ورقة بيانات شاشة LED طراز LTP-2057AJD - ارتفاع 2.0 بوصة - مصفوفة نقاط 5x7 - LED أحمر من AlGaAs - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTP-2057AJD هي وحدة عرض أحرف رقمية أحادية الرقم، مصممة للتطبيقات التي تتطلب إخراج أحرف واضح وسهل القراءة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل المعلومات بصريًا من خلال إضاءة انتقائية لمصفوفة من الثنائيات الباعثة للضوء (LED).

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

يقدم هذا الجهاز عدة مزايا رئيسية تحدد مجال تطبيقه. يتميز بـارتفاع حرف يبلغ 2.0 بوصة (50.8 مم)، مما يجعله مناسبًا للمشاهدة من مسافة متوسطة. يُعدانخفاض متطلبات الطاقةميزة كبيرة للأنظمة التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي كفاءة الطاقة. تضمنموثوقيته الصلبةعمرًا تشغيليًا طويلاً بدون أجزاء متحركة، كما أنزاوية الرؤية الواسعةالناتجة عن تصميمه ذي المستوى الواحد تتيح الرؤية من مواقع مختلفة. الشاشةقابلة للتركيب أفقيًا بشكل متتالٍ، مما يتيح إنشاء رسائل متعددة الأحرف. وهيمتوافقة مع رموز الأحرف القياسية USASCII وEBCDIC، مما يبسط عملية التكامل مع المتحكمات الدقيقة وأجهزة الكمبيوتر. كما يتمتصنيف الجهاز حسب شدة الإضاءة، مما يسمح بمطابقة السطوع في التطبيقات متعددة الوحدات. تشمل أسواقه المستهدفة الرئيسية لوحات التحكم الصناعية، وأجهزة القياس، وأجهزة نقاط البيع، وشاشات المعلومات الأساسية، والأنظمة المدمجة التي تتطلب إخراج أحرف قوي وبسيط.

2. تعمق في المواصفات الفنية

يتم تحديد أداء شاشة LTP-2057AJD من خلال مجموعة من الحدود القصوى المطلقة وخصائص التشغيل النموذجية.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. وهي ليست للتشغيل المستمر.

• استهلاك الطاقة المتوسط لكل نقطة:33 ميلي واط
• تيار الأمامي الذروي لكل نقطة:90 ملي أمبير
• التيار الأمامي المتوسط لكل نقطة:13 ملي أمبير عند درجة حرارة 25°مئوية، مع تخفيض خطي بمعدل 0.17 ملي أمبير/°مئوية فوق 25°مئوية.
• الجهد العكسي لكل نقطة:5 فولت
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -35°مئوية إلى +85°مئوية
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -35°مئوية إلى +85°مئوية
• درجة حرارة اللحام:بحد أقصى 260°مئوية لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ عند نقطة تبعد 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس العبوة.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات تحت ظروف اختبار محددة (Ta=25°مئوية) وتمثل الأداء النموذجي.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):1300 ميكرو شمعة (الحد الأدنى)، 3000 ميكرو شمعة (النموذجي) عند I_p=32 ملي أمبير، ودورة عمل 1/16. هذه هي معلمة السطوع الرئيسية.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):660 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 ملي أمبير. يشير هذا إلى أن اللون في الطيف الأحمر العميق.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):35 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 ملي أمبير.
• الطول الموجي السائد (λ_d):638 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 ملي أمبير.
• الجهد الأمامي (V_F) لأي نقطة:1.8 فولت إلى 2.4 فولت (النموذجي) عند I_F=20 ملي أمبير؛ 2.0 فولت إلى 2.7 فولت (النموذجي) عند I_F=80 ملي أمبير.
• التيار العكسي (I_R) لأي نقطة:100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (I_V-m):2:1 (الحد الأقصى) عند I_p=32 ملي أمبير، ودورة عمل 1/16. يحدد هذا أقصى تباين في السطوع بين النقاط.

ملاحظة: يتم قياس شدة الإضاءة باستخدام مزيج من مستشعر الضوء والمرشح الذي يقارب منحنى استجابة العين الضوئي الخاص بـ CIE (اللجنة الدولية للإضاءة).

