ورقة بيانات شاشة LED طراز LTP-1057AHR - ارتفاع المصفوفة 1.24 بوصة (31.5 مم) - مصفوفة نقاط 5x7 - لون أحمر برتقالي - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTP-1057AHR هي وحدة عرض أبجدية رقمية أحادية الرقم، مُصممة للتطبيقات التي تتطلب إخراج أحرف واضح ومقروء. وظيفتها الأساسية هي تمثيل البيانات بصريًا، عادةً أحرف مُرمزة بنظام ASCII أو EBCDIC، من خلال مصفوفة من الثنائيات الباعثة للضوء (LED) القابلة للعنونة بشكل فردي.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

يقدم الجهاز عدة مزايا رئيسية للتكامل في الأنظمة الإلكترونية:

• حجم الحرف الكبير:يتميز بارتفاع مصفوفة يبلغ 1.24 بوصة (31.5 مم)، مما يضمن وضوحًا ممتازًا من مسافة وفي ظروف إضاءة مختلفة.
• استهلاك منخفض للطاقة:مُصمم للعمل بكفاءة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تعمل بالبطاريات أو التي تراعي استهلاك الطاقة.
• قابلية قراءة ممتازة:يوفر عرضًا بزاوية رؤية واسعة في مستوى واحد، مع وجه أحمر ونقاط حمراء لتحقيق تباين عالٍ.
• موثوقية عالية:كوحدة صلبة الحالة، فإنه يوفر عمرًا تشغيليًا طويلاً ومتانة ضد الصدمات والاهتزازات مقارنة بشاشات العرض الميكانيكية.
• واجهة قياسية:مصفوفة 5x7 مع بنية اختيار X-Y (صف-عمود) متوافقة مع واجهات المتحكمات الدقيقة (Microcontroller) ودارات السائق (Driver IC) الشائعة.
• مرونة في التصميم:يمكن تكديس الوحدات أفقيًا، مما يسمح بإنشاء شاشات متعددة الأرقام.
• ضمان الجودة:يتم تصنيف الأجهزة (توزيعها في مجموعات) بناءً على شدة الإضاءة، مما يضمن اتساق السطوع عبر وحدات متعددة في التجميع.
• الامتثال البيئي:الغلاف خالٍ من الرصاص، متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).

1.2 التطبيقات المستهدفة والسوق

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

• معدات المكتب:لوحات الأجهزة، مؤشرات الحالة على الطابعات، آلات النسخ، أو أجهزة الفاكس.
• معدات الاتصالات:شاشات القنوات، مؤشرات قوة الإشارة، أو قراءات الحالة.
• أنظمة التحكم الصناعية:عرض معاملات العمليات، حالة الآلة، أو قراءات المؤقتات.
• معدات الاختبار والقياس:قراءات رقمية للملتيميديا، عدادات التردد، أو مصادر الطاقة.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:شاشات لمعدات الصوت، الأجهزة المنزلية، أو مشاريع الهواة.

من المهم جدًا ملاحظة أن هذه الشاشة ليست مصممة للتطبيقات التي قد يؤدي فشلها فيها إلى تعريض الحياة أو الصحة للخطر بشكل مباشر (مثل الطيران، أجهزة دعم الحياة الطبية، أنظمة التحكم الحرجة في النقل) دون استشارة مسبقة وتأهيل محدد.

2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا لمعايير الأداء الكهربائي والبصري للجهاز.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

هذه هي حدود الإجهاد التي لا يجب تجاوزها تحت أي ظرف، حتى ولو للحظة. التشغيل خارج هذه الحدود قد يسبب تلفًا دائمًا.

