ورقة بيانات شاشة LED مزدوجة الأرقام من نوع LTD-3506KR - ارتفاع الرقم 7.62 مم - جهد أمامي 2.6 فولت - استهلاك طاقة 75 ميلي واط - لون أحمر فائق

1. نظرة عامة على المنتج

الجهاز عبارة عن وحدة عرض مزدوجة الأرقام من سبعة أجزاء باستخدام ثنائيات باعثة للضوء (LED). وظيفته الأساسية هي توفير قراءة رقمية واضحة وقابلة للقراءة في مختلف التطبيقات الإلكترونية. يستخدم المكون الأساسي مواد أشباه موصلات متقدمة لتحقيق أدائه البصري.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تقدم هذه الشاشة عدة مزايا رئيسية تجعلها مناسبة لمجموعة من التطبيقات. تتميز بتصميم أجزاء مستمر وموحد، مما يعزز مظهر الأحرف وقابليتها للقراءة. يعمل الجهاز بمتطلبات طاقة منخفضة، مما يساهم في كفاءة الطاقة في المنتجات النهائية. يوفر ناتج سطوع عالي وتناقض عالي، مما يضمن الرؤية حتى في الظروف المضاءة جيدًا. تتيح زاوية مشاهدة واسعة قراءة الشاشة من مواضع مختلفة. يوفر البناء ذو الحالة الصلبة موثوقية متأصلة وعمر تشغيلي طويل. يتم تصنيف شدة الإضاءة، مما يسمح بالاتساق في السطوع عبر دفعات الإنتاج. أخيرًا، يتوافق الغلاف مع متطلبات الخلو من الرصاص.

يشمل السوق المستهدف لهذا المكون الإلكترونيات الاستهلاكية، وأجهزة القياس الصناعية، ولوحات عدادات السيارات، ومعدات الاختبار والقياس، وأي جهاز يتطلب شاشة رقمية مدمجة وموثوقة.

2. تحليل معمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للمعايير التقنية الرئيسية للجهاز كما هو محدد في ورقة المواصفات الخاصة به.

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يعد الأداء البصري محورياً لوظيفة الشاشة. اللون الأساسي المنبعث هو في الطيف الأحمر، ويتم تحقيقه من خلال مواد أشباه موصلات محددة. يبلغ الطول الموجي النموذجي للانبعاث القمة حوالي 639 نانومتر (نانومتر) عند تشغيله بتيار أمامي قدره 20 مللي أمبير (مللي أمبير). يتم تحديد الطول الموجي السائد عند 631 نانومتر. يبلغ عرض النصف الطيفي، الذي يشير إلى نقاء أو اتساع اللون المنبعث، 240 نانومتر. يتم تصنيف متوسط شدة الإضاءة، وهو مقياس للسطوع المدرك. عند تيار أمامي قدره 1 مللي أمبير، تتراوح الشدة من حد أدنى 350 ميكروكانديلا (μcd) إلى حد أقصى 860 μcd. عند تيار تشغيل أعلى قدره 10 مللي أمبير، لوحظت قيمة نموذجية قدرها 11150 μcd. يتم تحديد نسبة مطابقة شدة الإضاءة 2:1 (الحد الأقصى إلى الأدنى) للأجزاء داخل نفس المنطقة الضوئية عند 1 مللي أمبير، مما يضمن التوحيد البصري.

2.2 المعايير الكهربائية

تحدد الخصائص الكهربائية ظروف التشغيل والحدود للجهاز. تحدد التصنيفات القصوى المطلقة حدود التشغيل الآمن. يجب ألا تتجاوز تبديد الطاقة لكل جزء 75 ميلي واط (mW). يقتصر تيار الذروة الأمامي لكل جزء على 90 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (1 كيلو هرتز، دورة عمل 10%). يتم تصنيف التيار الأمامي المستمر لكل جزء عند 25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، مع عامل تخفيض قدره 0.33 مللي أمبير لكل درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية. الجهد الأمامي لكل جزء، المقاس عند 20 مللي أمبير، له قيمة نموذجية 2.6 فولت (V) وحد أقصى 2.6 فولت (بحد أدنى 2.0 فولت). يقتصر التيار العكسي لكل جزء على حد أقصى 100 ميكرو أمبير (μA) عند جهد عكسي 5 فولت؛ من المهم ملاحظة أن هذه حالة اختبار وأن الجهاز غير مخصص للتشغيل بالتحيز العكسي المستمر.

