ورقة بيانات شاشة LED طراز LTP-2058AKD - ارتفاع 2.3 بوصة (58.42 مم) - مصفوفة نقاط 5x8 - أحمر شديد (650 نانومتر) - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTP-2058AKD هي وحدة عرض أحرف أبجدية رقمية أحادية الرقم، مُصممة للتطبيقات التي تتطلب إخراج أحرف واضح وسهل القراءة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل الأحرف المشفرة بنظام ASCII أو EBCDIC بصريًا من خلال شبكة من الثنائيات الباعثة للضوء (LED) القابلة للعنونة بشكل فردي.

المزايا الأساسية والسوق المستهدف:تشمل المزايا الأساسية للجهاز ارتفاعًا كبيرًا للحرف يبلغ 2.3 بوصة (58.42 مم) لرؤية ممتازة، وزاوية مشاهدة واسعة توفرها تصميمها أحادي المستوى، وموثوقية الحالة الصلبة المتأصلة في تقنية LED. إن متطلبات الطاقة المنخفضة وتوافقها مع رموز الأحرف القياسية يجعلها مناسبة لوحات تحكم صناعية، وأجهزة القياس، ونقاط بيع، وأنظمة مدمجة أخرى حيث تكون شاشات العرض المتينة وقليلة الصيانة وسهلة القراءة مطلوبة.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

يقدم هذا القسم تحليلاً موضوعيًا لمعايير الأداء الرئيسية للجهاز كما هي مُحددة في ورقة البيانات.

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

الأداء البصري هو محور وظيفة العرض. يستخدم الجهاز مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لرقائق LED الخاصة به، والتي يتم تصنيعها على ركيزة GaAs غير شفافة. تشتهر هذه التكنولوجيا بكفاءتها العالية في الطيف الأحمر البرتقالي.

• شدة الإضاءة (I_V):يتم تحديد متوسط شدة الإضاءة لكل نقطة بحد أدنى 1650 ميكروكانديلا، ونموذجي 3500 ميكروكانديلا، تحت شرط اختبار I_p=32 مللي أمبير ودورة عمل 1/16. تحدد هذه المعلمة سطوع كل نقطة LED فردية.
• خصائص الطول الموجي:
  • الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_p):650 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يصدر فيه LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية.
  • الطول الموجي السائد (λ_d):639 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يُعرّف اللون على أنه "أحمر شديد".
  • نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر. يشير هذا إلى انتشار الطول الموجي للضوء المنبعث، حيث تمثل القيمة الأصغر لونًا أكثر نقاءً وتشبعًا.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (I_V-m):2:1 كحد أقصى. هذه معلمة حاسمة لتوحيد العرض، تحدد أن سطوع أضعف نقطة في المصفوفة لن يقل عن نصف سطوع ألمع نقطة تحت نفس ظروف التشغيل.

2.2 المعلمات الكهربائية

فهم الحدود الكهربائية ونقاط التشغيل أمر ضروري لتصميم دائرة موثوقة.

• الحدود القصوى المطلقة:هذه هي حدود الإجهاد التي لا يجب تجاوزها، حتى ولو للحظة.
  • متوسط تبديد الطاقة لكل نقطة:40 ميغاواط.
  • تيار الأمامي الذروي لكل نقطة:90 مللي أمبير.
  • متوسط تيار الأمامي لكل نقطة:15 مللي أمبير عند 25°مئوية، مع تخفيض خطي بمقدار 0.2 مللي أمبير/°مئوية.
  • الجهد العكسي لكل نقطة:5 فولت. تجاوز هذا يمكن أن يتلف وصلة LED.
• الخصائص الكهربائية/البصرية (عند T_A=25°مئوية):هذه هي معلمات التشغيل النموذجية.
  • جهد الأمامي (V_F):يتراوح من 2.1 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.8 فولت (الحد الأقصى) اعتمادًا على التيار. النموذجي هو 2.6 فولت عند 20 مللي أمبير و 2.8 فولت عند 80 مللي أمبير.
  • التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند V_R=5 فولت.

2.3 الخصائص الحرارية

يتم التلميح إلى إدارة الحرارة من خلال مواصفات التخفيض ونطاقات درجة الحرارة.

