ورقة بيانات شاشة عرض سباعية الأقسام برتقالية مائلة للحمرة مقاس 7.62 مم - الحجم 19.0x13.2x8.0 مم - جهد أمامي 2.0 فولت - استطاعة 60 ميلي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة المواصفات الفنية لشاشة عرض أبجدية رقمية سباعية الأقسام بارتفاع رقم 7.62 مم (0.3 بوصة). تم تصميم الجهاز للتركيب عبر الثقب (THT) ويستخدم تقنية شريحة AlGaInP لإصدار ضوء برتقالي مائل للحمرة. يتميز بأجزاء مضيئة باللون الأبيض على سطح خلفية رمادية، مما يعزز التباين وسهولة القراءة، خاصة في ظروف الإضاءة المحيطة الساطعة. يتم تصنيف المنتج وفقًا للشدة الضوئية وهو متوافق مع معايير البيئة الخالية من الرصاص ومعايير RoHS، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات الإلكترونية التي تتطلب قراءات رقمية أو أبجدية رقمية محدودة موثوقة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذه الشاشة التزامها ببصمة قياسية صناعية، مما يضمن التوافق مع تخطيطات اللوحات المطبوعة (PCB) الحالية والمقابس المصممة لهذا الحجم الشائع. يعد استهلاكها المنخفض للطاقة فائدة رئيسية للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو الموفرة للطاقة. تحسن راتنج السطح الرمادي التباين بشكل كبير عن طريق تقليل الضوء المحيط المنعكس، مما يجعل الأجزاء المضيئة تبرز بوضوح أكبر. يستهدف الجهاز بشكل أساسي التطبيقات التي تتطلب شاشات رقمية متينة وواضحة القراءة وفعالة من حيث التكلفة، مثل الأجهزة المنزلية الاستهلاكية، وألواح أجهزة القياس الصناعية، وأنظمة القراءة الرقمية المختلفة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

توفر الأقسام التالية تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمواصفات الكهربائية والبصرية والحرارية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

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

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الموصى به للتشغيل المستمر.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل ≤ 10%، تردد ≤ 1 كيلو هرتز) ولا يجب استخدامه للانحياز المستمر.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ميلي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25 درجة مئوية. يجب الرجوع إلى منحنى تخفيض الطاقة لدرجات الحرارة الأعلى.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ، وهو ما هو نموذجي لعمليات اللحام الموجي أو اليدوي.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة قياسية تبلغ 25 درجة مئوية وتحدد أداء الجهاز في ظل ظروف التشغيل العادية.

• الشدة الضوئية (I_v):القيمة النموذجية هي 17.6 مللي كانديلا لكل مقطع عند تشغيله بتيار أمامي (I_F) قدره 10 مللي أمبير. الحد الأدنى للقيمة المحددة هو 7.8 مللي كانديلا. ينطبق تسامح ±10% على الشدة الضوئية. يجب على المصممين استخدام القيمة الدنيا لحسابات السطوع في أسوأ الحالات.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):621 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الانبعاث الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):615 نانومتر (نموذجي). يصف هذا الطول الموجي اللون المدرك للضوء وهو أكثر صلة بالرؤية البشرية من الطول الموجي الذروي.
• عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ):18 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ يعني عرض النطاق الأصغر لونًا أكثر أحادية اللون.
• الجهد الأمامي (V_F):2.0 فولت نموذجي، 2.4 فولت كحد أقصى عند I_F=20 مللي أمبير. التسامح هو ±0.1 فولت. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند V_R=5 فولت. هذا هو تيار التسرب عندما يكون الجهاز في انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات إلى أن الأجهزة \"مصنفة حسب الشدة الضوئية\". وهذا يعني وجود عملية تصنيف أو فرز بعد التصنيع.

