ورقة بيانات شاشة عرض سباعية القطاعات بيضاء 7.62 مم - 0.3 بوصة

1. نظرة عامة على المنتج

يُفصّل هذا المستند المواصفات التقنية لشاشة عرض أبجدية رقمية سباعية القطاعات بارتفاع رقم 7.62 مم (0.3 بوصة). تم تصميم الجهاز للتركيب عبر الثقب (THT) ويتميز بقطاعات مضيئة باللون الأبيض على سطح خلفية رمادية. يوفر هذا المزيج تباينًا عاليًا وقراءة ممتازة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تحتاج إلى عرض معلومات رقمية أو أبجدية محدودة بوضوح تحت ظروف إضاءة متنوعة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذه الشاشة امتثالها للمقاسات القياسية الصناعية، مما يضمن التوافق مع فتحات الألواح والتصميمات الحالية. كما تقدم استهلاكًا منخفضًا للطاقة، مما يساهم في منتجات نهائية موفرة للطاقة. يتم تصنيف الجهاز (تقسيمه إلى فئات) وفقًا للشدة الضوئية، مما يسمح بسطوع متسق عبر وحدات متعددة في التجميع. علاوة على ذلك، تم تصنيعه باستخدام مواد خالية من الرصاص (Pb-free) وهو متوافق مع توجيهية RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يلبي المعايير البيئية والتنظيمية الحديثة.

التطبيقات المستهدفة واسعة وتشمل الأجهزة المنزلية، لوحات العدادات المتنوعة، وشاشات العرض الرقمية للأغراض العامة. موثوقيتها في الضوء المحيط الساطع تجعلها خيارًا قويًا لواجهات المستخدم لكل من الاستهلاكية والصناعية.

2. تعمق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية للجهاز كما تم تعريفها من خلال تقييماته القصوى المطلقة ومعلمات التشغيل النموذجية.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. وهي ليست ظروفًا للتشغيل العادي.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الاتجاه العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه بشكل مستمر عبر قطاع LED.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير. يُسمح بهذا التيار الأعلى فقط تحت ظروف النبض، وتحديدًا عند دورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز. يسمح بفترات قصيرة من السطوع الأعلى، على سبيل المثال في الشاشات المتعددة الإرسال.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للجهاز تبديدها كحرارة، وتحسب كالجهد الأمامي (V_F) مضروبًا في التيار الأمامي (I_F).
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°C إلى +85°C. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°C إلى +100°C. يمكن تخزين الجهاز دون تشغيل ضمن هذا النطاق الأوسع.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):260°C لمدة أقصاها 5 ثوانٍ. هذا يحدد حد ملف تعريف اللحام بالموجات أو إعادة التدفق لمنع تلف الغلاف البلاستيكي والروابط الداخلية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة قياسية تبلغ 25°C وتحدد الأداء النموذجي للجهاز تحت ظروف التشغيل العادية.

• الشدة الضوئية (I_v):القيمة النموذجية هي 6.4 ملي كانديلا (mcd) لكل قطاع عند تشغيله بتيار أمامي (I_F) قدره 10 مللي أمبير. الحد الأدنى المحدد هو 4.0 mcd. تشير ورقة البيانات إلى تسامح ±10% على هذه المعلمة. القيمة هي متوسط مقاس عبر حرف سباعي القطاعات ممثل.
• طول موجة الذروة (λ_p):632 نانومتر (nm) نموذجي عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية للضوء الأبيض المنبعث في أقصى حد. يتم تحقيق اللون الأبيض باستخدام مادة شريحة من AlGaInP (لانبعاث الأحمر/البرتقالي) مدمجة مع راتنج انتشار أبيض، والذي يحتوي على الأرجح على مواد فسفورية لتوسيع الطيف.
• الطول الموجي المسيطر (λ_d):624 نانومتر نموذجي عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق بشكل أقرب مع اللون الملاحظ للمصدر. يشير الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي المسيطر إلى أن الشكل الطيفي ليس متماثلًا تمامًا.
• عرض نطاق الإشعاع الطيفي (Δλ):20 نانومتر نموذجي. هذا يقيس عرض الطيف المنبعث عند نصف قدرته القصوى (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى - FWHM).
• الجهد الأمامي (V_F):2.0 فولت نموذجي، بحد أقصى 2.4 فولت عند I_F=20 مللي أمبير. تم تسجيل تسامح ±0.1 فولت. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار (عادةً مقاومة متسلسلة).
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد انحياز عكسي (V_R) قدره 5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عندما يكون الجهاز منحازًا عكسيًا ضمن تقييمه الأقصى.