• نطاق درجة حرارة التشغيل:-35°مئوية إلى +85°مئوية. تم تصميم الجهاز للعمل ضمن هذا المدى لدرجة الحرارة المحيطة.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-35°مئوية إلى +85°مئوية.
• تخفيض التيار:ينخفض متوسط تصنيف تيار الأمامي خطيًا بمقدار 0.2 مللي أمبير لكل درجة مئوية فوق 25°مئوية. هذا هو قيد حراري مباشر لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• درجة حرارة اللحام:تتحمل 260°مئوية لمدة 3 ثوانٍ على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس أثناء التجميع.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهاز "مصنف حسب شدة الإضاءة". يشير هذا إلى عملية تصنيف حيث يتم فرز الوحدات المصنعة (وضعها في صناديق) بناءً على شدة الإضاءة المقاسة. وهذا يضمن أن المصممين يمكنهم اختيار أجزاء ذات مستويات سطوع متسقة لتطبيقهم، وهو أمر بالغ الأهمية للشاشات متعددة الأرقام حيث يكون المظهر الموحد مرغوبًا فيه. بينما لا يتم سرد رموز الصناديق المحددة في هذه الوثيقة، فإن الصناديق النموذجية ستجمع مصابيح LED ذات I_V values.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية". على الرغم من عدم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن هذه المنحنيات تشمل عادةً:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة بين جهد الأمامي (V_F) والتيار الأمامي (I_F). إنه غير خطي، مع جهد عتبة (حوالي 1.8-2.0 فولت لـ AlInGaP الأحمر) أقل منه يتدفق تيار ضئيل جدًا.
• شدة الإضاءة مقابل تيار الأمامي:يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، عادةً في علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل الموصى به قبل أن تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا.
• الاعتماد على درجة الحرارة:منحنيات توضح كيف ينخفض جهد الأمامي وقد يتحول الطول الموجي قليلاً مع زيادة درجة حرارة الوصلة.

هذه المنحنيات حيوية لتصميم مشغلات تيار ثابتة فعالة وفهم الأداء تحت ظروف حرارية متغيرة.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

يحدد البناء المادي عامل الشكل وواجهة التجميع.

• نوع التغليف:تغليف مثقوب مع 14 دبوسًا.
• وصف المصفوفة:5 أعمدة في 8 صفوف من نقاط LED، مما يخلق شبكة قادرة على تشكيل جميع الأحرف الأبجدية الرقمية وبعض الرموز.
• التصميم البصري:يتميز بوجه رمادي (على الأرجح راتنج التغليف) مع شرائح بيضاء (مناطق النقاط المضيئة)، مما يوفر تباينًا جيدًا عند الإطفاء ومظهرًا نظيفًا عند الإضاءة.
• القدرة على التراص:تم تصميم الجهاز ليتم تركيبه أفقيًا، مما يسمح بإنشاء شاشات متعددة الأحرف عن طريق وضع الوحدات جنبًا إلى جنب.
• الأبعاد:جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح عام ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم الرجوع إلى الرسم البعدي الدقيق في ورقة البيانات.

5.1 توصيل الدبابيس والقطبية

تستخدم الواجهة ذات 14 دبوسًا مخططًا متعدد الإرسال للأعمدة الموجبة والصفوف السالبة لعنونة المصفوفة، مما يقلل عدد دبابيس المشغل المطلوبة من 40 (5x8) إلى 13 (5+8).

توزيع الدبابيس:الدبوس 1: الصف السالب 6 الدبوس 2: الصف السالب 8 الدبوس 3: العمود الموجب 2 الدبوس 4: العمود الموجب 3 الدبوس 5: الصف السالب 5 الدبوس 6: العمود الموجب 5 الدبوس 7: الصف السالب 7 الدبوس 8: الصف السالب 3 الدبوس 9: الصف السالب 1 الدبوس 10: العمود الموجب 4 الدبوس 11: العمود الموجب 3 (ملاحظة: وظيفة مكررة مثل الدبوس 4، ربما خطأ مطبعي أو توصيل داخلي محدد) الدبوس 12: الصف السالب 4 الدبوس 13: العمود الموجب 1 الدبوس 14: الصف السالب 2

الدائرة الداخلية:يظهر الرسم البياني الداخلي تكوين مصفوفة شائع حيث يتم تشكيل كل نقطة LED عند تقاطع خط عمود موجب وخط صف سالب. لإضاءة نقطة محددة، يجب تشغيل الدبوس الموجب المقابل لها (مع تحديد التيار) بينما يتم تشغيل الدبوس السالب المقابل لها.

