ورقة بيانات شاشة LTD-5623AJG LED - ارتفاع رقم 0.56 بوصة - أخضر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTD-5623AJG هي وحدة عرض ثنائية الرقم مكونة من سبعة أجزاء من الثنائيات الباعثة للضوء (LED). وظيفتها الأساسية هي توفير قراءة رقمية واضحة ومشرقة لمختلف الأجهزة الإلكترونية وأجهزة القياس. التطبيق الأساسي هو في السيناريوهات التي تتطلب عرض رقمين عشريين، مثل العدادات، المؤقتات، أجهزة القياس، ولوحات التحكم الصناعية.

يتمثل التموضع الرئيسي للجهاز في توازنه بين الأداء والموثوقية. يستخدم تقنية أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم) لرقائق LED، والمعروفة بإنتاج انبعاث ضوئي عالي الكفاءة في المناطق الطيفية الخضراء والصفراء. تتميز الشاشة بلوحة أمامية رمادية مع أجزاء مضاءة باللون الأخضر، مما يوفر تباينًا عاليًا لقراءة ممتازة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تقدم الشاشة عدة مزايا مميزة تجعلها مناسبة للتطبيقات المهنية والصناعية:

• سطوع وتباين عاليان:توفر تقنية AlInGaP واللوحة الرمادية معًا شدة إضاءة تصل عادةً إلى 900 ميكروكانديلا، مما يضمن الرؤية حتى في البيئات المضاءة جيدًا.
• متطلبات طاقة منخفضة:تعمل بكفاءة، مما يجعلها مناسبة للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي استهلاك الطاقة.
• زاوية مشاهدة واسعة:يسمح التصميم بقراءة الأرقام المعروضة من مجموعة واسعة من الزوايا.
• موثوقية الحالة الصلبة:كجهاز قائم على LED، فإنه يوفر عمر تشغيلي طويل، ومقاومة للصدمات، وأوقات تبديل سريعة مقارنة بتقنيات العرض الأخرى.
• شدة إضاءة مُصنَّفة:يتم تصنيف الأجهزة حسب الشدة، مما يسمح بمطابقة سطوع متسقة في التطبيقات متعددة الأرقام.
• عبوة خالية من الرصاص:المكون متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).

يشمل السوق المستهدف مصنعي معدات الاختبار والقياس، وأنظمة التحكم في العمليات، والأجهزة الطبية، والأجهزة الاستهلاكية ذات العروض الرقمية، وأي نظام مضمن يتطلب إخراجًا رقميًا ثنائي الرقم قويًا وموثوقًا.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعاملات الكهربائية والبصرية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة لكل جزء:70 ميغاواط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان بواسطة جزء LED واحد (مثل الجزء 'A') دون التسبب في ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار أمامي ذروي لكل جزء:60 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى المسموح به للتيار النبضي، ويُحدد عادةً عند دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. يُستخدم للتعددية أو الدفع الزائد لفترة وجيزة لسطوع إضافي.
• تيار أمامي مستمر لكل جزء:25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التيار خطيًا إلى 0 مللي أمبير عند 105 درجة مئوية (بمعدل 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية). هذا هو الحد الأقصى لتيار التيار المستمر للتشغيل المستمر في ظل ظروف درجة الحرارة العادية.
• الجهد العكسي لكل جزء:5 فولت. تطبيق جهد عكسي أعلى من هذا يمكن أن يؤدي إلى انهيار تقاطع LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز لنطاقات درجة الحرارة الصناعية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معاملات الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25 درجة مئوية في ظل ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):تتراوح من 320 ميكروكانديلا (الحد الأدنى) إلى 900 ميكروكانديلا (النموذجي) عند تيار أمامي (I_F) قدره 1 مللي أمبير. هذه المعلمة مُصنَّفة.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):571 نانومتر (النموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة البصرية في الحد الأقصى، مما يحدد اللون الأخضر.
• الجهد الأمامي لكل جزء (V_F):2.05 فولت (الحد الأدنى)، 2.6 فولت (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED أثناء التشغيل. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة القيادة يمكنها توفير هذا الجهد.
• التيار العكسي لكل جزء (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير عندما يكون LED متحيزًا عكسيًا.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:2:1 (الحد الأقصى). يحدد هذا الحد الأقصى المسموح به للنسبة بين ألمع وأخفت الأجزاء داخل "منطقة الضوء المماثلة"، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

3. شرح نظام التصنيف

يُشير ورقة البيانات إلى أن شدة الإضاءة مُصنَّفة. بينما لم يتم تقديم رموز التصنيف المحددة في هذا المقتطف، فإن المبدأ حاسم للتصميم.

