ورقة بيانات شاشة مصفوفة النقاط LED طراز LTP-7357KS - ارتفاع 0.678 بوصة (17.22 مم) - أصفر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

LTP-7357KS هي وحدة عرض LED مصفوفة نقاط 5x7 مدمجة وذات مستوى واحد. وظيفتها الأساسية هي عرض الأحرف الأبجدية الرقمية والرموز، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب عرض معلومات واضحة ويمكن قراءتها في مساحة محدودة. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتكنولوجيا أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لرقائق LED، والتي توفر انبعاث ضوئي فعال في الطيف الأصفر. تتميز الشاشة بلون وجه رمادي ونقاط بيضاء، مما يعزز التباين لتحسين إمكانية القراءة. يستهدف تصميمها الأنظمة المدمجة، ولوحات التحكم الصناعية، وأجهزة القياس، والإلكترونيات الاستهلاكية، وأي تطبيق يحتاج إلى شاشة أحرف صغيرة وموثوقة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يعد الأداء البصري محورياً لوظيفة العرض. ينبعث الجهاز ضوءاً في منطقة الطول الموجي الأصفر. الطول الموجي الذروي النموذجي للانبعاث (λp) هو 588 نانومتر، مع طول موجي مهيمن (λd) يبلغ 587 نانومتر، مما يشير إلى لون أصفر نقي. نصف عرض الخط الطيفي (Δλ) هو 15 نانومتر، وهو ما يصف نقاء الطيف للضوء المنبعث. المعيار الرئيسي للسطوع هو متوسط شدة الإضاءة (Iv)، والذي يتراوح من حد أدنى 630 μcd إلى حد أقصى 1650 μcd تحت حالة اختبار تيار نابض 32 مللي أمبير ودورة عمل 1/16. تم تحديد نسبة مطابقة شدة الإضاءة بـ 2:1 (الحد الأقصى إلى الحد الأدنى) لمصابيح LED داخل نفس صندوق "منطقة الضوء المماثلة"، مما يضمن تجانساً مقبولاً عبر مصفوفة العرض.

2.2 الخصائص والتصنيفات الكهربائية

فهم الحدود الكهربائية أمر بالغ الأهمية للتشغيل الموثوق. تحدد "التصنيفات القصوى المطلقة" الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم. يجب ألا يتجاوز تبديد الطاقة المتوسط لكل نقطة LED 70 ميغاواط. يقتصر تيار الذروة الأمامي لكل نقطة على 60 مللي أمبير، بينما يتم تصنيف متوسط التيار الأمامي لكل نقطة بـ 25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع تخفيض خطي بمقدار 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. أقصى جهد عكسي يمكن تطبيقه على أي مقطع هو 5 فولت. يقع جهد الأمام (Vf) لأي نقطة، المقاس عند تيار أمامي (If) قدره 20 مللي أمبير، عادةً بين 2.05 فولت و 2.6 فولت. يضمن أن يكون التيار العكسي (Ir) أقل من أو يساوي 100 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (Vr) قدره 5 فولت.

2.3 المواصفات الحرارية والبيئية

تم تصميم الجهاز لتشغيل قوي عبر نطاق واسع من درجات الحرارة. يتم تحديد نطاق درجة حرارة التشغيل من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية، ونطاق درجة حرارة التخزين مماثل. يجعل هذا النطاق الواسع الجهاز مناسباً لكل من البيئات التجارية والصناعية. يعد منحنى تخفيض متوسط التيار الأمامي اعتباراً تصميمياً حاسماً لمنع الانحراف الحراري؛ مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية، يجب تقليل التيار المستمر المسموح به وفقاً لذلك.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن المنتج "مصنف حسب شدة الإضاءة". يشير هذا إلى عملية تصنيف حيث يتم فرز مصابيح LED المصنعة بناءً على قياس ناتجها الضوئي (شدة الإضاءة) إلى مجموعات أو "صناديق" مختلفة. من المرجح أن نطاق الشدة المحدد من 630 μcd إلى 1650 μcd يشمل عدة صناديق. يمكن للمصممين اختيار أجزاء من صندوق محدد لضمان سطوع متسق عبر شاشات متعددة في النظام. تشير الملاحظة حول ضبط نسبة الإيبوكسي "لتضييق درجة الصندوق" في سجل المراجعات إلى بذل جهود لتحسين الاتساق وتقليل انتشار المعلمات البصرية داخل دفعة الإنتاج.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يشير مقتطف PDF المقدم إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية" في الصفحة الأخيرة، فإن الرسوم البيانية المحددة غير مدرجة في محتوى النص. عادةً، تتضمن هذه المنحنيات لشاشة LED ما يلي:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد، وهي ضرورية لتصميم دائرة تشغيل تحديد التيار.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى L-I):يوضح كيف يزداد الناتج الضوئي مع التيار، مما يساعد في تحسين ظروف التشغيل للسطوع والكفاءة المطلوبين.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو أمر بالغ الأهمية للإدارة الحرارية في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يرسم الشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر ذروة وشكل الانبعاث الأصفر.

