ورقة بيانات شاشة مصفوفة النقاط LED طراز LTP-1557AKY - ارتفاع 1.2 بوصة (30.42 مم) - لون العنبر الأصفر بتقنية AlInGaP - مصفوفة 5x7 - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

وحدة LTP-1557AKY هي شاشة عرض أبجدية رقمية أحادية الرقم، مصممة للتطبيقات التي تتطلب إخراج أحرف واضح وسهل القراءة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل المعلومات بصريًا من خلال شبكة من الثنائيات الباعثة للضوء (LED) التي يمكن عنونتها بشكل فردي.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

يقدم هذا الجهاز عدة مزايا رئيسية تجعله مناسبًا لمجموعة من التطبيقات الصناعية والتجارية. تشمل ميزاته الأساسية ارتفاع الحرف 1.2 بوصة (30.42 مم)، مما يوفر وضوحًا ممتازًا من مسافة. يؤدي استخدام تقنية أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لشرائح LED العنبرية الصفراء إلى كفاءة إضاءة جيدة ولون مميز وسهل التعرف عليه. تعمل الشاشة بمتطلبات طاقة منخفضة، مما يعزز كفاءة الطاقة في التطبيق النهائي. توفر زاوية مشاهدة واسعة بسبب بنائها أحادي المستوى، مما يضمن إمكانية قراءة المعلومات المعروضة من مواقع مختلفة. يضمن التصميم ذو الحالة الصلبة لمصابيح LED موثوقية عالية وعمر تشغيلي طويل بدون أجزاء متحركة. الجهاز متوافق مع رموز الأحرف القياسية مثل USASCII وEBCDIC، مما يبسط التكامل في الأنظمة الرقمية. علاوة على ذلك، تم تصميم الوحدات لتكون قابلة للتراص أفقيًا، مما يسمح بإنشاء شاشات متعددة الأحرف. يتم أيضًا تصنيف الشاشة وفقًا لشدة الإضاءة، مما يوفر اتساقًا في السطوع عبر دفعات الإنتاج. تشمل الأسواق المستهدفة لهذا المكون لوحات التحكم الصناعية، وأجهزة القياس، وأطراف نقاط البيع، والمعدات الطبية، وأي نظام مدمج يتطلب واجهة عرض أحرف قوية وموثوقة.

2. المعايير التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يتم تعريف أداء LTP-1557AKY بمجموعة من المعايير الكهربائية والبصرية والبيئية التي تعتبر حاسمة لتصميم الدائرة والتطبيق المناسبين.

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

الأداء البصري هو محور وظيفتها. متوسط شدة الإضاءة النموذجية (Iv) لكل نقطة هو 3800 ميكروكانديلا تحت حالة اختبار تيار ذروة (Ip) قدره 80 مللي أمبير مع دورة عمل 1/16. الحد الأدنى المحدد هو 2100 ميكروكانديلا. يتم تحديد نسبة مطابقة شدة الإضاءة بين النقاط بحد أقصى 2:1، مما يضمن سطوعًا موحدًا عبر الشاشة. يتم تعريف اللون من خلال طول موجته. طول موجة الانبعاث الذروة (λp) هو نموذجيًا 595 نانومتر، مما يضعه في منطقة العنبر الأصفر من الطيف المرئي. الطول الموجي السائد (λd) هو نموذجيًا 592 نانومتر. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو نموذجيًا 15 نانومتر، مما يشير إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث. من المهم ملاحظة أن شدة الإضاءة تُقاس باستخدام مزيج من المستشعر والمرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي (CIE)، مما يضمن ارتباط القيم بالإدراك البصري البشري.

2.2 المعايير الكهربائية

تحدد الخصائص الكهربائية ظروف التشغيل والحدود. جهد الأمام (Vf) لأي نقطة LED فردية (عند تيار دخل 20 مللي أمبير) له قيمة نموذجية 2.6 فولت، بحد أقصى 2.6 فولت وحد أدنى 2.05 فولت. التيار العكسي (Ir) لأي نقطة، عند تطبيق جهد عكسي (Vr) قدره 5 فولت، له قيمة قصوى 100 ميكرو أمبير. هذه المعايير ضرورية لتصميم دائرة تحديد التيار المناسبة وضمان سلامة الإشارة.