6. إرشادات اللحام والتجميع

مواصفة التجميع الرئيسية المقدمة هي ملف درجة حرارة اللحام: يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260°مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة (1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس. هذا شرط لحام قياسي بالموجة أو إعادة التدفق. يجب على المصممين التأكد من أن عملية تجميع اللوحة PCB الخاصة بهم تلتزم بهذا الحد لمنع تلف التغليف أو تدهور LED.

ظروف التخزين:يجب تخزين المكونات ضمن نطاق درجة حرارة التخزين المحدد من -35°مئوية إلى +85°مئوية في بيئة جافة، عادةً في أكياس أجهزة حساسة للرطوبة (MSD) إذا لزم الأمر.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• واجهات الإنسان والآلة الصناعية (HMIs):عروض الحالة على الآلات، ولوحات مشغل PLC.
• معدات الاختبار والقياس:قراءات رقمية لأجهزة الملتيميتر، وعدادات التردد، ومصادر الطاقة.
• التجزئة والضيافة:عروض الأسعار، وأنظمة إدارة الطوابير، ولوحات المعلومات البسيطة.
• الأنظمة المدمجة:حيث يكون هناك حاجة لإخراج أحرف بسيط وقوي ومنخفض الطاقة.

7.2 اعتبارات التصميم

• دائرة المشغل:يتطلب IC مشغل مسح مصفوفة أو متحكم دقيق (مايكروكنترولر) مع عدد كافٍ من دبابيس الإدخال/الإخراج العامة (GPIO) وقدرة توفير/سحب التيار. يُوصى بالتشغيل بتيار ثابت لسطوع متسق.
• تحديد التيار:المقاومات الخارجية أو مشغل تيار ثابت إلزاميان للحد من التيار عبر كل قطعة LED ضمن الحدود المتوسطة والذروية المحددة.
• التعددية (Multiplexing):نظرًا لأنها شاشة مصفوفة، فإنها تعمل على مبدأ التعددية (المسح). يجب أن يكون معدل التحديث مرتفعًا بدرجة كافية (عادةً >60 هرتز) لتجنب الوميض المرئي. تؤثر دورة العمل على السطوع الملحوظ ومتطلبات تيار الذروة.
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة للتطبيقات حيث قد لا يكون المشغل أمام الشاشة مباشرة.
• مزود الطاقة:تأكد من أن جهد التغذية كافٍ للتغلب على جهد الأمامي لـ LED (V_F) بالإضافة إلى انخفاض الجهد عبر أي مكونات تحديد تيار ودوائر المشغل.

8. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بتقنيات أقدم مثل العروض المتوهجة أو الفلورية المفرغة (VFDs)، تقدم مصفوفة LED هذه:

• موثوقية وعمر تشغيلي فائقان:بناء ذو حالة صلبة بدون فتائل أو أغلفة زجاجية، مما يؤدي إلى عمر تشغيلي أطول بكثير ومقاومة للاهتزاز.
• استهلاك طاقة أقل:خاصة عند مستويات السطوع المنخفضة.
• وقت استجابة أسرع:قدرة تشغيل/إيقاف فورية.
• نطاق درجة حرارة تشغيل أوسع:مناسبة للبيئات القاسية.

مقارنة بوحدات OLED أو TFT الرسومية الحديثة، فهي:

• أبسط في الواجهة:تتطلب خطوط تحكم أقل وبرمجيات أبسط.
• أكثر متانة وفعالية من حيث التكلفةللتطبيقات البسيطة التي تعرض الأحرف فقط.
• قابلة للقراءة بدرجة عاليةفي ظروف الإضاءة المحيطة العالية بسبب تباينها العالي وطبيعتها الباعثة للضوء.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س1: كيف أحسب المقاوم المحدد للتيار المناسب لنقطة واحدة؟ج: استخدم قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت، و V_Fنموذجي 2.6 فولت عند 20 مللي أمبير: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 أوم. استخدم دائمًا الحد الأقصى لـ V_Fمن ورقة البيانات لتصميم محافظ لضمان عدم تجاوز التيار للحدود.