يجب على المصممين الرجوع إلى ورقة البيانات الكاملة مع الرسوم البيانية لإجراء حسابات دقيقة لظروف التشغيل المحددة لديهم.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 الأبعاد المادية والتفاوتات المسموح بها

يبلغ ارتفاع مصفوفة العرض 0.678 بوصة (17.22 مم). سيظهر الرسم التخطيطي للتغليف (المشار إليه ولكن غير مفصل في النص) الطول والعرض والارتفاع الكليين، وتباعد الأطراف، ومستوى الجلوس. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية من ورقة البيانات: جميع الأبعاد بالميليمترات مع تفاوت عام ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. قامت مراجعة محدثة بتحديث تفاوت العرض من 12.6 مم ±0.1 مم إلى 12.6 مم +0.18/-0.25 مم. تفاوت انزياح طرف الطرف هو ±0.4 مم. تحدث ملاحظات الجودة الإضافية من المواد الغريبة على المقاطع، وتلوث الحبر، والانحناء، والفقاعات داخل الإيبوكسي.

5.2 مخطط توصيل الأطراف (Pinout) والتوصيلات

يحتوي الجهاز على تكوين 12 طرفاً للعنونة من النوع X-Y (مصفوفة). توصيلات الأطراف كما يلي: الطرف 1: كاثود العمود 1، الطرف 2: أنود الصف 3، الطرف 3: كاثود العمود 2، الطرف 4: أنود الصف 5، الطرف 5: أنود الصف 6، الطرف 6: أنود الصف 7، الطرف 7: كاثود العمود 4، الطرف 8: كاثود العمود 5، الطرف 9: أنود الصف 4، الطرف 10: كاثود العمود 3، الطرف 11: أنود الصف 2، الطرف 12: أنود الصف 1. يمثل الرسم التخطيطي للدائرة الداخلية (المشار إليه في الصفحة 3) مصفوفة 5x7 بصرياً، موضحاً كيف تربط أعمدة الكاثود الخمسة وصفوف الأنود السبعة نقاط LED الفردية البالغ عددها 35.

5.3 قطبية واتجاه التركيب

يستخدم الجهاز تكوين كاثود مشترك لكل عمود. لكل من الأعمدة الخمسة توصيل كاثود مشترك، ولكل من الصفوف السبعة توصيل أنود مشترك. لإضاءة نقطة محددة، يجب دفع عمود الكاثود المقابل إلى مستوى منخفض (موصول بالأرض)، ويجب دفع صف الأنود المقابل إلى مستوى عالي بمصدر جهد محدد التيار. يُشار عادةً إلى الاتجاه الصحيح أثناء تركيب اللوحة PCB عن طريق شق، أو حافة مائلة، أو مؤشر للطرف 1 على الغلاف.

6. إرشادات اللحام والتجميع

توفر ورقة البيانات حالة لحام محددة: يمكن تعريض الأطراف لدرجة حرارة مكواة لحام تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى جلوس الغلاف. هذا معيار حاسم لمنع التلف الحراري للإيبوكسي الداخلي، وروابط الأسلاك، ورقائق أشباه الموصلات أثناء اللحام اليدوي أو الإصلاح. بالنسبة لعمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق، يجب استخدام ملف تعريف قياسي خالٍ من الرصاص (متوافق مع RoHS) مع أقصى درجة حرارة لا تتجاوز التصنيف الأقصى. تم التأكد من أن الجهاز نفسه عبارة عن غلاف خالٍ من الرصاص ومتوافق مع توجيهات RoHS.

