ورقة بيانات شاشة LED مصفوفة النقاط 5x7 طراز LTP-1557KF - ارتفاع 1.2 بوصة - لون أصفر برتقالي - تيار تشغيل 20 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTP-1557KF هي وحدة عرض أحادية الرقم أبجدية رقمية، مبنية باستخدام تكوين مصفوفة نقاط 5x7. وظيفتها الأساسية هي عرض الأحرف أو الرموز أو الرسومات البسيطة من خلال إضاءة نقاط LED الفردية بشكل انتقائي. تستخدم التقنية الأساسية مادة أشباه الموصلات من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لإنتاج انبعاث ضوئي أصفر-برتقالي. يتميز هذا الجهاز بلوحة وجه رمادية مع تلوين نقاط أبيض، مما يعزز التباين لتحسين قابلية القراءة. تم تصميمه للعمل منخفض الطاقة ويوفر زاوية مشاهدة واسعة، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات الإشارة وعرض المعلومات المتنوعة التي تتطلب إخراج أحرف أحادية اللون واضحة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الرئيسية لهذه الشاشة موثوقية الحالة الصلبة، ومتطلبات الطاقة المنخفضة، والتوافق مع رموز الأحرف القياسية مثل USASCII وEBCDIC. يضمن التصميم أحادي المستوى وزاوية المشاهدة الواسعة رؤية جيدة من منظورات مختلفة. كما تم تصنيفها وفقًا للشدة الضوئية، مما يسمح بمطابقة السطوع في التطبيقات متعددة الوحدات، وهي مقدمة في عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية لوحات التحكم الصناعية، وأجهزة القياس، وأطراف نقاط البيع، وشاشات المعلومات الأساسية، والأنظمة المدمجة حيث تكون هناك حاجة لعرض أحرف بسيط وموثوق ومنخفض التكلفة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية المحددة في ورقة البيانات، موضحًا أهميتها لمهندسي التصميم.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• تبديد الطاقة لكل قطعة (مقطع):70 ملي واط كحد أقصى. هذا يحد من التأثير المشترك للتيار الأمامي (I_F) والجهد الأمامي (V_F) عبر أي نقطة LED فردية.
• تيار الذروة الأمامي لكل قطعة (مقطع):60 مللي أمبير كحد أقصى، ولكن فقط في ظل ظروف النبض (1 كيلو هرتز، دورة عمل 10%). هذا يسمح بنبضات تيار أعلى لفترة وجيزة للتعددية أو تحقيق سطوع لحظي أعلى.
• التيار الأمامي المستمر لكل قطعة (مقطع):25 مللي أمبير كحد أقصى عند درجة حرارة 25°م. هذه هي المعلمة الرئيسية للتشغيل المستقر غير النبضي. يشير عامل التخفيض البالغ 0.28 مللي أمبير/°م إلى أنه يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر مع زيادة درجة حرارة البيئة (Ta) فوق 25°م لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• الجهد العكسي لكل قطعة (مقطع):5 فولت كحد أقصى. يمكن أن يؤدي تجاوز هذا إلى انهيار وصلة PN الخاصة بـ LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35°م إلى +105°م. هذا يحدد الحدود البيئية للتشغيل الموثوق والتخزين غير التشغيلي.
• ظروف اللحام:260°م لمدة 3 ثوانٍ على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس. هذا أمر بالغ الأهمية لعمليات اللحام الموجي أو إعادة التدفق لتجنب التلف الحراري للعبوة البلاستيكية والروابط الداخلية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (عند Ta=25°م)

هذه هي معلمات الأداء النموذجية والمضمونة في ظل ظروف الاختبار المحددة.

