ورقة بيانات شاشة LED طراز LTP-1557AKR - ارتفاع المصفوفة 1.2 بوصة (30.42 مم) - رقائق AlInGaP سوبر ريد - مصفوفة نقاط 5x7 - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTP-1557AKR هي وحدة عرض أبجدية رقمية مكونة من رقم واحد، مصممة للتطبيقات التي تتطلب إخراج أحرف واضح وموثوق. المكون الأساسي فيها هو مصفوفة من الثنائيات الباعثة للضوء (LED) مكونة من 5 أعمدة و7 صفوف (5x7)، مما يوفر الدقة القياسية لعرض أحرف ASCII وEBCDIC. منطقة العرض الفعلية تتميز بارتفاع مصفوفة يبلغ 1.2 بوصة (30.42 مم)، مما يوفر قابلية قراءة جيدة. الجهاز مصنوع بتصميم وجه رمادي ونقاط بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة.

التكنولوجيا الأساسية وراء انبعاث الضوء هي رقائق LED من نوع AlInGaP (ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد) سوبر ريد. هذه الرقائق مصنعة على ركيزة غير شفافة من زرنيخيد الجاليوم (GaAs). تشتهر تكنولوجيا AlInGaP بكفاءتها العالية ونقاء لونها الممتاز في طيف الأحمر-البرتقالي-الأصفر، مما يجعل هذه الشاشة مناسبة للتطبيقات التي يرغب فيها بمخرجات حمراء زاهية.

من الميزات التشغيلية الرئيسية بنيتها المعتمدة على التحديد X-Y. بدلاً من مخاطبة كل نقطة من النقاط الـ 35 بشكل فردي، تستخدم الشاشة تكوين مصفوفة حيث يتم توصيل المصاعد في صفوف والمهبطات في أعمدة (أو العكس). هذا يقلل بشكل كبير عدد أطراف السائق المطلوبة من 35 إلى 12 (5 صفوف + 7 أعمدة)، مما يبسط دائرة الواجهة ومتطلبات المتحكم. الجهاز مصمم أيضًا ليكون قابلًا للتراص أفقيًا، مما يسمح بإنشاء شاشات متعددة الأحرف عن طريق وضع عدة وحدات جنبًا إلى جنب.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تقدم الشاشة عدة مزايا مميزة لمصممي الأنظمة. إنمطلب الطاقة المنخفضيجعلها مناسبة للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو الواعية للطاقة. إنالموثوقية الصلبةلـ LEDs، بدون أجزاء متحركة ومقاومة عالية للصدمات والاهتزاز، تضمن عمرًا تشغيليًا طويلاً. إنزاوية الرؤية الواسعةوالتصميمأحادي المستوىيوفران وضوحًا متسقًا من منظورات مختلفة. علاوة على ذلك، يتمتصنيف الجهاز حسب الشدة الضوئية، مما يعني أن الوحدات يتم فرزها وبيعها وفقًا لنطاقات سطوع محددة، مما يسمح بالاتساق في تطبيقات الشاشات المتعددة أو عندما يكون مطابقة السطوع أمرًا بالغ الأهمية.

تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية لهذه الشاشة: أجهزة القياس الصناعية، ومعدات الاختبار والقياس، ونقاط البيع الطرفية، وواجهات الحاسوب القديمة، وأي نظام مضمن يتطلب قراءة أحرف بسيطة ومتينة ومشرقة. توافقها مع رموز الأحرف القياسية يسمح بدمج سهل مع المتحكمات الدقيقة والأنظمة الرقمية.

2. التفسير الموضوعي العميق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يتم تعريف الأداء البصري تحت ظروف اختبار محددة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. المعيار الرئيسي هوالشدة الضوئية المتوسطة (I_V)، والتي تبلغ قيمتها النموذجية 3800 ميكروكانديلا وأدنى قيمة 2100 ميكروكانديلا عند تشغيلها بتيار ذروة (I_p) قدره 80 مللي أمبير مع دورة عمل 1/16. يقيس هذا القيمة تقريبًا لمنحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن ارتباط القيمة بالسطوع المدرك.

يتم تعريف خصائص اللون بواسطة الطول الموجي. إنالطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_p)يبلغ نموذجيًا 639 نانومتر، مما يضعه في الجزء الأحمر الزاهي من الطيف. إنالطول الموجي المسيطر (λ_d)يبلغ نموذجيًا 631 نانومتر. الفرق بين الطول الموجي الذروي والمسيطر طبيعي لـ LEDs ويرتبط بشكل طيف الانبعاث. إننصف عرض الخط الطيفي (Δλ)يبلغ نموذجيًا 20 نانومتر، مما يشير إلى نقاء الطيف أو نطاق الأطوال الموجية المنبعثة حول الذروة.