7. معلومات التغليف والطلب

رقم الجزء هو LTP-7357KS. قد يشير اللاحق "KS" إلى تصنيف أو خصائص بصرية محددة. التغليف القياسي لمثل هذه المكونات يكون عادةً في أنابيب أو صواني مضادة للكهرباء الساكنة لحماية الأطراف والنافذة من التلف والتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب التأكد من كمية البكرة أو الأنبوب مع الشركة المصنعة أو الموزع. ستتضمن الملصقات على العبوة رقم الجزء، ورمز الدفعة، ورمز التاريخ للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية للتطبيقات التي تتطلب قراءة أحرف بسيطة ومنخفضة الطاقة. تشمل الأمثلة: مؤشرات الحالة على معدات الشبكة، وعروض المعلمات على مصادر الطاقة أو معدات الاختبار، وعروض رسائل بسيطة على الأجهزة، وقراءات الساعة، ولوحات واجهة المستخدم الأساسية في عناصر التحكم الصناعية. تتيح ميزتها الأفقية القابلة للتكديس وضع وحدات متعددة جنباً إلى جنب لتشكيل رسائل أطول أو شاشات رقمية أكبر.

8.2 اعتبارات التصميم ودوائر التشغيل (Driver)

يتطلب تشغيل مصفوفة 5x7 مخطط تعدد إرسال (Multiplexing). هناك حاجة إلى متحكم دقيق (Microcontroller) به عدد كافٍ من أطراف الإدخال/الإخراج أو دائرة متكاملة مخصصة لتشغيل LED (مثل MAX7219 أو ما شابه). يجب على المشغل (Driver) أن يدور عبر الأعمدة الخمسة بسرعة، مع تنشيط صفوف الأنود السبعة المناسبة لكل عمود. دورة العمل 1/16 المذكورة في حالة الاختبار هي نسبة تعدد إرسال شائعة (1/5 للأعمدة * بعض عوامل الاستمرارية). يجب أن يزود المشغل تياراً نابضاً، وليس تياراً مستمراً (DC)، لكل LED. يمكن أن يكون تيار الذروة لكل نقطة أعلى من التصنيف المتوسط لتحقيق السطوع المطلوب ضمن دورة عمل التعدد، ولكن يجب ألا يتجاوز 60 مللي أمبير كحد أقصى مطلق. هناك حاجة إلى حساب دقيق لمقاومات تحديد التيار بناءً على جهد الأمام والتيار النابض المطلوب. قد تكون هناك حاجة إلى مشتت حراري إذا كان التشغيل قريباً من الحدود القصوى أو في درجات حرارة محيطة عالية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

المميز الرئيسي لـ LTP-7357KS هو استخدامه لتكنولوجيا AlInGaP للانبعاث الأصفر. مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، تقدم AlInGaP كفاءة أعلى، واستقراراً أفضل لدرجة الحرارة، وإخراج لون أكثر اتساقاً. يوفر مزيج الوجه الرمادي/النقاط البيضاء مظهراً عالي التباين وغير لامع عند الإطفاء، وهو مفضل في العديد من التطبيقات المهنية والاستهلاكية مقارنة بالوجه الأسود أو الشفاف. يمنحها نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع والبناء ذو الحالة الصلبة ميزة في الموثوقية على تقنيات العرض الأخرى مثل شاشات الفلورسنت المفرغة (VFDs) أو شاشات الكريستال السائل (LCDs) في البيئات القاسية، على الرغم من أنها تفتقر إلى مرونة مصفوفة البكسل الرسومية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

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

ج: الطول الموجي الذروي (λp) هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. الطول الموجي المهيمن (λd) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يطابق اللون الملحوظ لـ LED. بالنسبة لطيف ضيق مثل هذا، يكونان قريبين جداً (588 نانومتر مقابل 587 نانومتر).

