ورقة بيانات شاشة LED الرقمية LTD-5307AG - ارتفاع الرقم 0.56 بوصة (14.22 مم) - لون القطعة أخضر - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

LTD-5307AG هي وحدة عرض LED رقمية عالية الأداء ذات رقم واحد وسبع قطع. وظيفتها الأساسية هي توفير إخراج رقمي أو أبجدي رقمي محدود واضح وساطع في الأجهزة الإلكترونية. تشمل مجالات التطبيق الأساسية لوحات الأجهزة، وشاشات الإلكترونيات الاستهلاكية، وقراءات التحكم الصناعي، ومعدات الاختبار حيث يكون هناك حاجة إلى مؤشر رقمي مضغوط وموثوق ويمكن قراءته بسهولة.

يتمثل التموضع الرئيسي للجهاز في توازنه بين الحجم وإمكانية القراءة وكفاءة الطاقة. تم تصميمه للمهندسين ومطوري المنتجات الذين يحتاجون إلى مكون عرض موثوق يتكامل بسلاسة في الدوائر الرقمية دون الحاجة إلى إلكترونيات قيادة معقدة، وذلك بفضل تكوينه البسيط للكاثود المشترك.

2. غوص عميق في المواصفات الفنية

2.1 الخصائص البصرية

الأداء البصري هو محور وظيفة العرض. يستخدم الجهاز رقائق LED من فوسفيد الغاليوم (GaP) على ركيزة GaP شفافة، وهي تقنية مثبتة لإنتاج انبعاث ضوئي أخضر بكفاءة.

• متوسط الشدة الضوئية (I_V):يتراوح من 800 ميكروكانديلا (الحد الأدنى) إلى 2400 ميكروكانديلا (النموذجي) عند تشغيله بتيار أمامي (I_F) قدره 10 مللي أمبير. تحدد هذه المعلمة السطوع الملحوظ. تشير القيمة النموذجية البالغة 2400 ميكروكانديلا إلى شاشة ساطعة مناسبة للبيئات المضاءة جيدًا.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):565 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يصدر فيه الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) أكبر قدر من الطاقة البصرية، مما يضعه بقوة في المنطقة الخضراء من الطيف المرئي.
• الطول الموجي السائد (λ_d):569 نانومتر. يتوافق هذا الطول الموجي مع اللون الملحوظ للضوء بواسطة العين البشرية، وهو أخضر مصفر قليلاً.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):30 نانومتر. تشير هذه القيمة إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث. قيمة 30 نانومتر نموذجية لمصابيح LED الخضراء القياسية من GaP، مما ينتج عنه لون أخضر مشبع.
• نسبة مطابقة الشدة الضوئية (I_V-m):بحد أقصى 2:1. تضمن هذه المواصفة الحرجة التوحيد البصري عبر الشاشة. وهذا يعني أن سطوع أضعف قطعة لن يقل عن نصف سطوع ألمع قطعة تحت نفس ظروف القيادة، مما يمنع المظهر غير المتساوي.

2.2 الخصائص الكهربائية

تحدد المعلمات الكهربائية الواجهة بين الشاشة ودائرة القيادة.

• الجهد الأمامي لكل قطعة (V_F):عادة 2.6 فولت، بحد أقصى 2.6 فولت عند I_F=20 مللي أمبير. هذه معلمة حاسمة لتصميم قيمة المقاوم المحدد للتيار المتسلسل مع كل قطعة. باستخدام مصدر جهد منطقي قياسي 5 فولت، ستكون قيمة المقاوم المحدد للتيار النموذجية (5V - 2.6V) / 0.02A = 120Ω.
• التيار الأمامي المستمر لكل قطعة (I_F):25 مللي أمبير كحد أقصى. تجاوز هذا التيار سيؤدي إلى تدهور عمر LED وإخراجه الضوئي. توفر ورقة البيانات عامل تخفيض خطي قدره 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية فوق درجة حرارة محيطة 25 درجة مئوية، مما يعني أن الحد الأقصى المسموح به للتيار يتناقص مع ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار الذروة الأمامي لكل قطعة:100 مللي أمبير كحد أقصى، ولكن فقط تحت ظروف النبض (عرض النبضة 0.1 مللي ثانية، دورة عمل 1/10). وهذا يسمح بالتشغيل الزائد لفترة وجيزة لتحقيق سطوع لحظي أعلى في التطبيقات المتعددة الإرسال.
• الجهد العكسي لكل قطعة (V_R):5 فولت كحد أقصى. تطبيق جهد عكسي أعلى يمكن أن يتسبب في فشل فوري وكارثي في وصلة LED.
• التيار العكسي لكل قطعة (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند V_R=5 فولت. هذا هو تيار التسرب عندما يكون LED متحيزًا عكسيًا.

