ورقة بيانات شاشة LED طراز LTP-2157AKY-01 - ارتفاع مصفوفة 2.0 بوصة (50.8 مم) - لون كهرماني أصفر - مصفوفة نقاط 5x7 - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTP-2157AKY-01 هي وحدة عرض أبجدية رقمية ذات مصفوفة نقاط 5x7 وارتفاع مصفوفة يبلغ 2.0 بوصة (50.8 مم). تم تصميمها لتوفير تمثيل واضح وعالي التباين للأحرف في التطبيقات التي تتطلب عرضًا رقميًا أو أبجديًا رقميًا محدودًا. يستخدم الجهاز رقائق LED متطورة من نوع AS-AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم) مُنْمَتة على ركيزة زرنيخيد الجاليوم، والمعروفة بكفاءتها العالية وسطوعها المتميز. تتميز الشاشة بوجه أسود مع نقاط بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة تحت ظروف الإضاءة المختلفة. تطبيقها الأساسي في أجهزة القياس الصناعية، والإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة الأخرى التي تتطلب حل عرض مضغوط وموثوق ومنخفض الطاقة.

1.1 المزايا الأساسية

• سطوع وتباين عاليان:تقدم تقنية AlInGaP جنبًا إلى جنب مع تصميم الوجه الأسود/النقطة البيضاء وضوحًا رؤية فائقًا.
• متطلبات طاقة منخفضة:مصممة للتشغيل بكفاءة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تعمل بالبطاريات أو الحساسة للطاقة.
• موثوقية الحالة الصلبة:تقدم مصابيح LED عمر تشغيلي طويل، ومقاومة للصدمات، وأداءً ثابتًا مقارنة بتقنيات العرض الأخرى.
• مظهر ممتاز للأحرف:يوفر تنسيق مصفوفة النقاط 5x7 أحرفًا محددة المعالم ويسهل التعرف عليها.
• هندسة اختيار X-Y:تم تنظيم المصفوفة في تكوين صف (مصعد) وعمود (مهبط)، مما يسمح بتعدد الإرسال والتحكم بكفاءة مع تقليل عدد أطراف السائق.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات. فهم هذه القيم أمر بالغ الأهمية لتصميم الدائرة بشكل صحيح وضمان الموثوقية على المدى الطويل.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل خارج هذه الحدود.

• تبديد الطاقة المتوسط لكل نقطة:35 ميلي واط. هذا الحد حاسم لإدارة الحرارة. تجاوزه يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة، وانخفاض الناتج الضوئي، وتسريع تدهور رقاقة LED.
• تيار الأمامي الذروي لكل نقطة:60 مللي أمبير (عند 1 كيلو هرتز، دورة عمل 25%). هذا التصنيف مخصص للتشغيل النبضي. متوسط التيار تحت هذه الظروف هو 15 مللي أمبير (60 مللي أمبير * 0.25)، والذي يجب أن يظل أقل من تصنيف متوسط التيار.
• متوسط التيار الأمامي لكل نقطة:التصنيف الأساسي هو 13 مللي أمبير عند 25°م. المهم، أنه يتناقص بمقدار 0.17 مللي أمبير/°م. على سبيل المثال، عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 85°م، سيكون الحد الأقصى المسموح به لمتوسط التيار: 13 مللي أمبير - [0.17 مللي أمبير/°م * (85°م - 25°م)] = 13 مللي أمبير - 10.2 مللي أمبير =2.8 مللي أمبير. يؤكد هذا التناقص القوي على الحاجة إلى تصميم حراري دقيق في البيئات عالية الحرارة.
• الجهد العكسي لكل نقطة:5 فولت. تطبيق جهد انحياز عكسي أكبر من هذا يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-35°م إلى +85°م. الجهاز مصنف لنطاقات درجات الحرارة الصناعية.
• ظروف اللحام:260°م لمدة 3 ثوانٍ، مع أن يكون طرف المكواة على الأقل 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس. هذا يمنع انتقال الحرارة المفرطة عبر الأطراف وإتلاف رقائق LED الداخلية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (Ta = 25°م)

