ورقة بيانات شاشة LTD-5723AJF LED - ارتفاع رقم 0.56 بوصة - لون أصفر برتقالي - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثائق فنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج شاشة LTD-5723AJF هي وحدة عرض رقمية عالية الأداء مكونة من رقمين و7 شرائح. وظيفتها الأساسية هي توفير معلومات رقمية وأبجدية محدودة واضحة ومشرقة في الأجهزة الإلكترونية. تعتمد التقنية الأساسية على مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP)، والتي تم هندستها خصيصًا لإصدار الضوء في الطيف الأصفر البرتقالي. يعد اختيار هذه المادة مفتاحًا لسطوع وكفاءة الجهاز العاليين. تتميز الشاشة بوجه رمادي ولون شرائح أبيض، مما يعزز التباين وقابلية القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة. وهي مصنفة حسب شدة الإضاءة، مما يضمن مستويات سطوع متسقة عبر دفعات الإنتاج. تم تصميم الجهاز كنوع كاثود مشترك، وهو تكوين قياسي لتبسيط دائرة التشغيل في الشاشات متعددة الأرقام.

2. التفسير الموضوعي العميق للمعايير الفنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية يعد الأداء البصري محورًا لوظيفة هذه الشاشة. يتم تحديد متوسط شدة الإضاءة (Iv) من حد أدنى 320 ميكروكانديلا إلى نموذجي 900 ميكروكانديلا عند تيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. تشير هذه المعلمة إلى كمية الضوء المرئي المنبعث وهي حاسمة لتحديد وضوح العرض. الطول الموجي السائد (λd) هو 605 نانومتر، وطول موجة الانبعاث الذروة (λp) هو 611 نانومتر عند IF=20 مللي أمبير، مما يضع الناتج بقوة في المنطقة الصفراء البرتقالية من الطيف المرئي. عرض النصف للخط الطيفي (Δλ) هو 17 نانومتر، وهو يصف نقاء أو ضيق اللون المنبعث؛ تشير القيمة الأصغر إلى مصدر ضوء أكثر أحادية اللون. يتم ضمان تطابق شدة الإضاءة بين الشرائح ضمن نسبة 2:1، مما يضمن مظهرًا موحدًا عبر جميع الشرائح المضاءة للحرف.

2.2 المعايير الكهربائية تحدد المواصفات الكهربائية حدود التشغيل والظروف للاستخدام الموثوق. تحدد التصنيفات القصوى المطلقة حدودًا صارمة: تيار أمامي مستمر لكل شريحة 25 مللي أمبير (مع تخفيض خطي من 25 درجة مئوية بمعدل 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية)، وتيار أمامي ذروة 60 مللي أمبير تحت ظروف النبض، وجهد عكسي أقصى 5 فولت لكل شريحة. الجهد الأمامي النموذجي (VF) لكل شريحة هو 2.6 فولت عند IF=20 مللي أمبير، مع حد أدنى 2.05 فولت. يعد هذا الجهد الأمامي معلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار. التيار العكسي (IR) هو بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت، مما يشير إلى مستوى التسرب عندما يكون LED في حالة انحياز عكسي. يقتصر تبديد الطاقة لكل شريحة على 70 ميغاواط، مما يؤثر على التصميم الحراري.

2.3 المواصفات الحرارية والبيئية تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية ونفس نطاق درجة حرارة التخزين. يجعل هذا النطاق الواسع الجهاز مناسبًا للتطبيقات في البيئات الصعبة، من لوحات التحكم الصناعية إلى داخل السيارات. مواصفات درجة حرارة اللحام بالغة الأهمية للتجميع: يمكن للجهاز تحمل 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 ملم) أسفل مستوى الجلوس. يعد الالتزام بملف إعادة التدفق هذا ضروريًا لمنع تلف رقائق أشباه الموصلات الداخلية وروابط الأسلاك أثناء عملية تجميع التركيب السطحي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning) تشير ورقة البيانات بوضوح إلى أن الجهاز "مصنف حسب شدة الإضاءة". وهذا يشير إلى تنفيذ عملية تصنيف أو فرز بعد التصنيع. يتم اختبار مصابيح LED وتجميعها (تصنيفها) بناءً على ناتجها الضوئي المقاس عند تيار اختبار قياسي (على الأرجح 1 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير وفقًا لورقة البيانات). وهذا يضمن أن يحصل العملاء على شاشات ذات مستويات سطوع متسقة وقابلة للتنبؤ. بينما لا يتم تفصيل هيكل رمز التصنيف المحدد في هذا المقتطف، فإن مثل هذه الأنظمة تستخدم عادةً رموزًا أبجدية رقمية للإشارة إلى نطاقات محددة مسبقًا لشدة الإضاءة، والجهد الأمامي، وأحيانًا الطول الموجي. يجب على المصممين الرجوع إلى وثائق التصنيف الكاملة من الشركة المصنعة لاختيار الدرجة المناسبة لمتطلبات تجانس السطوع في تطبيقهم.

