ورقة بيانات شاشة العرض السباعية ELS-315SURWA/S530-A3 - ارتفاع الرقم 9.14 مم - أحمر ساطع (632 نانومتر) - جهد أمامي 2.0 فولت - تيار أمامي 25 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

ELS-315SURWA/S530-A3 هي شاشة عرض أبجدية رقمية سباعية القطاعات مكونة من رقم واحد، مصممة للتركيب عبر الثقوب. تتميز بحجم صناعي قياسي بارتفاع رقم يبلغ 9.14 مم (0.36 بوصة). تم بناء الشاشة باستخدام رقائق LED حمراء ساطعة من مادة AlGaInP، موضوعة داخل غلاف راتنجي أبيض مشتت يعطي مظهرًا سطحياً رماديًا. تم تصميم هذا المزيج لتقديم موثوقية عالية وقابلية ممتازة للقراءة حتى في ظروف الإضاءة المحيطة الساطعة، مما يجعلها مناسبة لمجموعة متنوعة من تطبيقات المؤشرات وعرض القراءات.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذه الشاشة امتثالها للمعايير الصناعية فيما يتعلق بالحجم وترتيب الأطراف، مما يضمن سهولة الاستبدال وتكامل التصميم. تقدم استهلاكًا منخفضًا للطاقة، مما يساهم في تصميمات أنظمة موفرة للطاقة. يتم تصنيف الجهاز (تصنيفه) حسب شدة الإضاءة، مما يسمح بمطابقة سطوع متسق في التطبيقات متعددة الأرقام. علاوة على ذلك، يتم تصنيعه ليكون خاليًا من الرصاص ومتوافقًا مع لوائح RoHS، مما يلتزم باللوائح البيئية الحديثة. أسواقها المستهدفة هي في المقام الأول تطبيقات الإلكترونيات الصناعية والاستهلاكية التي تتطلب عرض قراءات رقمية أو أبجدية محدودة واضحة وموثوقة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمواصفات الكهربائية والبصرية والحرارية للجهاز كما هي محددة في ورقة البيانات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف التشغيل العادية.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي في انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي (I_F):25 مللي أمبير تيار مستمر. هذا هو أقصى تيار مستمر مسموح به عبر قطعة واحدة.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):60 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل ≤ 10%، تردد ≤ 1 كيلو هرتز).
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط. أقصى طاقة يمكن للجهاز تبديدها، وتحسب كـ V_F* I_F.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°C إلى +100°C.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):260°C كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ، نموذجية للحام الموجة أو اليدوي.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة وصلة قياسية (T_a=25°C) وتحدد أداء الجهاز في ظل ظروف التشغيل العادية.

• شدة الإضاءة (I_v):4.0 مللي كانديلا (الحد الأدنى)، 8.0 مللي كانديلا (النموذجي) عند I_F=10 مللي أمبير. هذا هو متوسط خرج الضوء لكل قطعة. تم تحديد تسامح ±10%.
• الطول الموجي القياسي (λ_p):632 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه شدة الانبعاث الطيفي في أقصى حد لها.
• الطول الموجي السائد (λ_d):624 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون (أحمر ساطع).
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):20 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. يشير هذا إلى ضيق طيف الضوء الأحمر المنبعث.
• الجهد الأمامي (V_F):2.0 فولت (النموذجي)، 2.4 فولت (الحد الأقصى) عند I_F=20 مللي أمبير. انخفاض الجهد عبر LED عند التوصيل، مع تسامح ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. تيار التسرب الصغير عندما يكون الجهاز في حالة انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهاز "مصنف حسب شدة الإضاءة". وهذا يعني أن الوحدات يتم اختبارها وفرزها (تصنيفها) بناءً على قياس خرج الضوء عند تيار اختبار محدد. يتيح ذلك للمصممين اختيار شاشات العرض من نفس فئة شدة الإضاءة لضمان سطوع موحد عبر جميع الأرقام في شاشة عرض متعددة الأرقام، وتجنب اختلافات ملحوظة في لمعان القطاعات. لم يتم تفصيل رموز أو نطاقات التصنيف المحددة في المقتطف المقدم، ولكنها عادة ما تكون جزءًا من معلومات الطلب.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات منحنيات الخصائص النموذجية التي تعتبر حاسمة لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف غير قياسية.