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات إلى أن الأجهزة \"مصنفة حسب الشدة الضوئية.\" هذا يشير إلى عملية تصنيف أو فرز ما بعد التصنيع. بسبب الاختلافات الطبيعية في عملية تصنيع وتجميع أشباه الموصلات، سيكون لأجهزة LED الفردية أداء مختلف قليلاً. لضمان الاتساق للمستخدم النهائي، يقوم المصنعون بقياس الناتج الضوئي لكل وحدة وفرزها إلى مجموعات (فئات) مع تسامحات ضيقة حول قيمة مستهدفة (مثل 6.4 mcd ±10%). هذا يسمح للمصممين بتوريد شاشات سيكون لها سطوع موحد عبر جميع الأرقام في تجميع متعدد الأرقام، وهو أمر بالغ الأهمية لأغراض الجمالية وسهولة القراءة. من المحتمل أن تكون رموز الفئات أو التصنيفات المحددة مفصلة في معلومات طلب منفصلة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الأداء النموذجية التي توفر تمثيلاً بيانيًا لكيفية تغير المعلمات الرئيسية مع ظروف التشغيل.

4.1 توزيع الطيف

منحنى توزيع الطيف (عند Ta=25°C) سيوضح الشدة الضوئية النسبية مقابل الطول الموجي (λ_pبالنانومتر). بالنسبة لشاشة LED البيضاء هذه، لن يكون المنحنى عبارة عن قمة ضيقة واحدة ولكن طيفًا أوسع، يبلغ ذروته حوالي 632 نانومتر بسبب شريحة AlGaInP الأساسية، مع انبعاث إضافي في أطوال موجية أخرى توفرها المواد الفسفورية في راتنج الانتشار الأبيض لخلق المظهر الأبيض. يشير عرض النطاق 20 نانومتر إلى عرض قمة الانبعاث الأساسية.

4.2 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

يرسم هذا المنحنى التيار الأمامي (I_Fبالملي أمبير) مقابل الجهد الأمامي (V_Fبالفولت) عند 25°C. يوضح العلاقة الأسية المميزة للدايود. المنحنى ضروري لفهم المقاومة الديناميكية لـ LED ولتصميم مشغلات التيار الثابت الدقيقة، خاصة للتطبيقات التي تتطلب التعتيم أو التحكم الدقيق في السطوع. V_Fالنموذجي البالغ 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير هو نقطة على هذا المنحنى.

4.3 منحنى تخفيض التيار الأمامي

هذا رسم بياني حاسم لإدارة الحرارة. يرسم أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به (I_Fبالملي أمبير) مقابل درجة الحرارة المحيطة (°C). مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، تزداد درجة حرارة الوصلة الداخلية لـ LED. لمنع ارتفاع درجة الحرارة والتدهور المتسارع (انخفاض التدفق الضوئي) أو الفشل، يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار. يوفر هذا المنحنى عامل التخفيض، موضحًا مقدار التخفيض المطلوب في تصنيف 25 مللي أمبير للتشغيل الموثوق به في درجات الحرارة المرتفعة (حتى أقصى درجة حرارة تشغيل 85°C).

5. المعلومات الميكانيكية والغلاف

5.1 أبعاد الغلاف والرسم

يتميز الجهاز بنمط قياسي عبر الثقب DIP (حزمة مزدوجة الخط). يوفر رسم أبعاد الغلاف جميع القياسات الميكانيكية الحرجة: الارتفاع الإجمالي، العرض، والطول؛ حجم وموضع نافذة الرقم؛ تباعد الأطراف (الدبابيس)، القطر، والطول؛ ومستوى الجلوس. يحدد الرسم تسامحًا عامًا قدره ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك، مع توفير جميع الأبعاد بالمليمترات (مم). التفسير الدقيق لهذا الرسم ضروري لتصميم بصمة PCB، فتحة اللوحة، وضمان المحاذاة والتركيب المناسبين.

