ورقة بيانات شاشة LED مصفوفة نقطية 5x7 طراز LTP-2557KS - ارتفاع 2 بوصة - أصفر AlInGaP - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTP-2557KS هي وحدة عرض أحادية الرقم/الحرف، مصممة للتطبيقات التي تتطلب إخراج أحرف واضحًا وقابلًا للقراءة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل الأحرف المشفرة بنظامي ASCII وEBCDIC بصريًا من خلال شبكة من الثنائيات الباعثة للضوء (LED) القابلة للعنونة بشكل فردي.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

يقدم هذا الجهاز عدة مزايا رئيسية لمصممي الأنظمة. فائدته الأساسية هيانخفاض متطلبات الطاقة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تعمل بالبطاريات أو التي تراعي كفاءة الطاقة. تضمنموثوقية الحالة الصلبةلتقنية LED عمرًا تشغيليًا طويلاً ومقاومة للصدمات والاهتزازات مقارنة بالشاشات المعتمدة على الفتيلة. يوفرزاوية مشاهدة واسعةوالبناء أحادي المستوىرؤية متسقة من مواقع مختلفة. وهيقابلة للتكديس أفقيًا، مما يسمح بإنشاء شاشات متعددة الأحرف. أخيرًا، كونهاعبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHSيجعلها مناسبة للتصنيع الإلكتروني الحديث مع مراعاة اللوائح البيئية. يشمل السوق المستهدف لوحات التحكم الصناعية، وأجهزة القياس، ومعدات الاختبار، ونقاط البيع، والأنظمة المضمنة الأخرى التي تحتاج إلى عرض أحرف متين وذو استهلاك منخفض للطاقة.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا لمعايير الأداء الرئيسية للجهاز كما هي محددة في ورقة البيانات.

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

تستخدم الشاشةمادة أشباه الموصلات فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP)لرقائق LED الصفراء الخاصة بها. يُعرف نظام المادة هذا بكفاءته العالية ونقاوة لونه الجيدة في طيف الكهرماني/الأصفر/الأحمر. يبلغ طول موجة الانبعاث القصوى النموذجيطول موجة الانبعاث القصوى (λp)588 نانومتر، معالطول الموجي السائد (λd)587 نانومتر، مما يضعها بقوة في المنطقة الصفراء. يبلغنصف عرض الخط الطيفي (Δλ)15 نانومتر، مما يشير إلى نطاق طيفي ضيق نسبيًا يساهم في نقاء اللون.

معلمة السطوع الرئيسية هيشدة الإضاءة المتوسطة (Iv). تحت حالة الاختبار المحددة لتيار ذروة 32 مللي أمبير ودورة عمل 1/16، تتراوح الشدة من حد أدنى 800 ميكروكانديلا إلى حد أقصى 3600 ميكروكانديلا، مع توفير قيمة نموذجية. تحدد ورقة البيانات أيضًانسبة مطابقة شدة الإضاءةبحد أقصى 2:1 للنقاط داخل منطقة إضاءة مماثلة، وهو مقياس لتوحيد السطوع عبر مصفوفة العرض.

2.2 المعلمات الكهربائية

تحدد الخصائص الكهربائية حدود وظروف التشغيل للجهاز. تحددالحدود القصوى المطلقةحدود التشغيل الآمن:70 ميلي واط متوسط تبديد الطاقة لكل نقطة, 60 مللي أمبير تيار أمامي ذروة لكل نقطة، ومتوسط تيار أمامي لكل نقطة 25 مللي أمبير عند 25°م، مع تخفيض خطي بمقدار 0.33 مللي أمبير/°م مع ارتفاع درجة الحرارة. الحد الأقصىلجهد عكسي لكل نقطة هو 5 فولت.

تحت ظروف التشغيل النموذجية، يتراوحالجهد الأمامي (Vf)لأي نقطة LED مفردة من 2.05 فولت إلى 2.6 فولت عند تشغيلها بتيار 20 مللي أمبير. يتم تحديدالتيار العكسي (Ir)بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند تطبيق 5 فولت في انحياز عكسي. نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين واسع، من-35°م إلى +105°م.

