ورقة بيانات شاشة العرض السباعية ELD-526SURWA/S530-A3 - ارتفاع الرقم 13.6 مم - جهد أمامي 2.4 فولت - أحمر ساطع - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة ELD-526SURWA/S530-A3 هي شاشة عرض أبجدية رقمية سباعية مكونة من رقم واحد، مصممة للتركيب عبر الثقب. تتميز بحجم صناعي قياسي بارتفاع رقم يبلغ 13.6 ملليمترًا (0.54 بوصة). تم تصنيع الجهاز باستخدام رقائق ليد AlGaInP حمراء ساطعة، مُوضعة داخل غلاف راتنجي أبيض مُشتت يظهر بمظهر سطح رمادي. تم تصميم هذا المزيج لتقديم موثوقية عالية وقابلية قراءة ممتازة حتى في البيئات ذات الإضاءة المحيطة الساطعة. يتم تصنيف الشاشة بناءً على شدة الإضاءة وهي متوافقة مع معايير البيئة الخالية من الرصاص ومعايير RoHS، مما يجعلها مناسبة لعمليات التجميع الإلكتروني الحديثة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذه الشاشة استهلاكها المنخفض للطاقة، وبصمتها القياسية التي تسهل الاستبدال أو التكامل، وأدائها القوي في ظروف الإضاءة المختلفة. يركز تصميمها على طول العمر والإخراج المتسق. التطبيقات المستهدفة متنوعة، وتركز بشكل أساسي على الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية حيث تكون قراءات الأرقام الواضحة ضرورية. تشمل الأسواق الرئيسية لوحات تحكم الأجهزة المنزلية (مثل الأفران، والغسالات)، وأجهزة القياس، وشاشات القراءة الرقمية متعددة الأغراض في مختلف المعدات.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للمواصفات الكهربائية والبصرية والحرارية للجهاز كما هي مُحددة 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 حدوث انهيار فوري للوصلة.
• التيار الأمامي (I_F):25 مللي أمبير (مستمر). الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):60 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى المسموح به للتيار النبضي، محدد بدورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز. وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات التعددية.
• تبديد الطاقة (P_d):60 ملي واط. الحد الأقصى للطاقة التي يمكن للجهاز تبديدها كحرارة، محسوبة كـ الجهد الأمامي (V_F) مضروبًا في التيار الأمامي (I_F).
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي يتم فيه ضمان أن الجهاز يلبي المواصفات المنشورة.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +100°C.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):260°C لمدة لا تزيد عن 5 ثوانٍ. هذا أمر بالغ الأهمية لعمليات اللحام الموجي أو اليدوي.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C) وتمثل الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (I_v):القيمة النموذجية هي 12.5 مللي شمعة لكل قطعة عند تشغيلها بتيار 10 مللي أمبير. الحد الأدنى المحدد هو 7.8 مللي شمعة. تذكر ورقة البيانات تسامحًا قدره ±10% في شدة الإضاءة، وهو جزء من عملية التصنيف (التقسيم). القياس هو متوسط عبر رقم سباعي واحد.
• الطول الموجي الذروي (λ_p):632 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه الانبعاثات الطيفية أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):624 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تدركه العين البشرية ويحدد اللون (أحمر ساطع).
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). هذا يشير إلى نطاق الأطوال الموجية المنبعثة، ومركزها حول الطول الموجي الذروي.
• الجهد الأمامي (V_F):2.0 فولت (نموذجي)، بحد أقصى 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير. التسامح هو ±0.1 فولت. هذه المعلمة حيوية لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):الحد الأقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (التقسيم)

