ورقة بيانات شاشة LED طراز LTD-2701JD - ارتفاع رقم 0.28 بوصة - لون أحمر فائق - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTD-2701JD هي وحدة عرض ثنائية الأرقام من نوع الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) ذي السبعة أجزاء. وظيفتها الأساسية هي توفير قراءة رقمية واضحة وقابلة للقراءة لمختلف الأجهزة والمعدات الإلكترونية. تستخدم التقنية الأساسية مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لإنتاج إشعاع أحمر فائق، يتميز بسطوع عالي ونقاوة لون ممتازة. يتميز الجهاز بوجه رمادي مع أجزاء بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة. تم تصميمه كنوع كاثود مشترك، وهو تكوين قياسي لتبسيط دوائر القيادة المتعددة في التطبيقات متعددة الأرقام.

1.1 الميزات الرئيسية والمزايا الأساسية

• ارتفاع الرقم:0.28 بوصة (7.0 ملم)، مما يوفر حجمًا متوازنًا لرؤية جيدة دون استهلاك مساحة مفرطة.
• تجانس الأجزاء:أجزاء مستمرة ومتجانسة تضمن مظهرًا متناسقًا للأحرف عبر الرقمين.
• كفاءة الطاقة:متطلبات طاقة منخفضة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تعمل بالبطارية أو الواعية للطاقة.
• الأداء البصري:يساهم السطوع العالي ونسبة التباين العالية في سهولة قراءة الأحرف بشكل ممتاز.
• زاوية الرؤية:زاوية رؤية واسعة تسمح بالقراءة من مواقع مختلفة.
• الموثوقية:يوفر البناء الصلب عمر تشغيل طويل ومقاومة للصدمات والاهتزازات.
• التصنيف (Binning):يتم تصنيف الأجهزة (Binning) حسب شدة الإضاءة، مما يسمح بمطابقة السطوع في تركيبات الشاشات المتعددة.
• الامتثال البيئي:عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

هذه الشاشة مخصصة للاستخدام في المعدات الإلكترونية العادية. تشمل مجالات التطبيق النموذجية، على سبيل المثال لا الحصر:

• أدوات القياس والاختبار (الملتيميديا، مصادر الطاقة).
• الأجهزة الاستهلاكية (الميكروويف، الأفران، الغسالات).
• لوحات التحكم الصناعية والموقتات.
• عروض حالة معدات الاتصالات.
• ملحقات السيارات (مثل مراقبي الجهد).
• أطراف نقاط البيع وعروض القراءة الرقمية الأساسية.

يُشار تحديدًا إلى أن الاستشارة مطلوبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر، كما في أنظمة الطيران أو الطبية أو أنظمة السلامة الحرجة.