• تبديد الطاقة لكل قطعة (Segment):75 ميلي واط. هذا يحد من التأثير المشترك للتيار الأمامي (I_F) والجهد الأمامي (V_F).
• تيار الذروة الأمامي لكل قطعة:60 مللي أمبير، ولكن فقط في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا مخصص لأنظمة التعدد (Multiplexing).
• التيار الأمامي المستمر لكل قطعة:25 مللي أمبير عند درجة حرارة 25°مئوية. يتناقص هذا التقييم خطيًا بمقدار 0.33 مللي أمبير/°مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (T_a) فوق 25°مئوية. على سبيل المثال، عند 65°مئوية، سيكون الحد الأقصى للتيار المستمر تقريبًا: 25 مللي أمبير - [ (65°مئوية - 25°مئوية) * 0.33 مللي أمبير/°مئوية ] = 25 مللي أمبير - 13.2 مللي أمبير = 11.8 مللي أمبير.
• نطاقات درجة الحرارة:يتم تحديد درجات حرارة التشغيل والتخزين من -35°مئوية إلى +85°مئوية.
• درجة حرارة اللحام:بحد أقصى 260°مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس الجهاز. هذا أمر بالغ الأهمية لعمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف اختبار محددة عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25°مئوية.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):تتراوح من 1780 ميكرو كانديلا (الحد الأدنى) إلى 4000 ميكرو كانديلا (النموذجي) عند تشغيلها بتيار نبضي (I_p) قدره 80 مللي أمبير بدورة عمل 1/16. يسمح هذا التيار النبضي العالي بإدراك سطوع عالٍ في التطبيقات المتعددة.
• خصائص الطول الموجي:
  • الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_p):630 نانومتر (طيف أحمر برتقالي). مقاس عند I_F=20mA.
  • نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):40 نانومتر. هذا يشير إلى انتشار الطول الموجي للضوء المنبعث.
  • الطول الموجي السائد (λ_d):621 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية لمطابقة لون الضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي لكل قطعة (V_F):يتراوح من 2.0 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.6 فولت (النموذجي) عند I_F=20mA. يجب أن يأخذ تصميم الدارة في الاعتبار هذا النطاق لضمان تشغيل تيار ثابت.
• التيار العكسي لكل قطعة (I_R):بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت. تحذر ورقة البيانات صراحةً من أن حالة الجهد العكسي هذه هي لأغراض الاختبار فقط ولا يجب تشغيل الجهاز بشكل مستمر تحت انحياز عكسي.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (I_V-m):بحد أقصى 2:1 بين القطع عند تشغيلها بـ I_F=10mA. هذا يحدد أقصى تباين مسموح به في السطوع بين القطع (النقاط) المختلفة داخل وحدة العرض نفسها.

ملاحظة مهمة حول قياس شدة الإضاءة:يتم قياس الشدة باستخدام مزيج من مستشعر ومرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن ارتباط القيمة بإدراك السطوع البشري.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الأجهزة \"مصنفة حسب شدة الإضاءة\". هذا يشير إلى عملية تصنيف أو فرز.

• تصنيف شدة الإضاءة:بعد التصنيع، يتم اختبار مصابيح LED وفرزها إلى مجموعات مختلفة (صناديق) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند تيار اختبار قياسي. هذا يضمن أنه عندما يختار المصمم مكونات من نفس رمز التصنيف، سيكون للشاشات مستويات سطوع متشابهة جدًا. هذا أمر بالغ الأهمية عند تجميع عدة شاشات جنبًا إلى جنب لتجنب اختلافات السطوع الملحوظة (\"بقع ساطعة\" أو \"بقع خافتة\"). توصي ورقة البيانات باستخدام شاشات من نفس التصنيف للتطبيقات متعددة الوحدات.
• تصنيف الطول الموجي/اللون:على الرغم من عدم تفصيله صراحةً في المقتطف المقدم، فمن الممارسات الشائعة لمصنعي مصابيح LED أيضًا تصنيف الأجهزة بناءً على الطول الموجي السائد (λ_d) أو إحداثيات اللونية لضمان اتساق اللون. من المحتمل أن يكون الـ λ_d المحدد البالغ 621 نانومتر هو القيمة المستهدفة المركزية لهذا المنتج.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية\". هذه التمثيلات الرسومية ضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظروف غير قياسية. على الرغم من أن المنحنيات المحددة غير مرفقة في النص، فإنها تشمل عادةً:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد. سيظهر المنحنى جهد التشغيل (Turn-on voltage) وكيف يزداد V_F مع زيادة I_F. هذا أمر حيوي لتصميم دارات تحديد التيار.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I-L):يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع تيار التشغيل. يكون خطيًا بشكل عام على مدى معين ولكنه سيشبع عند تيارات عالية جدًا. هذا يساعد في تحسين تيار التشغيل للحصول على السطوع المطلوب مقابل الكفاءة والعمر الافتراضي.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح كيف ينخفض إخراج الضوء مع زيادة درجة حرارة التقاطع (Junction temperature) لمصباح LED. منحنى التناقص هذا (Derating curve) حاسم للتطبيقات التي تعمل في درجات حرارة محيطة عالية.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند ~630 نانومتر وعرض النصف البالغ 40 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد الغلاف

للجهاز مخطط مادي محدد. جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامحات قياسية تبلغ ±0.25 مم (0.01 بوصة) ما لم يُذكر خلاف ذلك. يُشار إلى الرسم الأبعادي الدقيق في ورقة البيانات.