مواصفة حرجة لضمان مظهر موحد هينسبة مطابقة الشدة الضوئية (I_V-m)، والتي تبلغ 2:1 كحد أقصى. هذا يعني أن ألمع نقطة في المصفوفة لن تكون أكثر سطوعًا بمرتين من أضعف نقطة تحت نفس ظروف التشغيل، وهو مقبول لقابلية قراءة الأحرف.

2.2 الخصائص الكهربائية

الجهد الأمامي (V_F) لأي نقطة LED مفردة، مقاسًا عند تيار أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير، يتراوح من حد أدنى 2.0 فولت إلى حد أقصى 2.6 فولت، مع وجود قيمة نموذجية ضمن هذا النطاق. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند الإضاءة. التيار العكسي (I_R) محدد بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت، مما يشير إلى خصائص التسرب للجهاز في حالة الإيقاف.

2.3 التصنيفات القصوى المطلقة والاعتبارات الحرارية

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم. يجب ألا تتجاوزاستهلاك الطاقة المتوسط لكل نقطة33 ملي واط. إنتيار الذروة الأمامي لكل نقطةمصنف بـ 90 مللي أمبير، ولكن فقط تحت ظروف نبضية محددة: دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. إنالتيار الأمامي المتوسط لكل نقطةله تصنيف أساسي 13 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية ويتناقص خطيًا بمعدل 0.17 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة فوق 25 درجة مئوية. هذا التناقص بالغ الأهمية للإدارة الحرارية والموثوقية طويلة الأجل.

الحد الأقصى لـالجهد العكسي لكل نقطةهو 5 فولت. الجهاز مصنف لـنطاق درجة حرارة التشغيلمن -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية ونطاق مماثل لـدرجة حرارة التخزين. بالنسبة للتجميع، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة اللحام 260 درجة مئوية لأكثر من 3 ثوانٍ، مقاسة عند نقطة 1.6 مم أسفل مستوى جلوس المكون.

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن الجهازمصنف حسب الشدة الضوئية. هذه عملية تصنيف حيث يتم اختبار الوحدات المصنعة وفرزها إلى مجموعات بناءً على قياس خرجها الضوئي تحت الظروف القياسية. هذا يسمح للعملاء باختيار قطع ذات سطوع أدنى مضمون أو لضمان الاتساق عبر جميع الشاشات في منتج ما، مما يمنع ظهور حرف واحد باهت بشكل ملحوظ مقارنة بآخر في إعداد متعدد الوحدات. بينما توفر ورقة البيانات النطاق الكامل (2100-3800 ميكروكانديلا أدنى/نموذجي)، فإن القطع المطلوبة عادةً تقع ضمن نطاق تصنيفي أضخم ومحدد.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلىمنحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية. بينما لا يتم تفصيل المنحنيات المحددة في النص المقدم، فإن مثل هذه المنحنيات في أوراق بيانات LED تشمل عادةً:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (I_F-V_Fمنحنى): يظهر العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد، وهي ضرورية لتصميم دائرة تحديد التيار.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (I_V-I_Fمنحنى): يوضح كيف يزيد خرج الضوء مع التيار، عادةً في منطقة خطية قبل أن تنخفض الكفاءة عند تيارات عالية جدًا.
• الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة (I_V-T_aمنحنى): يظهر انخفاض خرج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، مما يسلط الضوء على أهمية الإدارة الحرارية.
• منحنى التوزيع الطيفي: رسم بياني يرسم الشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يحدد بصريًا الذروة (λ_p) ونصف العرض (Δλ).

هذه المنحنيات حيوية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف غير قياسية ولتحسين معايير التشغيل لاحتياجات تطبيقية محددة.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

يأتي الجهاز في عبوة شاشة LED قياسية. يوفررسم أبعاد العبوةجميع المخططات الميكانيكية الحرجة، على الرغم من أن الأبعاد الدقيقة غير مذكورة في النص. التسامحات هي عمومًا ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. سيشمل الرسم الطول والعرض والارتفاع الكليين، وتباعد الأطراف، وموضع نافذة العرض.

5.1 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

تحتوي الشاشة على واجهة مكونة من 14 طرفًا. ترتيب الأطراف كالتالي: الطرف 1: المصعد الصف 5؛ الطرف 2: المصعد الصف 7؛ الطرف 3: المهبط العمود 2؛ الطرف 4: المهبط العمود 3؛ الطرف 5: المصعد الصف 4؛ الطرف 6: المهبط العمود 5؛ الطرف 7: المصعد الصف 6؛ الطرف 8: المصعد الصف 3؛ الطرف 9: المصعد الصف 1؛ الطرف 10: المهبط العمود 4؛ الطرف 11: المهبط العمود 3 (ملاحظة: العمود 3 يظهر على طرفين، 4 و11، قد يكونان متصلين داخليًا أو خطأ في التوثيق يتطلب التحقق)؛ الطرف 12: المصعد الصف 4 (ملاحظة: الصف 4 يظهر على طرفي 5 و12)؛ الطرف 13: المهبط العمود 1؛ الطرف 14: المصعد الصف 2.