• متوسط الشدة الضوئية (I_V):من 55 إلى 170 ميكرو كانديلا (الحد الأدنى)، ومن 99 إلى 200 ميكرو كانديلا (النموذجي) عند I_F=20mA. يشير هذا النطاق الواسع إلى أن الجهاز مصنف أو مقسم إلى مجموعات. يجب على المصممين مراعاة هذا التباين في تخطيط سطوع النظام. تمت مراجعة حالة الاختبار من 1mA إلى 20mA، مما يجعل المواصفات تتماشى مع تيار تشغيل أكثر قياسية.
• طول موجة الانبعاث الذروة (λ_p):611 نانومتر (النموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي أقوى.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):17 نانومتر (النموذجي). يقيس هذا انتشار الطيف المنبعث؛ تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون (لون نقي).
• الطول الموجي السائد (λ_d):605 نانومتر (النموذجي). هذا هو الطول الموجي الواحد الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون على أنه أصفر-برتقالي.
• الجهد الأمامي لكل نقطة (V_F):2.05 فولت (الحد الأدنى)، 2.6 فولت (النموذجي) عند I_F=20mA. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار. يجب أن يكون جهد إمداد السائق أعلى من V_F لتنظيم التيار بشكل صحيح.
• التيار العكسي لكل نقطة (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند V_R=5V. التيار العكسي المنخفض مرغوب فيه.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية:2:1 كحد أقصى لمنطقة الضوء المماثلة. هذا يعني أن ألمع نقطة في المصفوفة يجب ألا تكون أكثر سطوعًا بمرتين من أضعف نقطة، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهاز \"مصنف للشدة الضوئية\". هذا يعني تطبيق نظام تصنيف، على الرغم من عدم سرد رموز التصنيف المحددة هنا.

• تصنيف الشدة الضوئية:يشير نطاق I_V المحدد (55-170 ميكرو كانديلا كحد أدنى، 99-200 ميكرو كانديلا نموذجي) إلى أن المنتجات يتم فرزها إلى مجموعات بناءً على الناتج الضوئي المقاس عند 20mA. يجب على المصممين الذين يشترون وحدات متعددة تحديد أو أن يكونوا على علم بالتصنيف لضمان سطوع متسق عبر شاشة متعددة الأرقام.
• تصنيف الطول الموجي/اللون:على الرغم من عدم ذكره صراحةً، فإن تصنيع LED النموذجي يتضمن تصنيفًا للطول الموجي السائد (اللون) لضمان الاتساق البصري. تشير المواصفات الدقيقة على λ_d (605nm) و λ_p (611nm) إلى عملية خاضعة للرقابة.
• تصنيف الجهد الأمامي:يتم تسليط الضوء عليه بشكل أقل شيوعًا للشاشات، لكن نطاق V_F (2.05-2.6V) يحدد انتشار المعلمة الكهربائية.

4. تحليل منحنيات الأداء

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

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة الأسية بين الجهد الأمامي والتيار. جهد الركبة حوالي 2 فولت، بما يتوافق مع تقنية AlInGaP.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (I_V مقابل I_F):سيظهر أن الناتج الضوئي يزداد تقريبًا بشكل خطي مع التيار حتى نقطة معينة، وبعدها تنخفض الكفاءة.
• الشدة الضوئية مقابل درجة حرارة البيئة (I_V مقابل T_a):سيوضح انخفاض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، مما يسلط الضوء على أهمية إدارة الحرارة وتخفيض التيار.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر ذروة قرب 611 نانومتر وعرض حوالي 17 نانومتر عند نصف شدة الذروة.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة والرسم

يحتوي الجهاز على بصمة عبوة ثنائية الخط قياسية (DIP). ملاحظات الأبعاد الرئيسية من ورقة البيانات: جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح عام ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تذكر ملاحظة محددة تسامح تحول طرف الدبوس بـ ±0.4 مم، وهو أمر مهم لوضع فتحات PCB وعائد اللحام.

5.2 مخطط الدائرة الداخلية واتصال الأطراف

الدائرة الداخلية عبارة عن مصفوفة قياسية 5x7. يتم تعددية الصفوف (المصاعد) والأعمدة (المهبطات). جدول توزيع الأطراف ضروري لتخطيط PCB الصحيح وتصميم دائرة السائق:

• تتصل الأطراف 1، 2، 5، 7، 8، 9، 12، 14 بصفوف المصاعد (1، 2، 3، 4، 5، 6، 7).
• تتصل الأطراف 3، 4، 6، 10، 11، 13 بأعمدة المهبطات (1، 2، 3، 4، 5).

لاحظ أن بعض الوظائف مكررة على أطراف مختلفة (مثل، صف المصعد 4 على الأطراف 5 و 12، عمود المهبط 3 على الأطراف 4 و 11)، مما قد يوفر مرونة في التخطيط. من المرجح أن يتبع ترقيم الأطراف اتجاهًا محددًا بالنسبة لجانب مشاهدة مصفوفة النقاط.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الأساسي المقدم هو الحد الأقصى المطلق للتصنيف للحام: 260°م لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم أسفل مستوى الجلوس. هذا هو ملف تعريف اللحام الموجي القياسي. بالنسبة للحام إعادة التدفق، يجب استخدام ملف تعريف قياسي خالٍ من الرصاص مع درجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260°م. من الأهمية بمكان تجنب الإجهاد الحراري المفرط لمنع تشقق العبوة أو تقشيرها. يجب تخزين الأجهزة في كيس الحاجز الرطوبة الأصلي حتى الاستخدام، خاصة إذا لم تكن مصنفة بمستوى حساسية الرطوبة (MSL)، على الرغم من أن ورقة البيانات لا تحدد MSL.