2.3 التصنيفات القصوى المطلقة والاعتبارات الحرارية

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يجب ألا تتجاوز تبديد الطاقة المتوسط لكل نقطة 25 مللي واط. تيار الأمام الذروة لكل نقطة مصنف بـ 60 مللي أمبير، ولكن فقط تحت ظروف نبضية محددة: دورة عمل 1/10 بعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. تيار الأمام المتوسط لكل نقطة له عامل تخفيض؛ فهو 13 مللي أمبير عند 25°مئوية وينخفض خطيًا بمقدار 0.17 مللي أمبير لكل زيادة درجة مئوية واحدة في درجة الحرارة المحيطة. أقصى جهد عكسي يمكن تطبيقه على أي نقطة هو 5 فولت. الجهاز مصنف لنطاق درجة حرارة تشغيل من -35°مئوية إلى +85°مئوية، ونطاق مماثل لدرجة حرارة التخزين. بالنسبة للتجميع، أقصى درجة حرارة لحام هي 260°مئوية، ولكن يجب تطبيق هذا لمدة أقصاها 3 ثوانٍ عند نقطة 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس المكون لمنع التلف الحراري.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الأجهزة مصنفة وفقًا لشدة الإضاءة. هذه ممارسة تصنيف شائعة في تصنيع LED لتجميع المكونات بناءً على الأداء المقاس. بينما لا يتم تفصيل رموز التصنيف المحددة في هذا المقتطف، تتضمن الممارسة عادةً اختبار إخراج الضوء لكل وحدة عند تيار قياسي وفرزها إلى مجموعات ذات نطاقات شدة محددة دنيا وقصوى (مثل: المجموعة أ: 3000-3500 ميكروكانديلا، المجموعة ب: 3500-4000 ميكروكانديلا). هذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء تضمن سطوعًا متسقًا عبر شاشة متعددة الوحدات. المواصفة الضيقة لنسبة مطابقة شدة الإضاءة (2:1 كحد أقصى) تدعم هذا الهدف للتوحيد البصري بشكل أكبر.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية، على الرغم من عدم عرضها في النص المقدم. بناءً على سلوك LED القياسي، يمكن توقع رؤية منحنيات توضح العلاقة بين تيار الأمام (If) وجهد الأمام (Vf)، وهي علاقة أسية. منحنى حاسم آخر سيظهر شدة الإضاءة (Iv) كدالة لتيار الأمام (If)، يظهر عادةً علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل. منحنى ثالث مهم سيصور تغير شدة الإضاءة مع درجة الحرارة المحيطة (Ta)، يظهر انخفاضًا في الإخراج مع زيادة درجة الحرارة. هذه المنحنيات حيوية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف غير قياسية ولتحسين دائرة القيادة للكفاءة وطول العمر.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

يأتي LTP-1557AKY في غلاف شاشة LED قياسي. يذكر المحتوى المقدم مخطط أبعاد الغلاف (غير معروض) مع تحديد جميع الأبعاد بالمليمترات وتسامحات قياسية ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يذكر الوصف المادي أن الجهاز له وجه رمادي ولون نقطة أبيض، مما يشير إلى لون الغلاف البلاستيكي والعدسة المنتشرة فوق كل LED على التوالي، مما يعزز التباين.

5.1 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

يحتوي الجهاز على تكوين 14 طرفًا. يتم تعريف ترتيب الأطراف بوضوح: يتم تعيين الأطراف كمصاعد لأنواع محددة (1، 2، 3، 4، 5، 6، 7) ومهبطات لأعمدة محددة (1، 2، 3، 4، 5). إنه تكوين مصعد مشترك للصفوف، مما يعني لإضاءة نقطة محددة، يجب دفع المهبط للعمود المقابل إلى مستوى منخفض (سحب تيار) بينما يتم دفع مصعد الصف المقابل إلى مستوى مرتفع (مصدر تيار). مخطط دائرة داخلي (تمت الإشارة إليه ولكن لم يتم عرضه) سيصور عادةً ترتيب المصفوفة 5x7 هذا، موضحًا كيف يتم توصيل كل LED عند تقاطع خط صف (مصعد) وخط عمود (مهبط). يقلل هيكل المصفوفة هذا بشكل كبير من عدد أطراف القيادة المطلوبة من 35 (للنقاط المعنونة بشكل فردي) إلى 12 (5 أعمدة + 7 صفوف).