2. المواصفات التقنية والتفسير الموضوعي

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل جزء:70 ميلي واط كحد أقصى. تجاوز هذا يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وتدهور متسارع لشريحة LED.
• تيار الذروة الأمامي لكل جزء:90 مللي أمبير تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). هذا التقييم مخصص لنبضات قصيرة المدى، وليس للتشغيل المستمر.
• التيار الأمامي المستمر لكل جزء:25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. يجب تخفيض هذا التيار خطيًا بمقدار 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية مع ارتفاع درجة حرارة البيئة (Ta) فوق 25 درجة مئوية لمنع الانحراف الحراري.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يمكن للجهاز تحمل هذه الدرجات القصوى ولكن الأداء البصري سيتغير مع درجة الحرارة.
• ظروف اللحام:260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 ملم) أسفل مستوى الجلوس. يوجه هذا عمليات اللحام بالموجات أو إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25 درجة مئوية تحت ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):200-600 ميكرو كنديلا عند I_F=1 مللي أمبير. يشير هذا النطاق الواسع إلى تأثير عملية التصنيف (Binning)؛ يجب على المصممين مراعاة القيمة الدنيا لحسابات الرؤية.
• طول موجة الانبعاث الذروة (λ_p):650 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة البصرية المنبعثة أعظم.
• الطول الموجي السائد (λ_d):639 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية لمطابقة لون الضوء، مع تسامح ±1 نانومتر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر. هذا يحدد نقاء الطيف؛ يشير العرض الأضيق إلى لون أكثر أحادية اللون.
• الجهد الأمامي لكل شريحة (V_F):2.1 فولت (الحد الأدنى)، 2.6 فولت (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير، مع تسامح ±0.1 فولت. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة القيادة، خاصة عند تعدد الأرقام، لضمان تيار ثابت.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند V_R=5 فولت. تحذر ورقة البيانات صراحةً من أن الجهد العكسي هو لأغراض الاختبار فقط ويجب تجنب التشغيل بالتحيز العكسي المستمر.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:2:1 كحد أقصى للمناطق الضوئية المماثلة عند I_F=10 مللي أمبير. تحدد هذا أقصى تباين مسموح به في السطوع بين الأجزاء داخل شاشة واحدة.
• التداخل (Cross Talk):≤ 2.5%. يشير هذا إلى الإضاءة غير المرغوب فيها لجزء غير مُقاد بسبب تسرب كهربائي أو اقتران بصري.

2.3 شرح نظام التصنيف (Binning)

تنص ورقة البيانات على أن المنتج \"مصنف لشدة الإضاءة\". هذا يعني عملية تصنيف (Binning) حيث يتم فرز مصابيح LED بناءً على قياس خرج الضوء (بالميكرو كنديلا) عند تيار اختبار قياسي (على الأرجح 1 مللي أمبير أو 10 مللي أمبير). يوصى بشدة باستخدام شاشات من نفس فئة شدة الإضاءة في التجميع لتجنب اختلافات السطوع الملحوظة (عدم تجانس اللون) بين الوحدات المجاورة. يجب على المصممين تحديد الفئة المطلوبة أو العمل مع الموردين لضمان الاتساق في تطبيقات الشاشات المتعددة.

3. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

3.1 أبعاد العبوة

تتوافق الشاشة مع تنسيق DIP (حزمة مزدوجة الخط) القياسي عبر الثقب. تشمل ملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (ملم).
• التسامح القياسي هو ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• تسامح انحراف طرف الطرف هو ±0.4 ملم، وهو مهم لمحاذاة ثقوب اللوحة المطبوعة (PCB).
• العيوب المسموح بها على وجه الشاشة: مواد غريبة على الجزء ≤10 ميل، تلوث الحبر ≤20 ميل، فقاعات في الجزء ≤10 ميل.
• انحناء العاكس محدود بـ ≤1% من طوله.

3.2 توصيل الأطراف وتحديد القطبية

يحتوي الجهاز على 10 أطراف في صف واحد. توصيل الأطراف كما يلي:

• الطرف 1: الأنود للجزء E
• الطرف 2: الأنود للجزء D
• الطرف 3: الأنود للجزء C
• الطرف 4: الأنود للجزء G (الجزء المركزي)
• الطرف 5: الأنود للنقطة العشرية (DP)
• الطرف 6: الكاثود المشترك للرقم 2 (الرقم الأيمن)
• الطرف 7: الأنود للجزء A
• الطرف 8: الأنود للجزء B
• الطرف 9: الكاثود المشترك للرقم 1 (الرقم الأيسر)
• الطرف 10: الأنود للجزء F

يؤكد وصف \"النقطة العشرية اليمنى\" أن النقطة العشرية مرتبطة بالرقم الأيمن. يعني تكوين الكاثود المشترك أن جميع كاثودات LED لرقم واحد متصلة داخليًا. لإضاءة جزء ما، يجب تطبيق جهد موجب على طرف الأنود الخاص به بينما يتم سحب طرف الكاثود المشترك للرقم المقابل إلى الأرض (Ground).