إنمخطط الدائرة الداخليةسيُمثل بصريًا مصفوفة 5x7، موضحًا كيف تربط مصاعد الصفوف الـ 5 ومهبطات الأعمدة الـ 7 نقاط LED الفردية الـ 35. هذا المخطط ضروري لفهم تسلسل تشغيل التعدد.

6. إرشادات اللحام والتجميع

مواصفة التجميع الرئيسية هي ملف تعريف اللحام. يمكن للجهاز تحملأقصى درجة حرارة لحام 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ. يتم أخذ هذا القياس عند نقطة 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس جسم العبوة. هذا الإرشاد بالغ الأهمية لعمليات اللحام الموجي أو إعادة التدفق لمنع التلف الحراري لرقائق LED أو الروابط الداخلية. يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القياسية أثناء التعامل. بالنسبة للتخزين، يجب الحفاظ على النطاق المحدد من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية في بيئة جافة.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية لأي تطبيق يتطلب قراءة أبجدية رقمية واحدة ومشرقة. أمثلة على ذلك: أجهزة القياس الرقمية للوحات للجهد أو التيار أو درجة الحرارة؛ شاشات الإعداد على المتحكمات الصناعية؛ مؤشرات الحالة على معدات الشبكة أو الاتصالات؛ لوحات النتائج أو المؤقتات؛ وشاشات التشخيص على المعدات الطبية أو الاختبار.

7.2 اعتبارات التصميم

• دائرة التشغيل: مطلوب متحكم دقيق بأطراف إدخال/إخراج كافية أو دائرة متكاملة مخصصة لسائق شاشة LED (مثل MAX7219 أو ما شابه) لأداء التعدد. يجب أن يستنزف/يوفر السائق تيار الذروة اللازم (يصل إلى 80 مللي أمبير لكل نقطة بشكل نبضي، لكن التيار المتوسط أقل بكثير بسبب دورة العمل).
• تحديد التيار: مقاومات تحديد تيار خارجية إلزامية لكل صف مصعد أو عمود مهبط (اعتمادًا على تكوين التشغيل) لضبط التيار الأمامي وحماية LEDs.
• توقيت التعدد: يجب أن يكون معدل التحديث ودورة العمل مرتفعين بما يكفي لتجنب الوميض المرئي. دورة عمل 1/16، كما هو مستخدم في حالة الاختبار، شائعة. يجب ضبط تيار الذروة بحيث يظل التيار المتوسط واستهلاك الطاقة لكل نقطة ضمن الحدود.
• الإدارة الحرارية: تأكد من تقليل التيار المتوسط بشكل مناسب إذا كان من المتوقع أن تتجاوز درجة حرارة التشغيل المحيطة 25 درجة مئوية بشكل كبير. قد يكون من الضروري وجود نحاس كافي للوحة الدوائر المطبوعة أو تدفق هواء.
• واجهة بصرية: ضع في الاعتبار الحاجة إلى مرشحات أو موزعات ضوئية أو نوافذ واقية في تصميم المنتج النهائي.

8. المقارنة والتمييز التقني

مقارنة بتقنيات أقدم مثل العروض المتوهجة أو الفلورية المفرغة (VFDs)، تقدم شاشة LED هذه مقاومة فائقة للصدمات/الاهتزاز، وجهد تشغيل أقل، ووقت استجابة أسرع، وعمر تشغيلي أطول محتمل. مقارنة بشاشات OLED أو LCD الرسومية الحديثة، فهي أبسط، وأكثر متانة في البيئات القاسية، وتوفر سطوعًا وزاوية رؤية أفضل، وتتطلب إلكترونيات تحكم أقل تعقيدًا، على الرغم من أنها محدودة بأشكال أحرف محددة مسبقًا.

ضمن عائلة شاشات LED، فإن استخدامتكنولوجيا AlInGaP سوبر ريديميزها عن LEDs الحمراء القياسية من نوع GaAsP أو GaP من خلال تقديم كفاءة أعلى وتشبع لوني أفضل. الارتفاع المحدد 1.2 بوصة وتنسيق 5x7 يجعلها قطعة بديلة قياسية للعديد من الأنظمة القديمة.