2.3 الخصائص الحرارية واللحام

منحنى تخفيض متوسط التيار الأمامي هو معلمة حرارية حرجة، يشير إلى أن الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 25°م. بالنسبة للتجميع، تحدد ورقة البيانات ظروف اللحام: يمكن تعريض الجهاز لدرجة حرارة260°م لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.59 ملم) أسفل مستوى جلوس العبوة. هذا هو إرشاد ملف تعريف لحام إعادة التدفق القياسي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الأجهزةمصنفة حسب شدة الإضاءة. وهذا يعني عملية تصنيف حيث يتم فرز الوحدات ووضع علامات عليها بناءً على إخراج الضوء المقاس (Iv) تحت ظروف الاختبار القياسية. يمكن للمصممين اختيار فئات لضمان سطوع متسق عبر شاشات متعددة في نظام ما أو لتلبية متطلبات سطوع محددة لتطبيق ما. نطاق الشدة المقدم (800-3600 ميكروكانديلا) يحدد الفئات المتاحة المحتملة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية، لا يتم تفصيل رسومات محددة في النص المقدم. عادةً، تتضمن مثل هذه المنحنيات لشاشة LED:

• منحنى التيار الأمامي (If) مقابل الجهد الأمامي (Vf):يوضح العلاقة الأسية، وهي حاسمة لتصميم دوائر تحديد التيار.
• منحنى شدة الإضاءة (Iv) مقابل التيار الأمامي (If):يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، حتى الحد الأقصى المسموح به.
• منحنى شدة الإضاءة (Iv) مقابل درجة الحرارة المحيطة (Ta):يوضح انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، وهو أمر مهم لإدارة الحرارة.
• منحنى التوزيع الطيفي:رسم بياني يضع الشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند ~588 نانومتر ونصف العرض 15 نانومتر.

هذه المنحنيات أساسية للتنبؤ بالأداء تحت ظروف غير قياسية ولتصميم دوائر قوية.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

شاشة LTP-2557KS هي عبوة ثقب تمرير. يبلغارتفاع المصفوفة 2 بوصة (50.8 ملم). للعبوةوجه رماديولون نقطة أبيضلتحقيق تباين أمثل عندما تكون مصابيح LED مطفأة. يظهر الرسم التفصيلي ذو الأبعاد عبوة مزدوجة الخطوط ذات 14 دبوسًا. جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح قياسي ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم تحديد تسامح انزياح طرف الدبوس بـ ±0.4 ملم، وهو أمر مهم لتصميم مواضع الثقوب على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

6. توصيل الدبابيس والدائرة الداخلية

يستخدم الجهازمصفوفة 5x7 مع اختيار X-Yكبنية معمارية. تكشف مخطط الدائرة الداخلية وجدول توصيل الدبابيس عن تصميم متعدد الإرسال (مضاعف). يتم تخصيص الدبابيس لصفوف الأنود المحددة (1-7) وأعمدة الكاثود المحددة (1-5). يقلل هذا التعدد من عدد دبابيس السائق المطلوبة من 35 (للتحكم الفردي) إلى 12 (7 صفوف + 5 أعمدة)، مما يبسط دوائر الواجهة. توزيع الدبابيس كما يلي: الدبوس 1: صف الأنود 5، الدبوس 2: صف الأنود 7، الدبوس 3: عمود الكاثود 2، الدبوس 4: عمود الكاثود 3، الدبوس 5: صف الأنود 4، الدبوس 6: عمود الكاثود 5، الدبوس 7: صف الأنود 6، الدبوس 8: صف الأنود 3، الدبوس 9: صف الأنود 1، الدبوس 10: عمود الكاثود 4، الدبوس 11: عمود الكاثود 3 (ملاحظة: يظهر العمود 3 مرتين، على الأرجح خطأ مطبعي في ورقة البيانات؛ يجب أن يكون أحدهما العمود 1 أو عمود آخر)، الدبوس 12: صف الأنود 4 (مكرر للدبوس 5، على الأرجح خطأ مطبعي)، الدبوس 13: عمود الكاثود 1، الدبوس 14: صف الأنود 2. التفسير الصحيح لهذا الجدول حاسم لتخطيط PCB المناسب وبرنامج السائق.