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

• تصنيف شدة الإضاءة:يتم اختبار مصابيح LED وتصنيفها إلى مجموعات (صناديق) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند تيار الاختبار القياسي. يحدد التسامح المحدد ±10% النطاق لصندوق معين. يجب أن يدرك المصممون أن السطوع يمكن أن يختلف ضمن هذا النطاق من دفعة إنتاج إلى أخرى، مما قد يكون ملحوظًا إذا تم استخدام عدة شاشات جنبًا إلى جنب في منتج.
• تصنيف الجهد الأمامي:على الرغم من عدم ذكرها صراحةً كمعلمة مصنفة، فإن التسامح ±0.1 فولت على V_Fيشير إلى تحكم دقيق. يمكن أن يؤدي التباين الكبير في الجهد الأمامي عبر عدة قطع أو أرقام إلى توزيع غير متساوٍ للتيار إذا تم تشغيلها في تكوين متوازٍ بسيط بدون تحديد تيار فردي.
• تصنيف الطول الموجي/اللون:تحدد ورقة البيانات قيمًا نموذجية للطول الموجي الذروي والسائد ولكنها لا تذكر تصنيفات ألوان صريحة. بالنسبة لشاشة حمراء ساطعة قياسية، فإن الطول الموجي السائد النموذجي 624 نانومتر هو الهدف.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات منحنيات خصائص نموذجية توفر نظرة ثاقبة على سلوك الجهاز في ظروف غير قياسية.

4.1 توزيع الطيف

سيظهر منحنى التوزيع الطيفي (الشدة النسبية مقابل الطول الموجي) ذروة ضيقة تتمحور حول 632 نانومتر (ذروة) مع طول موجي سائد عند 624 نانومتر. يشير عرض النطاق 20 نانومتر إلى لون أحمر نقي نسبيًا، وهو سمة مميزة لمادة أشباه الموصلات AlGaInP. تشتهر هذه المادة بكفاءتها العالية في نطاق اللون الأحمر إلى الكهرماني.

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

يوضح هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد. بالنسبة لـ LED نموذجي، يظهر المنحنى تيارًا منخفضًا جدًا حتى يصل الجهد الأمامي إلى نقطة \"الركبة\" (حوالي 1.8-2.0 فولت لهذا الجهاز)، وبعد ذلك يزداد التيار بسرعة مع زيادة صغيرة في الجهد. يؤكد هذا على أهمية تشغيل مصابيح LED بمصدر تيار ثابت بدلاً من مصدر جهد ثابت لمنع الانحراف الحراري وضمان سطوع متسق.

4.3 منحنى تخفيض التيار الأمامي

هذا رسم بياني بالغ الأهمية للإدارة الحرارية. يوضح الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، تقل قدرة الجهاز على تبديد الحرارة. لذلك، يجب تقليل الحد الأقصى لتيار التشغيل الآمن (تخفيضه) لمنع تجاوز حد درجة حرارة الوصلة وضمان الموثوقية طويلة الأجل. يبدأ المنحنى عادةً عند التيار المقنن (مثل 25 مللي أمبير) عند 25°C وينحدر إلى الأسفل حتى يصل إلى صفر أمبير عند درجة حرارة الوصلة القصوى.

5. معلومات ميكانيكية وخاصة بالغلاف

5.1 الأبعاد والرسم

يوفر رسم أبعاد الغلاف القياسات الفيزيائية الدقيقة لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة. تشمل الأبعاد الرئيسية الارتفاع الإجمالي والعرض والعمق للشاشة، والمسافة بين الأطراف (الملعب)، وقطر الطرف، وحجم فتحة لوحة الدوائر المطبوعة الموصى به. يتضمن الرسم ملاحظة مفادها أن التسامح هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يجب على المهندسين الالتزام بهذه الأبعاد لضمان التركيب والمحاذاة المناسبين على لوحة الدوائر المطبوعة.

5.2 تخطيط الأطراف وتحديد القطبية

يظهر مخطط الدائرة الداخلية تكوين الأنود المشترك للقطع السبعة والنقطة العشرية (إن وجدت). يحدد أرقام الأطراف المقابلة لكل قطعة (من a إلى g) وطرف الأنود المشترك (الأطراف). تحديد القطبية الصحيحة أمر ضروري؛ حيث أن تطبيق جهد عكسي أو اتصال مشترك غير صحيح سيمنع إضاءة الشاشة أو قد يتلفها.