4. تحليل منحنيات الأداء تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية" وهي ضرورية لتحليل التصميم المتعمق. على الرغم من عدم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الأجهزة تشمل عادةً:

شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):

يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد خرج الضوء مع زيادة التيار. وهو عادةً غير خطي، حيث تنخفض الكفاءة (لومن لكل واط) في كثير من الأحيان عند التيارات العالية جدًا بسبب التأثيرات الحرارية.

الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:

يوضح هذا خاصية I-V للثنائي، وهي حاسمة لاختيار المقاوم التسلسلي الصحيح أو تصميم مشغلات التيار الثابت.

شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:

يوضح هذا المنحنى كيف ينخفض السطوع مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. فهم هذا التخفيض في التصنيف أمر حيوي للتطبيقات التي تعمل في درجات حرارة محيطة عالية.

• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند 611 نانومتر وعرض النصف 17 نانومتر، مما يؤكد خصائص اللون.
• تسمح هذه المنحنيات للمهندسين بتحسين ظروف التشغيل لتحقيق توازن بين السطوع والكفاءة والعمر الافتراضي.5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة والتغليف يتم تقديم الجهاز مع رسم تفصيلي لأبعاد العبوة (غير مكتمل التقديم في النص). تشمل الميزات الميكانيكية الرئيسية المستنتجة والقياسية لمثل هذه العبوات: ارتفاع رقم 0.56 بوصة (14.22 ملم)، وهو ما يحدد حجم الحرف. العبوة عبارة عن تكوين رقمين جنبًا إلى جنب في غلاف واحد. وتتميز بـ 18 طرفًا للتوصيل الكهربائي، مرتبة في حزمة DIP (حزمة مزدوجة الخط) قياسية أو بصمة مماثلة. تشير ملاحظة "Rt. Hand Decimal" في وصف الجزء إلى تضمين فاصلة عشرية لليد اليمنى لكل رقم. الوجه الرمادي ولون الشريحة الأبيض هما جزء من تصميم العبوة لتعزيز التباين. الأبعاد الدقيقة، وتباعد الأطراف، ومخطط العبوة العام موجودة في الرسم البعدي، مع تسامحات ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• 6. توصيل الأطراف والدائرة الداخلية يتم توفير جدول توصيل الأطراف. وهو يوضح تكوين 18 طرفًا حيث تكون الأطراف 1-12 و 15-18 هي أقطاب موجبة لشرائح محددة (A-G و DP) للرقم 1 والرقم 2. الأطراف 13 و 14 هي الكاثودات المشتركة للرقم 2 والرقم 1 على التوالي. يعني هذا الهيكل كاثود مشترك أن جميع شرائح LED لرقم واحد تشترك في اتصال أرضي (كاثود) مشترك. يوضح مخطط الدائرة الداخلية، المشار إليه ولكن غير موضح، كيفية توصيل الـ 14 شريحة (7 لكل رقم، بالإضافة إلى النقاط العشرية) بهذه الأقطاب الموجبة والكاثودات. يسمح هذا الهيكل بالتكاثف، حيث يتم إضاءة الأرقام واحدًا تلو الآخر بسرعة عن طريق تبديل كاثوداتها المشتركة، مما يقلل العدد الإجمالي لأطراف المشغل المطلوبة.7. إرشادات اللحام والتجميع الإرشاد الأساسي للتجميع المقدم هو مواصفات درجة حرارة اللحام: 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 ملم) أسفل مستوى الجلوس. هذا هو ملف إعادة التدفق القياسي للعديد من عمليات اللحام الخالية من الرصاص. تشمل الاعتبارات الرئيسية:
• ملف إعادة التدفق:يجب على المهندسين التأكد من أن ملف الفرن لا يتجاوز درجة الحرارة/الزمن هذه عند جسم المكون لمنع تلف عبوة الإيبوكسي والرقاقة الداخلية.