7. دليل اللحام والتجميع

وفقًا للحدود القصوى المطلقة، فإن حالة اللحام الموصى بها هي260°م لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة عند نقطة 1.59 ملم أسفل جسم العبوة. يتوافق هذا مع ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص النموذجية. يجب الحرص على عدم تجاوز درجة الحرارة أو الوقت هذه لمنع تلف رقائق LED أو العبوة البلاستيكية. أثناء التعامل، يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القياسية للأجهزة شبه الموصلة. يجب أن يكون التخزين ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد من -35°م إلى +105°م في بيئة منخفضة الرطوبة.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• لوحات التحكم الصناعية:عرض نقاط الضبط، ورموز الحالة، أو رسائل الخطأ.
• معدات الاختبار والقياس:عرض القراءات الرقمية أو معرفات القنوات.
• النماذج الأولية للأنظمة المضمنة:كإخراج بسيط لوحدات التحكم الدقيقة (الميكروكونترولر).
• ترقيات الأنظمة القديمة:استبدال شاشات الإضاءة المتوهجة أو الفلورية المفرغة القديمة.

8.2 اعتبارات التصميم

• دوائر السائق:تتطلب دائرة سائق متعددة الإرسال (مثل استخدام مصفوفات الترانزستور أو دوائر متكاملة مخصصة لقيادة LED) قادرة على توفير/استيعاب تيارات الذروة (حتى 60 مللي أمبير لكل نقطة، ولكن عادةً ما يتم تشغيلها بقيم أقل للتعدد).
• تحديد التيار:المقاومات الخارجية ضرورية لضبط التيار الأمامي لكل عمود أو صف، محسوبة بناءً على جهد الإمداد وجهد LED الأمامي.
• معدل التحديث:يتطلب مخطط التعدد معدل مسح عاليًا بدرجة كافية (عادةً >100 هرتز) لتجنب الوميض المرئي.
• مزود الطاقة:يجب أن يكون قادرًا على التعامل مع متطلبات تيار الذروة أثناء التعدد.
• البرمجيات:تتطلب خريطة خط أحرف (5x7 بكسل) مخزنة في الذاكرة وروتينًا لتفعيل الصفوف والأعمدة الصحيحة بالتتابع لتشكيل الأحرف.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بشاشات المصفوفة النقطية 5x7 المعاصرة التي تستخدم تقنيات مختلفة، فإن LED الأصفر من مادة AlInGaP يقدم مزايا مميزة. مقابلLED الأحمر GaAsP القديم، يوفر AlInGaP كفاءة أعلى وإخراجًا أكثر سطوعًا. مقارنة بـLED الأخضر أو الأزرق القياسي من مادة GaN، يوفر اللون الأصفر وضوحًا ممتازًا في ظروف الإضاءة المحيطة المختلفة وغالبًا ما يُختار لمؤشرات التحذير أو الحالة. تميز العبوة ذات ثقب التمرير هذه الشاشة عن البدائل ذات التركيب السطحي، مما يجعلها مناسبة للنماذج الأولية، ومشروعات الهواة، أو التطبيقات التي يُفضل فيها تجميع ثقب التمرير للمتانة الميكانيكية.

10. الأسئلة المتكررة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: ماذا يعني "دورة عمل 1/16" في حالة اختبار شدة الإضاءة؟

أ: يعني ذلك أن كل نقطة LED يتم تشغيلها لمدة 1/16 فقط من إجمالي وقت دورة القياس. هذا يمثل مخطط قيادة متعدد الإرسال حيث يكون صف واحد فقط نشطًا في أي وقت في نظام مكون من 16 صفًا (أو تقسيم زمني لمصفوفة 5x7). الشدة المحددة هي قيمة "متوسطة" على مدار الدورة الكاملة.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بتيار مستمر ثابت (DC) بدون تعدد؟

أ: تقنيًا نعم، لكنه غير فعال للغاية وليس الاستخدام المقصود. تشغيل جميع النقاط الـ 35 باستمرار عند 20 مللي أمبير سيتطلب تيارًا إجماليًا قدره 700 مللي أمبير، مما يتجاوز الحدود العملية ويسبب حرارة كبيرة. التعدد هو الطريقة القياسية والفعالة.

