ELT-512SURWA/S530-A3 0.56 بوصة - شاشة عرض رقمية ذات سبعة مقاطع

1. نظرة عامة على المنتج

وحدة ELT-512SURWA/S530-A3 هي وحدة عرض أبجدية رقمية ذات سبعة مقاطع، تُركب عبر الفتحات المارّة. تتميز ببصمة صناعية قياسية بارتفاع رقم يبلغ 14.22 ملم، أي ما يعادل 0.56 بوصة. تم تصنيع الجهاز باستخدام رقائق أشباه الموصلات الحمراء اللامعة من نوع AlGaInP (فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم)، والمغلّفة داخل راتنج أبيض مُشتت لتعزيز انبعاث الضوء وزاوية المشاهدة. السطح الخارجي للعرض مُنهي باللون الرمادي، مما يوفر مظهرًا محايدًا واحترافيًا مناسبًا لمختلف تصاميم الألواح.

يُصنف هذا العرض كمكون منخفض استهلاك الطاقة، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي يُؤخذ فيها كفاءة الطاقة في الاعتبار. وهو متوافق بالكامل مع توجيهات الخلو من الرصاص وتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يضمن ملاءمته للاستخدام في المنتجات التي يتم تسويقها عالميًا بموجب لوائح بيئية صارمة.

الهدف التصميمي الأساسي لهذا العرض هو تقديم موثوقية وقراءة ممتازة حتى في ظروف الإضاءة المحيطة الساطعة. حجمه القياسي وتغليفه عبر الفتحات المارّة يجعله خيارًا متعدد الاستخدامات لكل من النماذج الأولية والإنتاج بالجملة، ويمكن دمجه بسهولة في لوحات الدوائر المطبوعة باستخدام تقنيات اللحام التقليدية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تنبع المزايا الأساسية لـ ELT-512SURWA/S530-A3 من اختيار المواد والتصميم. يوفر استخدام تقنية AlGaInP لرقائق LED ناتجًا أحمر لامعًا عالي الكفاءة مع نقاء لوني جيد. يساعد الراتنج الأبيض المُشتت في تشتيت الضوء بالتساوي عبر كل مقطع، مما يقلل من النقاط الساخنة ويضمن إضاءة موحدة، وهو أمر بالغ الأهمية لقابلية قراءة المستخدم.

أسواق الجهاز المستهدفة واسعة، تشمل أي تطبيق يتطلب قراءة رقمية أو أبجدية محدودة واضحة وموثوقة. تجعل متانته وواجهته القياسية منه مكونًا أساسيًا للمهندسين الذين يصممون أنظمة تحتاج إلى عرض البيانات للمستخدم النهائي بشكل بسيط وفعال.

2. التعمق في المعلمات التقنية

يعد الفهم الشامل لمواصفات الجهاز أمرًا بالغ الأهمية لتصميم الدائرة المناسب وضمان الموثوقية طويلة الأجل. يتم تعريف المعلمات تحت ظروف الاختبار القياسية عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود ويجب تجنبه في الاستخدام العادي.

• الجهد العكسي (V_R): 5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يتسبب في انهيار الوصلة فورًا.
• التيار الأمامي المستمر (I_F): 25 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP): 60 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظروف النبضات بدورة عمل 10% أو أقل وتردد 1 كيلو هرتز.
• تبديد الطاقة (P_d): 60 ملي واط. أقصى قدرة يمكن للجهاز تبديدها كحرارة.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين: من -40°C إلى +85°C (التشغيل)، من -40°C إلى +100°C (التخزين).
• درجة حرارة اللحام (T_sol): 260 درجة مئوية لمدة لا تزيد عن 5 ثوانٍ، وهو ما يتوافق مع عمليات اللحام بالموجة أو إعادة التدفق القياسية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تصف هذه الخصائص أداء الجهاز تحت ظروف التشغيل العادية. يتم تقديم القيم النموذجية كدليل للتصميم، ولكن يجب على المصممين مراعاة الحدود الدنيا والقصوى.