• تصنيف الشدة الضوئية:معيار التصنيف الأساسي هو الشدة الضوئية (I_v). يتم اختبار الأجهزة وتجميعها في نطاقات شدة محددة أو رموز \"CAT\" (كما هو مشار إليه في ملصق التعبئة). وهذا يضمن اتساق السطوع ضمن دفعة إنتاج واحدة أو طلب واحد. يجب أن يدرك المصممون الذين يحددون هذا الجزء أن السطوع قد يختلف بين رموز CAT المختلفة.
• اللون/الطول الموجي:على الرغم من عدم ذكرها صراحةً كمعلمة مصنفة، إلا أن القيم النموذجية للطول الموجي الذروي (621 نانومتر) والسائد (615 نانومتر) مقدمة. بالنسبة لمعظم التطبيقات التي تستخدم AlGaInP للون البرتقالي المائل للحمرة، يكون تباين اللون عادةً ضيقًا، ولكن يجب على التطبيقات الحرجة المتعلقة بمطابقة الألوان التحقق من المورد.
• الجهد الأمامي:التسامح المحدد هو ±0.1 فولت، وهو ضيق نسبيًا. على الرغم من أنه ليس بالضرورة تصنيفًا رسميًا، إلا أن هذا التسامح الضيق يبسط تصميم السائق عن طريق تقليل التباين في انخفاض الجهد عبر الشاشة.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات منحنيات الخصائص النموذجية الضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف غير قياسية.

4.1 توزيع الطيف

يظهر منحنى الإخراج الطيفي ذروة انبعاث مميزة حول 621 نانومتر، مما يؤكد اللون البرتقالي المائل للحمرة. يشير عرض النطاق 18 نانومتر إلى لون مشبع بشكل معقول. شكل المنحنى نموذجي لمواد AlGaInP.

4.2 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يوضح هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد. يظهر أنه بالنسبة لتيار أمامي معين (مثل 20 مللي أمبير)، سيكون الجهد الأمامي عادةً حوالي 2.0 فولت. يمثل ميل المنحنى المقاومة الديناميكية لوصلة LED. يستخدم المصممون هذا لحساب جهد الإمداد اللازم وقيمة المقاوم التسلسلي لتنظيم التيار بشكل صحيح.

4.3 منحنى تخفيض التيار الأمامي

هذا أحد أهم الرسوم البيانية للتصميم الموثوق. يوضح كيف يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية. عند أقصى درجة حرارة تشغيل تبلغ 85 درجة مئوية، يكون التيار المستمر المسموح به أقل بكثير من التقييم الأقصى المطلق البالغ 25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. تجاهل هذا التخفيض يمكن أن يؤدي إلى تسارع استهلاك اللومن، وانزياح اللون، وفشل كارثي بسبب ارتفاع درجة الحرارة.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

تمتلك الشاشة بصمة قياسية DIP (حزمة ثنائية الخط). تشمل الأبعاد الرئيسية من الرسم:

• الارتفاع الكلي: 8.0 مم (الحد الأقصى)
• عرض الجسم: 13.2 مم (اسمي)
• طول الجسم: 19.0 مم (اسمي)
• ارتفاع الرقم: 7.62 مم (0.3 بوصة)
• تباعد الأطراف (الدبابيس): 2.54 مم (0.1 بوصة) شبكة قياسية.
• قطر الطرف: 0.5 مم (نموذجي)

التسامح هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذه الأبعاد حيوية لتخطيط اللوحة المطبوعة (PCB)، مما يضمن التركيب المناسب في فتحة التثبيت والتباعد الصحيح للحام الموجي.

5.2 مخطط الدبابيس وتحديد القطبية

يظهر مخطط الدائرة الداخلية تكوينًا ذو كاثود مشترك للأقسام السبعة. هذا يعني أن جميع مصابيح LED للأقسام تشترك في اتصال سالب مشترك (كاثود). الأنودات الفردية للأقسام من a إلى g موجودة على دبابيس منفصلة. يجب توصيل دبوس الكاثود المشترك بالأرض (أو الجهد المنخفض) في الدائرة. يجب الرجوع إلى مخطط الدبابيس أثناء تصميم اللوحة المطبوعة (PCB) لتوجيه الإشارات بشكل صحيح إلى كل مقطع. سيؤدي التوصيل الخاطئ إلى عدم إضاءة الأقسام أو عرض أرقام/أحرف غير صحيحة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