5.2 مخطط الدائرة الداخلية والقطبية

تتضمن ورقة البيانات مخططًا للدائرة الداخلية. بالنسبة لشاشة سباعية القطاعات ذات الكاثود المشترك (المفهومة ضمناً من التطبيق)، يوضح هذا المخطط جميع مصابيح LED الثمانية (القطاعات من a إلى g، بالإضافة إلى النقطة العشرية DP) مع أقطابها الموجبة المتصلة بدبابيس فردية وأقطابها السالبة المتصلة معًا بدبوس مشترك (أو دبوسين مربوطين داخليًا). هذا المخطط ضروري لتوصيل الشاشة بشكل صحيح. يتم تعريف توزيع الدبابيس، الذي يحدد أي دبوس يتحكم في أي قطاع والاتصال المشترك، في هذا القسم أو رسم الأبعاد. يمكن أن يمنع الاتصال غير الصحيح إضاءة الشاشة أو يسبب تلفًا دائمًا.

6. إرشادات اللحام والتجميع

معلمة اللحام الرئيسية المقدمة هي أقصى درجة حرارة لحام تبلغ 260°C لمدة لا تتجاوز 5 ثوانٍ. هذا نموذجي لعمليات اللحام بالموجات. بالنسبة لللحام اليدوي بمكواة، يجب الحرص على تقليل وقت التعرض للحرارة على كل دبوس لمنع ذوبان الغلاف البلاستيكي أو تلف الروابط السلكية الداخلية. يجب تخزين الجهاز ضمن النطاق المحدد من -40°C إلى +100°C في بيئة جافة قبل الاستخدام. تشير ملاحظة حرجة في قيود التطبيق إلى حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD). رقائق LED عرضة للتلف من الكهرباء الساكنة. تشمل احتياطات التعامل الموصى بها استخدام أساور معصم مؤرضة، محطات عمل وأرضيات آمنة من ESD، حصائر موصلة، والتأريض المناسب لجميع المعدات. يمكن استخدام مؤينات لتحييد الشحنة على المواد غير الموصلة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتبع الجهاز عملية تعبئة محددة: يتم تركيب 32 قطعة على لوحة واحدة (على الأرجح صينية مضادة للكهرباء الساكنة أو شريط وبكرة). ثم يتم تعبئة 64 من هذه الألواح في صندوق واحد. أخيرًا، يتم دمج 4 صناديق في صندوق شحن رئيسي. لذلك، يحتوي الصندوق الكامل على 32 × 64 × 4 = 8,192 قطعة. هذه المعلومات حيوية للخدمات اللوجستية، إدارة المخزون، وتخطيط الإنتاج.

7.2 شرح الملصق

تشمل مواد التعبئة ملصقات برموز محددة: CPN (رقم منتج العميل)، P/N (رقم منتج الشركة المصنعة، على سبيل المثال ELD-306SURWA/S530-A3)، QTY (كمية التعبئة)، CAT (رتبة الشدة الضوئية أو فئة التصنيف)، HUE (مرجع اللون)، REF (مرجع عام)، LOT No (رقم دفعة التصنيع القابل للتتبع)، ورمز ملصق حجم REFERENCE. فهم هذه الملصقات مهم للتحديد الصحيح للقطعة، تتبع الجودة، وضمان مطابقة المكونات المستلمة للمواصفات المطلوبة، خاصة فئة الشدة الضوئية (CAT).

8. اقتراحات تصميم التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

في تطبيق نموذجي، يتم توصيل دبوس الأنود لكل قطاع بدبوس I/O لوحدة تحكم دقيقة أو IC مشغل (مثل سجل إزاحة 74HC595 أو مشغل LED مخصص) من خلال مقاومة تحديد تيار. يتم حساب قيمة هذه المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. لمصدر طاقة 5 فولت، V_Fبقيمة 2.0 فولت، و I_Fمطلوب بقيمة 10 مللي أمبير، ستكون المقاومة (5 - 2.0) / 0.01 = 300 أوم. يتم توصيل دبوس الكاثود المشترك (أو الدبابيس) بالأرض. لتعدد إرسال أرقام متعددة، يتم تبديل الكاثودات المشتركة بواسطة ترانزستورات، ويتم تقديم بيانات القطاع بالتتابع بتردد عالٍ.

