ورقة بيانات شاشة LED من نوع LTD-5721AJS - ارتفاع الرقم 0.56 بوصة - أصفر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTD-5721AJS هي وحدة عرض LED سباعية الأجزاء عالية الأداء ومنخفضة الطاقة. وظيفتها الأساسية هي توفير مخرجات رقمية وحروف أبجدية رقمية محدودة واضحة ومشرقة في الأجهزة الإلكترونية. تعتمد التقنية الأساسية على مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP)، المشهورة بكفاءتها العالية ونقاء لونها الممتاز في طيف الأصفر-البرتقالي-الأحمر. يُصدر هذا الجهاز المحدد ضوءًا أصفر، يتميز بطوله الموجي السائد. تتميز الشاشة بوجه رمادي فاتح ولون أجزاء أبيض، مما يعزز بشكل كبير التباين وسهولة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة. يتم تصنيفها وفقًا للشدة الضوئية، مما يضمن مستويات سطوع متسقة عبر دفعات الإنتاج، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب مخرجات بصرية موحدة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تم تصميم الشاشة للتطبيقات التي تكون فيها كفاءة الطاقة والموثوقية والوضوح البصري في غاية الأهمية. يجعلها متطلباتها المنخفضة للتيار، حيث تعمل الأجزاء بتيارات منخفضة تصل إلى 1 مللي أمبير، مثالية للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي استهلاك الطاقة مثل أدوات القياس المحمولة، وأجهزة القياس اليدوية، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية. يضمن السطوع العالي وزاوية المشاهدة الواسعة أن المعلومات المعروضة سهلة القراءة من منظورات مختلفة، وهي ميزة حاسمة للمعدات المثبتة على اللوحات. توفر موثوقية تقنية LED الصلبة عمرًا تشغيليًا طويلاً بدون أجزاء متحركة، مما يجعلها مناسبة للبيئات القاسية حيث يكون التآكل الميكانيكي مصدر قلق. تساهم الأجزاء المستمرة الموحدة في مظهر ممتاز للأحرف، مما يوفر مظهرًا أنيقًا واحترافيًا.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمواصفات الكهربائية والبصرية كما هي محددة في ورقة البيانات. فهم هذه المعلمات ضروري لتصميم الدائرة الكهربائية ودمج النظام بشكل صحيح.

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يتم قياس المعلمات البصرية الرئيسية تحت ظروف الاختبار القياسية (عادةً عند درجة حرارة محيطة 25 درجة مئوية). تتراوحالشدة الضوئية المتوسطة (Iv)من حد أدنى 320 ميكرو كنديلة إلى نموذجي 700 ميكرو كنديلة عند تشغيلها بتيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير لكل جزء. تقيس هذه المعلمة السطوع الملحوظ للضوء المنبعث. يبلغالطول الموجي لذروة الانبعاث (λp)588 نانومتر، مما يشير إلى الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد. يبلغالطول الموجي السائد (λd)587 نانومتر، وهو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية ويتطابق بشكل أفضل مع لون الضوء المنبعث. يبلغنصف عرض الخط الطيفي (Δλ)15 نانومتر، ويصف عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث؛ يشير نصف العرض الأضيق إلى لون أكثر أحادية وأكثر نقاءً. يتم قياس الشدة الضوئية باستخدام مزيج من مستشعر ومرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن ارتباط القياسات بالإدراك البصري البشري.

2.2 المعلمات الكهربائية

تحدد الخصائص الكهربائية حدود التشغيل ومتطلبات دائرة القيادة. يتراوحالجهد الأمامي لكل جزء (VF)بين 2.05 فولت (الحد الأدنى) و 2.6 فولت (الحد الأقصى) عند تيار اختبار قدره 20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عندما يكون موصلًا. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة القيادة يمكنها توفير هذا الجهد. يبلغ الحد الأقصى لـالتيار العكسي لكل جزء (IR)100 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، مما يشير إلى مستوى التسرب عندما يكون LED في حالة انحياز عكسي. يمكن أن يتسبب تجاوز التقييمات القصوى المطلقة في حدوث تلف دائم. وتشمل هذه الحد الأقصى لـتبديد الطاقة لكل جزء40 ملي واط، والتيار الأمامي الذروي60 مللي أمبير (تحت ظروف النبض)، والتيار الأمامي المستمر25 مللي أمبير والذي يجب تخفيضه خطيًا فوق 25 درجة مئوية بمعدل 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية. الحد الأقصى لـالجهد العكسيهو 5 فولت.