4.1 توزيع الطيف

يظهر منحنى الطيف الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة. بالنسبة لـ LED الأحمر القائم على AlGaInP، سيكون المنحنى متمركزًا حول الذروة 632 نانومتر مع عرض النطاق المعلن 20 نانومتر، مما يؤكد لونًا أحمر نقيًا ومشبعًا دون انبعاث كبير في نطاقات ألوان أخرى.

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

يوضح هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد. يظهر جهد التشغيل (حيث يبدأ التيار في التدفق بشكل ملحوظ، حوالي 1.8-2.0 فولت لـ AlGaInP الأحمر) وكيف يزداد الجهد الأمامي مع التيار. يستخدم المصممون هذا لحساب قيم المقاوم التسلسلي (R = (V_supply- V_F) / I_F) لضبط تيار التشغيل المطلوب، عادة بين 10-20 مللي أمبير لتحقيق توازن بين السطوع والعمر الافتراضي.

4.3 منحنى تخفيض التيار الأمامي

هذا رسم بياني حاسم لإدارة الحرارة. يظهر الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، تزداد درجة حرارة وصلة LED، ويجب تقليل الحد الأقصى للتيار الآمن لمنع ارتفاع درجة الحرارة والتدهور المتسارع. يُظهر المنحني عادةً التيار المقنن (مثل 25 مللي أمبير) المسموح به حتى درجة حرارة معينة (مثل 25°C أو 40°C)، وبعد ذلك ينحدر إلى الصفر عند أقصى درجة حرارة وصلة. يجب الرجوع إلى هذا المنحنى للتصميمات التي تعمل في بيئات مرتفعة الحرارة.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد الغلاف والرسم

الجهاز في شكل DIP قياسي عبر الثقوب (حزمة مزدوجة الخط). يوفر الرسم البعدي القياسات الحرجة: الارتفاع الإجمالي، العرض، والطول؛ حجم القطاعة وتباعدها؛ قطر الرصاص (الدبوس)، الطول، والتباعد (المسافة). تحدد الملاحظة تسامحًا عامًا قدره ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يجب على المصممين استخدام هذا الرسم لإنشاء بصمة PCB، مما يضمن حجم وسادة صحيح، وتباعد، ووضع لقطاعات الرقم والأطراف المشتركة.

5.2 مخطط الدائرة الداخلية وتحديد القطبية

يظهر مخطط الدائرة الداخلية التوصيل الكهربائي للأطراف العشرة. تحتوي شاشة العرض السباعية القياسية على 7 أطراف للقطاعات (من a إلى g)، طرف مشترك واحد أو أكثر (أنود أو كاثود، اعتمادًا على تكوين الأنود المشترك أو الكاثود المشترك)، وأحيانًا نقطة عشرية (dp). يوضح المخطط أي طرف يتحكم في أي قطاعة ويحدد التوصيل المشترك، وهو أمر ضروري للأسلاك الصحيحة وتصميم دائرة التشغيل (مثل استخدام موالف متعدد أو IC مخصص لقيادة العرض).

6. إرشادات اللحام والتجميع

تحدد ورقة البيانات درجة حرارة لحام قصوى تبلغ 260°C لمدة ≤5 ثوانٍ. هذا تصنيف قياسي للحام الموجة أو اللحام اليدوي بمكواة ذات تحكم في درجة الحرارة. للحام بإعادة التدفق، ستكون هناك حاجة إلى ملف تعريف محدد ولكنه غير مقدم. تشمل الاعتبارات الرئيسية:

• حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):رقائق LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. يوصى بشدة باتخاذ احتياطات التعامل مثل محطات العمل المؤرضة، وأسوار المعصم، والرغوة الموصلة أثناء التجميع.
• الإجهاد الحراري:تجنب التعرض المطول لدرجات حرارة عالية أثناء اللحام لمنع تلف الغلاف البلاستيكي أو روابط الأسلاك الداخلية.
• التنظيف:إذا كان التنظيف مطلوبًا، فاستخدم طرقًا متوافقة مع الراتنج البلاستيكي.