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة المتوسطة لكل نقطة (I_V):1650 (الحد الأدنى)، 3600 (النموذجي) ميكرو شمعة. تم الاختبار عند تيار ذروة (I_p) قدره 32 مللي أمبير بدورة عمل 1/16. متوسط التيار الفعلي هو 2 مللي أمبير. النطاق الواسع يشير إلى فرز محتمل للسطوع.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):595 نانومتر (النموذجي). هذا يحدد الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي في أقصى حد، مما يضعه في المنطقة الكهرمانية الصفراء من الطيف المرئي.
• الطول الموجي السائد (λ_d):592 نانومتر (النموذجي). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، وهو يتطابق بشكل وثيق مع طول موجة الذروة.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر (النموذجي). هذا يشير إلى نقاء الطيف؛ عرض أضيق يعني لونًا أكثر تشبعًا ونقاءً.
• الجهد الأمامي لكل مقطع (V_F):
  • 2.05 فولت (الحد الأدنى)، 2.6 فولت (النموذجي) عند I_F= 20 مللي أمبير.
  • 2.3 فولت (الحد الأدنى)، 2.8 فولت (النموذجي) عند I_F= 80 مللي أمبير. الزيادة مع التيار ترجع إلى المقاومة التسلسلية للدايود.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R= 5 فولت. من المرغوب فيه تيار عكسي منخفض.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (I_V-m):2:1 (الحد الأقصى). تحدد هذه النسبة القصوى المسموح بها بين ألمع نقطة وأخفتها في المصفوفة، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

3. شرح نظام الفرز

بينما لا تقدم ورقة البيانات المقدمة هيكل فرز تجاري رسميًا، فإن نطاقات المعلمات المحددة تشير إلى تباين متأصل. يجب أن يكون المصممون على دراية بالتباينات المحتملة التالية بين الوحدات أو دفعات الإنتاج:

• فرز الطول الموجي/اللون:الطول الموجي السائد النموذجي هو 592 نانومتر. قد تختلف الوحدات قليلاً حول هذه القيمة، مما يؤثر على الدرجة الدقيقة للون الكهرماني الأصفر.
• فرز شدة الإضاءة (السطوع):شدة الإضاءة لها حد أدنى 1650 ميكرو شمعة وقيمة نموذجية 3600 ميكرو شمعة. يشير هذا الانتشار الواسع إلى أنه بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مطابقة دقيقة للسطوع، قد يكون الاختيار أو الفرز على مستوى التجميع ضروريًا.
• فرز الجهد الأمامي:نطاق الجهد الأمامي (من 2.05 فولت إلى 2.6 فولت عند 20 مللي أمبير) يشير إلى تباين. هذا مهم لتصميم سائقات التيار الثابت لضمان سطوع متسق عبر جميع المقاطع دون إجهاد زائد للمقاطع ذات الجهد الأمامي الأعلى._F dots.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية. هذه الرسوم البيانية، على الرغم من عدم عرضها في النص المقدم، ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت الظروف غير القياسية.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

سيظهر هذا المنحنى العلاقة الأسية النموذجية للدايود. نقاط الجهد الأمامي المحددة عند 20 مللي أمبير و 80 مللي أمبير تعطي نقطتي بيانات. يساعد المنحنى في تحديد جهد القيادة اللازم لتيار معين ويسمح بحساب تبديد الطاقة (V_F* I_F)._F4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يظهر هذا الرسم البياني كيف يزداد الناتج الضوئي مع التيار. بالنسبة لمصابيح LED، تكون العلاقة خطية بشكل عام على مدى معين ولكنها ستشبع عند تيارات عالية جدًا بسبب هبوط الكفاءة الحراري. التشغيل بالقرب من التيار النموذجي (المشتق من مواصفات الذروة 32 مللي أمبير، دورة عمل 1/16) يضمن كفاءة مثالية وعمرًا أطول.

4.3 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

ينخفض الناتج الضوئي لـ LED مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. هذه الخاصية، مقترنة بالتناقص القوي للتيار (0.17 مللي أمبير/°م)، تؤكد على الأهمية البالغة لإدارة درجة حرارة تشغيل الجهاز للحفاظ على سطوع وموثوقية ثابتين.

4.4 التوزيع الطيفي

سيظهر رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي ذروة حول 595 نانومتر مع نصف عرض نموذجي 15 نانومتر، مما يؤكد نقطة اللون الكهرماني الأصفر.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

لوحدة العرض أبعاد فيزيائية محددة (موضحة في رسم تخطيطي في ورقة البيانات الأصلية). جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح قياسي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يجب على المصممين دمج هذه الأبعاد في أغلفة منتجاتهم وتخطيطات اللوحات المطبوعة.