6. إرشادات اللحام والتجميع

• عملية اللحام:الجهاز مناسب للحام الموجي أو اللحام اليدوي. الحد الأقصى المطلق لدرجة حرارة اللحام هو 260°C لمدة قصوى تبلغ 5 ثوانٍ. هذا تصنيف قياسي للمكونات عبر الثقب ويساعد في منع التلف الحراري لرقاقة LED والغلاف البلاستيكي.
• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):تحتوي ورقة البيانات على تحذير قوي بشأن حساسية ESD. يمكن أن تتلف مصابيح LED من نوع AlGaInP بسبب التفريغ الكهروستاتيكي. تشمل احتياطات التعامل الموصى بها استخدام أسوار معصم مؤرضة، ومحطات عمل وأرضيات آمنة من ESD، وسجاد طاولة موصل، والتأريض المناسب لجميع المعدات. إذا كانت هناك مواد عازلة، فيجب استخدام مؤينات أو طرق أخرى لتحييد الشحنة.
• ظروف التخزين:يجب تخزين الأجهزة ضمن نطاق درجة حرارة التخزين المحدد (-40°C إلى +100°C) في بيئة منخفضة الرطوبة ومحمية من ESD.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة الجهاز في أنابيب للتجميع الآلي. عملية التعبئة القياسية هي: 20 قطعة لكل أنبوب، 36 أنبوبًا لكل صندوق، و4 صناديق لكل كرتونة رئيسية. هذا يصل إجماليًا إلى 2,880 قطعة لكل كرتونة.

7.2 شرح الملصق

يتضمن ملصق التعبئة عدة رموز: رقم منتج العميل (CPN)، ورقم منتج الشركة المصنعة (P/N)، وكمية التعبئة (QTY)، ورتبة شدة الإضاءة (CAT)، ورقم الدفعة (LOT No.). يتوافق حقل \"CAT\" مباشرة مع صندوق شدة الإضاءة الذي تمت مناقشته سابقًا.

8. اقتراحات تصميم التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

كشاشة ذات أنود مشترك، يتم عادةً توصيل الأنودات (الأطراف المشتركة) بجهد إمداد موجب من خلال مقاومة تحديد تيار أو مفتاح ترانزستور (للتعددية). ثم يتم توصيل كاثود كل قطعة إلى دائرة متكاملة قائدة (مثل فك تشفير/قائد 7 قطع أو طرف GPIO لوحدة تحكم دقيقة) قادرة على استيعاب التيار المطلوب. مقاومة تحديد تيار متسلسلة إلزامية لكل قطعة أو أنود مشترك لضبط التيار الأمامي إلى القيمة المطلوبة (مثل 10-20 مللي أمبير). يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F.

8.2 اعتبارات وتحذيرات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا قيادة تيار ثابت أو مقاومة تحديد تيار. لا تقم بتوصيل LED مباشرة بمصدر جهد أبدًا.
• حماية الجهد العكسي:يجب أن تضمن دائرة القيادة عدم تطبيق أي جهد عكسي على LED، حتى عند إيقاف التشغيل. يمكن أن يتسبب الجهد العكسي المستمر في هجرة معدنية وتلف دائم. في دوائر التيار المتردد أو المتعددة، فكر في إضافة ثنائي حماية بالتوازي مع LED (منحاز عكسيًا أثناء التشغيل العادي).
• الإدارة الحرارية:لتطبيقات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بالقرب من الحد الأقصى للتيار، ضع في اعتبارك منحنى التخفيض. تأكد من وجود مسافات كافية على لوحة الدوائر المطبوعة لتبديد الحرارة.
• التعددية:هذه الشاشة مناسبة لتطبيقات التعددية حيث تشارك عدة أرقام خطوط القيادة. يدعم تصنيف التيار الأمامي الذروي (60 مللي أمبير عند دورة عمل 1/10) هذا. يجب ألا يتجاوز متوسط التيار لكل قطعة تصنيف التيار الأمامي المستمر (25 مللي أمبير).