3.3 مخطط الدائرة الداخلية

يظهر المخطط الداخلي مجموعتين مستقلتين من سبعة مصابيح LED (بالإضافة إلى مصباح LED للنقطة العشرية)، كل مجموعة تشترك في اتصال كاثود مشترك (الأطراف 6 و 9). هذا الهيكل أساسي للتعدد: من خلال تمكين كاثود واحد (رقم) في كل مرة وتقديم النمط لذلك الرقم على خطوط الأنود، يمكن التحكم في أرقام متعددة باستخدام عدد أقل من أطراف الإدخال/الإخراج (I/O).

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية\". بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذه الأجهزة ستشمل:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة الأسية بين الجهد الأمامي (V_F) والتيار الأمامي (I_F). سينتقل المنحنى مع درجة الحرارة.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح أن خرج الضوء يكون خطيًا تقريبًا مع التيار على مدى معين، ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى ويتدهور بشكل أسرع بسبب الحرارة.
• شدة الإضاءة مقابل درجة حرارة البيئة:يوضح انخفاض خرج الضوء مع زيادة درجة حرارة التقاطع، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى إدارة حرارية وتخفيض التيار.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند ~650 نانومتر ونصف العرض ~20 نانومتر.

هذه المنحنيات ضرورية لتصميم برامج التشغيل التي توفر سطوعًا مستقرًا على نطاق درجة حرارة التشغيل المقصود.

5. إرشادات اللحام والتجميع والتخزين

5.1 اللحام والتجميع

• اتبع ملف اللحام المحدد (260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ).
• تجنب استخدام أدوات أو طرق غير مناسبة تطبق قوة غير طبيعية على جسم الشاشة.
• إذا تم تطبيق فيلم زخرفي، فتجنب ملامسته المباشرة للوحة/غطاء أمامي، لأن القوة الخارجية قد تحركه.

5.2 ظروف التخزين

التخزين السليم أمر بالغ الأهمية لمنع أكسدة الأطراف.

• شاشة LED القياسية (عبر الثقب):في العبوة الأصلية. درجة الحرارة: 5 درجة مئوية إلى 30 درجة مئوية. الرطوبة: أقل من 60% RH. قد يتطلب التخزين طويل الأمد خارج هذه الظروف إعادة طلاء الأطراف المؤكسدة. إذا تم فتح كيس الحاجز الرطوبي لأكثر من 6 أشهر، يوصى بالخبز عند 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة قبل الاستخدام، مع التجميع في غضون أسبوع واحد.
• شاشات LED ذات التركيب السطحي (SMD) (ملاحظة للرجوع إليها):في كيس محكم: 5-30 درجة مئوية،<60% RH. بمجرد الفتح: نفس الظروف، ولكن يجب استخدامها في غضون 168 ساعة (7 أيام، مستوى MSL 3).

6. اعتبارات تصميم التطبيق والتحذيرات

6.1 تصميم دائرة القيادة

• القيادة بتيار ثابت:يوصى بها بشدة على القيادة بجهد ثابت لضمان شدة إضاءة ثابتة بغض النظر عن تباينات V_Fبين الأجزاء وعبر درجة الحرارة.
• تحديد التيار:يجب أن تقيد الدائرة التيار ضمن التقييم المستمر (25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع تخفيض). يتسبب تجاوز هذا في تدهور سريع.
• نطاق الجهد:يجب أن يستوعب السائق نطاق V_Fالكامل (حوالي 2.0 فولت إلى 2.7 فولت لكل جزء) لتوصيل التيار المقصود.
• حماية الجهد العكسي:يجب أن تحمي الدائرة من الجهود العكسية أو العابرة أثناء دورات الطاقة لمنع هجرة المعدن وزيادة التسرب.
• الإدارة الحرارية:ضع في اعتبارك أقصى درجة حرارة بيئة (T_a) لاختيار تيار تشغيل آمن. قد تكون هناك حاجة إلى تبديد حراري في بيئات T_a environments.