2.3 التقييمات الحرارية والبيئية

تم تصنيف الجهاز لنطاقدرجة حرارة التشغيلمن -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية ونطاقدرجة حرارة التخزينمماثل. يضمن هذا النطاق الواسع الوظيفة في معظم البيئات التجارية والصناعية. مواصفاتدرجة حرارة اللحامحرجة للتجميع: يمكن للجهاز تحمل 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 ملم) أسفل مستوى الجلوس. يوجه هذا ملف تعريف لحام إعادة التدفق لمنع التلف الحراري لرقائق LED أو الغلاف.

3. شرح نظام التصنيف

تنص ورقة البيانات على أن الجهاز \"مصنف للشدة الضوئية\". وهذا يعني وجود عملية تصنيف أو فرز بعد التصنيع. على الرغم من عدم تقديم تفاصيل رمز التصنيف المحدد في هذا المقتطف، فإن التصنيف النموذجي لمثل هذه الشاشات يتضمن تجميع الوحدات بناءً على الشدة الضوئية المقاسة عند تيار اختبار قياسي (مثل 1 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير). وهذا يضمن أنه ضمن طلب إنتاج واحد أو تجميع، يكون لجميع الأرقام سطوع متطابق، مما يمنع الإضاءة غير المتساوية عبر شاشة متعددة الأرقام. يجب على المصممين استشارة الشركة المصنعة للحصول على هيكل وأكواد التصنيف المحددة لتحديد متطلبات الاتساق لتطبيقهم.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية\" وهي ضرورية لفهم سلوك الجهاز بما يتجاوز المواصفات أحادية النقطة. على الرغم من عدم عرض الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الثنائيات الباعثة للضوء ستشمل عادةً:الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V): يوضح هذا كيف يزداد السطوع مع التيار، غالبًا بطريقة شبه خطية، مما يسلط الضوء على الكفاءة عند التيارات المنخفضة.الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي: هذا المنحنى حيوي لتصميم دوائر تحديد التيار أو مشغلات التيار الثابت.الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة: يوضح هذا التخفيض الحراري لمخرجات الضوء، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.التوزيع الطيفي: رسم بياني يظهر القدرة النسبية عبر الأطوال الموجية، متمركزًا حول الطول الموجي الذروي البالغ 588 نانومتر.

5. معلومات الميكانيكا والغلاف

يتم تقديم الجهاز مع رسم تفصيلي لأبعاد الغلاف (جميع الأبعاد بالمليمترات بتحمل قياسي ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك). هذا الرسم حاسم لتصميم بصمة PCB، مما يضمن الملاءمة والمحاذاة المناسبة. ارتفاع الرقم في الشاشة هو 0.56 بوصة (14.22 ملم). يتم توريدها بتكوين قياسي مكون من رقمين مع فاصلة عشرية على اليمين. يتضمن الغلاف 18 دبوسًا للتوصيل الكهربائي.

5.1 تكوين الدبابيس وتحديد القطبية

يتم توفير جدول اتصال الدبابيس. شاشة LTD-5721AJS هي من نوعالأنود المشترك. وهذا يعني أن أطراف الأنود لجميع الأجزاء في رقم واحد متصلة داخليًا معًا. للرقمين 1 و 2 دبابيس أنود مشتركة منفصلة (الدبوس 14 والدبوس 13 على التوالي). لكل جزء (من A إلى G، بالإضافة إلى الفاصلة العشرية) دبوس كاثود فردي خاص به. لإضاءة جزء ما، يجب توصيل الكاثود المقابل له بجهد أقل (أرضي) بينما يتم تثبيت الأنود المشترك لذلك الرقم عند جهد أعلى (مصدر). الفاصلة العشرية اليمنى مدرجة. الدبوس 1 محدد صراحة على أنه \"لا اتصال\" (N.C.).