5.2 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

تحتوي الشاشة على تكوين 14 طرفًا، حيث الطرفان 11 و12 \"بدون طرف\" (NC). يظهر مخطط الدائرة الداخلية بنية كاثود مشترك للصفوف وأنودات فردية للأعمدة، مشكلة مصفوفة 5x7. توصيل الأطراف كما يلي:

• الطرف 1: كاثود الصف 5
• الطرف 2: كاثود الصف 7
• الطرف 3: أنود العمود 2
• الطرف 4: أنود العمود 3
• الطرف 5: كاثود الصف 4
• الطرف 6: أنود العمود 5
• الطرف 7: كاثود الصف 6
• الطرف 8: كاثود الصف 3
• الطرف 9: كاثود الصف 1
• الطرف 10: أنود العمود 4
• الطرف 11: لا يوجد توصيل
• الطرف 12: لا يوجد توصيل
• الطرف 13: أنود العمود 1
• الطرف 14: كاثود الصف 2

يجب اتباع ترتيب الأطراف هذا بعناية للتشغيل الصحيح للشاشة. يعني تصميم الكاثود المشترك أنه لإضاءة نقطة محددة، يجب تشغيل أنود العمود المقابل لها بجهد عالٍ (مع تحديد التيار)، بينما يجب سحب كاثود الصف الخاص بها إلى جهد منخفض.

6. إرشادات اللحام، التجميع، والتخزين

6.1 عملية اللحام

يحدد التقييم الأقصى المطلق ملف تعريف درجة حرارة اللحام: بحد أقصى 260°مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ، مقاسة عند نقطة 1.6 مم أسفل جسم الغلاف. هذا تقييم قياسي للمكونات ذات الثقوب المارة (Through-hole) للحام بالموجة. للحام بإعادة التدفق (Reflow) للأنواع السطحية (SMD) (المشار إليها في التخزين)، سيكون مطلوبًا ملف تعريف محدد يتوافق مع مستوى حساسية الرطوبة (MSL) للغلاف.

6.2 ظروف التخزين

التخزين السليم ضروري لمنع أكسدة الأطراف وضمان قابلية اللحام.

• لشاشات الثقوب المارة (LTP-1057AHR):قم بالتخزين في العبوة الأصلية عند درجة حرارة من 5°مئوية إلى 30°مئوية وأقل من 60% رطوبة نسبية (RH). لا يُنصح بالتخزين طويل الأمد.
• لشاشات LED السطحية (المشار إليها):
  • في الكيس المغلق:من 5°مئوية إلى 30°مئوية، أقل من 60% رطوبة نسبية.
  • بعد فتح الكيس:من 5°مئوية إلى 30°مئوية، أقل من 60% رطوبة نسبية، لمدة أقصاها 168 ساعة (7 أيام) إذا كان مستوى MSL هو المستوى 3. بعد هذه الفترة، يُنصح بالتجفيف (Bake-out) عند 60°مئوية لمدة 24 ساعة قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع تلف \"انفجار الفشار\" (Popcorning) أثناء إعادة التدفق.
• توصية عامة:استهلك المخزون بسرعة وتجنب التراكم الكبير طويل الأمد.

7. توصيات تصميم التطبيق والتحذيرات

توفر ورقة البيانات إرشادات حاسمة لتصميم واستخدام الدارة بشكل موثوق.

• طريقة التشغيل:يُوصى بشدة باستخدام تشغيل التيار الثابت بدلاً من الجهد الثابت لضمان اتساق شدة الإضاءة وطول العمر، حيث أن الجهد الأمامي لـ LED له تسامح ويتغير مع درجة الحرارة.
• حماية الدارة:يجب أن تحمي دارة التشغيل من الجهود العكسية وارتفاعات الجهد العابرة أثناء عمليات التشغيل/الإيقاف، حيث أن الانحياز العكسي يمكن أن يسبب هجرة للمعادن داخل الشريحة وعطلًا.
• تحديد التيار:يجب اختيار تيار التشغيل الآمن مع مراعاة أقصى درجة حرارة محيطة، وتطبيق عامل التناقص (Derating factor) من الحدود القصوى المطلقة.
• إدارة الحرارة:تجنب درجات حرارة تشغيل أعلى من الموصى بها، لأن هذا يسرع من تدهور إخراج الضوء (انخفاض التدفق الضوئي) ويمكن أن يؤدي إلى فشل مبكر.
• اعتبارات بيئية:تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في بيئات عالية الرطوبة لمنع التكثيف على الشاشة.
• التعامل الميكانيكي:لا تطبق قوة غير طبيعية على جسم الشاشة أثناء التجميع. إذا كنت تستخدم غشاء غطاء أمامي، تأكد من أنه لا يضغط بإحكام على سطح الشاشة، لأن المادة اللاصقة قد تسبب انزياح الغشاء.
• اتساق الشاشات المتعددة:للتطبيقات التي تستخدم شاشتين أو أكثر، اختر وحدات من نفس تصنيف شدة الإضاءة لتجنب السطوع غير المتساوي (عدم تجانس اللون).