2.3 المواصفات الحرارية والبيئية

تم تصميم الجهاز للعمل ضمن نطاق درجة حرارة محيطة من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة حرارة التخزين مماثل. تضمن هذه التصنيفات الوظيفة في كل من البيئات القاسية والقياسية. يتم توفير ملفات تعريف درجة حرارة لحام محددة لمنع التلف أثناء التجميع: يجب ألا يتجاوز لحام الموجة 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ مقاسة 1.6 مم أسفل مستوى الجلوس، بينما يجب ألا يتجاوز اللحام اليدوي 295 درجة مئوية ±5 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ عند نفس نقطة المرجع.

3. شرح نظام التصنيف

يشير ورقة البيانات إلى أن الأجهزة مصنفة حسب شدة الإضاءة. هذه ممارسة شائعة للتصنيف حيث يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED من دفعة إنتاج بناءً على قياس الناتج الضوئي. وهذا يضمن أن يحصل العملاء على شاشات ذات مستويات سطوع متسقة. يضمن مواصفة نسبة مطابقة الشدة القصوى إلى الدنيا 2:1 للأجزاء مزيدًا من التوحيد البصري داخل الجهاز الواحد. بينما لم يتم تفصيل ذلك صراحةً للطول الموجي أو الجهد الأمامي في هذه الوثيقة، غالبًا ما يتم التحكم في مثل هذه المعايير بدقة في التصنيع لتلبية القيم النموذجية والحدود القصوى/الدنيا المنشورة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهربائية والبصرية النموذجية. بينما لا يتم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الأجهزة توضح عادة العلاقة بين التيار الأمامي وشدة الإضاءة (تظهر زيادة الناتج الضوئي مع التيار)، والعلاقة بين الجهد الأمامي والتيار الأمامي، وتغير شدة الإضاءة مع درجة الحرارة المحيطة. هذه المنحنيات ضرورية للمصممين لتحسين ظروف التشغيل للسطوع والكفاءة المطلوبين مع البقاء ضمن حدود تشغيل الجهاز.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الفيزيائية والتفاوتات المسموح بها

يبلغ ارتفاع الرقم في الجهاز 0.3 بوصة (7.62 مم). يتم توفير أبعاد الغلاف في رسم بجميع القياسات بالمليمترات. التفاوتات القياسية هي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تشمل الملاحظات الميكانيكية الإضافية تفاوت تحول طرف الطرف ±0.4 مم، وحدود على المواد الغريبة وتلوث الحبر على سطح الجزء، وحد على انحناء العاكس، وحد على الفقاعات داخل مادة الجزء. يوصى بقطر ثقب لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) 1.0 مم للحصول على أفضل ملاءمة.

5.2 تكوين الأطراف وتحديد القطبية

يحتوي الجهاز على 10 أطراف في تكوين غلاف ثنائي الخط. يتميز بهيكل كاثود مشترك، مع كاثود مشترك واحد لكل رقم (الرقم 1 والرقم 2). يظهر مخطط الدائرة الداخلية التوصيل البيني لأنودات الأجزاء (A, B, C, D, E, F, G) والنقاط العشرية (DP) لكلا الرقمين بأرقام الأطراف المحددة. يوضح جدول توصيل الأطراف بوضوح تعيين كل رقم طرف لوظيفته (مثال: الطرف 1: الأنود لـ G1,G2؛ الطرف 4: الكاثود المشترك للرقم 2؛ الطرف 7: الكاثود المشترك للرقم 1). هذه المعلومات حاسمة لتخطيط PCB الصحيح وتوصيل النظام.