7. معلومات التغليف والطلب

يتبع الجهاز تسلسلًا هرميًا محددًا للتعبئة: يتم تعبئة 35 قطعة في أنبوب، ويتم تعبئة 140 أنبوبًا (بإجمالي 4,900 قطعة) في صندوق، ويتم تعبئة 4 صناديق (بإجمالي 19,600 قطعة) في كرتونة رئيسية. يتضمن الملصق على العبوة حقولًا لرقم جزء العميل (CPN)، رقم جزء الشركة المصنعة (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، فئة شدة الإضاءة (CAT)، ورقم الدفعة (LOT No.)، من بين مراجع أخرى، مما يضمن إمكانية التتبع والتحديد الصحيح.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الأجهزة المنزلية:الموقتات، قراءات درجة الحرارة على الأفران/الميكروويف، مؤشرات الدورة على الغسالات.
• لوحات الأدوات:معدات الاختبار والقياس، لوحات التحكم الصناعية، مقاييس السيارات بعد البيع.
• شاشات العرض الرقمية:عدادات بسيطة، ساعات، لوحات النتائج، وأي جهاز يتطلب مؤشرًا رقميًا واضحًا.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة تسلسلية لكل قطعة أو خط مشترك لضبط التيار الأمامي. احسب بناءً على جهد مصدر الطاقة و V_Fالنموذجي عند I_F.
• المطلوب.التعددية (Multiplexing):
• لشاشات العرض متعددة الأرقام، التعددية شائعة لتقليل عدد الأطراف على المتحكم الدقيق. تأكد من أن دائرة التشغيل يمكنها التعامل مع تيار الذروة أثناء دورة التعددية دون تجاوز تصنيف تيار الذروة للجهاز.زاوية المشاهدة:
• يوفر الراتنج الأبيض المشتت زاوية مشاهدة واسعة. ضع في اعتبارك اتجاه الشاشة بالنسبة للمستخدم.تحكم السطوع:

يمكن ضبط السطوع عن طريق تغيير التيار الأمامي (ضمن الحدود) أو باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM) على إشارة التشغيل.

9. المقارنة والتمييز التقني

مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم أو شاشات العرض الأصغر، تقدم ELS-315SURWA/S530-A3 توازنًا بين الحجم والسطوع والكفاءة. يبلغ ارتفاع رقمها 9.14 مم وهو معيار شائع، مما يضمن توافقًا واسعًا. يوفر استخدام مادة AlGaInP كفاءة أعلى ولونًا أحمر أكثر حيوية وتشبعًا مقارنة بـ LEDs الحمراء القديمة القائمة على GaAsP. يوفر تصميم الثقوب متانة ميكانيكية وسهولة في النماذج الأولية مقارنة بأجهزة التركيب السطحي، على الرغم من أنه يتطلب مساحة لوحة أكبر. المميز الرئيسي لها في فئتها هو الجمع بين ترتيب الأطراف الصناعي القياسي، وتصنيف شدة الإضاءة من أجل الاتساق، والامتثال لـ RoHS.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من دبوس متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟لا، ليس مباشرة._Fيمكن لدبوس GPIO النموذجي للمتحكم الدقيق توفير/استيعاب 20-25 مللي أمبير، وهو ما يتطابق مع تصنيف I

للشاشة. ومع ذلك، فإن الجهد الأمامي لـ LED هو حوالي 2.0 فولت فقط. توصيله مباشرة بدبوس 5 فولت بدون مقاومة تحديد تيار سيحاول تشغيل تيار أعلى بكثير، مما قد يتلف كلًا من LED ودبوس المتحكم الدقيق. يجب عليك استخدام مقاومة تسلسلية: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150Ω (استخدم القيمة القياسية 150Ω أو 180Ω).

10.2 ما الفرق بين الطول الموجي القياسي والطول الموجي السائد؟_p)الطول الموجي القياسي (λهو الطول الموجي الفيزيائي حيث يكون لطيف الانبعاث أقصى شدة._d)الطول الموجي السائد (λ_dهو الطول الموجي للضوء أحادي اللون الذي سيظهر بنفس اللون للعين البشرية. بالنسبة لـ LEDs، غالبًا ما يكون λ_pأقصر قليلاً من λ

وهو المعلمة الأكثر صلة لتحديد اللون في التطبيقات البصرية.