• تصنيف شدة الإضاءة:يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED بناءً على قياس ناتجها الضوئي عند تيار اختبار قياسي (1 مللي أمبير). يضمن استخدام مصابيح LED من نفس التصنيفات أو التصنيفات المجاورة في شاشة عرض متعددة الأرقام أو الأجزاء سطوعًا موحدًا عبر القراءة بأكملها، مما يمنع ظهور بعض الأرقام أكثر سطوعًا من غيرها. يجب على المصممين تحديد تصنيف الشدة المطلوب عند الطلب لضمان الاتساق في الإنتاج.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية. بينما لم يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية هنا، يتم تحليل آثارها.

• منحنى I-V (التيار-الجهد):سيظهر هذا المنحنى العلاقة بين التيار الأمامي (I_F) والجهد الأمامي (V_F). إنه غير خطي، مع جهد عتبة (حوالي 1.8-2.0 فولت لـ AlInGaP) أقل منه يتدفق تيار ضئيل جدًا. يساعد المنحنى في تصميم دائرة تحديد التيار.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:سيظهر هذا الرسم البياني أن ناتج الضوء يزداد مع التيار ولكن قد يصبح دون خطي عند تيارات عالية جدًا بسبب التسخين وانخفاض الكفاءة. يتم اختيار نقطة التشغيل النموذجية 20 مللي أمبير لتحقيق توازن جيد بين السطوع والكفاءة.
• الاعتماد على درجة الحرارة:يُلاحظ أن منحنيات الخصائص عند 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك. في الممارسة العملية، V_Fله معامل درجة حرارة سالب (ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة)، بينما تنخفض شدة الإضاءة عادةً مع زيادة درجة حرارة التقاطع. تخفيض تصنيف التيار المستمر هو نتيجة مباشرة لاحتياجات إدارة الحرارة.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد والتفاوتات

العبوة من النوع المثقوب بـ 18 طرفًا. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• ارقام الرقم:0.56 بوصة (14.22 ملم).
• التفاوتات العامة:±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• تفاوت إزاحة طرف الطرف:±0.4 ملم، مهم لمحاذاة ثقب PCB.
• ثقب PCB الموصى به:Ø1.0 ملم.
• تفاوتات الجودة:يتم تحديد مواصفات المواد الغريبة (≤10 ميل)، تلوث الحبر (≤20 ميل)، الانحناء (≤1/100)، والفقاعات في الأجزاء (≤10 ميل) لضمان الجودة البصرية.

5.2 توصيل الأطراف والقطبية

يحتوي الجهاز علىتكوين كاثود مشترك. لكل رقم (الرقم 1 والرقم 2) طرف كاثود مشترك خاص به (الطرف 14 والطرف 13، على التوالي). الأنودات لكل جزء (A-G و DP) يمكن الوصول إليها بشكل فردي على أطراف منفصلة لكل رقم. هذا التكوين مثالي للقيادة المتعددة، حيث يتم تبديل الكاثودات إلى الأرض بالتتابع بينما يتم تطبيق أنماط الأنود المناسبة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

توفر ورقة البيانات ظروف لحام محددة:

• اللحام اليدوي:يجب وضع طرف المكواة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 ملم) أسفل مستوى الجلوس (النقطة التي يلتقي فيها جسم العرض مع الأسلاك).
• درجة الحرارة والوقت:يجب إكمال اللحام في غضون 3 ثوانٍ بحد أقصى لدرجة الحرارة 260 درجة مئوية.
• القاعدة العامة:يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الوحدة أثناء التجميع الحد الأقصى لتصنيف درجة الحرارة (105 درجة مئوية للتشغيل، ولكن درجة حرارة انتقال الزجاج للإيبوكسي هي الحد الحقيقي أثناء اللحام).
• التخزين:قم بالتخزين ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية في بيئة جافة لمنع امتصاص الرطوبة.