6. إرشادات اللحام والتجميع

الالتزام بمواصفات اللحام إلزامي لمنع التلف. المعلمة الرئيسية هي أقصى درجة حرارة لحام مسموح بها وهي 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 ملم أسفل مستوى الجلوس. وهذا يترجم إلى ملف تعريف قياسي لإعادة التدفق خالي من الرصاص مع درجة حرارة ذروية لا تتجاوز على الأرجح 250-255 درجة مئوية عند جسم المكون لتوفير هامش أمان. يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي القياسية (ESD) أثناء التعامل. بالنسبة للتخزين، يجب الحفاظ على النطاق المحدد من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية في بيئة جافة.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مناسبة تمامًا لمجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك:معدات الاختبار والقياس: الملتميترات الرقمية، راسمات الذبذبات، عدادات التردد.ضوابط صناعية: مؤشرات العمليات، عروض المؤقتات، قراءات لوحة التحكم.إلكترونيات استهلاكية: عروض معدات الصوت، ضوابط الأجهزة.أجهزة طبية: أجهزة مراقبة محمولة، معدات تشخيصية.قطع غيار السيارات: العدادات وأدوات القياس.

7.2 اعتبارات التصميم

دائرة القيادة: استخدم مشغلات تيار ثابت أو مقاومات تحديد تيار مناسبة لكل كاثود جزء. يجب أن تأخذ الحسابات في الاعتبار الجهد الأمامي (VF) والتيار المطلوب (IF). للتشغيل منخفض الطاقة، فإن القيادة بتيار 1-5 مللي أمبير لكل جزء ممكنة وفقًا لورقة البيانات.التعددية: نظرًا لأن الرقمين لهما أنودات مشتركة منفصلة، فيمكن تعدديهما بسهولة. يتضمن هذا تمكين أنود رقم واحد في كل مرة بشكل تسلسلي مع تقديم بيانات الأجزاء لذلك الرقم على خطوط الكاثود. تقلل التعددية من عدد دبابيس القيادة المطلوبة ويمكن أن تخفض إجمالي استهلاك الطاقة.زاوية المشاهدة: تتيح زاوية المشاهدة الواسعة تركيبًا مرنًا للوحة.مطابقة السطوع: حدد تصنيف الشدة إذا كان السطوع المتساقط عبر وحدات متعددة أمرًا بالغ الأهمية للتطبيق.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل ثنائيات LED الحمراء القياسية من GaAsP، تقدم شاشة LTD-5721AJS القائمة على AlInGaP كفاءة ضوئية أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر عند نفس التيار أو سطوع مكافئ عند تيار أقل. يوفر اللون الأصفر تباينًا ممتازًا ضد الخلفيات الداكنة وغالبًا ما يتم اختياره لرؤيته العالية. قدرة التيار المنخفض (حتى 1 مللي أمبير) هي ميزة تمييز رئيسية عن الشاشات التي تتطلب تيارات قيادة أعلى، مما يتيح عمر بطارية أطول في الأجهزة المحمولة. يوفر التصنيف للشدة الضوئية ميزة في التطبيقات التي تتطلب اتساقًا بصريًا مقارنة بالشاشات بدون مثل هذا الفرز.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بوحدة تحكم دقيقة بجهد 3.3 فولت؟ج: نعم. الحد الأقصى للجهد الأمامي هو 2.6 فولت. عند استخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي، يوفر مصدر 3.3 فولت هامشًا كافيًا (3.3 فولت - 2.6 فولت = 0.7 فولت) للتحكم في التيار بشكل موثوق.

س: ما هو الغرض من \"نسبة مطابقة الشدة الضوئية\" البالغة 2:1؟ج: تشير هذه النسبة (Iv-m) إلى أنه داخل جهاز واحد، لن تكون الشدة الضوئية لأي جزء أقل من نصف شدة ألمع جزء. وهي تضمن الانتظام داخل رقم واحد.

س: كيف أقوم بتوصيل هذه الشاشة ذات الأنود المشترك؟ج: قم بتوصيل دبوس (دبابيس) الأنود المشترك بجهد مصدرك الموجب (من خلال ترانزستور قيادة إذا كنت تستخدم التعددية). قم بتوصيل كل دبوس كاثود جزء إلى مصرف تيار (مثل دبوس I/O لوحدة تحكم دقيقة بقدرة تيار كافية أو دائرة متكاملة قيادة) يسحبه إلى مستوى منخفض لتشغيل الجزء.