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهازمصنف حسب شدة الإضاءة. هذا يعني أن الوحدات يتم اختبارها وفرزها (تصنيفها) بناءً على إخراج السطوع المقاس تحت الظروف القياسية. وهذا يسمح للمصممين باختيار شاشات ذات مستويات سطوع متسقة لتطبيقهم، مما يمنع حدوث تباينات ملحوظة في الشاشات متعددة الأحرف. بينما لا يتم توفير رموز تصنيف محددة في هذا المقتطف، فإن نسبة المطابقة 2:1 تحدد أقصى تباين مسموح به ضمن تصنيف معين.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلىمنحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية. على الرغم من أن المنحنيات المحددة غير معروضة في النص المقدم، فإن مثل هذه الرسوم البيانية تشمل عادةً:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة غير الخطية بين التيار وانخفاض الجهد عبر وصلة LED.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع زيادة التيار، ويظهر عادةً منطقة من العلاقة الخطية قبل التشبع.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو عامل حاسم لإدارة الحرارة.
• توزيع الطيف:رسم بياني يوضح الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة، ومركزه حول الطول الموجي الذروي البالغ 660 نانومتر.

هذه المنحنيات ضرورية لتصميم الدوائر التفصيلي، واختيار السائق، وفهم الأداء تحت الظروف غير القياسية.

5. المعلومات الميكانيكية وخصائص العبوة

5.1 أبعاد العبوة

للجهاز بصمة مادية محددة. جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح عام يبلغ ±0.25 مم (0.01 بوصة) ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم الرجوع إلى الرسم الأبعادي الدقيق في ورقة البيانات، والذي يوضح الطول الإجمالي، والعرض، والارتفاع، وتباعد الأطراف، وموضع منطقة العرض.

5.2 توصيل الأطراف والقطبية

تمتلك شاشة LTP-2057AJD تكوينًا مكونًا من 14 طرفًا. توصيل الأطراف كما يلي:

• الطرف 1: كاثود الصف 5
• الطرف 2: كاثود الصف 7
• الطرف 3: أنود العمود 2
• الطرف 4: أنود العمود 3
• الطرف 5: كاثود الصف 4
• الطرف 6: أنود العمود 5
• الطرف 7: كاثود الصف 6
• الطرف 8: كاثود الصف 3
• الطرف 9: كاثود الصف 1
• الطرف 10: أنود العمود 4
• الطرف 11: أنود العمود 3 (ملاحظة: مكرر لوظيفة الطرف 4، على الأرجح ملاحظة توثيق للتحقق)
• الطرف 12: كاثود الصف 4 (ملاحظة: مكرر لوظيفة الطرف 5، على الأرجح ملاحظة توثيق للتحقق)
• الطرف 13: أنود العمود 1
• الطرف 14: كاثود الصف 2

يظهر الرسم التخطيطي للدائرة الداخلية تكوين كاثود مشترك للصفوف، مما يعني أن كل صف من مصابيح LED الخمسة يشترك في اتصال كاثود (سالب) مشترك. بينما تكون الأنودات (الموجبة) لكل عمود منفصلة. يقلل هذا الترتيب المصفوفي من عدد أطراف السائق المطلوبة (12 طرفًا لـ 35 مصباح LED).

6. إرشادات اللحام والتجميع

مواصفة التجميع الرئيسية المقدمة هيملف درجة حرارة اللحام. يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة قصوى تبلغ260°مئوية لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ، مقاسة عند نقطة تبعد 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس العبوة. هذا أمر بالغ الأهمية لعمليات اللحام الموجي أو إعادة التدفق. يجب على المصممين التأكد من أن ملف اللحام الخاص بهم لا يتجاوز هذا الحد لمنع تلف رقائق LED الداخلية أو العبوة البلاستيكية. يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القياسية أثناء التعامل. كما يجب الالتزام بنطاق درجة حرارة التخزين (-35°مئوية إلى +85°مئوية) لضمان الموثوقية على المدى الطويل.