8.2 اعتبارات وملاحظات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة متسلسلة أو مشغل تيار ثابت. سيؤدي توصيل LED مباشرة بمصدر جهد إلى تيار مفرط وفشل فوري.
• تبديد الحرارة:راعِ منحنى التخفيض لبيئات درجات الحرارة العالية. قد تكون هناك حاجة لتهوية كافية حول الشاشة في المساحات المغلقة.
• زاوية المشاهدة:على الرغم من عدم تحديدها في ورقة البيانات هذه، فإن الخلفية الرمادية والراتنج المنتشر يوفران عادةً زاوية مشاهدة واسعة. تحقق مما إذا كانت هناك حاجة إلى بيانات زاوية مشاهدة محددة للتطبيق.
• حماية ESD:نفذ ثنائيات حماية ESD على خطوط الإدخال إذا كانت الشاشة في منطقة يمكن للمستخدم الوصول إليها، واتبع إرشادات التعامل مع ESD أثناء التجميع.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بالشاشات العامة غير المصنفة، فإن المميز الرئيسي لهذا المنتج هو تصنيف الشدة الضوئية، مما يضمن تجانس السطوع. مقارنة ببدائل أجهزة التركيب السطحي (SMD)، يقدم هذا الإصدار عبر الثقب قوة ميكانيكية فائقة للتطبيقات المعرضة للاهتزاز أو الإجهاد المادي، وتجميع يدوي أو نمذجة أولية أسهل. يوفر استخدام مادة شريحة AlGaInP المدمجة مع راتنج انتشار أبيض عادةً استقرارًا جيدًا للون وطول عمر مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم. نطاق درجة حرارة التشغيل المحدد من -40°C إلى +85°C قوي ومناسب للبيئات الصناعية والسيارات، على عكس العديد من شاشات المستهلك ذات النطاق الأضيق مثل 0°C إلى 70°C.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بتيار 20 مللي أمبير بشكل مستمر على جميع القطاعات في وقت واحد؟

ج: نعم، ولكن يجب أن تأخذ في الاعتبار تبديد الطاقة الإجمالي. مع V_Fبقيمة 2.0 فولت و I_Fبقيمة 20 مللي أمبير، يبدد قطاع واحد 40 ملي واط. مع تشغيل جميع القطاعات الثمانية (7+DP)، يمكن أن يكون الإجمالي 320 ملي واط، وهو ما يتجاوز تقييم تبديد الطاقة القصوى المطلقة للجهاز البالغ 60 ملي واط. لذلك، لا يمكنك إضاءة جميع القطاعات بشكل مستمر عند 20 مللي أمبير. يجب إما تقليل التيار لكل قطاع أو استخدام التعدد الإرسال، حيث يتم إضاءة القطاعات واحدة تلو الأخرى بسرعة كبيرة، مع الحفاظ على الطاقة اللحظية ضمن الحدود.

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة (632 نانومتر) والمظهر الأبيض؟

ج: يشير طول موجة الذروة إلى اللون المسيطر المنبعث من شريحة LED نفسها (AlGaInP، أحمر/برتقالي). يتم إنشاء اللون الأبيض عن طريق طلاء هذه الشريحة براتنج انتشار أبيض يحتوي على مادة فسفورية. تمتص المادة الفسفورية بعض الضوء الأزرق/الأخضر من الشريحة وتعيد انبعاث طيف أوسع من الضوء، ممتزجًا مع انبعاث الشريحة لإنتاج ضوء أبيض للعين البشرية. ذروة 632 نانومتر هي بقايا انبعاث الشريحة الأساسية.

س: كيف يمكنني تحديد دبوس الكاثود المشترك؟

ج: مخطط الدائرة الداخلية في ورقة البيانات هو الحاسم. عادةً، بالنسبة لشاشة الكاثود المشترك، باستخدام مقياس متعدد في وضع اختبار الدايود، وضع المسبار الأحمر على دبوس قطاع والمسبار الأسود على دبابيس مختلفة سيضيء القطاع عندما يكون المسبار الأسود على الكاثود المشترك. سيحدد توزيع الدبابيس في رسم الأبعاد هذا الدبوس (غالبًا باسم \"CC\" أو \"Com. Cath.\").

11. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: تصميم شاشة قراءة درجة حرارة مكونة من 4 أرقام لفرن صناعي.