10. حالة تصميم عملية

فكر في تصميم عداد بسيط مكون من رقمين يعمل بجهد 5 فولت ويتم التحكم فيه بوحدة تحكم دقيقة. لا يمكن لدبابيس I/O لوحدة التحكم الدقيقة توفير/سحب تيار كافٍ لثنائيات LED. لذلك، سيتم استخدام دائرة متكاملة قيادة مثل سجل إزاحة 74HC595 أو مشغل LED مخصص (مثل MAX7219) لسحب التيار للكاثودات. سيتم استخدام ترانزستورين NPN (مثل 2N3904) لتبديل مصدر 5 فولت إلى الأنودات المشتركة (الرقم 1 و 2) تحت تحكم وحدة التحكم الدقيقة للتعددية. سيتم وضع مقاومات تحديد التيار على خطوط الكاثود. يتم حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF - Vce_sat) / IF. بافتراض Vcc=5V، VF=2.2V (نموذجي)، Vce_sat للمشغل ~0.2V، والتيار المطلوب IF=5mA: R = (5 - 2.2 - 0.2) / 0.005 = 520 أوم. سيكون المقاوم القياسي 510 أو 560 أوم مناسبًا. سيقوم برنامج وحدة التحكم الدقيقة بالتناوب بين تمكين الرقم 1 والرقم 2 بمعدل سريع (مثل 100 هرتز لكل منهما) أثناء تحديث بيانات الأجزاء بشكل متزامن، مما يخلق وهم أن كلا الرقمين مضاءان باستمرار.

11. مقدمة عن مبدأ التقنية

يتم تصنيع رقائق LED في هذه الشاشة من AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) المزروع طبقيًا على ركيزة زرنيخيد الغاليوم (GaAs) غير الشفافة. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في AlInGaP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات في طيف الأصفر-البرتقالي-الأحمر (حوالي 587-590 نانومتر للأصفر). تساعد الركيزة غير الشفافة في توجيه المزيد من الضوء المُولد خارج الجزء العلوي من الرقاقة، مما يحسن الكفاءة الكمية الخارجية مقارنة ببعض التصميمات الأقدم. يتم إنشاء تنسيق السبعة أجزاء عن طريق وضع رقائق LED متعددة من هذا النوع (أو رقاقة واحدة ذات وصلات معزولة كهربائيًا متعددة) في نمط سبعة أشرطة (أجزاء) وفاصلة عشرية. من خلال تنشيط هذه الأجزاء بشكل انتقائي، يمكن تشكيل أحرف رقمية (0-9) وبعض الحروف.

بينما تظل AlInGaP تقنية مهيمنة لثنائيات LED الحمراء والبرتقالية والصفراء عالية الكفاءة، فإن مشهد تقنية العرض الأوسع يتطور. بالنسبة لتطبيقات السبعة أجزاء، يستمر الاتجاه نحو تيارات وجهد تشغيل أقل لدعم أجهزة إنترنت الأشياء والأجهزة القابلة للارتداء فائقة انخفاض الطاقة. هناك أيضًا اتجاه نحو تكامل أعلى، حيث تدمج الشاشات دائرة القيادة المتكاملة وأحيانًا وحدة تحكم دقيقة في نفس الغلاف، مما يبسط التصميم. من حيث المواد، بينما تعتبر AlInGaP ناضجة، قد يقدم البحث في ثنائيات LED البيروفسكايت وأشباه الموصلات الجديدة الأخرى بدائل مستقبلية. ومع ذلك، بالنسبة لتطبيقات العرض الرقمي والمؤشر القياسية التي تتطلب موثوقية ونقاط لون محددة وفعالية من حيث التكلفة، من المتوقع أن تظل الشاشات القائمة على AlInGaP مثل LTD-5721AJS سائدة في المستقبل المنظور.

While AlInGaP remains a dominant technology for high-efficiency red, orange, and yellow LEDs, the broader display technology landscape is evolving. For seven-segment applications, the trend continues towards even lower operating currents and voltages to support ultra-low-power IoT and wearable devices. There is also a move towards higher integration, with displays incorporating the driver IC and sometimes a microcontroller into the same package, simplifying design. In terms of materials, while AlInGaP is mature, research into perovskite LEDs and other novel semiconductors may offer future alternatives. However, for standard indicator and numeric display applications requiring reliability, specific color points, and cost-effectiveness, AlInGaP-based displays like the LTD-5721AJS are expected to remain prevalent for the foreseeable future.