7. توصيات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• لوحات التحكم الصناعية:عرض نقاط الضبط، ورموز الحالة، أو رسائل الخطأ.
• معدات الاختبار والقياس:عرض القراءات الرقمية أو معرفات الوحدات.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:شاشات أساسية على الأجهزة المنزلية، أو معدات الصوت، أو الساعات.
• النماذج الأولية للأنظمة المدمجة:جهاز إخراج بسيط لمشاريع المتحكمات الدقيقة.
• ترقيات الأنظمة القديمة:استبدال شاشات المتوهجة القديمة أو شاشات الفلورسنت المفرغة.

7.2 اعتبارات التصميم

• دائرة السائق:يتطلب دائرة سائق متعددة الإرسال (أو دائرة متكاملة مخصصة لسائق العرض) قادرة على توفير/امتصاص تيارات الأعمدة/الصفوف اللازمة. تشير دورة العمل 1/16 المذكورة في حالة الاختبار إلى نظام متعدد الإرسال.
• تحديد التيار:مقاومات تحديد التيار الخارجية إلزامية لكل عمود أنود (أو مصدر تيار مضبوط) لمنع تجاوز الحدود القصوى المطلقة لتصنيفات التيار.
• إدارة الحرارة:على الرغم من انخفاض الطاقة، فإن التشغيل المستمر في درجات حرارة محيطة عالية قد يتطلب تخفيض التيار الأمامي كما هو محدد.
• زاوية الرؤية:زاوية الرؤية الواسعة مفيدة، ولكن يجب مراعاة موضع التركيب ليتوافق مع المشاهد المقصود.
• الترشيح البصري:يمكن لمرشح أحمر تحسين التباين في ظروف الإضاءة المحيطة العالية.

8. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بتقنيات العرض الأخرى المتاحة في وقتها (والوحدات الأساسية المماثلة اليوم)، فإن المميزات الأساسية لشاشة LTP-2057AJD هيتقنية LED من AlGaAs (أرسينيد ألومنيوم غاليوم)وارتفاع الحرف البالغ 2.0 بوصة. تقدم مصابيح LED من AlGaAs عادةً كفاءة جيدة ولون أحمر مستقر. مقارنة بالشاشات الأصغر (مثل 0.56 بوصة) أو الأكبر، فهي تناسب مكانة محددة تتطلب أحرفًا متوسطة الحجم. بالمقارنة مع شاشات LCD، فإنها توفر زوايا رؤية أفضل، ونطاق درجة حرارة أوسع، ولا تتطلب إضاءة خلفية، ولكنها تستهلك طاقة أكثر لمنطقة مضاءة مماثلة. بساطتها ومتانتها هما الميزتان الرئيسيتان مقارنة بشاشات الرسومات الأكثر تعقيدًا.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: ما هو جهد السائق المطلوب؟

ج: الجهد الأمامي لكل LED هو نموذجيًا 1.8-2.4 فولت عند 20 ملي أمبير. من الشائع استخدام دائرة سائق توفر 5 فولت، باستخدام مقاومات تخفيض الجهد. يجب أن يتعامل السائق مع توقيت الإرسال المتعدد.

س: كيف أحقق السطوع المصنف البالغ 3000 ميكرو شمعة؟

ج: حالة الاختبار هيتيار ذروي (I_p) بقيمة 32 ملي أمبير عند دورة عمل 1/16. هذا يعني أن متوسط التيار لكل نقطة هو 2 ملي أمبير. يجب أن يوفر سائق الإرسال المتعدد الخاص بك هذه النبضة المحددة لتحقيق السطوع النموذجي.

س: هل يمكنني توصيل عدة شاشات معًا؟

ج: نعم، تنص ورقة البيانات على أنهاقابلة للتركيب أفقيًا بشكل متتالٍ. هذا يعني على الأرجح أن التصميم الميكانيكي يسمح بالتركيب المتجاور، وسيتضمن التصميم الكهربائي توصيل خطوط الصفوف والأعمدة المقابلة على التوازي، مما يتطلب سائقًا بقدرة تيار أعلى للخطوط المشتركة.