7. توصيات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية للتطبيقات التي تتطلب سطرًا واحدًا من الأحرف الأبجدية الرقمية: شاشات حالة المعدات الصناعية (مثل، رموز الخطأ، نقاط الضبط)، الأجهزة المنزلية، معدات الاختبار المحمولة الأساسية، ترقيات الأنظمة القديمة، ومجموعات الإلكترونيات التعليمية.

7.2 اعتبارات التصميم

• دائرة التشغيل (السائق):يتطلب سائق تعددية (مثل، IC عرض مخصص أو متحكم دقيق به I/O كافٍ). يتم تشغيل كل مصعد صف بالتتابع بينما يتم تطبيق البيانات على مهبطات الأعمدة.
• تحديد التيار:مقاومات تحديد التيار الخارجية إلزامية لكل خط عمود (مهبط) لضبط I_F إلى قيمة آمنة، عادةً 20mA أو أقل اعتمادًا على متطلبات السطوع والطاقة. قيمة المقاوم R = (V_supply - V_F) / I_F.
• مزود الطاقة:يجب أن يوفر جهدًا أعلى من أقصى V_F (2.6V) بالإضافة إلى جهد الانخفاض لأي ترانزستورات سائق. إمداد 5V شائع.
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة ولكن ضع في اعتبارك موضع التركيب بالنسبة للمستخدم.
• اتساق السطوع:حدد تصنيف الشدة إذا كان الاتساق عبر وحدات متعددة أمرًا بالغ الأهمية.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصفوفات LED القديمة من نوع GaAsP أو GaP، تقدم تقنية AlInGaP في LTP-1557KF كفاءة أعلى ونقاء لوني أفضل (أصفر-برتقالي أكثر تشبعًا). مقارنة بمصفوفات SMD عالية الكثافة أو ذات التوهج الجانبي المعاصرة، هذا جهاز تقليدي من نوع DIP مثقوب يسهل النمذجة الأولية والإصلاح. التمييز الرئيسي له هو ارتفاع الحرف المحدد 1.2 بوصة، وتنسيق 5x7، واللون الأصفر-برتقالي، والذي قد يتم اختياره لتوافق الإرث، أو متطلبات الرؤية المحددة (يمكن أن يكون الأصفر/البرتقالي مميزًا)، أو الفعالية من حيث التكلفة للتطبيقات البسيطة حيث لا تكون هناك حاجة لقدرة رسومية أو ملونة كاملة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

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

ج: تقنيًا نعم، لكن ذلك سيتطلب 35 مصدر تيار مستقل (5x7). هذا غير فعال للغاية. التعددية (المسح) هي الطريقة القياسية والمقصودة، مما يقلل بشكل كبير من عدد أطراف السائق المطلوبة وتبديد الطاقة في IC السائق.

س: لماذا يكون تيار الذروة الأمامي (60mA) أعلى بكثير من التيار المستمر (25mA)؟

ج: هذا يسمح بالتعددية بتقسيم الوقت. تكون النقطة مضاءة فقط لجزء من دورة المسح (مثل، 1/7 لمسح 7 صفوف). يمكنك إرسال نبضة تيار أعلى خلال وقت \"التشغيل\" القصير لتحقيق سطوع متوسط مدرك أعلى دون تجاوز حدود الطاقة (الحرارية) المتوسطة لشريحة LED.

س: الشدة الضوئية لها نطاق واسع جدًا (55-200 ميكرو كانديلا). كيف أضمن سطوعًا متسقًا في منتجي؟

ج: يجب عليك إما: 1) شراء أجهزة من دفعة إنتاج واحدة أو تصنيف شدة محدد، 2) تنفيذ معايرة سطوع البرنامج أو التعديل في سائقك، أو 3) استخدام تعديل تيار الأجهزة لكل وحدة (غير عملي للإنتاج الضخم). ناقش توفر رمز التصنيف مع الموزع أو الشركة المصنعة.