5.2 توصيل الأطراف وتحديد القطبية

يحتوي الجهاز على تكوين 14 طرفًا. توصيل الأطراف كما يلي: 1. الصف المصعد 5 2. الصف المصعد 7 3. العمود المهبط 2 4. العمود المهبط 3 5. الصف المصعد 4 6. العمود المهبط 5 7. الصف المصعد 6 8. الصف المصعد 3 9. الصف المصعد 1 10. العمود المهبط 4 11. العمود المهبط 3 (ملاحظة: الطرف 4 هو أيضًا العمود المهبط 3؛ من المحتمل أن يكون هذا خطأ مطبعي في النص الأصلي. الطرف 11 هو على الأرجح العمود المهبط 6 أو عمود آخر. يجب الرجوع إلى مخطط الدائرة الداخلي للتوضيح.) 12. الصف المصعد 4 (مكرر للطرف 5؛ من المحتمل أن يكون خطأ في التوثيق) 13. العمود المهبط 1 14. الصف المصعد 2

ملاحظة حرجة:

قائمة الأطراف المقدمة تحتوي على تكرارات واضحة (الطرفان 4 و 11 للعمود 3، الطرفان 5 و 12 للصف 4).مخطط الدائرة الداخليالمشار إليه في ورقة البيانات هو المصدر الموثوق لرسم خرائط الطرف إلى المقطع الصحيح ويجب استخدامه للتصميم. تستخدم الشاشة تكوين مجموعة مهبط مشترك وفقًا لوصف "العمود المهبط" و"الصف المصعد".5.3 مخطط الدائرة الداخلي

يظهر المخطط التوصيل الكهربائي لـ 35 مصباح LED (5 أعمدة × 7 صفوف). يتم توصيل مصعد كل LED بخط صف، ويتم توصيل مهبطه بخط عمود. لإضاءة نقطة محددة، يجب تشغيل خط الصف المقابل لها عاليًا (مصعد)، ويجب تشغيل خط العمود منخفضًا (مهبط). يسمح هيكل المصفوفة هذا بالتحكم في 35 نقطة باستخدام 12 خطًا فقط (5 صفوف + 7 أعمدة)، مما يتيح تعدد إرسال كفء.

6. إرشادات اللحام والتجميع

اللحام بإعادة التدفق:

• اتبع الشرط المحدد: 260°م لمدة 3 ثوانٍ. استخدم ملفًا حراريًا مضبوطًا لتجنب الصدمة الحرارية.اللحام اليدوي:
• إذا لزم الأمر، استخدم مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة. قم بتطبيق الحرارة على الطرف، وليس على جسم العبوة، وقلل وقت التلامس لمنع انتقال الحرارة إلى الشاشة.التنظيف:
• استخدم المذيبات المناسبة المتوافقة مع مواد الشاشة (على الأرجح الإيبوكسي والبلاستيك). تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتية الذي قد يتلف الروابط الداخلية.ظروف التخزين:
• قم بالتخزين في بيئة جافة ومضادة للكهرباء الساكنة ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد (-35°م إلى +85°م).7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

عدادات اللوحات الصناعية:

• عرض القيم الرقمية للجهد، التيار، درجة الحرارة، الضغط، إلخ.معدات الاختبار والقياس:
• شاشات القراءة للملتيميديا، راسمات الذبذبات (للإعدادات أو قراءات أساسية)، مولدات الإشارة.الأجهزة الاستهلاكية:
• الموقتات، الموازين، شاشات معدات الصوت.الأجهزة الطبية:
• شاشات القراءة الرقمية البسيطة على الشاشات أو أدوات التشخيص حيث الموثوقية هي المفتاح.معدات البيع بالتجزئة:
• عروض الأسعار، محطات المعاملات الأساسية.7.2 اعتبارات التصميم

دائرة السائق:

• مطلوب متحكم دقيق (مايكروكنترولر) به عدد كافٍ من أطراف الإدخال/الإخراج للأغراض العامة (GPIO) أو دائرة متكاملة مخصصة لسائق LED مع دعم تعدد الإرسال. يجب أن يكون السائق قادرًا على توفير تيار لصفوف المصعد واستنزاف تيار لأعمدة المهبط. مقاومات تحديد التيار إلزامية لكل خط صف أو عمود لضبط التيار الأمامي.حساب التيار:
• بسبب تعدد الإرسال، سيكون التيار اللحظي (الذروي) لكل LED أعلى من متوسط التيار المطلوب. بالنسبة لـ N صفوف متعددة الإرسال، يجب أن يكون تيار الذروة تقريبًا N أضعاف متوسط التيار المطلوب. تأكد من أن تيار الذروة هذا لا يتجاوز التصنيف الأقصى المطلق البالغ 60 مللي أمبير.إدارة الحرارة:
• الالتزام بمنحنى تناقص التيار. في درجات الحرارة المحيطة العالية، قلل تيار القيادة أو حسن التهوية. قد يمتص الوجه الأسود حرارة محيطة أكثر.زاوية المشاهدة:
• ضع في الاعتبار موضع المشاهدة المقصود. غالبًا ما يكون لعروض مصفوفة نقاط LED زاوية مشاهدة مثالية محدودة.حماية ESD:
• نفذ حماية ESD قياسية على خطوط التحكم، خاصة إذا كانت الشاشة قابلة للوصول من قبل المستخدم.8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنيات العرض الأخرى في عصرها (مثل شاشات الفلورسنت المفرغة (VFDs) أو شاشات LCD الأصغر)، تقدم LTP-2157AKY-01 مزايا مميزة:

مقارنة بـ VFDs:

• جهد تشغيل أقل، لا حاجة لفتيلة أو سائق جهد عالي، أكثر متانة، عمر أطول، وأداء أفضل في البيئات منخفضة الحرارة.مقارنة بـ LCDs:
• سطوع وتباين أعلى بكثير، ذاتية الإضاءة (لا حاجة لإضاءة خلفية)، نطاق أوسع لدرجة حرارة التشغيل، ووقت استجابة أسرع. المقايضة هي استهلاك طاقة أعلى وقدرة محدودة على عرض رسومات معقدة.مقارنة بـ LEDs القياسية من GaP أو GaAsP:
• يوفر استخدام تقنية AlInGaP كفاءة إضاءة وسطوعًا أعلى بكثير، مما يؤدي إلى وضوح رؤية أفضل في الظروف المضاءة بشكل ساطع.9. الأسئلة المتكررة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بتيار ثابت 20 مللي أمبير لكل نقطة؟

ج: لا، ليس مباشرة في وضع ثابت لجميع النقاط في وقت واحد، لأن هذا سيتجاوز حد تبديد الطاقة المتوسط (35 ميلي واط/نقطة * 35 نقطة = 1.225 واط، و 20 مللي أمبير * 2.6 فولت = 52 ميلي واط/نقطة). يجب عليك استخدام تعدد الإرسال. في تعدد إرسال بدورة عمل 1/7 (إضاءة صف واحد في كل مرة)، يمكن أن يكون تيار الذروة لكل نقطة حوالي ~140 مللي أمبير لتحقيق متوسط 20 مللي أمبير، وهذا يتجاوز تصنيف الذروة البالغ 60 مللي أمبير. لذلك، يجب عليك تصميم نظام تعدد الإرسال وتيار الذروة بعناية للبقاء ضمن حدود المتوسط والذروة.

س2: لماذا توجد تعيينات أطراف مكررة في القائمة؟

ج: من المحتمل أن تحتوي قائمة الأطراف النصية في المحتوى المقدم على أخطاء في التوثيق. المرجع الحاسم هو

مخطط الدائرة الداخليفي ورقة البيانات الأصلية. استخدم دائمًا المخطط التخطيطي لتصميم لوحتك المطبوعة.س3: كيف أحسب المقاوم المحدد للتيار اللازم؟

ج: لمصدر جهد ثابت (V

)، استخدم قانون أوم: R = (V_CC- V_CC- V_FCE(sat)_{) / I}. حيث V_Fهو جهد LED الأمامي (استخدم القيمة القصوى للسلامة، على سبيل المثال، 2.8 فولت)، V_FCE(sat)_{هو جهد التشبع لترانزستور سائق العمود (إذا تم استخدامه)، و I}هو تيار الأمامي المطلوب. لتصميم متعدد الإرسال، I_Fهو_Fتيار الذروةس4: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟ current.

ج: طول موجة الذروة (λ

) هو النقطة الفيزيائية لأقصى انبعاث طيفي. الطول الموجي السائد (λ_p) هو المرتبط النفسي الفيزيائي، ويمثل الطول الموجي الفردي الذي يطابق اللون المدرك. غالبًا ما يكونان متقاربين جدًا لمصابيح LED أحادية اللون._d10. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:

تصميم شاشة قراءة فولتميتر رقمية بسيطة باستخدام LTP-2157AKY-01، يتم تشغيلها بواسطة نظام متحكم دقيق (مايكروكنترولر) بجهد 5 فولت في بيئة تصل إلى 50°م.اختيار السائق:

1. اختر متحكمًا دقيقًا (مايكروكنترولر) به 12 طرف إدخال/إخراج للأغراض العامة (GPIO) على الأقل، أو قم بإقران متحكم دقيق أصغر مع مسجل إزاحة تسلسلي إلى متوازي ومصفوفات ترانزستور لقيادة الصفوف/الأعمدة.حد التيار:
2. تحديد أقصى متوسط تيار لكل نقطة عند 50°م: 13 مللي أمبير - [0.17 مللي أمبير/°م * (50-25)] = 13 مللي أمبير - 4.25 مللي أمبير =8.75 مللي أمبيرنظام تعدد الإرسال:.
3. استخدم تعدد إرسال صفوف 1:7. لتحقيق متوسط 8.75 مللي أمبير، يجب أن يكون تيار الذروة خلال وقت الصف النشط حوالي ~61.25 مللي أمبير (8.75 * 7). هذا أعلى قليلاً من تصنيف الذروة البالغ 60 مللي أمبير. لذلك، قلل متوسط الهدف إلى حوالي ~8.5 مللي أمبير، مما يعطي ذروة 59.5 مللي أمبير.حساب المقاوم:
4. بافتراض أن VCE(sat)_{لسائق العمود هو 0.2 فولت و V}F(max)_{هو 2.8 فولت. لمصدر 5 فولت يقود المصعد: R = (5 فولت - 2.8 فولت - 0.2 فولت) / 0.0595 أمبير ≈ 33.6 أوم. استخدم مقاومًا قياسيًا 33 أوم. تصنيف الطاقة: P = I}* R = (0.0595)²* 33 ≈ 0.117 واط. مقاوم 1/4 واط كافٍ.²البرمجيات:
5. نفذ مقاطعة مؤقت (تايمر) للدوران عبر الصفوف السبعة، وتشغيل سائقات الأعمدة المناسبة لكل صف بناءً على خريطة خط الأحرف.11. مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n. عندما يتم تطبيق جهد انحياز أمامي يتجاوز جهد تشغيل الدايود عبر خلية LED فردية (الصف المصعد موجب، العمود المهبط سالب)، تتحد الإلكترونات والثقوب في منطقة AlInGaP النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات بطول موجي تحدده فجوة النطاق للمادة (~592-595 نانومتر، كهرماني أصفر). يتم عنونة مصفوفة 5x7 عن طريق تفعيل صف واحد (مصعد) في كل مرة بشكل انتقائي مع توفير مسارات استنزاف على الأعمدة (مهبط) للنقاط التي يجب إضاءتها في ذلك الصف. تحدث هذه العملية (تعدد الإرسال) أسرع مما تستطيع العين البشرية إدراكه، مما يخلق صورة مستقرة لجميع النقاط المطلوبة.

12. اتجاهات التكنولوجيا

بينما يستخدم هذا المنتج المحدد تقنية AlInGaP-on-GaAs الناضجة، فقد تطور مجال عروض LED بشكل كبير. تشمل الاتجاهات الحالية ذات الصلة بهذه الفئة من المنتجات:

التصغير:

• تتوفر عروض مصفوفة النقاط بمسافات بكسل وأحجام عبوات أصغر بكثير.مصفوفات RGB كاملة الألوان:
• غالبًا ما تدمج العروض الحديثة مصابيح LED حمراء وخضراء وزرقاء في كل بكسل، مما يتيح رسومات كاملة الألوان.السواقات المتكاملة:
• غالبًا ما تتضمن الوحدات الأحدث دائرة السائق المتكاملة والمتحكم على اللوحة، وتتواصل عبر واجهات تسلسلية (I2C، SPI)، مما يبسط تصميم النظام المضيف بشكل كبير مقارنة بتعدد إرسال GPIO المباشر.مواد ذات كفاءة أعلى:
• التحول من AlInGaP إلى مواد أكثر كفاءة مثل InGaN لألوان معينة، والتحسينات المستمرة في الكفاءة الكمية الداخلية واستخراج الضوء.تقنيات بديلة:
• لعروض الأحرف الأبجدية الرقمية، تقدم تقنية OLED (الدايود العضوي الباعث للضوء) فوائد إضاءة ذاتية مماثلة مع عوامل شكل أرق محتملة وزوايا مشاهدة أوسع، على الرغم من اختلاف اعتبارات العمر والتكلفة تاريخيًا.تمثل LTP-2157AKY-01 حلاً قويًا ومجربًا للتطبيقات حيث يلبي مزيجها المحدد من الحجم واللون والبساطة والموثوقية متطلبات التصميم.

The LTP-2157AKY-01 represents a robust, proven solution for applications where its specific combination of size, color, simplicity, and reliability meets the design requirements.