ورقة بيانات شاشة مصفوفة النقاط LED طراز LTP-7357JD - ارتفاع 0.678 بوصة (17.22 مم) - لون أحمر AlInGaP - مصفوفة 5x7 - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTP-7357JD هي وحدة عرض LED ذات مصفوفة نقاط 5x7 ذات مستوى واحد، مصممة لعرض الأحرف والرموز. وظيفتها الأساسية هي توفير عرض أبجدي رقمي واضح وقابل للقراءة في مختلف الأجهزة الإلكترونية. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لرقائق LED الحمراء عالية الكفاءة من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) فائقة السطوع، والتي توفر شدة إضاءة وموثوقية فائقتين مقارنة بتقنيات LED القديمة. تتميز الشاشة بوجه رمادي مع نقاط بيضاء، مما يعزز التباين لتحسين قابلية القراءة. يتم تصنيفها حسب شدة الإضاءة، مما يسمح بالاختيار بناءً على متطلبات السطوع. يشمل السوق المستهدف لوحات التحكم الصناعية، وأجهزة القياس، ونقاط بيع الطرفيات، والأنظمة المدمجة، وأي تطبيق يتطلب واجهة عرض أحرف مدمجة وموثوقة.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا الجوهرية

يتضمن الجهاز عدة ميزات تصميمية تساهم في أدائه وتعدد استخداماته. يوفر ارتفاع المصفوفة البالغ 0.678 بوصة (17.22 مم) حجم حرف مناسب للمشاهدة من مسافة متوسطة. يجعل متطلبه المنخفض للطاقة مناسبًا للتطبيقات التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي استهلاك الطاقة. يضمن البناء ذو المستوى الواحد مع زاوية مشاهدة واسعة الرؤية من مواقع مختلفة. تضمن موثوقية الحالة الصلبة لتقنية LED عمرًا تشغيليًا طويلًا بدون أجزاء متحركة. تسمح مصفوفة 5x7 مع بنية الاختيار X-Y بالتحكم الفعال في التعددية. يبسط التوافق مع رموز الأحرف القياسية USASCII و EBCDIC عملية التكامل مع المتحكمات الدقيقة والمعالجات. أخيرًا، يتيح التصميم الأفقي القابل للتكديس إنشاء شاشات متعددة الأحرف من خلال محاذاة عدة وحدات جنبًا إلى جنب.

2. التفسير العميق الموضوعي للمعايير التقنية

يتم تعريف أداء LTP-7357JD من خلال مجموعة من المعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية التي يجب على المصممين أخذها في الاعتبار للتطبيق السليم.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بتشغيل الجهاز باستمرار عند هذه الحدود أو بالقرب منها. تشمل التصنيفات القصوى الرئيسية تبديد طاقة متوسط لكل نقطة يبلغ 33 ميلي واط، وتيار أمامي ذروي لكل نقطة يبلغ 90 مللي أمبير، وتيار أمامي متوسط لكل نقطة يبلغ 13 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التيار المتوسط خطيًا بمعدل 0.17 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية. أقصى جهد عكسي لكل مقطع هو 5 فولت. الجهاز مصنف لنطاق درجة حرارة تشغيل من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية ونطاق درجة حرارة تخزين من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. أقصى درجة حرارة لحام هي 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم تحت مستوى الجلوس.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات التشغيل النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. تتراوح شدة الإضاءة المتوسطة (Iv) من حد أدنى 500 ميكرو شمعة إلى حد أقصى 1200 ميكرو شمعة، مع توفير قيمة نموذجية، عند تشغيلها بتيار ذروة (Ip) يبلغ 32 مللي أمبير بدورة عمل 1/16. يعد مخطط التعددية هذا شائعًا لتقليل استهلاك الطاقة وتعقيد السائق. يبلغ طول موجة الانبعاث الذروة (λp) نموذجيًا 656 نانومتر، ويقع ضمن الطيف الأحمر. يبلغ عرض النصف الطيفي (Δλ) 22 نانومتر، مما يشير إلى نقاء الطيف للضوء المنبعث. الطول الموجي السائد (λd) هو 640 نانومتر. يتراوح الجهد الأمامي (Vf) لأي نقطة من 2.1 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.6 فولت (الحد الأقصى) عند تيار أمامي (If) يبلغ 20 مللي أمبير. التيار العكسي (Ir) لأي نقطة هو بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (Vr) يبلغ 5 فولت. نسبة مطابقة شدة الإضاءة (Iv-m) بين النقاط هي 1.8:1 كحد أقصى، مما يضمن سطوعًا موحدًا نسبيًا عبر الشاشة. من المهم ملاحظة أن شدة الإضاءة تقاس باستخدام مزيج من المستشعر والمرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE.