1. تصميم الدائرة:استخدم وحدة تحكم دقيقة بها دبابيس I/O كافية أو سجل إزاحة للتحكم في خطوط القطاعات السبعة (8 مع DP). استخدم أربعة ترانزستورات NPN (مثل 2N3904) لتبديل الكاثود المشترك لكل رقم إلى الأرض. ستقوم وحدة التحكم الدقيقة بتعدد إرسال الشاشة: تشغل الترانزستور للرقم 1، ترسل نمط القطاعات للرقم الأول، تنتظر وقتًا قصيرًا (1-5 مللي ثانية)، تغلق الرقم 1، تشغل الرقم 2، ترسل نمط الرقم الثاني، وهكذا، في دورة سريعة.

2. حساب المكونات:لنظام 5 فولت وتيار قطاع مستهدف 10 مللي أمبير لسطوع جيد، احسب المقاومة المتسلسلة: R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300Ω. استخدم 330Ω كقيمة قياسية، مما يؤدي إلى I_F≈ 9.1 مللي أمبير.

3. اعتبارات الحرارة:قد تصل درجة الحرارة المحيطة للفرن إلى 70°C. استشر منحنى تخفيض التيار الأمامي. قد يتم تخفيض أقصى تيار مستمر مسموح به عند 70°C إلى، على سبيل المثال، 18 مللي أمبير. نظرًا لأننا نستخدم 9.1 مللي أمبير والتعدد الإرسال (دورة عمل 1/4 لكل رقم)، فإن متوسط التيار الفعال لكل قطاع أقل، مما يضمن التشغيل الموثوق.

4. تخطيط PCB:اتبع رسم أبعاد الغلاف بدقة للبصمة. تأكد من تطابق فتحة اللوحة مع حجم إطار الشاشة. ضع مقاومات تحديد التيار وترانزستورات التشغيل بالقرب من موصلات الشاشة لتقليل الضوضاء.

12. مقدمة مبدأ التشغيل

شاشة سباعية القطاعات هي تجميع لسبعة (أو ثمانية، بما في ذلك النقطة العشرية) ثنائيات باعثة للضوء (LED) مرتبة في نمط الرقم ثمانية. يشكل كل LED قطاعًا واحدًا (موسومًا من a إلى g). من خلال إضاءة مجموعات محددة من هذه القطاعات بشكل انتقائي، يمكن تشكيل جميع الأرقام العشرية (0-9) وبعض الحروف (مثل A، C، E، F). في تكوين الكاثود المشترك، تكون جميع الكاثودات (الجوانب السالبة) لـ LED متصلة داخليًا بدبوس مشترك واحد أو أكثر. لإضاءة قطاع، يتم تطبيق جهد موجب (من خلال مقاومة تحديد تيار) على دبوس الأنود الفردي الخاص به، بينما يتم توصيل دبوس الكاثود المشترك بالأرض (0 فولت). هذا يسمح بالتحكم المستقل في كل قطاع. يتضمن مبدأ انبعاث الضوء الأبيض الإضاءة الكهربائية في شريحة أشباه موصلات (AlGaInP)، حيث تتحد الإلكترونات مع الفجوات عبر فجوة نطاق، وتطلق الطاقة كفوتونات. ثم يتم تعديل لون هذه الفوتونات بواسطة طبقة فسفورية لإنتاج ضوء أبيض.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

في حين أن الشاشات عبر الثقب مثل هذه تظل حيوية للموثوقية، القابلية للصيانة، والتطبيقات عالية الطاقة/الصناعية، فإن الاتجاه العام في الإلكترونيات هو نحو التصغير والتجميع الآلي، مما يفضل تكنولوجيا التركيب السطحي (SMT). تقدم شاشات SMD سباعية القطاعات بصمات أصغر، مظهرًا منخفضًا، وهي أكثر ملاءمة للتصنيع عالي السرعة بواسطة الروبوتات. علاوة على ذلك، هناك اعتماد متزايد للشاشات النقطية وOLED، والتي توفر مرونة أكبر في عرض الرسومات والأحرف الأبجدية الرقمية خارج المجموعة المحدودة لجهاز 7 قطاعات. ومع ذلك، لقراءات رقمية بسيطة، ساطعة، ومنخفضة التكلفة، خاصة في البيئات القاسية أو حيث يفضل التركيب عبر الثقب لأسباب ميكانيكية، تستمر شاشات من هذا النوع في الحصول على وضع سوقي قوي ودائم. دمج ICs المشغلة مباشرة في وحدة الشاشة (شاشات ذكية) هو اتجاه آخر، مما يبسط الواجهة لوحدة التحكم الدقيقة المضيفة.