10.3 هل هذه شاشة ذات أنود مشترك أم كاثود مشترك؟المقتطف المقدم من ورقة البيانات لا يذكر هذا صراحة. هذه المعلومات الحرجة موجودة فيمخطط الدائرة الداخلية. يجب على المصممالرجوع إلى هذا المخطط لتحديد التكوين قبل تصميم دائرة التشغيل. استخدام التكوين الخاطئ سيمنع الشاشة من الإضاءة.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم عداد متعدد الأرقام (4 أرقام) باستخدام التعددية.لتشغيل أربع شاشات عرض من نوع ELS-315SURWA/S530-A3 باستخدام متحكم دقيق:

1. تحديد نوع الطرف المشترك (أنود/كاثود) من المخطط الداخلي.
2. ربط جميع أطراف القطاعات المقابلة (من a إلى g، dp) معًا عبر الأرقام الأربعة.
3. ربط الطرف المشترك لكل رقم بدبوس منفصل للمتحكم الدقيق عبر ترانزستور (للتشغيل الحالي) إذا كان من نوع الأنود المشترك، أو مباشرة/معكوس إذا كان كاثود مشترك وفي حدود قدرة استيعاب MCU.
4. حساب مقاومة تحديد تيار واحدة لكل خط قطعة، بناءً على تيار الذروة لكل قطعة أثناء التعددية. إذا كان كل رقم نشطًا 1/4 من الوقت، لتحقيق تيار متوسط قدره 10 مللي أمبير، يجب أن يكون تيار الذروة خلال فترته النشطة 40 مللي أمبير. تأكد من أن ذروة 40 مللي أمبير هذه لا تتجاوز تصنيف I_FPللجهاز (60 مللي أمبير) وهي ضمن قدرة المشغل.
5. كتابة البرنامج الثابت للدوران عبر الأرقام بسرعة (مثل 100 هرتز لكل رقم، معدل تحديث إجمالي 400 هرتز)، وإضاءة القطاعات الصحيحة للرقم النشط.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

شاشة العرض السباعية هي تجميع لسبعة أشرطة LED (قطاعات) مرتبة في نمط الرقم ثمانية. من خلال إضاءة مجموعات محددة من هذه القطاعات بشكل انتقائي، يمكن تشكيل جميع الأرقام العشرية (0-9) وبعض الحروف. كل قطعة هي LED فردي. في شاشةالأنود المشترك، يتم توصيل جميع الأنودات الخاصة بـ LEDs القطاعات معًا إلى طرف مشترك (V_CC)، ويتم التحكم في كل كاثود بشكل منفصل. لإضاءة قطعة، يتم دفع دبوس الكاثود الخاص بها إلى الوضع المنخفض (موصول بالأرض عبر مقاومة تحديد تيار). في شاشةالكاثود المشترك، تكون الكاثودات مشتركة (أرضي)، ويتم دفع الأنودات إلى الوضع المرتفع للإضاءة. يستخدم ELS-315SURWA/S530-A3 مادة أشباه الموصلات AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم)، والتي تنبعث منها الضوء في الطيف الأحمر إلى البرتقالي المصفر عندما تتحد الإلكترونات مع الفجوات عبر فجوة النطاق للمادة، وهي عملية تسمى الإضاءة الكهربائية.

13. اتجاهات وتطورات التكنولوجيا

بينما تظل شاشات العرض السباعية عبر الثقوب مثل ELS-315SURWA/S530-A3 شائعة للمتانة وسهولة الاستخدام، فإن الاتجاه العام في الإلكترونيات يتجه نحو تكنولوجيا التركيب السطحي (SMT) للتجميع الآلي، والحجم الأصغر، والملف المنخفض. كما أن هناك طلبًا على النسخ عالية السطوع والقابلة للقراءة تحت أشعة الشمس. علاوة على ذلك، هناك تحول متزايد نحو وحدات العرض المتكاملة مع وحدات تحكم مدمجة (I2C، SPI) التي تبسط واجهة المتحكم الدقيق. ومع ذلك، لا تزال LEDs السباعية المنفصلة تحتفظ بمكانة قوية في التطبيقات الحساسة للتكلفة، ومشروعات الهواة، والمواقف التي تكون فيها الرؤية العالية والتشغيل المباشر البسيط لمكون قياسي أمرًا بالغ الأهمية. يعد استخدام مواد أكثر كفاءة مثل AlGaInP، كما هو الحال في هذا الجهاز، جزءًا من التطور المستمر لتقديم أداء أفضل داخل الشكل الكلاسيكي.