• الشدة الضوئية (I_v): 7.8 مللي كانديلا (الحد الأدنى)، 17.6 مللي كانديلا (النموذجي) عند I_F=10 مللي أمبير. هذا هو متوسط إخراج الضوء لكل مقطع. ينطبق تسامح ±10% على هذه المعلمة.
• الطول الموجي الذروي (λ_p): 632 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده الانبعاث الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d): 624 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي تدركه العين البشرية، والذي يُعرّف اللون على أنه \"أحمر لامع\".
• عرض النطاق الطيفي (Δλ): 20 نانومتر (النموذجي) عند I_F=20 مللي أمبير، مما يشير إلى نطاق الأطوال الموجية المنبعثة.
• الجهد الأمامي (V_F): 2.0 فولت (النموذجي)، 2.4 فولت (الحد الأقصى) عند I_F=20 مللي أمبير. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة القيادة يمكنها توفير جهد كافٍ. ينطبق تسامح ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (I_R): 100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

تشير ورقة البيانات إلى أن الشدة الضوئية \"مصنفة\". يشير هذا إلى عملية تصنيف حيث يتم فرز شاشات العرض المصنعة بناءً على قياس إخراج الضوء الخاص بها. ستكون للأجهزة ضمن فئة محددة (أو \"CAT\" كما هو مذكور على الملصق) شدة ضوئية تقع ضمن نطاق محدد حول القيمة النموذجية (مثل 17.6 مللي كانديلا ±10%). وهذا يسمح للمصممين باختيار شاشات عرض ذات سطوع متسق لتطبيقاتهم، مما يضمن مظهرًا موحدًا عبر وحدات متعددة في المنتج. كما يتم التحكم في الجهد الأمامي أيضًا ضمن تسامح ضيق (±0.1 فولت)، مما يبسط حساب مقاومة تحديد التيار ويضمن استهلاك طاقة وسلوك حراري متسق عبر مجموعة من الأجهزة.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات منحنيات نموذجية توضح العلاقة بين المعلمات الرئيسية. هذه المنحنيات أساسية لفهم السلوك في ظل ظروف غير قياسية.

4.1 توزيع الطيف

يُظهر منحنى التوزيع الطيفي الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة. بالنسبة لـ ELT-512SURWA/S530-A3، سيكون هذا المنحنى متمركزًا حول 632 نانومتر (الذروة) بعرض نطاق نموذجي يبلغ 20 نانومتر، مما يؤكد انبعاث اللون الأحمر النقي الضيق المميز لتقنية AlGaInP. وينتج عن ذلك تشبع لوني عالٍ.

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

يصور هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار المتدفق عبر LED وانخفاض الجهد عبره. في البداية، يتدفق تيار ضئيل جدًا حتى يصل الجهد الأمامي إلى عتبة (حوالي 1.8-2.0 فولت لهذا الجهاز). بعد هذه النقطة، يزداد التيار بسرعة مع زيادة صغيرة في الجهد. هذا هو السبب في أن مصابيح LED تُقاد دائمًا بآلية تحديد تيار (مقاومة أو محرك تيار ثابت) وليس مباشرة بمصدر جهد.

4.3 منحنى تخفيض التيار الأمامي

هذا منحنى بالغ الأهمية للموثوقية. يُظهر كيف يجب تقليل أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به (I_F) مع زيادة درجة حرارة التشغيل المحيطة. مع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض الكفاءة الداخلية لـ LED وتقل قدرته على تبديد الحرارة. لمنع ارتفاع درجة الحرارة والتدهور المتسارع، يجب خفض تيار القيادة وفقًا لذلك. على سبيل المثال، بينما يُسمح بـ 25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية، فإن تيارًا أقل بكثير سيكون القيمة القصوى الآمنة عند درجة حرارة محيطة تبلغ 85 درجة مئوية.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

يستخدم الجهاز تنسيق تغليف قياسي عبر الفتحات من نوع DIP (حزمة مزدوجة الخط). يوفر رسم أبعاد الحزمة جميع القياسات الميكانيكية الحرجة لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة، بما في ذلك:

• الارتفاع الإجمالي، والعرض، والعمق.
• تباعد المسامير (الملعب) والقطر.
• أبعاد نافذة المقاطع وموضعها.
• الحجم والتباعد الموصى بهما لوسادة لوحة الدوائر المطبوعة.

تسامحات هذه الأبعاد هي عادةً ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يُظهر مخطط الدائرة الداخلية التكوين الكاثودي المشترك أو الأنود المشترك للسبعة مقاطع والنقطة العشرية (إن وجدت)، وهو أمر أساسي لتصميم دائرة القيادة الصحيحة. يُعرِّف توزيع المسامير أي مسمار يتحكم في كل مقطع (من A إلى G و DP).