الحماية من الكهرباء الساكنة (ESD):

على الرغم من عدم ذكرها، فإن مصابيح LED من نوع AlInGaP هي أجهزة أشباه موصلات ويجب التعامل معها باستخدام احتياطات ESD (تفريغ الكهرباء الساكنة) القياسية.

التنظيف:

إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، فاستخدم طرقًا متوافقة مع مادة الإيبوكسي الخاصة بالشاشة.

التخزين:

قم بالتخزين في النطاق المحدد من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية في بيئة جافة ومضادة للكهرباء الساكنة لمنع امتصاص الرطوبة والتدهور.

8. اقتراحات التطبيق

• 8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية هذه الشاشة مثالية للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية متوسطة الحجم وواضحة. تشمل الاستخدامات الشائعة: معدات الاختبار والقياس (الملتيميترات، راسمات الذبذبات)، لوحات التحكم الصناعية، أطراف نقاط البيع، شاشات لوحة عدادات السيارات (للمعلومات غير الحرجة)، الأجهزة الاستهلاكية (الميكروويف، الأفران، معدات الصوت)، والأجهزة الطبية. غالبًا ما يتم اختيار اللون الأصفر البرتقالي لرؤيته العالية وتوهجه الملحوظ الأقل مقارنة بالأحمر أو الأخضر النقيين، خاصة في ظروف الإضاءة المتغيرة.8.2 اعتبارات التصميم
• دائرة التشغيل:استخدم مشغلات تيار ثابت أو مقاومات تحديد تيار مناسبة لكل خط قطب موجب. احسب قيم المقاوم بناءً على جهد الإمداد (Vcc)، والجهد الأمامي النموذجي (Vf ~2.6V)، والتيار الأمامي المطلوب (مثل 10-20 مللي أمبير لسطوع جيد).
• التكاثف:للشاشات متعددة الأرقام مثل هذه، فإن نظام التشغيل المتعدد فعال. يتضمن هذا تمكين كاثود كل رقم بشكل تسلسلي عبر مفتاح ترانزستور أثناء تقديم بيانات الشريحة لذلك الرقم على خطوط القطب الموجب. يجب أن يكون معدل التحديث مرتفعًا بما يكفي (>60 هرتز) لتجنب الوميض المرئي.
• زاوية المشاهدة:تدعي ورقة البيانات "زاوية مشاهدة واسعة"، ولكن للحصول على أفضل وضع، ضع في اعتبارك خط رؤية المستخدم الأساسي بالنسبة لسطح العرض.

تحكم السطوع:

يمكن ضبط السطوع عن طريق تغيير التيار الأمامي (ضمن الحدود) أو باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM) على تيار التشغيل.

9. المقارنة الفنية والتمييز تتمحور المميزات الرئيسية لشاشة LTD-5723AJF حول تقنية AlInGaP الخاصة بها مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل مصابيح LED القياسية من نوع GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم):

سطوع وكفاءة أعلى:

• أنظمة مادة AlInGaP أكثر كفاءة بشكل ملحوظ في تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء في أطياف الأحمر والبرتقالي والأصفر، مما يؤدي إلى شدة إضاءة أعلى لنفس تيار التشغيل.استقرار حراري أفضل:
• تُظهر مصابيح LED من نوع AlInGaP عمومًا تباينًا أقل في ناتج الإضاءة والطول الموجي مع تغيرات درجة الحرارة مقارنة بالتقنيات الأقدم.تشبع اللون:
• يشير عرض النصف الطيفي البالغ 17 نانومتر إلى لون نقي نسبيًا، مما يمكن أن يكون أكثر جاذبية بصريًا وتميزًا من المصابيح ذات الطيف الأوسع.التباين:
• تم تصميم مزيج الوجه الرمادي والشرائح البيضاء لتعظيم التباين عندما تكون الشرائح مطفأة، مما يحسن إجمالي قابلية القراءة مقارنة بالشاشات ذات الوجوه السوداء أو الشرائح الملونة بشكل مختلف.10. الأسئلة الشائعة بناءً على المعايير الفنية