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات إلى أن LTP-7357JD مصنفة حسب شدة الإضاءة. وهذا يعني وجود عملية تصنيف أو فرز بناءً على الناتج الضوئي المقاس.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

بينما لا يتم سرد رموز التصنيف المحددة في المقتطف المقدم، فإن تحديد النطاق (1200-500 ميكرو شمعة) يشير إلى أن الأجهزة يتم اختبارها وتجميعها وفقًا لشدة الإضاءة الفعلية المقاسة عند التشغيل تحت ظروف الاختبار القياسية (Ip=32mA، دورة عمل 1/16). وهذا يسمح للمصممين باختيار الأجزاء التي تلبي الحد الأدنى من متطلبات السطوع لتطبيقهم، مما قد يؤثر على التكلفة والتوافر. يضمن الاتساق داخل التصنيف مظهرًا موحدًا في شاشة متعددة الوحدات.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات قسمًا لمنحنيات الخصائص الكهربائية والبصرية النموذجية. تعتبر هذه الرسوم البيانية حاسمة لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف غير قياسية.

4.1 المعلومات الضمنية للمنحنى

على الرغم من عدم تفصيل المنحنيات المحددة في النص، فإن الرسوم النموذجية لمثل هذه الأجهزة ستشمل منحنى التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)، والذي يظهر العلاقة غير الخطية ويساعد في تصميم دوائر تحديد التيار. تُظهر منحنيات شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي كيف يزداد الناتج الضوئي مع التيار، غالبًا بطريقة شبه خطية عند التيارات العالية بسبب تأثيرات التسخين. تُظهر منحنيات شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة انخفاض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو أمر بالغ الأهمية للبيئات ذات درجات الحرارة العالية. ستوضح مخططات التوزيع الطيفي تركيز الضوء المنبعث حول أطوال الموجات الذروة والسائدة.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

يحدد البناء الفيزيائي للشاشة توافقها مع التركيب ومتانتها العامة.

5.1 أبعاد العبوة والتفاوتات المسموح بها

يتم توفير أبعاد عبوة الجهاز في رسم تفصيلي (تمت الإشارة إليه ولكن لم يتم عرضه في النص). يتم تحديد جميع الأبعاد بالمليمترات. التفاوت العام لهذه الأبعاد هو ±0.25 مم (ما يعادل ±0.01 بوصة) ما لم تشير ملاحظة ميزة محددة إلى خلاف ذلك. يجب على المصممين الرجوع إلى هذا الرسم للحصول على أنماط الثقوب الدقيقة، والارتفاع الكلي، وتباعد الأطراف لإنشاء آثار PCB دقيقة.

5.2 توصيل الأطراف والقطبية

يحتوي LTP-7357JD على تكوين 12 طرفًا. توزيع الأطراف كما يلي: الطرف 1: كاثود العمود 1، الطرف 2: أنود الصف 3، الطرف 3: كاثود العمود 2، الطرف 4: أنود الصف 5، الطرف 5: أنود الصف 6، الطرف 6: أنود الصف 7، الطرف 7: كاثود العمود 4، الطرف 8: كاثود العمود 5، الطرف 9: أنود الصف 4، الطرف 10: كاثود العمود 3، الطرف 11: أنود الصف 2، الطرف 12: أنود الصف 1. يسهل هذا الترتيب مخطط التعددية X-Y (صف-عمود). يعد التعريف الصحيح لأطراف الأنود والكاثود أمرًا بالغ الأهمية لمنع الانحياز العكسي وضمان التشغيل السليم.

5.3 مخطط الدائرة الداخلية

يكشف مخطط الدائرة الداخلية (المشار إليه) عن التنظيم المصفوفي لمصابيح LED الـ 35 (5 أعمدة × 7 صفوف). يتم توصيل أنود كل LED بخط صف، ويتم توصيل كاثوده بخط عمود. لإضاءة نقطة محددة، يجب تشغيل خط الصف المقابل لها عاليًا (الأنود موجب) بينما يتم تشغيل خط العمود المقابل لها منخفضًا (الكاثود مؤرض)، مع تحديد تيار مناسب. تعد بنية الكاثود المشترك لكل عمود قياسية للشاشات المتعددة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أثناء التجميع ضروري للحفاظ على سلامة الجهاز وأدائه.

6.1 معلمات عملية اللحام

يحدد التصنيف الأقصى المطلق حد درجة حرارة اللحام: 260 درجة مئوية كحد أقصى لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم (1/16 بوصة) تحت مستوى الجلوس. هذا الإرشاد مخصص لعمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق. بالنسبة للحام بإعادة التدفق، يجب التحكم في ملف درجة الحرارة بالكامل (التسخين المسبق، النقع، ذروة إعادة التدفق، التبريد) لضمان عدم تعرض العبوة وروابط الأسلاك الداخلية لصدمة حرارية أو وقت مفرط فوق نقطة الانصهار.

