو مصفوفة دارلينجتون ULN2003 لقدرة تيار أعلى). تقوم خمسة أرجل إدخال/إخراج أخرى بتشغيل مهبطات الأعمدة مباشرة أو من خلال ترانزستورات. يمسح البرنامج الثابت عبر الصفوف السبعة بسرعة. لكل صف، يخرج نمطًا مكونًا من 5 بتات على أرجل الأعمدة يتوافق مع مقاطع الرقم (0-9) التي تحتاج إلى إضاءتها في ذلك الصف المحدد لتشكيل الرقم المطلوب. يتم وضع مقاومات تحديد التيار على خطوط الأعمدة. يعمل روتين المسح في مقاطعة مؤقت لضمان معدل تحديث ثابت وخالٍ من الوميض يبلغ حوالي 100 هرتز. تضمن تقنية AlInGaP بقاء الشاشة قابلة للقراءة بوضوح حتى لو ارتفعت درجة الحرارة المحيطة الداخلية للحاضنة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

تعمل شاشة LTP-1557AJD على مبدأمصفوفة نقاط 5x7 متعددة الإرسال. داخليًا، يتم ترتيب الثنائيات الباعثة للضوء الـ 35 في شبكة مع توصيل مصاعدها بالصفوف وتوصيل مهبطاتها بالأعمدة (أو العكس في تكوين مصعد مشترك). لإضاءة نقطة محددة، يتم تطبيق جهد على خط الصف المقابل لها (جعله مرتفعًا لنوع المهبط المشترك)، بينما يتم سحب خط العمود المقابل لها إلى مستوى منخفض (يسحب التيار). لعرض نمط أو حرف، يقوم المتحكم بالدوران (المسح) بسرعة عبر كل صف. عند تنشيط صف معين، يحدد المتحكم خطوط الأعمدة المناسبة لإنشاء النمط لذلك الصف. تمتزج بقايا الرؤية في العين البشرية هذه الصور المتغيرة بسرعة للصفوف في حرف كامل ومستقر. تقلل هذه الطريقة عدد خطوط التحكم المطلوبة من 35 (واحد لكل ثنائي باعث للضوء) إلى 12 فقط (صفوف + أعمدة).

13. اتجاهات التكنولوجيا

في حين أن شاشات مصفوفة النقاط المنفصلة 5x7 مثل LTP-1557AJD تظل ذات صلة بتطبيقات محددة حساسة للتكلفة أو بسيطة، فقد انتقلت اتجاهات تكنولوجيا العرض الأوسع نحو الحلول المتكاملة.شاشات المتحكم المتكاملة: غالبًا ما تتضمن وحدات شاشات الكريستال السائل (LCD) الحديثة ووحدات OLED (ثنائي عضوي باعث للضوء) شريحة متحكم مدمجة تتعامل مع توليد الأحرف والتحديث، وتتواصل عبر واجهات تسلسلية بسيطة (I2C، SPI) أو متوازية، مما يبسط بشكل كبير تطوير البرمجيات.دقة أعلى ورسومات: لمعلومات أكثر تعقيدًا، أصبحت وحدات OLED أو TFT-LCD الرسومية الصغيرة شائعة الآن، حيث تقدم رسومات قابلة للعنونة بالبكسل.تقنية التركيب السطحي (SMT): تستخدم مؤشرات LED وشاشات العرض الأحدث بشكل أساسي عبوات SMT (مثل LED مقاس 0805، 0603 مرتبة في مصفوفة) للتجميع الآلي، بينما تكون العبوات ذات الثقوب الماركة مثل هذه أكثر شيوعًا للنماذج الأولية أو التجميع اليدوي. تستمر تقنية شريحة LED الأساسية AlInGaP و InGaN (للأزرق/الأخضر/الأبيض) في التقدم، مما يقدم كفاءة وموثوقية أعلى من أي وقت مضى.