س: هل مطلوب غرفة تبريد (هيت سينك)؟

ج: للتشغيل العادي عند 20mA لكل نقطة أو أقل وفي نطاق درجة حرارة البيئة، لا يلزم عادةً غرفة تبريد للشاشة نفسها. ومع ذلك، فإن تخطيط PCB المناسب لتبديد الحرارة من مكونات السائق أمر مهم. التزم بمنحنى تخفيض التيار إذا كنت تعمل في بيئات عالية الحرارة.

10. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

دراسة حالة 1: واجهة متحكم دقيق بسيطة.يمكن لمتحكم دقيق 8-بت أساسي تشغيل هذه الشاشة مباشرة إذا كان يحتوي على 12 طرف I/O على الأقل (7 للصفوف، 5 للأعمدة). يتم توصيل الصفوف عبر مقاومات تحديد التيار إلى أطراف المتحكم الدقيق المكونة كمخرجات تزود التيار (المصاعد). يتم توصيل الأعمدة بأطراف مكونة كمخرجات مفتوحة المصرف أو نشطة منخفضة (المهبطات). ينفذ البرنامج الثابت مقاطعة مؤقت للمسح عبر الصفوف، وجعل صف واحد مرتفعًا في كل مرة أثناء ضبط أنماط الأعمدة لذلك الصف من جدول الخطوط المخزن في ذاكرة القراءة فقط (ROM).

دراسة حالة 2: استخدام IC سائق عرض مخصص.للأنظمة ذات أطراف المتحكم الدقيق المحدودة أو لتفريغ المعالجة، يمكن استخدام IC سائق مثل MAX7219 أو HT16K33. تتعامل هذه الرقائق مع جميع عمليات التعددية، وفك الترميز، والتحكم في السطوع عبر واجهة تسلسلية بسيطة (SPI أو I2C)، تتطلب فقط 2-4 أطراف من المتحكم المضيف. غالبًا ما تتضمن أيضًا ميزات مثل وميض الأرقام والتسلسل متعدد الأرقام، وهو ما يتماشى مع ميزة \"القابلية للتكديس أفقيًا\" لهذه الشاشة.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

LTP-1557KF عبارة عن مصفوفة من 35 شريحة LED مستقلة من نوع AlInGaP مرتبة في شبكة من 5 أعمدة و 7 صفوف، مثبتة خلف قناع رمادي به 35 فتحة (نقاط). يتم توصيل مصعد كل LED بخط صف مشترك، ويتم توصيل مهبطه بخط عمود مشترك. لإضاءة نقطة محددة، يتم تشغيل خط الصف المقابل لها إلى جهد موجب (من خلال تحديد تيار)، ويتم توصيل خط العمود الخاص بها بجهد أقل (أرضي). يقلل هذا الترتيب المصفوفي من عدد أطراف التوصيل المطلوبة من 35 (واحد لكل نقطة) إلى 12 (7 صفوف + 5 أعمدة). يتضمن عرض حرف المسح بسرعة عبر الصفوف (1-7) ولكل صف، تشغيل مصابيح LED الأعمدة المناسبة (1-5) التي تشكل جزءًا من شكل الحرف المطلوب. يحدث هذا التعدد أسرع مما تستطيع العين البشرية إدراكه، مما يخلق صورة حرف كاملة ومستقرة.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تمثل الشاشات مثل LTP-1557KF تقنية ناضجة وراسخة. تتجه الاتجاهات الحالية في شاشات المؤشرات والأبجدية الرقمية نحو عبوات الأجهزة السطحية (SMD) للتجميع الآلي، ووحدات متعددة الأرقام عالية الكثافة، وتكامل المتحكمات مباشرة على لوحة PCB للشاشة (شاشات \"ذكية\"). علاوة على ذلك، أصبحت مصفوفات LED RGB الملونة بالكامل وشاشات OLED أكثر تنافسية من حيث التكلفة للتطبيقات التي تتطلب لونًا أو تباينًا فائقًا. ومع ذلك، تظل مصابيح LED أحادية اللون البسيطة لمصفوفة النقاط مثل هذه ذات صلة عالية بسبب موثوقيتها الشديدة، وبساطتها، وتكلفتها المنخفضة، ودرجة سطوعها العالية، ونطاق درجة حرارة التشغيل الواسع، وعمرها الطويل - وهي سمات بالغة الأهمية في التطبيقات الصناعية والسياحية وفي الهواء الطلق. كان التحول إلى AlInGaP من المواد القديمة، كما هو واضح في هذا الجهاز، خطوة رئيسية في تحسين الكفاءة وأداء اللون داخل هذا الشكل الكلاسيكي.