2.3 القيم القصوى المطلقة والاعتبارات الحرارية

تحدد هذه التصنيفات الحدود التشغيلية التي بعدها قد يحدث تلف دائم. وهي ليست للتشغيل العادي.

• تبديد الطاقة لكل قطعة:75 ملي واط. يتم حسابها كـ V_F* I_F. عند V_Fالنموذجي البالغ 2.6 فولت، يكون الحد الأقصى للتيار المستمر حوالي 75mW / 2.6V ≈ 28.8 مللي أمبير، وهو ما يتماشى مع تصنيف التيار المستمر البالغ 25 مللي أمبير.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. يجعل هذا النطاق الواسع الجهاز مناسبًا للتطبيقات في البيئات القاسية، من المجمدات الصناعية إلى حجرات محرك السيارات.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة 1/16 بوصة (≈1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس. هذه مواصفة قياسية لعمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق.

3. نظام التصنيف والتجميع

تشير ورقة البيانات بوضوح إلى أن الأجهزة "مصنفة حسب الشدة الضوئية". وهذا يشير إلى عملية تصنيف أثناء الإنتاج. على الرغم من عدم تقديم رموز تصنيف محددة في هذا المقتطف، فإن التصنيف النموذجي لمثل هذه الشاشات يتضمن تجميع الوحدات بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند تيار اختبار قياسي (مثل 10 مللي أمبير). وهذا يضمن أن المصممين يمكنهم اختيار شاشات بمستويات سطوع متسقة لمنتجاتهم، أو استخدام شاشات من نفس فئة الشدة داخل منتج واحد للحفاظ على مظهر موحد عبر أرقام متعددة.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية". على الرغم من عدم تقديم الرسوم البيانية المحددة في النص، يمكننا استنتاج محتواها وأهميتها القياسية بناءً على المعلمات المدرجة:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):سيظهر هذا الرسم البياني العلاقة الأسية النموذجية للصمام الثنائي. وهو ضروري لفهم انخفاض الجهد عبر LED عند تيارات تشغيل مختلفة، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم السائق بدقة.
• الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي:يظهر هذا المنحنى كيف يزداد السطوع مع التيار. يكون خطيًا عادةً على مدى معين قبل أن تنخفض الكفاءة عند تيارات عالية جدًا بسبب التأثيرات الحرارية.
• الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة:سيوضح هذا الرسم البياني تخفيض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. تنخفض كفاءة LED مع زيادة درجة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند 565 نانومتر ونصف العرض 30 نانومتر، مما يؤكد خصائص اللون الأخضر.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الفيزيائية

يتميز الجهاز بارتفاع رقم 0.56 بوصة، وهو ما يعادل 14.22 مليمترًا. هذا حجم قياسي يوفر توازنًا جيدًا بين إمكانية القراءة واستهلاك مساحة اللوحة. سيوضح رسم أبعاد العبوة (المشار إليه ولكن غير مفصل في النص) عادةً الطول والعرض والارتفاع الإجمالي للوحدة، وأبعاد الرقم والقطعة، وتباعد الأطراف. جميع الأبعاد لها تسامح قياسي يبلغ ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تكوين الأطراف والدائرة الداخلية