6.2 التحذيرات البيئية والتعامل

• تجنب التغيرات السريعة في درجة حرارة البيئة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف على الشاشة.
• اختر شاشات من نفس فئة شدة الإضاءة عند استخدام اثنتين أو أكثر في تجميع واحد لضمان سطوع موحد.

7. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنيات LED الأقدم مثل GaAsP أو GaP، فإن مادة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) المستخدمة في LTD-2701JD تقدم مزايا كبيرة:

• كفاءة أعلى وسطوع:توفر AlInGaP فعالية إضاءة فائقة، مما يؤدي إلى سطوع أعلى لنفس تيار القيادة.
• نقاوة لون أفضل:الانبعاث الأحمر الفائق (الطول الموجي السائد 639-650 نانومتر) أكثر تشبعًا وتميزًا بصريًا من مصابيح LED الحمراء القياسية.
• تحسين استقرار درجة الحرارة:بينما تفقد جميع مصابيح LED الكفاءة مع الحرارة، فإن AlInGaP لديها عمومًا احتفاظ أفضل بالأداء مقارنة بالمواد الأقدم.
• تصميم الكاثود المشترك مع كاثودات أرقام منفصلة هو نهج قياسي ولكنه فعال للتعدد، مما يميزه عن أنواع الأنود المشترك أو الشاشات ذات وحدات التحكم المتعددة داخليًا.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟

أ: لا. بدون مقاومة تحديد تيار، من المرجح أن يؤدي توصيل 5 فولت مباشرة بالأنود إلى تدمير LED بسبب التيار المفرط. يجب عليك استخدام مقاومة متسلسلة أو، يفضل، سائق تيار ثابت. تعتمد قيمة المقاومة على جهد مصدر الطاقة، V_Fلـ LED، والتيار المطلوب I_F.

س: لماذا يوصى بالقيادة بتيار ثابت؟

أ: سطوع LED هو في الأساس دالة للتيار، وليس الجهد. يمكن أن يختلف الجهد الأمامي (V_F) من شريحة إلى أخرى وينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة. يضمن مصدر التيار الثابت سطوعًا مستقرًا عن طريق ضبط الجهد تلقائيًا للحفاظ على التيار المحدد، مما يعوض عن هذه الاختلافات.

س: ماذا يعني \"دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية\" بالنسبة لتقييم تيار الذروة؟

أ: هذا يعني أنه يمكنك تشغيل LED بنبضة تصل إلى 90 مللي أمبير لفترة وجيزة، ولكن يجب ألا يزيد عرض النبضة عن 0.1 مللي ثانية، ويجب ألا يتجاوز متوسط التيار مع الوقت ما يعادل دورة عمل 1/10 (على سبيل المثال، تشغيل 0.1 مللي ثانية، إيقاف 0.9 مللي ثانية). هذا ليس للإضاءة المستمرة.

س: كيف يمكنني التحكم في الرقمين بشكل مستقل؟

أ: تستخدم التعدد (Multiplexing). في دورة: 1) اضبط أطراف الأنود (1,2,3,4,5,7,8,10) على النمط للرقم 1. 2) اسحب طرف الكاثود 9 (الرقم 1) إلى منخفض (أرضي) مع إبقاء طرف الكاثود 6 (الرقم 2) مرتفعًا (غير متصل). 3) أضيء لفترة قصيرة (مثل 5 مللي ثانية). 4) أوقف الرقم 1. 5) اضبط أطراف الأنود على النمط للرقم 2. 6) اسحب طرف الكاثود 6 إلى منخفض والطرف 9 إلى مرتفع. 7) أضيء. كرر هذه الدورة بسرعة (>60 هرتز) لخلق وهم أن كلا الرقمين مضاءان باستمرار.