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

ج: تقنياً نعم، لكنه غير فعال للغاية وسيتطلب 35 دائرة فردية لتحديد التيار. التعدد الإرسالي (المسح الضوئي) هو الطريقة القياسية والعملية، مما يسمح بالتحكم في 35 LED باستخدام 12 طرفاً فقط.

س: يتم اختبار شدة الإضاءة عند دورة عمل 1/16. ماذا يعني هذا لتصميمي؟

ج: هذه هي حالة الاختبار المستخدمة لتحديد السطوع. في تصميم التعدد الإرسالي الخاص بك، سيكون لديك دورة عمل مماثلة (مثلاً، 1/5 لكل عمود). لتحقيق السطوع المحدد، يجب ضبط تيار النبضة لمشغلك خلال فتحة الوقت النشطة على 32 مللي أمبير (تيار حالة الاختبار). سيكون متوسط التيار أقل بكثير.

س: هل مبرد حراري (Heat Sink) مطلوب؟

ج: للتشغيل العادي ضمن حدود متوسط التيار ودرجة الحرارة المحددة، لا تكون هناك حاجة عادةً إلى مبرد حراري مخصص للشاشة نفسها. ومع ذلك، فإن تخطيط اللوحة PCB المناسب مع مساحة نحاسية كافية لمسارات الطاقة والأرض يساعد في تبديد الحرارة. إذا كان التشغيل عند الحدود القصوى في درجة حرارة محيطة عالية، يوصى بإجراء تحليل حراري.

11. تصميم عملي وحالة استخدام

فكر في تصميم وحدة تحكم بسيطة في درجة الحرارة مع قراءة نقطة الضبط ودرجة الحرارة الفعلية. يمكن استخدام شاشتين LTP-7357KS جنباً إلى جنب. يقرأ المتحكم الدقيق مستشعر درجة الحرارة، ويقوم بحساب PID، ويشغل مرحل تسخين. كما يشغل شاشتا LED عبر دائرة مشغل تعدد إرسال لعرض نقطة الضبط ودرجة الحرارة الحالية. اللون الأصفر مرئي بسهولة في ظروف إضاءة مختلفة. يجب أن يتضمن التصميم مقاومات تحديد تيار على صفوف الأنود. يجب أن تنفذ البرامج الثابتة (Firmware) خريطة خط الأحرف (تحويل رموز ASCII إلى أنماط 5x7 للأرقام، و'C' لدرجة مئوية، إلخ) وإجراء المسح الضوئي لتحديث الشاشات بمعدل عالٍ بما يكفي لتجنب الوميض (عادةً >60 هرتز).

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد LTP-7357KS على الوميض الكهربائي لأشباه الموصلات. يتكون هيكل رقاقة AlInGaP من طبقات شبه موصلة متعددة النمو على ركيزة GaAs. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الصمام الثنائي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب السبائكي المحدد للألومنيوم والإنديوم والغاليوم والفوسفيد طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأصفر. تتكون مصفوفة 5x7 من 35 من رقائق LED الفردية هذه، متصلة كهربائياً في نمط شبكي من الصفوف والأعمدة للسماح بالتحكم المستقل عبر التعدد الإرسالي.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

بينما تظل شاشات مصفوفة النقاط مثل LTP-7357KS ذات صلة بتطبيقات محددة وحساسة للتكلفة أو ذات كثافة معلومات منخفضة، فإن الاتجاه الأوسع في تكنولوجيا العرض يتجه نحو تكامل ومرونة أعلى. أصبحت وحدات OLED الرسومية و TFT-LCD أكثر بأسعار معقولة وتوفر رسومات قابلة للعنونة بالبكسل. ومع ذلك، بالنسبة للشاشات البسيطة والمشرقة والمتينة ومنخفضة الطاقة التي تعرض الأحرف فقط، تحتفظ مصفوفات نقاط LED بمزايا. يمثل استخدام AlInGaP تقدماً مقارنة بمواد LED الأقدم، حيث يقدم أداءً أفضل. قد تركز التطورات المستقبلية في هذا المجال المتخصص على كفاءة أعلى، وزوايا رؤية أوسع، ومشغلات متكاملة، وأغلفة تركيب سطحية لتسهيل التجميع، على الرغم من أن نهج المصفوفة المتعددة الإرسال الأساسي راسخ جيداً.