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 سائقًا مستقلًا، وهو أمر غير عملي. تصميم المصفوفة مخصص للتشغيل المتعدد (X-Y) لتقليل عدد الأطراف.

س: لماذا تيار الذروة (90 مللي أمبير) أعلى بكثير من تصنيف التيار المتوسط (13 مللي أمبير)؟

ج: لأن الشاشة متعددة، يتم تشغيل كل نقطة لجزء فقط من الوقت (دورة عمل). يمكن أن يكون تيار الذروة خلال وقت "التشغيل" القصير أعلى لتحقيق السطوع المطلوب، طالما أن التيارالمتوسطمع مرور الوقت يظل ضمن حد 13 مللي أمبير لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

س: ماذا تعني نسبة مطابقة الشدة 2:1 لتطبيقي؟

ج: تعني أن بعض الاختلاف في سطوع النقاط أمر طبيعي. بالنسبة لعروض الأحرف، عادةً لا يكون هذا الاختلاف الطفيف محسوسًا للعين ولا يؤثر على قابلية القراءة. للتطبيقات التي تتطلب تجانسًا تامًا، قد يكون من الضروري اختيار قطع من نطاق تصنيفي أضيق أو استخدام موزعات ضوئية.

س: كيف أحسب قيمة مقاومة تحديد التيار المطلوبة؟

ج: تحتاج إلى جهد التغذية (V_CC)، والتيار الأمامي المطلوب (I_F)، وجهد LED الأمامي (V_F). استخدم قانون أوم: R = (V_CC- V_F) / I_F. تذكر أن I_Fهنا هو تيارالذروةخلال وقت النشاط للنقطة في دورة التعدد.

10. مثال حالة استخدام عملية

فكر في تصميم مقياس حرارة رقمي بسيط. يقرأ المتحكم الدقيق مستشعر درجة الحرارة، ويقوم بحساب، ويحتاج لعرض قيمة مكونة من 3 أرقام (مثل "23.5"). يمكن تراص ثلاث شاشات LTP-1557AKR أفقيًا. سيقوم المتحكم الدقيق، باستخدام دائرة متكاملة لسائق الشاشة، بتعدد الشاشات الثلاث. سيقوم بتحويل القيمة الرقمية إلى أنماط الخط 5x7 المقابلة للأرقام والفاصلة العشرية ورمز الدرجة. ستقوم الدائرة المتكاملة للسائق بتفعيل الصفوف والأعمدة الصحيحة لكل شاشة بسرعة عالية، مما يخلق وهم قراءة مستقرة ومضاءة باستمرار. ستضمن LEDs AlInGaP الحمراء أن القراءة مرئية بوضوح حتى في البيئات المضاءة بشكل ساطع.

11. مقدمة مبدأ التشغيل

تعمل الشاشة على مبدأتعدد مصفوفة LED. داخليًا، يتم ترتيب 35 LED منفصلة في شبكة. جميع مصاعد LEDs في صف معين متصلة معًا، وجميع مهبطات LEDs في عمود معين متصلة معًا. لإضاءة نقطة محددة عند تقاطع الصف X والعمود Y، يتم تطبيق جهد موجب على الصف X بينما يتم توصيل العمود Y بالأرض (لتكوين المهبط المشترك، والذي يبدو أن هذا مبني عليه بناءً على ترتيب الأطراف). من خلال المسح السريع عبر كل صف وتفعيل الأعمدة المناسبة لنمط ذلك الصف، يمكن إضاءة جميع النقاط في شكل الحرف المطلوب في تسلسل تدركه العين البشرية كصورة ثابتة. تقلل هذه الطريقة عدد خطوط التحكم من 35 إلى 12.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تمثل شاشات مثل LTP-1557AKR تقنية ناضجة وموثوقة. بينما تهيمن شاشات المصفوفة النقطية عالية الدقة وشاشات OLED/LCD الرسومية على واجهات المستخدم الحديثة، تظل شاشات أحرف LED المنفصلة ذات صلة في مجالات محددة. مزاياها لا تتزعزع: المتانة القصوى، ونطاق درجة حرارة تشغيل واسع، وسطوع عالٍ، وتكلفة منخفضة للمهام البسيطة، وبساطة الواجهة. الاتجاه داخل هذا المجال هو نحو LEDs ذات كفاءة أعلى (مثل AlInGaP المستخدم هنا)، وعبوات سطحية للتجميع الآلي، والتكامل مع واجهات تحكم أبسط (مثل I2C أو SPI). من غير المرجح أن يتم استبدالها في التطبيقات حيث تكون المتانة البيئية والموثوقية طويلة الأمد تحت الظروف القاسية هي الاهتمامات الأساسية بدلاً من المرونة الرسومية.