7. توصيات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة القيادة الأكثر شيوعًا هيالتعددية. نظرًا لأن الشاشة تحتوي على كاثودات مشتركة منفصلة لكل رقم، يمكن لوحدة التحكم الدقيقة التبديل بسرعة بين تشغيل الرقم 1 والرقم 2. عندما يتم تأريض كاثود الرقم 1، تخرج وحدة التحكم الدقيقة نمط الجزء للرقم الأول على أطراف الأنود. ثم تنتقل إلى كاثود الرقم 2 وتخرج نمط الرقم الثاني. يحدث هذا أسرع مما يمكن للعين البشرية إدراكه، مما يخلق وهمًا بأن كلا الرقمين مضاءان في وقت واحد. تقلل هذه الطريقة بشكل كبير من عدد دبابيس I/O لوحدة التحكم الدقيقة المطلوبة واستهلاك الطاقة.

7.2 اعتبارات التصميم

• مقاومات تحديد التيار:يجب استخدام مقاومة متسلسلة على كل خط أنود (أو مقاومة مشتركة على الكاثود إذا كانت التعددية بتيار ثابت) لتحديد التيار الأمامي إلى قيمة آمنة (مثل 20 مللي أمبير). يتم حساب قيمة المقاومة كـ R = (V_المصدر- V_F) / I_F.
• تردد التعددية:يُوصى بمعدل تحديث لا يقل عن 60 هرتز لكل رقم (معدل مسح إجمالي 120 هرتز) لتجنب الوميض المرئي.
• التيار الذروي في التعددية:عند التعددية بدورة عمل 1/2 (لرقمين)، يمكن مضاعفة التيار اللحظي لكل جزء لتحقيق نفس متوسط السطوع كما في تشغيل التيار المستمر. على سبيل المثال، للحصول على متوسط 10 مللي أمبير، يمكنك النبض عند 20 مللي أمبير بدورة عمل 50%. يجب أن يظل هذا ضمن تصنيف التيار الذروي.
• زاوية المشاهدة:ضع الشاشة مع مراعاة زاوية المشاهدة الواسعة لتعظيم إمكانية القراءة للمستخدم النهائي.

8. المقارنة والتمييز التقني

مقارنة بتقنيات العرض السباعية الأخرى:

• مقارنة بـ LEDs الحمراء GaAsP/GaP:تقدم مصابيح LED الخضراء AlInGaP عمومًا كفاءة إضاءة أعلى ورؤية أفضل في نطاق أوسع من ظروف الإضاءة المحيطة. غالبًا ما يُنظر إلى اللون الأخضر على أنه أكثر سطوعًا من قبل العين البشرية.
• مقارنة بـ LCDs:مصابيح LED هي انبعاثية (تنتج ضوءها الخاص)، مما يجعلها مرئية بوضوح في الظلام بدون إضاءة خلفية. لديها نطاق تشغيل لدرجة الحرارة أوسع بكثير، وقت استجابة أسرع، وأكثر متانة ضد الصدمات الجسدية.
• مقارنة بالشاشات الأكبر أو الأصغر:ارقام الرقم 0.56 بوصة هو حجم شائع، يوفر توازنًا جيدًا بين سهولة القراءة من مسافة معتدلة والحفاظ على مساحة اللوحة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعاملات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من دبوس وحدة تحكم دقيقة 5 فولت؟

ج: لا. الجهد الأمامي النموذجي هو 2.6 فولت، ولا يمكن لدبوس وحدة التحكم الدقيقة توفير 20 مللي أمبير عند 2.6 فولت مع كونه أيضًا عند منطق عالي 5 فولت. يجب عليك استخدام ترانزستور أو IC قيادة على جانب الكاثود و/أو جانب الأنود. مقاومة تحديد التيار إلزامية دائمًا.

س: ماذا تعني "نسبة مطابقة شدة الإضاءة 2:1" عمليًا؟

ج: تعني أنه داخل وحدة عرض واحدة، لا ينبغي أن يكون أي جزء أكثر سطوعًا بمرتين من أي جزء آخر في ظل ظروف قيادة متطابقة. هذا يضمن أن الأحرف الرقمية تبدو متساوية واحترافية.