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الرئيسي للتجميع المقدم يتعلق بدرجة حرارة اللحام. يحدد التصنيف الأقصى المطلق أن درجة حرارة اللحام يجب ألا تتجاوز 260°مئوية، ويجب تطبيق هذه الدرجة لمدة أقصاها 3 ثوانٍ. نقطة القياس لهذه الدرجة حاسمة: فهي 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس المكون. يهدف هذا الإرشاد إلى منع نقل الحرارة المفرطة إلى شرائح LED والوصلات السلكية الداخلية، مما قد يسبب تدهورًا أو فشلًا. بالنسبة للتجميع الحديث، يشير هذا إلى أن الجهاز مناسب لعمليات لحام إعادة التدفق، بشرط التحكم بعناية في ملف درجة الحرارة للبقاء ضمن هذه الحدود. يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القياسية أثناء التعامل. يجب أيضًا الالتزام بنطاق درجة حرارة التخزين (-35°مئوية إلى +85°مئوية) عندما لا تكون الأجهزة قيد الاستخدام.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

تعتبر LTP-1557AKY مثالية للتطبيقات التي تتطلب عرض أحرف أبجدية رقمية أو رموز أو رسومات بسيطة. تشمل الاستخدامات الشائعة: شاشات الحالة على الآلات الصناعية (عرض رموز الخطأ، حالة الماكينة، أو أعداد بسيطة)، قراءات على معدات الاختبار والقياس، لوحات العرض في أنظمة نقاط البيع، شاشات المعلومات في الأجهزة الطبية، وكجزء من الأنظمة المدمجة في الأجهزة أو الإلكترونيات الاستهلاكية. تسمح خاصية التراص الخاصة بها باستخدامها في شاشات متعددة الأرقام مثل الساعات، العدادات، أو لوحات الرسائل البسيطة.

7.2 اعتبارات التصميم وواجهة الدائرة

يتطلب التصميم باستخدام هذه الشاشة متحكمًا دقيقًا أو دائرة متكاملة قيادية مخصصة قادرة على التعددية. نظرًا لأنها شاشة مصفوفة، يتم عادةً تنشيط صف واحد فقط في كل مرة في مسح تسلسلي. يخلق استمرارية الرؤية وهم صورة مستقرة. يجب أن تكون دائرة القيادة قادرة على توفير تيار كافٍ لمصعد الصف النشط وسحب التيار المطلوب لمهبطات العمود النشط. مقاومات تحديد التيار إلزامية لكل خط مهبط عمود (أو لكل LED، اعتمادًا على بنية القيادة) لضبط تيار التشغيل، عادةً حوالي 20 مللي أمبير لكل نقطة للتشغيل المستمر، ولكن قابل للتعديل بناءً على السطوع المطلود ودورة عمل التعددية. يجب احترام تصنيفات تيار الذروة عند تصميم مخطط التعددية. على سبيل المثال، مع دورة عمل 1/7 (تنشيط واحد من سبعة صفوف في كل مرة)، يمكن أن يكون التيار اللحظي لكل نقطة أعلى لتحقيق نفس متوسط السطوع، ولكن يجب ألا يتجاوز تصنيف تيار الذروة البالغ 60 مللي أمبير تحت الظروف النبضية. يجب النظر في تبديد الحرارة إذا كان التشغيل قريبًا من التصنيفات القصوى أو في درجات حرارة محيطة عالية.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنيات العرض الأخرى مثل شاشات الكريستال السائل (LCD) أو شاشات الفلورسنت المفرغة (VFDs)، تقدم مصفوفة النقاط LED هذه مزايا مميزة: سطوع ووضوح متفوق في ظروف الإضاءة المنخفضة والعالية، نطاق تشغيل أوسع لدرجة الحرارة، وقت استجابة أسرع، وموثوقية أعلى بسبب طبيعتها ذات الحالة الصلبة. ضمن فئة مصفوفة النقاط LED، يوفر استخدام تقنية AlInGaP للون العنبر الأصفر كفاءة أفضل واستقرار لون مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل GaAsP. الارتفاع المحدد 1.2 بوصة، المصفوفة 5x7، واللون العنبري يميزها عن الشاشات الأصغر أو الأكبر، أو تلك ذات الألوان المختلفة (مثل الأحمر، الأخضر) أو تكوينات المصفوفة المختلفة (مثل 5x8، 8x8).

9. الأسئلة الشائعة بناءً على المعايير التقنية

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

ج: تُستخدم دورة العمل 1/16 (نبضة قصيرة) أثناء الاختبار لمنع تسخين وصلة LED، مما يقلل الإخراج. تسمح بقياس السطوع الجوهري عند تيار محدد بدون تأثيرات حرارية. في التشغيل المتعدد الفعلي، يتم استخدام قيادة نبضية مماثلة.

س: هل يمكنني قيادة هذه الشاشة بتيار مستمر ثابت بدون تعددية؟

ج: تقنيًا، نعم، عن طريق تشغيل كل نقطة مطلوبة باستمرار. ومع ذلك، هذا يتطلب 35 قناة قيادة فردية وسيستهلك طاقة أكثر بكثير. التعددية هي الطريقة القياسية والفعالة.