6. إرشادات اللحام والتجميع

الجهاز مناسب لعمليات اللحام القياسية. التصنيف الأقصى المطلق لدرجة حرارة اللحام هو 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 5 ثوانٍ. يتوافق هذا مع ملفات تعريف اللحام بالموجة أو اللحام اليدوي النموذجية. من الأهمية بمكان تجنب الإجهاد الحراري المفرط بعدم تجاوز هذا المزيج من الوقت/درجة الحرارة. يُوصى بتسخين اللوحة مسبقًا لتقليل الصدمة الحرارية. بعد اللحام، يجب تنظيف الجهاز وفقًا لإجراءات تنظيف لوحات الدوائر المطبوعة القياسية، مع التأكد من عدم بقاء أي بقايا مساعد لحام قد تؤثر على الموثوقية طويلة الأجل.

7. معلومات التغليف والطلب

يتبع الجهاز تدفق تعبئة محدد لحمايته أثناء الشحن والتعامل.

• تغليف الوحدة: يتم تعبئة 13 قطعة في أنبوب مضاد للكهرباء الساكنة.
• التغليف الوسيط: يتم تعبئة 63 أنبوبًا في صندوق.
• الصندوق الرئيسي: يتم تعبئة 4 صناديق في صندوق شحن، بإجمالي 3,276 قطعة لكل صندوق (13 × 63 × 4).

يحتوي الملصق على العبوة على معلومات رئيسية للتتبع والتعريف:

• CPN: رقم جزء العميل (إذا تم تعيينه).
• P/N: رقم جزء الشركة المصنعة (ELT-512SURWA/S530-A3).
• QTY: الكمية الموجودة في العبوة.
• CAT: رتبة الشدة الضوئية (فئة التصنيف).
• LOT No: رقم دفعة التصنيع للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

كما هو مذكور في ورقة البيانات، تشمل التطبيقات الأساسية:

• الأجهزة المنزلية: عرض المؤقتات، أو إعدادات درجة الحرارة، أو رموز الحالة على الأفران، والمايكروويف، والغسالات، ومكيفات الهواء.
• لوحات الأجهزة: قراءات لمعدات الاختبار، وضوابط صناعية، ومقاييس سيارات ما بعد البيع، والأجهزة الطبية.
• شاشات العرض الرقمية: أي جهاز يتطلب إخراجًا رقميًا، مثل الساعات، والعدادات، والمقاييس، أو مسجلات البيانات البسيطة.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار: استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو محرك تيار ثابت. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن ورقة البيانات لضمان تيار كافٍ في أسوأ الظروف.
• التعددية: للعروض متعددة الأرقام، تُستخدم تقنية التعددية بشكل شائع للتحكم في العديد من المقاطع باستخدام عدد أقل من دبابيس الإدخال/الإخراج. تأكد من أن التيار الذروي في هذا المخطط المتعدد لا يتجاوز I_FP rating.
• زاوية المشاهدة: يوفر الراتنج الأبيض المُشتت زاوية مشاهدة واسعة. ضع في اعتبارك موضع المستخدم المقصود بالنسبة للعرض أثناء التصميم الميكانيكي.
• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي(ESD): مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. نفذ إجراءات التعامل (محطات عمل مؤرضة، أسوار معصم) أثناء التجميع. في المنتج النهائي، فكر في إضافة قمع للجهد العابر على خطوط الإدخال إذا كانت معرضة للمستخدم أو البيئة الخارجية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بالتقنيات الأقدم مثل مصابيح LED الحمراء من نوع GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، فإن AlGaInP المستخدم في هذا العرض يوفر كفاءة ضوئية أعلى بكثير، مما يؤدي إلى إخراج أكثر سطوعًا لنفس تيار القيادة. كما أن اللون \"الأحمر اللامع\" أكثر تشبعًا وتميزًا بصريًا مقارنة باللون الأحمر القياسي. يوفر التغليف عبر الفتحات قوة ميكانيكية وتوصيل حراري فائقين إلى لوحة الدوائر المطبوعة مقارنة بالأجهزة ذات التركيب السطحي في التطبيقات عالية الاهتزاز أو الموثوقية العالية، على الرغم من أنه يتطلب لحامًا يدويًا أو بالموجة ويشغل مساحة أكبر على اللوحة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا العرض مباشرة من دبوس متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟

ج: لا. الجهد الأمامي النموذجي هو 2.0 فولت. توصيله مباشرة بـ 5 فولت سيتسبب في تدفق تيار مفرط، مما يدمر LED. يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت، وهدف I_Fبقيمة 10 مللي أمبير، واستخدام أقصى V_F=2.4 فولت للسلامة: R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260Ω. ستكون المقاومة القياسية 270Ω مناسبة.