LTD-5307AG هي شاشة ذات رقمين، كاثود مشترك، في عبوة واحدة. يتم توفير جدول اتصال الأطراف:

• التكوين:كاثود مشترك. هذا يعني أن جميع الكاثودات (الأطراف السالبة) لقطع كل رقم متصلة معًا داخليًا. لإضاءة قطعة ما، يجب تشغيل طرف الأنود المقابل لها على مستوى عالٍ (من خلال مقاوم محدد للتيار) بينما يتم سحب طرف الكاثود المشترك للرقم إلى مستوى منخفض.
• توزيع الأطراف:يحتوي الجهاز ذو الـ 18 طرفًا على تعيين محدد لأنودات القطع من A إلى G والنقطة العشرية (D.P.) لرقمين (الرقم 1 والرقم 2)، جنبًا إلى جنب مع أطراف الكاثود المشتركة الخاصة بهما (الأطراف 13 و 14). الأطراف 1، 2، 16، 17، 18 معلمة كـ "لا اتصال" (N.C.).
• مخطط الدائرة الداخلية:يشار إليه في ورقة البيانات، سيرسم بصريًا الترابط بين 14 قطعة LED (7 لكل رقم) وعقدتي الكاثود المشتركتين، موضحًا التخطيط الكهربائي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

بناءً على القيم القصوى المطلقة:

• اللحام:الجهاز متوافق مع عمليات تجميع PCB القياسية. المواصفة الحرجة هي 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ على بعد 1.6 مم أسفل الجسم. بالنسبة للحام إعادة التدفق، يكون المظهر الجانبي القياسي الخالي من الرصاص بدرجة حرارة ذروة حوالي 260 درجة مئوية مقبولًا، بشرط التحكم في الوقت فوق السائل.
• التعامل:يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القياسية أثناء التعامل والتجميع، حيث أن رقائق LED حساسة للكهرباء الساكنة.
• التنظيف:إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، فاستخدم الطرق والمذيبات المتوافقة مع العبوة البلاستيكية للجهاز والحشوة الإيبوكسية.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

تكوين الكاثود المشترك متوافق مباشرة مع أطراف الإدخال/الإخراج الدقيقة القياسية أو رقائق فك التشفير/السائق (مثل سجل الإزاحة 74HC595 أو رقائق سائق LED المخصصة). تتضمن دائرة القيادة النموذجية:

1. توصيل أنود كل قطعة بجهد إمداد موجب (مثل 3.3 فولت أو 5 فولت) من خلال مقاوم محدد للتيار فردي.
2. توصيل أطراف الكاثود المشتركة بالأرض عبر مفتاح منخفض الجانب (مثل ترانزستور NPN أو MOSFET). يتم التحكم في المفتاح بواسطة متحكم دقيق لتحديد الرقم النشط.
3. للإرسال المتعدد لرقمين، يقوم المتحكم الدقيق بالتبديل بسرعة بين تنشيط الرقم 1 والرقم 2 مع تحديث أنماط القطع وفقًا لذلك. وهذا يقلل بشكل كبير من عدد أطراف الإدخال/الإخراج المطلوبة.

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومات متسلسلة لكل أنود قطعة. يتم حساب قيمة المقاوم كـ R = (V_supply- V_F) / I_F. لإمداد 5 فولت، V_F=2.6 فولت، و I_F=10 مللي أمبير: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240Ω. سيكون المقاوم القياسي 220Ω أو 270Ω مناسبًا.
• تردد الإرسال المتعدد:عند الإرسال المتعدد لأرقام متعددة، استخدم معدل تحديث مرتفع بما يكفي لتجنب الوميض المرئي، عادةً أعلى من 60 هرتز لكل رقم. لرقمين، يوصى بتردد دورة >120 هرتز.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من التهوية الكافية إذا تم استخدام شاشات متعددة في مساحة ضيقة، خاصة بالقرب من الطرف العلوي لنطاق درجة حرارة التشغيل.
• زاوية المشاهدة:تسلط ورقة البيانات الضوء على "زاوية مشاهدة واسعة". يجب مراعاة ذلك أثناء التصميم الميكانيكي لضمان توجيه الشاشة بشكل صحيح للمستخدم النهائي.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف متحكم دقيق 3.3 فولت؟