6.2 احتياطات التعامل والتخزين

على الرغم من عدم تفصيلها صراحةً، يجب مراعاة احتياطات ESD (التفريغ الكهروستاتيكي) القياسية عند التعامل مع شاشة LED، حيث يمكن أن تكون الوصلات شبه الموصلة حساسة. يجب أن يكون التخزين ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية في بيئة منخفضة الرطوبة لمنع امتصاص الرطوبة والانتفاخ المحتمل أثناء اللحام.

7. اقتراحات التطبيق

تعد LTP-7357JD مناسبة لمجموعة متنوعة من تطبيقات العرض المدمجة.

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

تشمل الاستخدامات الشائعة شاشات الحالة على المعدات الصناعية (مثل قراءات درجة الحرارة، رموز الخطأ)، وقراءات الأحرف على الأجهزة الطبية، والرسائل البسيطة على الأجهزة الاستهلاكية، وكجزء من شاشات مجزأة أكبر في أكشاك البيع بالتجزئة أو المعلومات. يجعل توافقها مع رموز الأحرف القياسية منها مثالية لعرض الرسائل النصية من المتحكم الدقيق.

7.2 اعتبارات التصميم وتنفيذ الدائرة

يجب على المصممين تنفيذ دائرة سائق متعددة. يتضمن هذا عادةً متحكمًا دقيقًا به عدد كافٍ من أطراف الإدخال/الإخراج أو دوائر متكاملة مخصصة لسائق LED قادرة على استيعاب/سحب التيار للأعمدة وتوفير التيار للصفوف. تعتبر مقاومات تحديد التيار إلزامية لكل خط عمود أو صف (اعتمادًا على طوبولوجيا السائق) لتعيين التيار الأمامي لكل مقطع LED. تشير دورة العمل 1/16 المذكورة في حالة الاختبار إلى تعددية ثنائية 4 بت (16 حالة = 2^4)، وهي نهج شائع لمصفوفة 5x7، غالبًا ما يتم مسح 4 صفوف في كل مرة أو باستخدام مزيج من مسح الصف والعمود. يجب أن يكون معدل التحديث مرتفعًا بدرجة كافية (عادةً >60 هرتز) لتجنب الوميض المرئي. يجب مراعاة تبديد الحرارة إذا كان التشغيل قريبًا من الحدود القصوى، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية.

8. المقارنة التقنية والتمييز

تقدم LTP-7357JD مزايا محددة ضمن فئتها المنتجة.

8.1 عوامل التمييز الرئيسية

عامل التمييز الأساسي هو استخدام تقنية LED من نوع AlInGaP. مقارنة بمصابيح LED القديمة من نوع GaAsP أو GaP، يوفر AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى شاشات أكثر سطوعًا عند نفس التيار أو سطوع مماثل بقدرة أقل. يوفر مزيج الوجه الرمادي/النقطة البيضاء مظهرًا احترافيًا وتباينًا عاليًا. زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة للتطبيقات التي قد لا يكون فيها المستخدم أمام الشاشة مباشرة. يوفر التصنيف حسب شدة الإضاءة مستوى من مراقبة الجودة ومرونة الاختيار غير موجود دائمًا في الشاشات الأساسية.

9. الأسئلة الشائعة بناءً على المعايير التقنية

فيما يلي إجابات على أسئلة التصميم الشائعة المستمدة من ورقة البيانات.

س: ما هو الغرض من دورة العمل 1/16 في حالة اختبار شدة الإضاءة؟

ج: إنها تحاكي مخطط قيادة متعدد حيث يتم تشغيل كل LED لمدة 1/16 فقط من وقت المسح الإجمالي. شدة الإضاءة المحددة هي القيمة المتوسطة التي تدركها العين في هذه الحالة. يجب عليك استخدام التعددية أو دورة عمل مماثلة لتحقيق هذا السطوع دون تجاوز تصنيفات التيار المتوسط.

س: هل يمكنني تشغيل مصابيح LED بتيار مستمر DC بدلاً من التعددية؟

ج: تقنيًا نعم، ولكن يجب عليك التأكد من أن التيار الأمامي المستمر لكل نقطة لا يتجاوز التصنيف المتوسط البالغ 13 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية (ويجب تخفيضه لدرجات الحرارة الأعلى). وهذا يتطلب 35 قناة مستقلة محددة التيار، وهو أمر غير فعال. التعددية هي حالة الاستخدام المقصودة والأكثر كفاءة.

