ورقة بيانات شاشة LED من نوع LTD-6730JD - ارتفاع الرقم 0.56 بوصة - لون أحمر شديد - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTD-6730JD هي وحدة عرض رقمية مزدوجة من سبعة مقاطع، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل رقمين (من 0 إلى 9 وبعض الحروف) بصريًا باستخدام مقاطع LED قابلة للعنونة بشكل فردي. تعتمد التقنية الأساسية على مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم)، المصممة خصيصًا لإصدار الضوء في طيف اللون الأحمر الشديد. يُصنف هذا الجهاز كنوع شاشة ذات أنود مشترك، مما يعني أن الأنودات الخاصة بمصابيح LED لكل رقم متصلة داخليًا معًا، مما يبسط دائرة القيادة عند استخدام مشغلات سحب التيار.

تتميز الشاشة بارتفاع حرف يبلغ 0.56 بوصة (14.22 ملم)، مما يوفر توازنًا بين سهولة القراءة والحجم المدمج. تُقدم الشاشة بوجه رمادي وعلامات مقاطع بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة عند إضاءة المقاطع. تم تصميم الجهاز للعمل بطاقة منخفضة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي استهلاك الطاقة حيث تكون الإضاءة الفعالة أمرًا بالغ الأهمية.

2. التفسير الموضوعي العميق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يتم تعريف الأداء البصري تحت ظروف الاختبار القياسية عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. المعلمة الرئيسية، متوسط شدة الإضاءة (Iv)، لها قيمة نموذجية تبلغ 700 ميكروكانديلا عند تشغيلها بتيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير لكل مقطع. الحد الأدنى المحدد هو 320 ميكروكانديلا، ولا يوجد حد أقصى مدرج، مما يشير إلى التركيز على ضمان مستوى سطوع أدنى. نسبة مطابقة شدة الإضاءة بين المقاطع محددة بحد أقصى 2:1، مما يحدد التباين المسموح به في السطوع بين المقاطع المختلفة لضمان مظهر موحد.

يتم تعريف خصائص اللون بواسطة الطول الموجي. الطول الموجي الذروي للانبعاث (λp) هو عادة 650 نانومتر، بينما الطول الموجي السائد (λd) هو عادة 639 نانومتر عند التشغيل بـ IF=20mA. الفرق الطفيف بين الطول الموجي الذروي والسائد شائع في مصابيح LED. عرض النطاق النصفي الطيفي (Δλ) هو 20 نانومتر، مما يشير إلى نقاء الطيف أو انتشار الطول الموجي للضوء المنبعث حول الذروة. هذا المزيج يضع الانبعاث بقوة في منطقة الأحمر الشديد من الطيف المرئي.

2.2 الخصائص الكهربائية

تحدد المعلمات الكهربائية حدود وظروف تشغيل الجهاز. يتراوح الجهد الأمامي لكل مقطع (VF) من 2.1 فولت إلى 2.6 فولت عند تيار اختبار قدره 1 مللي أمبير. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار. يتم تحديد التيار العكسي لكل مقطع (IR) بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، مما يشير إلى مستوى التسرب عندما يكون LED في حالة انحياز عكسي.

تحدد التصنيفات القصوى المطلقة الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم. التيار الأمامي المستمر لكل مقطع مصنف عند 25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع عامل تخفيض قدره 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية. هذا يعني أن التيار المستمر المسموح به ينخفض مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. بالنسبة للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة قدره 90 مللي أمبير تحت ظروف محددة (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية)، والذي يمكن استخدامه للتعددية أو تحقيق سطوع لحظي أعلى. الحد الأقصى لتبديد الطاقة لكل مقطع هو 70 ملي واط. الحد الأقصى للجهد العكسي لكل مقطع هو 5 فولت.

2.3 المواصفات الحرارية والبيئية

يتم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل يتراوح من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة حرارة التخزين المطابق يشير إلى متانة المكون عندما لا يكون قيد التشغيل. معلمة تجميع حرجة هي تصنيف درجة حرارة اللحام: يمكن للجهاز تحمل أقصى درجة حرارة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة عند نقطة 1.6 ملم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس العبوة. هذا تصنيف قياسي لعمليات اللحام بالموجات أو إعادة التدفق.

3. معلومات الميكانيكا والتغليف

يتم توريد الجهاز في عبوة قياسية لشاشة رقمية مزدوجة من سبعة مقاطع. تحدد الأبعاد المقدمة البصمة المادية، وتباعد الثقوب، والارتفاع الإجمالي، وهي ضرورية لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) والتكامل الميكانيكي في المنتج النهائي. يحدد الرسم أن جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامحات قياسية تبلغ ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تتضمن العبوة الوجه الرمادي مع علامات المقاطع البيضاء والأطراف اللازمة للتوصيل الكهربائي.

4. توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

يحتوي الجهاز على تكوين 18 طرفًا. توصيل الأطراف كما يلي: الأطراف من 1 إلى 12 و 15 هي كاثودات لمقاطع محددة (A, B, C, D, E, F, G, H, J, DP) للرقم 1 والرقم 2. يتم تعريف تعيين المقاطع (مثلًا، أي طرف يتحكم بالمقطع 'A' للرقم 2) بشكل صريح. الطرفان 13 و 14 هما الأنودات المشتركة للرقم 2 والرقم 1 على التوالي. الأطراف 16 و 17 و 18 مدرجة كـ "لا اتصال" (NC). يظهر مخطط الدائرة الداخلية أن كل رقم هو تكوين أنود مشترك، حيث يتم مشاركة الأنود بين جميع المقاطع السبعة (بالإضافة إلى النقطة العشرية) لذلك الرقم، ولكل مقطع طرف كاثود فردي خاص به. هذا الهيكل الأمثل للتعددية، حيث يتم تشغيل أنودات كل رقم بالتتابع بتردد عالٍ بينما يتم تشغيل أطراف الكاثود المقابلة لإضاءة المقاطع المطلوبة.

5. تحليل منحنيات الأداء

بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز ستشمل عدة علاقات رئيسية. يظهر منحنى التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (I-V) العلاقة الأسية المميزة للدايود؛ فهم هذا المنحنى حيوي لاختيار المقاوم التسلسلي الصحيح أو تصميم مشغل تيار ثابت. يُظهر منحنى شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي عادةً علاقة شبه خطية عند التيارات المنخفضة، ويتشبع عند التيارات الأعلى. منحنى شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة حرج، حيث ينخفض إخراج LED عمومًا مع زيادة درجة حرارة التقاطع. بالنسبة لـ LED ملون مثل هذا النوع الأحمر الشديد، فإن منحنى التوزيع الطيفي سيظهر شدة الضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة، متمركزًا حول 650 نانومتر.

6. اقتراحات التطبيق

6.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات التي تتطلب مؤشرًا رقميًا واضحًا وموثوقًا. تشمل الاستخدامات الشائعة لوحات الأجهزة (مثل أجهزة القياس المتعددة، عدادات التردد)، الأجهزة المنزلية (أفران الميكروويف، الأفران، الغسالات)، قراءات التحكم الصناعي، معدات الاختبار والقياس، ونقاط بيع الطرفية. يجعلها متطلباتها المنخفضة للتيار مرشحة للأجهزة المحمولة التي تعمل بالبطارية.

6.2 اعتبارات التصميم ودوائر القيادة

يتطلب التصميم باستخدام هذه الشاشة دائرة قيادة قادرة على سحب تيار المقطع. نظرًا لأنها شاشة ذات أنود مشترك، يجب توصيل الأنودات (الطرفان 13 و 14) بمصدر جهد موجب (Vcc) من خلال مقاوم محدد للتيار أو، بشكل أكثر شيوعًا، التحكم فيها بواسطة ترانزستور أو طرف إخراج لـ IC مشغل مخصص. يتم توصيل أطراف الكاثود (1-12، 15) بمخرجات سحب التيار للمشغل (مثل طرف GPIO لوحدة التحكم الدقيقة، سجل الإزاحة، أو مشغل LED مخصص).

للتحكم في كلا الرقمين، فإن التعددية هي الطريقة القياسية. ستقوم الدائرة بالتبديل بسرعة بين تشغيل أنود الرقم 1 (أثناء تشغيل كاثودات المقاطع المطلوبة للرقم 1) ثم تشغيل أنود الرقم 2 (أثناء تشغيل كاثودات المقاطع المطلوبة للرقم 2). يدمج استمرارية الرؤية للعين البشرية هذه الومضات السريعة في صورة ثنائية الأرقام مستقرة. يجب أن يكون تردد التعددية عاليًا بما يكفي لتجنب الوميض المرئي، عادةً فوق 60 هرتز. عند استخدام التعددية، يمكن أن يكون التيار اللحظي لكل مقطع أعلى من التصنيف المستمر (باستخدام تصنيف تيار الذروة كدليل) لتحقيق نفس متوسط السطوع، ولكن يجب مراعاة الحدود الحرارية ودورة العمل.

تحديد التيار إلزامي. حتى مع التعددية، يلزم وجود مقاوم تسلسلي لكل كاثود مقطع أو استخدام مشغل تيار ثابت لمنع التيار المفرط من إتلاف رقائق LED. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF، حيث VF هو الجهد الأمامي لـ LED (استخدم القيمة القصوى 2.6 فولت لتصميم متحفظ)، Vcc هو جهد الإمداد، و IF هو التيار الأمامي المطلوب.