9. تصميم عملي وحالة استخدام

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر رقمي بسيط (0-99 فولت).

1. اختيار المكونات:تم اختيار LTD-2701JD لقدرتها ثنائية الأرقام، وسطوعها الجيد، وعبوتها عبر الثقب للنماذج الأولية.
2. دائرة القيادة:يتم استخدام متحكم دقيق (مثل ATmega328P). لا يمكن لأطراف الإدخال/الإخراج الخاصة به توفير/استيعاب تيار كافٍ لجميع الأجزاء في وقت واحد. لذلك، يتم تنفيذ مخطط تعدد باستخدام ترانزستورين NPN (مثل 2N3904) لاستيعاب تيارات الكاثود للرقمين 1 و 2. يتم توصيل أنودات الأجزاء بالمتحكم الدقيق عبر مقاومات تحديد تيار (مثل 150 أوم لمصدر طاقة 5 فولت، بهدف ~20 مللي أمبير لكل جزء: R = (5V - 2.6V) / 0.02A ≈ 120Ω، باستخدام 150Ω للسلامة).
3. البرنامج:يقرأ البرنامج الثابت الجهد عبر محول تناظري رقمي (ADC)، ويحوله إلى رقمين BCD، ويقود الشاشة باستخدام مقاطعة مؤقت للتعدد بتردد 100 هرتز.
4. اعتبارات:يعني تسامح الجهد الأمامي أن السطوع قد يختلف قليلاً بين الأجزاء. سيحسن استخدام سائقي تيار ثابت (مثل دوائر IC مخصصة لقيادة LED) بدلاً من المقاومات التجانس. يتم اتباع نصيحة التخزين عن طريق طلب كميات صغيرة لتجنب المخزون طويل الأمد.

10. مقدمة مبدأ التشغيل

الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) هو صمام ثنائي تقاطع p-n شبه موصل. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للتقاطع، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة n والثقوب من المنطقة p عبر التقاطع. عندما تتحد حاملات الشحن هذه في المنطقة النشطة، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تمتلك AlInGaP فجوة نطاق تتوافق مع الضوء الأحمر. في شاشة السبعة أجزاء، يتم تركيب وتوصيل عدة شرائح LED فردية لتشكيل الأجزاء القياسية (A-G و DP). يقوم تكوين الكاثود المشترك بتوصيل جميع كاثودات LED التي تنتمي إلى رقم واحد داخليًا.

11. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر صناعة شاشات LED في التطور. بينما تظل الشاشات عبر الثقب مثل LTD-2701JD ذات صلة للنماذج الأولية والإصلاحات وتطبيقات معينة، تشمل الاتجاهات الأوسع:

• التصغير وهيمنة SMD:أصبحت عبوات الأجهزة ذات التركيب السطحي (SMD) معيارية للتجميع الآلي، مما يوفر حجمًا أصغر ومظهرًا منخفضًا.
• وحدات التحكم المدمجة:تعمل الشاشات المزودة بدوائر IC للسائق المدمجة (مثل الوحدات المتوافقة مع MAX7219) على تبسيط واجهة المتحكم الدقيق من خلال التعامل مع التعدد وفك الترميز داخليًا.
• مواد ذات كفاءة أعلى:يستمر تطوير مواد مثل InGaN للأزرق/الأخضر وتحسين AlInGaP ومصابيح LED البيضاء المحولة بالفوسفور في دفع الكفاءة (لومن لكل واط) إلى أعلى.
• أشكال مرنة وجديدة:تتيح التطورات في الركائز المرنة ومصابيح LED الدقيقة أشكال عرض جديدة وكثافات فائقة الارتفاع.

لفئتها، تمثل LTD-2701JD حلاً ناضجًا وموثوقًا يعتمد على تقنية AlInGaP المفهومة جيدًا، وهي مناسبة حيثما يتطلب شكلها المحدد وواجهتها الكهربائية.