6. إرشادات اللحام والتجميع

كما ذكر في المواصفات الحرارية، فإن الالتزام الصارم بحدود درجة حرارة اللحام والوقت أمر بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري لرقائق LED، أو روابط الأسلاك، أو الغلاف البلاستيكي. يجب استخدام حجم ثقب PCB الموصى به (1.0 مم) لضمان المحاذاة الميكانيكية المناسبة وتشكيل وصلة اللحام. يجب على المصممين اتباع احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القياسية أثناء التعامل. بالنسبة للتخزين، يجب الحفاظ على نطاق درجة الحرارة المحدد من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية في بيئة جافة.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة المزدوجة الأرقام مثالية للتطبيقات التي تتطلب قراءة رقمية مدمجة مكونة من رقمين. تشمل الاستخدامات الشائعة: أجهزة القياس الرقمية المتعددة، عدادات التردد، شاشات الساعة (عرض الدقائق أو الثواني)، وحدات تحكم درجة الحرارة، موازين الوزن الصغيرة، مؤشرات مستوى شحن البطارية، وشاشات حالة لوحة التحكم.

7.2 اعتبارات التصميم والملاحظات

عند دمج هذه الشاشة، يجب مراعاة عدة عوامل.الحد من التيار:مقاومات الحد من التيار الخارجية إلزامية لكل أنود جزء أو خط كاثود مشترك لضبط السطوع المطلوب وضمان ألا يتجاوز التيار الأمامي المستمر لكل جزء 25 مللي أمبير (مخفض لدرجة الحرارة). يمكن حساب القيمة باستخدام جهد الإمداد، وجهد LED الأمامي (Vf ~2.6V)، والتيار المستهدف.دوائر التشغيل:يحتاج إلى متحكم دقيق أو دائرة متكاملة مخصصة لقيادة الشاشة لتعدد إرسال الرقمين. يتضمن ذلك تمكين كاثود مشترك واحد في كل مرة مع تقديم بيانات الجزء لذلك الرقم، بتردد عالٍ بما يكفي لتجنب الوميض المرئي (عادة >60 هرتز).التداخل:تحدد ورقة البيانات مواصفة تداخل ≤2.5%. يشير هذا إلى الإضاءة غير المقصودة لجزء في الرقم غير المحدد بسبب التسرب أو الاقتران السعوي. يساعد توقيت التعددية وقوة التشغيل المناسبة في تقليل هذا التأثير.زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة ولكن يجب مراعاتها أثناء تصميم الغلاف الميكانيكي لمحاذاة خط رؤية المستخدم النموذجي.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنيات أقدم مثل مصابيح LED أحادية اللون من GaP، فإن استخدام مادة AlInGaP يوفر سطوعًا وكفاءة فائقين للانبعاث الأحمر. الوجه الرمادي مع أجزاء بيضاء هو خيار تصميمي يعزز التباين مقارنة بالوجوه السوداء أو الرمادية بالكامل، خاصة في الضوء المحيط. يعد التصنيف حسب شدة الإضاءة ميزة تمييز رئيسية توفر مستويات سطوع يمكن التنبؤ بها، وهو ما لا يتم ضمانه دائمًا مع الشاشات غير المصنفة. يضمن الغلاف الخالي من الرصاص الامتثال للوائح البيئية الحديثة (RoHS).

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما قيمة المقاوم التي يجب أن أستخدمها لتشغيل جزء عند 10 مللي أمبير من مصدر 5 فولت؟

ج: باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - Vf) / I. R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 أوم. سيكون المقاوم القياسي 240Ω أو 220Ω مناسبًا.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بجهد ثابت بدون تحديد تيار؟

ج: لا. مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. تطبيق جهد ثابت قريب من أو أعلى من Vf بدون مقاوم متسلسل سيؤدي إلى تيار مفرط، مما قد يتجاوز التصنيف الأقصى المطلق ويدمر الجزء.