س: الجهد الأمامي هو 2.1-2.6 فولت. ما هو جهد الإمداد الذي أحتاجه؟

ج: يجب أن يكون جهد الإمداد أعلى من أقصى جهد أمامي بالإضافة إلى انخفاض الجهد عبر مقاوم تحديد التيار ودائرة السائق. جهد إمداد شائع لمثل هذه الشاشات هو 5 فولت، مما يوفر هامشًا واسعًا.

س: ماذا تعني \"نسبة مطابقة شدة الإضاءة 1.8:1\"؟

ج: هذا يعني أن ألمع نقطة في المصفوفة لن تكون أكثر سطوعًا من 1.8 مرة من أضعف نقطة تحت ظروف القيادة المتطابقة. وهذا يضمن تجانسًا معقولاً عبر الحرف المعروض.

10. دراسة حالة تنفيذية عملية

فكر في تصميم شاشة أحرف فردية بسيطة لترموستات يعتمد على متحكم دقيق. الهدف هو عرض درجة الحرارة المحددة من 0 إلى 9.

خطوات التصميم:1. يتم برمجة المتحكم الدقيق (مثل ATmega328P) ببيانات خط للأرقام من 0 إلى 9 بتنسيق خريطة بتات 5x7. 2. يتم تكوين خمسة أطراف إدخال/إخراج كسائقي أعمدة (موصلة بالكاثودات، قادرة على استيعاب التيار). يتم تكوين سبعة أطراف إدخال/إخراج كسائقي صفوف (موصلة بالأنودات، قادرة على توفير التيار). 3. يتم وضع مقاومات تحديد التيار على خطوط الأعمدة. يتم حساب قيمة المقاوم بناءً على جهد الإمداد (مثل 5 فولت)، وجهد LED الأمامي (~2.5 فولت)، والتيار الذروة المطلوب (مثل 32 مللي أمبير للسطوع الكامل): R = (5V - 2.5V) / 0.032A ≈ 78 أوم. يمكن استخدام مقاوم قياسي 75 أو 82 أوم. 4. تنفذ البرامج الثابتة روتين مسح. تقوم بتعيين خط صف واحد عاليًا (تفعيل الأنودات لذلك الصف)، ثم تضع النمط لذلك الصف على خطوط الأعمدة الخمسة (منخفض لتشغيل نقطة، عالي المعاوقة أو عالي لإيقاف التشغيل). تنتظر فترة قصيرة (مثل 1-2 مللي ثانية)، ثم تنتقل إلى الصف التالي. يؤدي مسح جميع الصفوف السبعة خلال ~14 مللي ثانية إلى تحقيق معدل تحديث >70 هرتز، مما يلغي الوميض. 5. تعرض الشاشة رقمًا ثابتًا وساطعًا يشير إلى درجة الحرارة.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعمل LTP-7357JD على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. عندما يتم تطبيق جهد انحياز أمامي يتجاوز جهد تشغيل الصمام الثنائي (حوالي 2.1-2.6 فولت لمادة AlInGaP هذه) عبر LED فردي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المادي المحدد (AlInGaP) طاقة فجوة النطاق وبالتالي الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، في هذه الحالة، الأحمر (~640-656 نانومتر). التنظيم المصفوفي 5x7 هو مخطط عنونة يقلل عدد أطراف التحكم المطلوبة من 35 (واحد لكل LED) إلى 12 (7 صفوف + 5 أعمدة) من خلال التعددية. من خلال التسلسل السريع عبر الصفوف وعرض بيانات العمود المقابلة لكل صف، يقوم استمرارية الرؤية للعين البشرية بدمج النمط في صورة ثابتة تبدو ساكنة.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تمثل LTP-7357JD تقنية ناضجة تعتمد على AlInGaP، والتي كانت تقدمًا كبيرًا مقارنة بمواد LED الحمراء السابقة. انتقلت الاتجاهات الحالية في تكنولوجيا العرض إلى حد كبير نحو شاشات مصفوفة النقاط عالية الكثافة، ووحدات OLED أو LCD الرسومية الكاملة، ومصابيح LED ذات الأجهزة المركبة على السطح (SMD) للمصفوفات الملحومة مباشرة. ومع ذلك، تظل العبوات ذات الثقب المار مثل هذه ذات صلة للنماذج الأولية، والأغراض التعليمية، وأسواق الإصلاح، والتطبيقات التي يتم فيها تقييم الموثوقية القصوى والبساطة على كثافة البكسل أو القدرة اللونية. تستمر تقنية LED الأساسية في التطور، مع استمرار البحث في مواد مثل GaN-on-Si لتقليل التكاليف وتحسين الكفاءة عبر الطيف، لكن مبادئ التعددية الأساسية لشاشات المصفوفة تظل ثابتة.