• اللحام:الحد الأقصى المطلق لدرجة حرارة اللحام هو 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 5 ثوانٍ. هذا مناسب للحام اليدوي بمكواة أو عمليات اللحام الموجي. يجب الحرص على تجنب التعرض الطويل للحرارة لمنع تلف العبوة البلاستيكية والروابط السلكية الداخلية.
• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):رقائق LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). تشمل احتياطات التعامل الموصى بها استخدام أساور معصم مؤرضة، ومحطات عمل آمنة من التفريغ الكهروستاتيكي مع حصائر موصلة، والتأريض المناسب لجميع المعدات. يجب معالجة المواد العازلة بمؤينات أو الاحتفاظ بها عند رطوبة مضبوطة لتبديد الشحنة.
• التنظيف:على الرغم من عدم تحديده، يمكن استخدام عمليات تنظيف اللوحات المطبوعة (PCB) القياسية المتوافقة مع عبوات راتنج الإيبوكسي. استشر الشركة المصنعة لتوافق كيميائي محدد.
• التخزين:يجب تخزين الأجهزة ضمن نطاق درجة حرارة التخزين المحدد (-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية) في بيئة منخفضة الرطوبة وآمنة من التفريغ الكهروستاتيكي.

7. معلومات التعبئة والطلب

• تنسيق التعبئة:يتم تعبئة الأجهزة في أنابيب، ثم صناديق، وأخيرًا كراتين. التعبئة المحددة هي 26 قطعة لكل أنبوب، 88 أنبوبًا لكل صندوق، و4 صناديق لكل كرتونة، بإجمالي 9,152 قطعة لكل كرتونة.
• معلومات الملصق:يتضمن ملصق التعبئة معلومات حاسمة للتتبع والتعريف:
  • CPN: رقم جزء العميل
  • P/N: رقم جزء الشركة المصنعة (مثل ELS-321USOWA/S530-A4)
  • QTY: الكمية في العبوة
  • CAT: رتبة الشدة الضوئية (رمز التصنيف)
  • LOT No.: رقم دفعة التصنيع للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

كونها شاشة ذات كاثود مشترك، يتم تشغيلها عادةً بواسطة متحكم دقيق أو دائرة متكاملة مخصصة لقيادة العرض (مثل سجل الإزاحة 74HC595، أو MAX7219). يتم توصيل أنود كل مقطع بمخرج السائق من خلال مقاوم محدد للتيار. يتم حساب قيمة هذا المقاوم (R_series) باستخدام قانون أوم: R_series= (V_supply- V_F) / I_F. باستخدام أقصى V_F(2.4 فولت) لتصميم قوي، و I_Fمطلوب قدره 10 مللي أمبير مع إمداد 5 فولت: R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ω. سيكون المقاوم القياسي 270 Ω مناسبًا. يتم تحويل دبوس (دبابيس) الكاثود المشترك إلى الأرض بواسطة المتحكم لتمكين الرقم.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا تسلسليًا أو سائق تيار ثابت. سيؤدي التوصيل المباشر بمصدر جهد إلى تدمير LED بسبب التيار المفرط.
• التعددية الزمنية (Multiplexing):لشاشات العرض متعددة الأرقام، التعددية الزمنية شائعة لتوفير دبابيس الإدخال/الإخراج. تأكد من أن التيار الذروي في التصميمات المتعددة لا يتجاوز تقييم I_FP(60 مللي أمبير) وأن متوسط التيار مع مرور الوقت يحترم تخفيض I_Fلدورة العمل المستخدمة.
• زاوية المشاهدة:تحسن الخلفية الرمادية التباين ولكنها قد تؤثر قليلاً على زاوية المشاهدة مقارنة بخلفية سوداء. ضع في الاعتبار موضع المشاهدة المقصود للمنتج النهائي.
• إدارة الحرارة:في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بالقرب من أقصى تيار، تأكد من وجود تهوية كافية حول الشاشة لمنع تجاوز درجة حرارة الوصلة للحدود الآمنة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم أو الشاشات الأصغر، يقدم هذا الجهاز مزايا محددة:

• مقارنة بشاشات التوهج أو VFD:استهلاك طاقة أقل بكثير، عمر أطول، مقاومة أعلى للصدمات/الاهتزازات، وتشغيل أكثر برودة.
• مقارنة بشاشات LED الأصغر (مثل رقم 5 مم أو 3 مم):يقدم ارتفاع الرقم 7.62 مم قابلية قراءة فائقة من مسافة، مما يجعله مناسبًا لأجهزة القياس اللوحية والأجهزة حيث قد لا يكون المستخدم قريبًا.
• مقارنة بشاشات LCD:مصابيح LED مضيئة ذاتيًا، مما يوفر وضوح رؤية ممتاز في ظروف الإضاءة المنخفضة بدون إضاءة خلفية. كما أن لديها نطاق تشغيل أوسع بكثير لدرجة الحرارة ووقت استجابة أسرع.
• المميز الرئيسي:يجمع هذا العرض بين الحجم القياسي الصناعي 7.62 مم، والسطح الرمادي المعزز للتباين، وتكنولوجيا AlGaInP الموثوقة للانبعاث البرتقالي المائل للحمرة، مما يضع هذه الشاشة كخيار قوي وواضح القراءة وفعال في استهلاك الطاقة للقراءات الرقمية الصناعية والاستهلاكية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بتيار 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟

نعم، ولكن بحذر. الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر هو 25 مللي أمبير عند درجة حرارة محيطة 25 درجة مئوية. التشغيل بتيار 20 مللي أمبير ضمن المواصفات، لكنكيجبالرجوع إلى منحنى تخفيض التيار الأمامي إذا كان من المتوقع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. عند 85 درجة مئوية، يكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر أقل بكثير. للتشغيل الموثوق على المدى الطويل، غالبًا ما يكون التشغيل بتيار 10-15 مللي أمبير ممارسة أكثر أمانًا تزيد أيضًا من العمر التشغيلي.

10.2 لماذا الجهد الأمامي النموذجي (2.0 فولت) أقل من بعض مصابيح LED البيضاء أو الزرقاء؟

يتم تحديد الجهد الأمامي بشكل أساسي من خلال طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة. لدى AlGaInP، المستخدمة للألوان البرتقالية المائلة للحمرة/الحمراء/الكهرمانية، طاقة فجوة نطاق أقل من مواد InGaN المستخدمة لمصابيح LED الزرقاء والخضراء والبيضاء. تتطلب فجوة النطاق الأقل طاقة أقل (جهد أقل) للإلكترونات لتتجاوز وتصدر فوتونات.

10.3 ماذا يعني \"مصنف حسب الشدة الضوئية\" لتصميمي؟

يعني أن الشاشات من دفعات إنتاج مختلفة أو المميزة برموز \"CAT\" مختلفة قد يكون لها مستويات سطوع مختلفة. إذا كان السطوع الموحد عبر جميع الوحدات في منتجك أمرًا بالغ الأهمية، فيجب عليك تحديد وشراء أجهزة من تصنيف شدة واحد (رمز CAT). بالنسبة لمعظم التطبيقات، يكون التباين ضمن التسامح المحدد (±10%) مقبولاً.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم فولتميتر بسيط مكون من 3 أرقام لمصدر طاقة مكتبي، يعمل في بيئة تصل إلى 50 درجة مئوية.