7. المقارنة التقنية والميزات

تسلط الميزات المدرجة الضوء على مزاياها التنافسية: المقاطع المستمرة الموحدة تضمن مظهرًا سلسًا وخاليًا من الفجوات للرقم المضاء. السطوع العالي والتباين العالي، الميسر بتقنية AlInGaP والنهائية الرمادية/البيضاء، يضمنان سهولة القراءة في ظروف إضاءة مختلفة. زاوية المشاهدة الواسعة هي ميزة لتقنية LED وتصميم العبوة. الموثوقية الصلبة تشير إلى المتانة المتأصلة في مصابيح LED مقارنة بالشاشات الميكانيكية أو القائمة على الفتيل. متطلبات الطاقة المنخفضة هي ميزة رئيسية للتصميم الإلكتروني الحديث. تصنيف الجهاز لشدة الإضاءة يعني أن الوحدات يتم فرزها أو اختبارها لتلبية عتبات سطوع محددة، مما يوفر الاتساق في الإنتاج.

8. الأسئلة الشائعة بناءً على المعايير التقنية

س: ما الفرق بين "الطول الموجي الذروي" و"الطول الموجي السائد"؟

ج: الطول الموجي الذروي هو الطول الموجي الفردي حيث يكون طيف الانبعاث أكثر كثافة. الطول الموجي السائد هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يطابق اللون الملاحظ لضوء LED. غالبًا ما يكونان قريبين ولكن ليسا متطابقين بسبب شكل طيف انبعاث LED.

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

ج: لا، ليس مباشرة. يجب عليك استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي مع كل كاثود مقطع. سيؤدي توصيل LED مباشرة بمصدر جهد مثل طرف GPIO (مضبوط كمخرج) إلى محاولة سحب تيار مفرط، مما قد يتلف كلًا من LED وطرف وحدة التحكم الدقيقة.

س: لماذا توجد أطراف "لا اتصال"؟

ج: من المحتمل أن تكون العبوة ذات 18 طرفًا بصمة قياسية مستخدمة لتكوينات عرض مختلفة. بالنسبة لهذا النموذج الرقمي المزدوج المحدد، فقط 15 طرفًا نشطة كهربائيًا. توفر أطراف NC الاستقرار الميكانيكي وتتوافق مع المقبس القياسي أو تخطيط PCB.

س: كيف أحسب استهلاك الطاقة؟

ج: لشاشة عرض ثابتة غير متعددة: الطاقة = (عدد المقاطع المضاءة) * (التيار الأمامي لكل مقطع) * (الجهد الأمامي لكل مقطع). لشاشة عرض متعددة، متوسط التيار لكل مقطع هو IF * دورة العمل. الطاقة الإجمالية هي مجموع كل المقاطع المضاءة عبر الرقمين، مع مراعاة دورات العمل الخاصة بهم (مثل 50% لكل رقم في تعددية ثنائية الأرقام).

9. إرشادات اللحام والتجميع

الالتزام بملف اللحام المحدد أمر بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري لرقائق LED الداخلية، وصلات الأسلاك، والعبوة البلاستيكية. الحد الأقصى لدرجة حرارة اللحام البالغة 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ عند 1.6 ملم أسفل مستوى الجلوس هو معلمة رئيسية للحم إعادة التدفق. تحتوي ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية (SAC) عادةً على درجة حرارة ذروية في هذا النطاق. بالنسبة للحم اليدوي، يجب استخدام مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة، وتقليل وقت التلامس مع الأطراف إلى الحد الأدنى. بعد اللحام، يجب السماح للجهاز بالتبريد بشكل طبيعي. تجنب تعريض وجه الشاشة لإجهاد ميكانيكي أو مواد تنظيف مذيبة قد تتلف البلاستيك أو العلامات.

10. مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في تقاطع p-n أشباه الموصلات. يستخدم نظام مادة AlInGaP لإنشاء التقاطع. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة التقاطع (حوالي 2.1-2.6 فولت)، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة حيث تتحد. في مصابيح LED من نوع AlInGaP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة بشكل أساسي في شكل فوتونات (ضوء) في الجزء الأحمر إلى البرتقالي المصفر من الطيف، اعتمادًا على التركيب السبائكي الدقيق. تساعد الركيزة GaAs غير الشفافة في توجيه إخراج الضوء لأعلى عبر الجزء العلوي من الرقاقة، مما يعزز السطوع من جانب المشاهدة. يحتوي كل مقطع من الشاشة على واحدة أو أكثر من رقائق LED هذه متصلة على التوازي.