س: ما هو الغرض من "نسبة تطابق شدة الإضاءة" البالغة 2:1؟

ج: يضمن هذا أن الشريحة الأقل سطوعًا في الحرف لن تكون أقل سطوعًا من نصف سطوع الشريحة الأكثر سطوعًا تحت نفس الظروف. وهذا يضمن التجانس البصري، ويمنع ظهور بعض الشرائح بشكل أغمق بشكل ملحوظ من غيرها، وهو أمر بالغ الأهمية لقابلية القراءة.

• س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمصدر طاقة 5 فولت؟ج: نعم، ولكن يجب عليك استخدام مقاوم تحديد تيار على التوالي مع كل قطب موجب. على سبيل المثال، لتحقيق IF نموذجي قدره 20 مللي أمبير مع مصدر طاقة 5 فولت و VF قدره 2.6 فولت، ستكون قيمة المقاوم R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 أوم. تحقق دائمًا من تبديد الطاقة في المقاوم أيضًا.
• س: ماذا يعني "كاثود مشترك" لتصميم الدائرة الخاص بي؟ج: يعني أن جميع الكاثودات (الأطراف السالبة) لمصابيح LED لرقم واحد متصلة معًا داخليًا بطرف واحد (الطرف 14 للرقم 1، الطرف 13 للرقم 2). لإضاءة رقم، تقوم بتطبيق جهد موجب على أقطاب الشريحة المطلوبة أثناء توصيل طرف الكاثود المشترك لذلك الرقم بالأرض (0 فولت). وهذا يبسط عملية التكاثف.
• س: كيف أفسر تصنيف "التيار الأمامي الذروة" البالغ 60 مللي أمبير؟ج: هذا هو أقصى تيار لحظي يمكن لمصباح LED تحمله تحت ظروف النبض القصير جدًا (عرض النبضة 0.1 مللي ثانية، دورة عمل 1/10). وهو ليس للتشغيل المستمر. يمكن أن يتسبب تجاوز التيار الأمامي المستمر (25 مللي أمبير) في تدهور سريع أو فشل.
• 11. حالة عملية للتصميم والاستخدام فكر في تصميم عداد بسيط مكون من رقمين باستخدام متحكم دقيق. ستكون أطراف الإدخال/الإخراج للمتحكم الدقيق متصلة بخطوط القطب الموجب الـ 12 (الشرائح A-G و DP للرقمين) عبر مقاومات تحديد تيار. سيتحكم طرفان إضافيان للمتحكم الدقيق في ترانزستورات NPN، حيث تكون مجمعاتها متصلة بأطراف الكاثود المشتركة (13 و 14) وبواعثها بالأرض. ستنفذ البرمجية روتين تكاثف: تقوم بإطفاء ترانزستورات الكاثود كليهما، وتضبط أطراف الإدخال/الإخراج لعرض الشرائح للـ "الرقم 1"، ثم تشغل لفترة وجيزة الترانزستور لكاثود الرقم 1. ثم تكرر العملية للرقم 2. تعمل هذه الدورة باستمرار بتردد عالٍ. يتم تحديد متوسط التيار لكل شريحة بواسطة تيار الذروة ودورة العمل (مثل 20 مللي أمبير ذروة مع دورة عمل 50% لكل رقم يعطي متوسط 10 مللي أمبير). يقلل هذا النهج من عدد المكونات واستهلاك الطاقة.12. مقدمة عن المبدأ يعتمد مبدأ التشغيل على الإضاءة الكهربائية في وصلة p-n لأشباه الموصلات. يشكل الهيكل البلوري AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) المنطقة النشطة. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الثنائي (حوالي 2.0-2.2 فولت)، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه، فإنها تطلق الطاقة. في AlInGaP، يتم إطلاق جزء كبير من هذه الطاقة كفوتونات (ضوء) بطول موجي يتوافق مع طاقة فجوة النطاق للمادة، والتي تم هندستها لتكون حوالي 605-611 نانومتر (أصفر برتقالي). تساعد الركيزة GaAs غير الشفافة في عكس الضوء لأعلى، مما يحسن كفاءة استخراج الضوء الخارجي. تحتوي كل شريحة من شاشة العرض المكونة من 7 شرائح على واحدة أو أكثر من رقائق LED الصغيرة من نوع AlInGaP.