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي (660 نانومتر) هو الطول الموجي الفردي حيث يكون طيف الانبعاث أقوى. الطول الموجي السائد (638 نانومتر) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون النقي الذي سيبدو له نفس اللون للعين البشرية. يرجع الاختلاف إلى شكل طيف الانبعاث الواسع لـ LED.

10. دراسة حالة للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم عداد إنتاج بسيط مكون من 4 أرقام لمحطة عمل في مصنع.

سيتم تركيب أربع شاشات LTP-2057AJD أفقيًا بشكل متتالٍ. سيتم برمجة متحكم دقيق (مثل Arduino أو PIC) لحساب النبضات من مستشعر. سيتعامل البرنامج الثابت مع تحويل الرقم العشري إلى أنماط المقاطع المناسبة لكل رقم. ستقوم أطراف الإدخال/الإخراج للمتحكم الدقيق، على الأرجح من خلال مصفوفات الترانزستورات أو دائرة متكاملة مخصصة للسائق مثل MAX7219، بعمل إرسال متعدد للشاشات. يضمن ارتفاع 2.0 بوصة رؤية العد بسهولة من مسافة عدة أقدام. توفر مصابيح LED الحمراء من AlGaAs تباينًا عاليًا ضد الخلفيات الصناعية النموذجية. يسمح استهلاك الطاقة المنخفض المتوسط بتشغيل الوحدة من مصدر طاقة تيار مستمر قياسي 24 فولت شائع في المصانع، مع تخفيضه إلى 5 فولت للمنطق. يضمن نطاق درجة الحرارة القوي التشغيل الموثوق في البيئات غير الخاضعة للتحكم المناخي.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

شاشة LTP-2057AJD هيشاشة مصفوفة نقاط 5x7. تحتوي على 35 رقاقة LED حمراء فردية من AlGaAs مرتبة في شبكة مكونة من 5 أعمدة و7 صفوف. يقع كل LED عند تقاطع خط أنود العمود وخط كاثود الصف. لإضاءة نقطة محددة، يتم تطبيق جهد موجب (من خلال محدد تيار) على أنود العمود المقابل لها، بينما يتم توصيل كاثود صفها بالأرض (أو جهد منخفض). من خلال التتابع السريع (الإرسال المتعدد) عبر الصفوف وضبط أنماط الأعمدة المناسبة لكل صف، يتم إنشاء وهم حرف ثابت. يقلل هذا الإرسال المتعدد بشكل كبير عدد أطراف التحكم المطلوبة من 35 إلى 12 (7 صفوف + 5 أعمدة). يدمج استمرارية الرؤية للعين البشرية النقاط الوامضة بسرعة في صورة مستمرة.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تمثل الشاشات مثل LTP-2057AJD تقنية ناضجة. بينما تم استبدالها إلى حد كبير في التصميمات الجديدة عالية كثافة المعلومات بشاشات OLED الرسومية ذات المصفوفة النقطية، أو شاشات LCD، أو مصفوفات LED الأصغر ذات التركيب السطحي، إلا أنها تظل ذات صلة في مجالات محددة. تشمل الاتجاهات المؤثرة في هذا القطاع: التحول نحوعبوات الأجهزة ذات التركيب السطحي (SMD)للتجميع الآلي، ودمجدوائر السائق والمتحكمات مباشرة في وحدة العرض(مما يبسط الواجهة إلى ناقل تسلسلي بسيط مثل I2C أو SPI)، وتطوير شاشات ذاتألوان متعددة أو مصابيح LED RGBفي عبوة واحدة. ومع ذلك، فإن المزايا الأساسية لشاشات LED ذات المصفوفة النقطية البسيطة - الموثوقية القصوى، ونطاق درجة الحرارة الواسع، والسطوع العالي، والبساطة - تضمن استمرار استخدامها في التطبيقات الصناعية والسياحية والبيئات القاسية حيث قد تكون التقنيات الأحدث أقل متانة. تظل مبادئ عنونة المصفوفة المتعددة الإرسال أساسية لكل شاشات البكسل الحديثة تقريبًا.