خطوات التصميم:

1. اختيار تيار التشغيل:استهدف 10 مللي أمبير لكل مقطع للحصول على سطوع جيد وطول عمر.
2. مقاوم تحديد التيار:باستخدام إمداد متحكم دقيق 5 فولت وأقصى V_Fبقيمة 2.4 فولت: R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260Ω. استخدم 270Ω (أقرب قيمة قياسية).
3. التعددية الزمنية (Multiplexing):للتحكم في 3 أرقام (21 مقطع + 3 كاثودات مشتركة) بعدد أقل من الدبابيس، استخدم التعددية الزمنية بدورة عمل 1/3. سيكون التيار الذروي لكل مقطع خلال فترته الزمنية النشطة 30 مللي أمبير للحفاظ على متوسط 10 مللي أمبير (نظرًا لأنه يعمل فقط 1/3 من الوقت). هذا الذروة البالغة 30 مللي أمبير أقل بكثير من تقييم I_FP rating.
4. الفحص الحراري:عند درجة حرارة محيطة 50 درجة مئوية، يجب فحص منحنى التخفيض. التيار المستمر المسموح به أقل من 25 مللي أمبير. ومع ذلك، بما أنمتوسطالتيار لكل مقطع هو 10 مللي أمبير فقط، والشاشة متعددة زمنيًا (كل رقم مغلق 2/3 من الوقت)، فإن ارتفاع درجة حرارة الوصلة سيكون ضئيلاً، مما يجعل هذا التصميم آمنًا من الناحية الحرارية.
5. واجهة المتحكم الدقيق:استخدم سجل إزاحة مثل 74HC595 للتحكم في أنودات الأقسام، وثلاثة دبابيس GPIO لسحب الكاثودات المشتركة عبر ترانزستورات (مثل ترانزستورات NPN 2N3904).

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

شاشة عرض LED سباعية الأقسام هي تجميع لسبعة مصابيح ثنائية باعثة للضوء (LED) فردية مرتبة في نمط رقم ثمانية. يشكل كل LED مقطعًا واحدًا (موسومًا من a إلى g). من خلال إضاءة مجموعات محددة من هذه الأقسام بشكل انتقائي، يمكن تشكيل جميع الأرقام العشرية (0-9) وبعض الحروف. في هذا الجهاز ذو الكاثود المشترك، يتم توصيل الكاثودات (الأطراف السالبة) لجميع مصابيح LED السبعة داخليًا بدبوس واحد أو أكثر مشترك. لإضاءة مقطع، يجب تطبيق جهد موجب على دبوس الأنود الفردي الخاص به (من خلال مقاوم محدد للتيار)، بينما يتم توصيل دبوس الكاثود المشترك بالأرض، مكملًا الدائرة. الانبعاث الضوئي نفسه يرجع إلى الإضاءة الكهربائية في شريحة أشباه الموصلات AlGaInP: عند الانحياز الأمامي، تتحد الإلكترونات والفجوات عند وصلة p-n، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات بطول موجي يتوافق مع فجوة نطاق المادة (حوالي 615-621 نانومتر للون البرتقالي المائل للحمرة).

13. الاتجاهات والسياق التكنولوجي

تمثل شاشات العرض سباعية الأقسام عبر الثقب مثل هذه تكنولوجيا ناضجة وموثوقة للغاية. بينما أصبحت شاشات الأجهزة ذات التركيب السطحي (SMD) أكثر شيوعًا للتجميع الآلي والتقليص، تظل شاشات العرض عبر الثقب شائعة للنماذج الأولية، والاستخدام التعليمي، وأسواق الإصلاح، والتطبيقات التي يتم فيها إعطاء الأولوية للمتانة الميكانيكية وسهولة اللحام اليدوي. استخدام AlGaInP هو المعيار لمصابيح LED الحمراء والبرتقالية والكهرمانية عالية الكفاءة. تشمل الاتجاهات في سوق العرض الأوسع دمج المتحكمات/السائقين في وحدة العرض، وتطوير إصدارات فائقة السطوع لقابلية القراءة في ضوء الشمس، والتحول نحو عبوات SMD. ومع ذلك، ظل التصميم الأساسي وواجهة الإدخال/الإخراج الكهربائية لشاشة العرض سباعية الأقسام القياسية ثابتة لعقود، مما يضمن التوفر على المدى الطويل والإلمام بالتصميم.