13. اتجاهات التطوير بينما يمثل هذا الجهاز المحدد تقنية ناضجة، فإن مجال مصابيح LED العرضية الأوسع يستمر في التطور. تشمل الاتجاهات ذات الصلة بمثل هذه الشاشات المؤشرية والرقمية:

زيادة الكفاءة:

يهدف البحث المستمر في علوم المواد إلى تحسين الكفاءة الكمية الداخلية (المزيد من الفوتونات الناتجة لكل إلكترون) وكفاءة استخراج الضوء (المزيد من الفوتونات التي تهرب من الرقاقة)، مما يؤدي إلى شاشات أكثر سطوعًا بقدرة أقل.

التصغير:

هناك دفع مستمر لمسافات بكسل أصغر ودقة أعلى، حتى في الشاشات الرقمية، مما يسمح بمزيد من المعلومات في نفس المساحة.

التكامل:

تشمل الاتجاهات دمج دوائر IC لمشغل LED مباشرة في عبوة أو وحدة العرض، مما يبسط تصميم الدائرة للمستخدم النهائي.

مواد جديدة:

بينما تهيمن AlInGaP على الطيف الأحمر البرتقالي الأصفر، فإن أنظمة المواد الأخرى مثل InGaN (للأزرق/الأخضر/الأبيض) تتقدم أيضًا. الاتجاه هو نحو القدرة على الألوان الكاملة في الشاشات صغيرة الحجم.

ركائز مرنة:

قد يؤدي البحث في وضع رقائق LED على دوائر مرنة إلى أشكال عرض جديدة، على الرغم من أن هذا أكثر صلة بمصفوفات النقاط من الشاشات الرقمية التقليدية.

تقدم شاشة LTD-5723AJF، بتقنية AlInGaP المجربة، حلاً موثوقًا وعالي الأداء للتطبيقات التي تتطلب خصائصها المحددة من اللون والسطوع والحجم.

The operating principle is based on electroluminescence in a semiconductor p-n junction. The AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Phosphide) crystal structure forms the active region. When a forward voltage exceeding the diode's turn-on voltage (approximately 2.0-2.2V) is applied, electrons from the n-type region and holes from the p-type region are injected into the active region. When these charge carriers recombine, they release energy. In AlInGaP, a significant portion of this energy is released as photons (light) with a wavelength corresponding to the material's bandgap energy, which is engineered to be around 605-611 nm (yellow-orange). The non-transparent GaAs substrate helps reflect light upward, improving the external light extraction efficiency. Each segment of the 7-segment display contains one or more of these tiny AlInGaP LED chips.

. Development Trends

While this specific device represents mature technology, the broader field of display LEDs continues to evolve. Trends relevant to such indicator and segment displays include:

• Increased Efficiency:Ongoing material science research aims to improve the internal quantum efficiency (more photons generated per electron) and light extraction efficiency (more photons escaping the chip), leading to displays that are brighter at lower power.
• Miniaturization:There is a constant drive for smaller pixel pitches and higher resolution, even in segment displays, allowing for more information in the same space.
• Integration:Trends include integrating the LED driver ICs directly into the display package or module, simplifying the end-user's circuit design.
• New Materials:While AlInGaP dominates the red-orange-yellow spectrum, other material systems like InGaN (for blue/green/white) are also advancing. The trend is towards full-color capability in small-format displays.
• Flexible Substrates:Research into placing LED chips on flexible circuits could lead to novel display form factors, though this is more relevant to dot-matrix than traditional segment displays.

The LTD-5723AJF, with its proven AlInGaP technology, offers a reliable and high-performance solution for applications where its specific characteristics of color, brightness, and size are required.