س: ماذا يعني "كاثود مشترك" لتصميم دوائري؟

ج: في شاشة الكاثود المشترك، يتم توصيل جميع الكاثودات (الأطراف السالبة) لمصابيح LED لرقم واحد معًا داخليًا. لإضاءة رقم، يجب عليك توصيل طرف الكاثود المشترك الخاص به بالأرض (منطق منخفض) وتطبيق جهد موجب (من خلال مقاوم محدد للتيار) على الأنود للجزء الذي ترغب في إضاءته. هذا عكس شاشة الأنود المشترك.

س: كيف أحقق النقاط العشرية؟

ج: يظهر مخطط الدائرة الداخلية أنودات النقطة العشرية (DP) لكل رقم. يتم التحكم فيها بشكل مستقل تمامًا مثل الأجزاء الرئيسية (A-G). لإضاءة نقطة عشرية، يجب عليك تشغيل طرف الأنود المقابل لها بينما يكون الكاثود المشترك لرقمها نشطًا.

10. حالة عملية للتصميم والاستخدام

فكر في تصميم عداد بسيط مكون من رقمين باستخدام متحكم دقيق. ستكون أطراف الإدخال/الإخراج للمتحكم الدقيق متصلة بأنودات الأجزاء (A1/A2 حتى G1/G2، و DP1/DP2) عبر مقاومات تحديد تيار. سيتم توصيل طرفي إدخال/إخراج آخرين بطرفي الكاثود المشترك (كاثود الرقم 1 والرقم 2). ستنفذ البرنامج الثابت روتين تعدد الإرسال: ضع نمط الجزء للرقم 1 على خطوط الأنود، وقم بتمكين (توصيل بالأرض) طرف كاثود الرقم 1 لبضعة ميلي ثانية، ثم عطله. بعد ذلك، اضبط نمط الجزء للرقم 2، وقم بتمكين طرف كاثود الرقم 2، وكرر. يجب أن تكون الدورة سريعة بما يكفي لتظهر كرقم ثنائي ثابت للعين البشرية. يجب حساب التيار لكل جزء بناءً على قيمة المقاوم ودورة عمل التعددية لضمان بقاء تبديد الطاقة المتوسط ضمن الحدود.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج في الوصلة (الجهد الأمامي Vf)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. في LED من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم)، يطلق حدث إعادة التركيب هذا الطاقة في شكل فوتونات (ضوء) في نطاق الطول الموجي الأحمر. يحدد التركيب المحدد لطبقات AlInGaP اللون الدقيق (الطول الموجي) للضوء المنبعث. يحتوي كل جزء من الشاشة على واحدة أو أكثر من رقائق LED الصغيرة هذه. يعمل الغلاف البلاستيكي على تغليف الرقائق، وتوفير الحماية الميكانيكية، والعمل كعدسة لتشكيل الناتج الضوئي للحصول على أفضل مشاهدة.

12. اتجاهات وتطورات التكنولوجيا

بينما يستخدم هذا الجهاز المحدد تقنية AlInGaP للانبعاث الأحمر، فإن سوق شاشات LED الأوسع يستمر في التطور. تشمل الاتجاهات تطوير مواد ذات كفاءة أعلى، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة لنفس السطوع. هناك دفعة نحو كثافة بكسل أعلى وقدرة على الألوان الكاملة في شاشات الأجزاء المتعددة والمصفوفة النقطية. يبسط دمج الإلكترونيات المشغلة مباشرة في غلاف الشاشة ("الشاشات الذكية") تصميم النظام. علاوة على ذلك، تهدف التطورات في مواد التغليف إلى تحسين إدارة الحرارة، مما يسمح بتيارات تشغيل أعلى وسطوع، وتعزيز الموثوقية على نطاق درجة حرارة أوسع. يبقى المبدأ الأساسي للانبعاث الضوئي ذو الحالة الصلبة، لكن مستويات الأداء والتكامل تستمر في الزيادة.