س: تظهر قائمة الأطراف طرفين لـ "مصعد الصف 4" (الأطراف 5 و 12) وطرفين لـ "مهبط العمود 3" (الأطراف 4 و 11). هل هذا خطأ؟

ج: من المرجح أن هذا ليس خطأ بل ميزة تصميم. الأطراف المتعددة لنفس العقدة الكهربائية (صف أو عمود) شائعة في شاشات المصفوفة. تخدم لتقليل كثافة التيار عبر طرف/موصل واحد، وتحسين الموثوقية، وتوفير تناظر ميكانيكي في الغلاف. داخليًا، هذه الأطراف متصلة معًا.

س: كيف أحسب قيمة مقاومة تحديد التيار المناسبة؟

ج: تحتاج إلى جهد التغذية (Vcc)، تيار الأمام المطلوب لكل نقطة (If، مثال: 20 مللي أمبير)، وجهد الأمام النموذجي لـ LED (Vf، مثال: 2.6 فولت). الصيغة هي R = (Vcc - Vf) / If. تذكر أنه في دائرة متعددة، Vcc هو الجهد المطبق على مصعد الصف النشط، وتوضع المقاومة على جانب مهبط العمود.

10. حالة تصميم واستخدام عملية

فكر في تصميم عداد بسيط مكون من 4 أرقام باستخدام أربع شاشات LTP-1557AKY. سيتم تراص الشاشات أفقيًا. سيتم برمجة متحكم دقيق لإدارة التعددية. سيكون لديه 7 أطراف إخراج متصلة بمصاعد الصفوف لجميع الشاشات بالتوازي. سيكون لديه 4 مجموعات من 5 أطراف مهبط عمود (20 طرفًا إجمالاً)، ولكن يمكن إدارتها بواسطة مسجلات إزاحة خارجية أو موسعات منفذ لتوفير مداخل/مخارج المتحكم الدقيق. سيقوم البرنامج الثابت بتنشيط كل من الصفوف السبعة بالتسلسل. لكل صف، سيقوم بإخراج النمط لذلك الصف لجميع الأرقام الأربعة إلى وحدات القيادة للأعمدة. يحدث هذا بسرعة كبيرة (مثل: مسح جميع الصفوف السبعة 100 مرة في الثانية) بحيث تدرك العين البشرية رقمًا رباعي الأرقام مستقرًا. سيتم ضبط التيار لكل عمود بواسطة مقاومات لتحقيق السطوع المطلوب، مع الأخذ في الاعتبار دورة العمل 1/7 لكل نقطة. يجب أن يضمن التصميم ألا يتجاوز تيار الذروة لكل نقطة خلال نبضتها النشطة التصنيف البالغ 60 مللي أمبير.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

تعمل LTP-1557AKY على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n، باستخدام مواد AlInGaP على وجه التحديد. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الثنائي، تتحد الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لطبقات AlInGaP الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، في هذه الحالة، العنبر الأصفر. ترتيب المصفوفة 5x7 هو تكوين كهربائي فعال. كل LED متصل بين أحد خطوط الصفوف السبعة (المصاعد) وأحد خطوط الأعمدة الخمسة (المهبطات). عن طريق تطبيق جهد موجب بشكل انتقائي على صف محدد وتأريض عمود محدد، يضيء فقط LED عند ذلك التقاطع. يقوم المتحكم بتسلسل هذه العملية بسرعة لجميع النقاط المطلوبة لتشكيل الأحرف.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

بينما تظل شاشات مصفوفة النقاط LED المنفصلة مثل LTP-1557AKY ذات صلة لتطبيقات محددة، غالبًا صناعية، تتطلب سطوعًا عاليًا ومتانة، فقد تطورت تقنية العرض الأوسع. أصبحت مصفوفات LED ذات الأجهزة المركبة على السطح (SMD) ووحدات عرض LED المتكاملة مع متحكمات مدمجة (I2C، SPI) شائعة الآن، مما يوفر تكاملًا أسهل ودقة أعلى في أغلفة أصغر. علاوة على ذلك، تتقدم تقنيات LED العضوية (OLED) وmicro-LED للشاشات عالية الكثافة والمرنة. ومع ذلك، لاحتياجات عرض الأحرف البسيطة والموثوقة ومنخفضة التكلفة في البيئات القاسية، تظل مصفوفات النقاط LED التقليدية ذات الثقوب المارّة مثل هذه الحل القابل للتطبيق والموثوق. تمثل تقنية AlInGaP المستخدمة هنا تقدمًا مقارنة بمواد LED الأقدم، حيث توفر كفاءة وأداء لوني أفضل.