س: التيار الذروي هو 60 مللي أمبير. هل يمكنني تشغيله باستمرار عند 40 مللي أمبير لسطوع إضافي؟

ج: بالتأكيد لا. تصنيف التيار الأمامي المستمر هو 25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. سيؤدي تجاوز ذلك إلى التسبب في تسخين مفرط، وتدهور سريع لـ LED، ومن المحتمل أن يؤدي إلى فشل مبكر. تصنيف الذروة مخصص للنبضات القصيرة جدًا فقط.

س: كيف أختار قيمة مقاومة تحديد التيار الصحيحة؟

ج: استخدم الصيغة R = (V_المصدر- V_F) / I_F. لمصدر طاقة 5 فولت، V_Fبقيمة 2.6 فولت، و I_Fمطلوب بقيمة 20 مللي أمبير: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 أوم. استخدم القيمة القياسية التالية (مثل 120Ω أو 150Ω). احسب دائمًا تبديد الطاقة في المقاومة: P = I²* R.

10. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم عداد بسيط مكون من رقمين.

يقوم مصمم بإنشاء عداد تردد مكتبي يحتاج إلى عرض قيم من 00 إلى 99. يختار LTD-5623AJG لوضوحه وسهولة استخدامه. يستخدم النظام وحدة تحكم دقيقة بها 18 دبوس I/O متاحًا. يربط المصمم دبابيس الأنود الـ 16 (8 أجزاء/رقم × 2 رقم) بمنفذ واحد لوحدة التحكم الدقيقة عبر مقاومات تحديد تيار 150Ω. يتم توصيل دبوسي الكاثود المشتركين بترانزستورين NPN (مثل 2N3904)، حيث يتم تشغيل قواعدهما بواسطة دبوسين آخرين لوحدة التحكم الدقيقة. ينفذ البرنامج روتين تعددية في مقاطعة المؤقت. يقوم بإيقاف تشغيل كلا الترانزستورين، يضبط منفذ الأنود على النمط للرقم 1، يشغل الترانزستور لكاثود الرقم 1، ينتظر 5 مللي ثانية، ثم يكرر العملية للرقم 2. هذا يخلق عرضًا مستقرًا وخاليًا من الوميض. تضمن اللوحة الأمامية الرمادية أن الأجزاء غير المضاءة لا تشتت الانتباه، بينما توفر الأجزاء المضاءة باللون الأخضر الساطع تباينًا ممتازًا ضدها.

11. مقدمة مبدأ التشغيل

شاشة عرض LED السباعية هي تجميع لعدة ثنائيات باعثة للضوء مرتبة في نمط شكل الثمانية. كل جزء (مُسمى من A إلى G) والنقطة العشرية (DP) هو LED منفصل. من خلال إضاءة مجموعات محددة من هذه الأجزاء بشكل انتقائي، يمكن تشكيل جميع الأرقام العشرية (0-9) وبعض الحروف. في شاشة عرض ذات كاثود مشترك مثل LTD-5623AJG، يتم توصيل جميع الكاثودات (الأطراف السالبة) لـ LEDs لرقم معين معًا إلى دبوس واحد. لإضاءة جزء، يجب تطبيق جهد موجب (عبر مقاومة تحديد تيار) على دبوس الأنود الخاص به، بينما يتم توصيل دبوس الكاثود المشترك للرقم المقابل بالأرض (0 فولت). هذا يسمح بالتحكم المستقل في كل جزء داخل رقم والتعددية الفعالة عبر الأرقام.

12. اتجاهات وسياق التكنولوجيا

بينما أصبحت مصابيح LED ذات الأجهزة المركبة على السطح (SMD) ووحدات العرض المتكاملة شائعة بشكل متزايد، إلا أن شاشات العرض السباعية المثقوبة مثل LTD-5623AJG تظل ذات صلة في مجالات محددة. مزاياها الرئيسية هي سهولة النمذجة الأولية، والمتانة في البيئات عالية الاهتزاز، والرؤية الممتازة من مسافة بسبب حجمها الأكبر. يمثل استخدام مادة AlInGaP تقدمًا مقارنة بتكنولوجيا GaAsP/GaP الأقدم، حيث تقدم كفاءة فائقة ونقاء لوني للظلال الخضراء والصفراء. يستمر الاتجاه نحو كفاءة أعلى واستهلاك طاقة أقل، لكن مبدأ القيادة المتعددة الأساسي ومنطق التطبيق لمثل هذه العروض المنفصلة يظلان مستقرين ومفهومين على نطاق واسع في التصميم الإلكتروني.