ج: ربما، ولكن يجب عليك التحقق من الجهد الأمامي. V_Fالنموذجي هو 2.6 فولت. قد يوفر طرف 3.3 فولت فقط 3.3V - 2.6V = 0.7 فولت عبر المقاوم المحدد للتيار، مما يحد من الحد الأقصى للتيار وبالتالي السطوع. من الأكثر أمانًا عمومًا استخدام دائرة سائق أو جهد إمداد أعلى لجانب الأنود.

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج: طول موجة الذروة (565 نانومتر) هو الذروة الفيزيائية لطيف الضوء المنبعث. الطول الموجي السائد (569 نانومتر) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي سيبدو له نفس لون إخراج LED للعين البشرية. الطول الموجي السائد أكثر صلة بالإدراك اللوني.

س: كيف أحقق سطوعًا موحدًا عبر جميع القطع؟

ج: استخدم قيم مقاومات تحديد تيار متطابقة لجميع القطع. تضمن نسبة مطابقة الشدة الضوئية المدمجة (بحد أقصى 2:1) أنه حتى مع تيارات القيادة المتطابقة، لن تختلف القطع في السطوع بأكثر من عامل اثنين. للتطبيقات الحرجة، اختر شاشات من نفس فئة الشدة.

9. مبدأ التشغيل

يعمل LTD-5307AG على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات P-N. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الصمام الثنائي (حوالي 2.1-2.6 فولت لهذا الجهاز GaP)، تندمج الإلكترونات من المادة من النوع N مع الفجوات من المادة من النوع P في منطقة الاستنزاف. في مصابيح LED فوسفيد الغاليوم (GaP)، يطلق حدث إعادة التركيب هذا الطاقة في شكل فوتونات (ضوء) بطول موجي يتوافق مع طاقة فجوة النطاق للمادة، والتي تقع في المنطقة الخضراء من الطيف. تسمح الركيزة الشفافة GaP للمزيد من هذا الضوء المولد داخليًا بالهروب، مما يساهم في كفاءة أعلى. يتم إضاءة القطع المحددة عن طريق تطبيق تحيز أمامي انتقائي على أنود القطعة المطلوبة بينما يتم تأريض الكاثود المشترك للرقم المقابل.

10. السياق التكنولوجي والاتجاهات

يمثل LTD-5307AG تقنية ناضجة وموثوقة تعتمد على مادة GaP. بينما تقدم تقنيات العرض الأحدث مثل OLEDs وmicro-LEDs ومصابيح LED عالية الكفاءة القائمة على InGaN مزايا من حيث نطاق الألوان والكفاءة والدقة للرسومات المعقدة، تظل شاشات LED الرقمية التقليدية ذات السبعة قطع مثل هذه ذات صلة عالية. تشمل مزاياها البساطة الشديدة في التحكم، والموثوقية العالية جدًا والعمر الطويل، والسطوع والتباين الممتازين، ونطاق درجة حرارة التشغيل الواسع، والتكلفة المنخفضة. إنها الخيار الأمثل للتطبيقات التي تحتاج فيها فقط إلى عرض المعلومات الرقمية أو الأبجدية الرقمية البسيطة بوضوح وموثوقية تحت ظروف بيئية مختلفة، كما هو الحال في أدوات التحكم الصناعية، والأجهزة الطبية، ولوحات عدادات السيارات (للأدوات الثانوية)، والأجهزة المنزلية. الاتجاه في هذا القطاع هو نحو كفاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل مللي أمبير)، وجهد أمامي أقل لتكون أكثر توافقًا مع المنطق منخفض الجهد الحديث، وحجم عبوة أصغر مع الحفاظ على إمكانية القراءة أو تحسينها.