8. مبدأ التشغيل

شاشة LTP-1057AHR هي شاشة LED مصفوفة النقاط. وهي تتكون من 35 عنصر LED فردي (5 أعمدة × 7 صفوف) مرتبة في شبكة مستطيلة. كل LED (نقطة) هو تقاطع شبه موصل p-n يشع ضوءًا أحمر برتقاليًا عند انحيازه أماميًا - وهي ظاهرة تسمى الانبعاث الكهربائي الضوئي (Electroluminescence). يتم تحديد اللون المحدد بواسطة طاقة فجوة النطاق (Bandgap energy) لمادة أشباه الموصلات المستخدمة (GaAsP/GaP أو AlInGaP/GaAs كما هو مذكور). يتم تعددية (Multiplex) الشاشة: من خلال تفعيل (سحب التيار إلى الأرض) كاثود صف واحد في كل مرة مع تطبيق تيار أمامي على أنودات الأعمدة المناسبة لذلك الصف، يمكن عرض حرف كامل. يحدث هذا المسح (Scan) أسرع مما تستطيع العين البشرية إدراكه، مما يخلق صورة مستقرة مع تقليل عدد أطراف السائق المطلوبة بشكل كبير مقارنة بتشغيل كل من مصابيح LED الـ 35 بشكل فردي.

9. أسئلة وأجوبة تصميم شائعة

س: ما هو الغرض من تقييم دورة العمل 1/16 لشدة الإضاءة؟

ج: الشاشة مصممة للعمل المتعدد (Multiplexed). التيار النبضي 80mA عند دورة عمل منخفضة (مثل 1/16) يوفر سطوعًا لحظيًا عاليًا. عند حساب المتوسط بمرور الوقت ودمجه مع استمرارية الرؤية (Persistence of vision)، فإن هذا يخلق إدراكًا لشاشة ساطعة ومستقرة مع الحفاظ على متوسط الطاقة وتبديد الحرارة لكل LED ضمن حدود آمنة.

س: لماذا يعتبر الانحياز العكسي خطيرًا جدًا على شاشة LED هذه؟

ج: تطبيق جهد عكسي يتجاوز الحد الأقصى المنخفض جدًا (المستنتج من اختبار I_R عند 5V) يمكن أن يسبب انهيار تقاطع أشباه الموصلات. والأكثر خبثًا، حتى الجهود العكسية الأقل بمرور الوقت يمكن أن تسبب هجرة كهربائية (Electromigration) لذرات المعدن داخل الشريحة، مما يؤدي إلى زيادة تيار التسرب أو حدوث قصر مباشر، مما يتلف القطعة بشكل دائم.

س: كيف أحسب مقاومة تحديد التيار المطلوبة لقطعة؟

ج: استخدم أسوأ حالة للجهد الأمامي (V_F max = 2.6V) من ورقة البيانات. لمصدر جهد ثابت (V_supply)، قيمة المقاومة R = (V_supply - V_F) / I_F. اختر I_F بناءً على السطوع المطلوب، مع التأكد من أنه أقل من حد التيار المستمر المتناقص لدرجة حرارة التشغيل لديك. على سبيل المثال، مع مصدر 5V، و V_F=2.6V، و I_F=15mA: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 أوم. دارة سائق التيار الثابت هي حل أكثر قوة.

س: هل يمكنني استخدام هذه الشاشة في الهواء الطلق؟

ج: نطاق درجة حرارة التشغيل (-35°مئوية إلى +85°مئوية) يسمح بالعديد من الظروف الخارجية. ومع ذلك، فإن الجهاز ليس مقاومًا للماء أو محكمًا ضد الغبار والرطوبة بشكل متأصل. للاستخدام في الهواء الطلق، يجب وضعه في غلاف (Enclosure) ذو تصنيف مناسب يحميه من العوامل الجوية، ويدير التكثيف، وربما يتضمن حاجبًا للشمس للحفاظ على التباين في ضوء الشمس المباشر.