س: يحتوي جدول توصيل الدبابيس على تكرارات (العمود 3، الصف 4). هل هذا خطأ؟

أ: على الأرجح، هذا خطأ مطبعي في هذه النسخة من ورقة البيانات. في مصفوفة 5x7 قياسية، يجب أن يكون هناك 7 دبابيس صف أنود فريدة و5 دبابيس عمود كاثود فريدة، بإجمالي 12 دبوس إشارة فريد بالإضافة إلى دبابيس طاقة مشتركة محتملة. مخطط توزيع الدبابيس المادي هو المصدر الموثوق. تحقق دائمًا من رسم العبوة.

11. مثال على تصميم وحالة استخدام

الحالة: عرض أحادي الرقم يعتمد على متحكم دقيق.يستخدم مصمم متحكمًا دقيقًا من نوع Arduino لعرض الأرقام من 0 إلى 9. يتم توصيل صفوف الأنود السبعة بالمتحكم الدقيق عبر 7 مقاومات تحديد تيار (واحدة لكل صف). يتم توصيل أعمدة الكاثود الخمسة بـ 5 ترانزستورات NPN (أو دائرة متكاملة لمصفوفة ترانزستور مثل ULN2003) يتم قيادة قواعدها بواسطة دبابيس المتحكم الدقيق. يعمل البرنامج في حلقة تقوم بـ: 1) ضبط دبوس صف أنود واحد على HIGH (مثل الصف 1)، 2) ضبط دبابيس عمود الكاثود الخمسة المقابلة على LOW/HIGH وفقًا للبكسلات المطلوبة لذلك الصف من الحرف المرغوب، 3) الانتظار لفترة قصيرة (مثل 2 مللي ثانية)، 4) إطفاء الصف 1، و 5) الانتقال إلى الصف 2، وتكرار العملية. يقوم هذا بمسح جميع الصفوف السبعة بسرعة، مما يخلق صورة ثابتة. يتم تحديد التيار لكل LED مضاء بواسطة جهد الإمداد (مثل 5 فولت)، وجهد LED الأمامي (~2.3 فولت)، وقيمة المقاوم التسلسلي: R = (5V - 2.3V) / 0.020A = 135 أوم (استخدم 150 أوم قياسي).

12. مبدأ التشغيل

تعمل شاشة LTP-2557KS على مبدأ مصفوفة LED متعددة الإرسال. يتم ترتيب النقاط الفردية الـ 35 لـ LED في شبكة من 7 صفوف أفقية (أنودات) و5 أعمدة رأسية (كاثودات). سيضيء LED عند تقاطع صف وعمود فقط عندما يتم ضبط ذلك الصف المحدد على جهد موجب (أنود عالي) ويتم توصيل ذلك العمود المحدد بالأرض (كاثود منخفض). من خلال تفعيل صف واحد في كل مرة على التوالي وضبط الأعمدة المناسبة لذلك الصف، والقيام بذلك بسرعة كافية (عادةً >60 هرتز)، تدرك العين البشرية حرفًا مستقرًا وكامل التشكيل بسبب استمرارية الرؤية. تقلل هذه الطريقة بشكل كبير عدد خطوط التحكم المطلوبة من 35 إلى 12.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

بينما تمثل شاشات LED المنفصلة ذات ثقب التمرير 5x7 مثل LTP-2557KS تقنية ناضجة، إلا أنها لا تزال ذات صلة في مجالات محددة تتطلب موثوقية عالية، وزوايا مشاهدة واسعة، وبساطة. اتجه الاتجاه العام في تكنولوجيا العرض نحو وحدات متكاملة مع وحدات تحكم مدمجة (مثل شاشات LCD المعتمدة على HD44780)، وشاشات رسومية بكثافة أعلى (OLED، TFT LCD)، وأجهزة التركيب السطحي للتكبير. ومع ذلك، فإن الميزة الأساسية لـ LED - سطوعها، وطول عمرها، ومتانتها - تضمن الاستمرار في استخدامها في التطبيقات الصناعية، والهواء الطلق، والتطبيقات ذات الرؤية العالية حيث قد تفشل التقنيات الأخرى. يعكس التحول إلى AlInGaP من المواد القديمة مثل GaAsP التحسين المستمر في كفاءة وأداء LED حتى ضمن فئة المنتجات الراسخة هذه.