س2: ماذا يعني "1/16 DUTY" في شرط الاختبار لشدة الإضاءة؟A: يعني أنه تم أخذ القياس مع تشغيل LED بنبض لمدة 1/16 من إجمالي وقت دورة المسح. في مصفوفة 5x8 متعددة الإرسال، يقوم مخطط مسح شائع بتفعيل صف واحد في كل مرة. إذا تم مسح جميع الصفوف الثمانية، يكون كل صف نشطًا لدورة عمل 1/8. تشير دورة العمل 1/16 إلى نمط مسح مختلف أو شرط قياس حيث يكون تيار النبضة الذروية أعلى، ويتم الحفاظ على متوسط الطاقة ضمن الحدود. تعتمد دورة العمل الفعلية على تصميم المشغل.

س3: هل يمكنني توصيل هذه الشاشات على التوالي لعمل وحدة متعددة الأرقام؟ج: تم تصميمها ليتم تراصهاأفقيًا، مما يعني أنك تضع وحدات متعددة بجانب بعضها البعض على لوحة PCB. لا يمكنك ببساطة توصيل الدبابيس على التوازي لأن كل وحدة تحتوي على مصفوفة كاملة 5x8. تتطلب كل شاشة مجموعة خاصة بها من مشغلات الأعمدة، بينما يمكن غالبًا مشاركة مشغلات الصفوف عبر جميع الوحدات في تصميم متعدد الأرقام لتبسيط دائرة المسح.

س4: لماذا يختلف الطول الموجي السائد (639 نانومتر) عن الطول الموجي الذروي (650 نانومتر)؟ج: هذا بسبب الاستجابة الطيفية للعين البشرية. يصدر LED الضوء عبر نطاق من الأطوال الموجية يتركز عند 650 نانومتر (الذروة). ومع ذلك، فإن العين البشرية أكثر حساسية للأطوال الموجية حول 555 نانومتر (الأخضر) وأقل حساسية للأحمر العميق. يتم حساب الطول الموجي السائد من خلال إيجاد الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون النقي الذي سيبدو له نفس لون إخراج الطيف العريض لـ LED لمراقب بشري قياسي. إنها نقطة اللون "المدركة".

10. مقدمة مبدأ التشغيل

شاشة LTP-2058AKD هي شاشة LED ذات مصفوفة نشطة. مبدأها الأساسي هو الإضاءة الكهربائية من وصلة أشباه الموصلات P-N. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الثنائي عبر قطب موجب (عمود) وقطب سالب (صف)، تتحد الإلكترونات والثقوب في طبقة AlInGaP النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء) عند طول موجي تحدده فجوة النطاق للمادة. يسمح ترتيب المصفوفة 5x8 بعنونة أي من النقاط الأربعين بشكل فردي عن طريق اختيار التركيبة الصحيحة لعمود واحد (مصدر الطاقة) وصف واحد (مسار الأرض). يقوم المسح المتعدد (Multiplexing) بمسح الصفوف بسرعة، وتشغيل الأعمدة اللازمة لكل صف، لخلق وهم حرف مستقر ومضاء بالكامل.

11. اتجاهات التكنولوجيا

بينما تظل شاشات LED المنفصلة ذات المصفوفة النقطية مثل LTP-2058AKD ذات صلة بتطبيقات محددة قاسية أو حساسة للتكلفة، فإن الاتجاه الأوسع في تكنولوجيا العرض يتجه نحو تكامل ووظائف أعلى. أصبحت مصفوفات LED ذات التثبيت السطحي (SMD) ووحدات مشغل LED المتكاملة أكثر شيوعًا. علاوة على ذلك، بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب رسومات أو أحرف أكثر تعقيدًا، تقدم شاشات LED المجزأة، وشاشات OLED، وشاشات LCD صغيرة من نوع TFT مرونة أكبر. يظل مبدأ عنونة المصفوفة أساسيًا، لكن التنفيذ يتحرك نحو تصميمات Chip-on-Board (COB) وواجهات مثل I2C أو SPI، مما يقلل عدد المكونات ويبسط تصميم النظام مقارنةً بالتشغيل المباشر للمصفوفة عبر GPIO.