س: ماذا يعني \"كاثود مشترك\" أو \"أنود مشترك\" لهذا العرض؟

ج: يحدد مخطط الدائرة الداخلية التكوين. في شاشة الكاثود المشترك، تكون جميع الكاثودات (الجوانب السالبة) لمصابيح LED المقاطع متصلة معًا بدبوس مشترك. تقوم بتشغيل مقطع عن طريق تطبيق جهد موجب على دبوس الأنود الفردي الخاص به. في شاشة الأنود المشترك، تكون الأنودات مشتركة. يجب عليك التحقق من المخطط الداخلي في ورقة البيانات لتصميم دائرة القيادة الصحيحة (توفير التيار مقابل استنزافه).

س: لماذا يوجد تصنيف للتيار الأمامي الذروي (I_FP) أعلى من التصنيف المستمر (I_F)?

ج: يمكن لمصابيح LED تحمل نبضات قصيرة من تيار أعلى دون ارتفاع درجة الحرارة، حيث يوجد وقت لتبريد الوصلة بين النبضات. وهذا يسمح بعرض أكثر سطوعًا متعدد أو تشغيل نبضي. دورة العمل 1/10 والتردد 1 كيلو هرتز هما الظروف الآمنة المحددة لهذا التيار الذروي.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر رقمي بسيط

يقوم مهندس ببناء فولتميتر تيار مستمر 0-30 فولت. يخرج محول الإشارة التناظرية إلى الرقمية إشارة BCD (العشري المشفر ثنائيًا). تحتاج بيانات BCD هذه إلى التحويل إلى تنسيق 7 مقاطع باستخدام IC مفكك/محرك (مثل 7447 للعروض ذات الأنود المشترك). سيتم توصيل عرض ELT-512SURWA/S530-A3 بمخرجات محرك IC هذا. يجب على المهندس:

1. التحقق من أن قدرة تيار الخرج لمحرك IC تتطابق مع متطلبات I_Fللعرض (مثل 10-20 مللي أمبير لكل مقطع).

2. حساب ووضع مقاومات تحديد تيار بين مخرجات محرك IC ودبابيس العرض إذا لم يكن المحرك يحتوي على تحديد تيار مدمج.

3. تصميم تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة وفقًا لأبعاد الحزمة، مع ضمان محاذاة المسامير الصحيحة.

4. النظر في إضافة ميزة تخفيف السطوع باستخدام PWM (تعديل عرض النبضة) على دبوس إخفاء أو تحكم الشدة للمحرك، والذي سيعدل دورة عمل المقاطع للتحكم في السطوع دون تغيير التيار.

12. مقدمة عن المبدأ

شاشة السبعة مقاطع هي تجميع لسبعة عناصر LED مستطيلة (مقاطع)، مرتبة في نمط رقم ثمانية. من خلال إضاءة مجموعات محددة من هذه المقاطع، يمكن تشكيل جميع الأرقام العشرية (0-9) وبعض الحروف (مثل A، C، E، F). كل مقطع هو LED فردي. في ELT-512SURWA/S530-A3، تصنع هذه المصابيح من مادة أشباه الموصلات AlGaInP. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الصمام الثنائي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد فجوة النطاق المحددة لمادة AlGaInP الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، في هذه الحالة، الأحمر اللامع. ثم يتم تشتيت الضوء وتشكيله بواسطة تغليف راتنج الإيبوكسي الأبيض لإنشاء المقاطع المرئية.

13. اتجاهات التطوير

بينما تظل العروض عبر الفتحات مثل ELT-512SURWA/S530-A3 حيوية لأسواق الإصلاح، والهواة، وبعض الأسواق الصناعية، فإن الاتجاه العام في الإلكترونيات يتجه بقوة نحو تقنية التركيب السطحي. تقدم العروض ذات التركيب السطحي حجمًا أصغر، وملفًا منخفضًا، وملاءمة للتجميع الآلي بالالتقاط والوضع، وغالبًا ما تكون أداء حراريًا أفضل عبر التثبيت المباشر على لوحة الدوائر المطبوعة. بالنسبة لتطبيقات السطوع العالي، تُستخدم مواد أحدث مثل InGaN (نتريد الغاليوم الإنديوم) لألوان مثل الأزرق، والأخضر، والأبيض. ومع ذلك، بالنسبة للعروض الحمراء القياسية، يظل AlGaInP حلاً عالي الكفاءة وفعال من حيث التكلفة. قد تشمل التطورات المستقبلية عروضًا بمحركات ووحدات تحكم مدمجة، مما يقلل من عدد المكونات الخارجية، واستخدام البلاستيك المتقدم أو الطلاءات لزوايا مشاهدة أوسع وتباين محسن في ضوء الشمس.