9. المقارنة والتمييز التقني

مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم أو الشاشات الأصغر، تقدم ELD-526SURWA/S530-A3 مزايا محددة:

• المادة (AlGaInP مقابل GaAsP):توفر تكنولوجيا AlGaInP كفاءة إضاءة أعلى ولون أحمر أكثر تشبعًا وإشراقًا مقارنة بمصابيح LED القديمة من نوع GaAsP، والتي غالبًا ما تظهر أكثر برتقالية أو باهتة.
• الحجم القياسي:ارتفاع الرقم 13.6 مم هو معيار صناعي، مما يضمن توافقًا واسعًا مع تصاميم المنتجات الحالية والإطارات.
• استهلاك الطاقة المنخفض:مع جهد أمامي نموذجي يبلغ 2.0 فولت، تعمل بكفاءة، مما يقلل من متطلبات مصدر الطاقة وتوليد الحرارة مقارنة بالشاشات ذات V_F.
• السطح الرمادي:يوفر السطح الرمادي (مقابل الأسود) تباينًا أفضل في البيئات المضاءة بشكل ساطع عن طريق تقليل الضوء المحيط المنعكس، مما يعزز قابلية القراءة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمنطق 5 فولت من وحدة تحكم دقيقة؟

ج: نعم، ولكن يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار. على سبيل المثال، لتحقيق ~10 مللي أمبير مع إمداد 5 فولت: R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 أوم. مقاومة 330 أوم هي قيمة قياسية توفر تيارًا أقل قليلاً، وهو آمن.

س: لماذا يتم تحديد حد أدنى لشدة الإضاءة (7.8 مللي شمعة) وقيمة نموذجية (12.5 مللي شمعة)؟

ج: الحد الأدنى هو الحد الأدنى المضمون للأجهزة المباعة تحت رقم هذا الجزء. القيمة النموذجية هي متوسط الإخراج من الإنتاج. بسبب عملية التصنيف (±10%)، قد تتلقى أجهزة يكون سطوعها في أي مكان ضمن هذا النطاق المصنف.

س: هل هذه الشاشة مناسبة للاستخدام في الهواء الطلق؟

ج: يشير نطاق درجة حرارة التشغيل (-40°C إلى +85°C) إلى أنها يمكنها التعامل مع مجموعة واسعة من البيئات. ومع ذلك، للتعرض المباشر في الهواء الطلق، ضع في اعتبارك عوامل إضافية غير مغطاة في ورقة البيانات، مثل مقاومة البلاستيك للأشعة فوق البنفسجية، والإحكام ضد الماء، والطلاء المطابق للوحة الدوائر المطبوعة.

س: ماذا يحدث إذا تجاوزت جهد 5 فولت العكسي؟

ج: يمكن أن يتسبب تجاوز تصنيف الجهد العكسي في فشل فوري وكارثي لوصلة LED بسبب الانهيار الانهياري. لم يتم تصميم الجهاز لتحمل الانحياز العكسي.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر رقمي بسيط.

يقوم مصمم بإنشاء وحدة إمداد طاقة مكتبية تتطلب عرض جهد مكون من 3 أرقام. يختار ثلاث شاشات ELD-526SURWA/S530-A3. ستستخدم وحدة التحكم الدقيقة (مثل ATmega328) دائرة متكاملة قائدة للقطع السباعية مثل MAX7219. تشمل خطوات التصميم: 1) تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة وفقًا لأبعاد الغلاف، وضبط تباعد الأطراف الصحيح. 2) توصيل الأنودات المشتركة لكل رقم بخطوط اختيار الأرقام في الدائرة المتكاملة القائدة. 3) توصيل كاثودات القطع (a-g) بخطوط القطع في الدائرة المتكاملة القائدة. 4) برمجة وحدة التحكم الدقيقة لقراءة قيمة ADC، وتحويلها إلى جهد، وإرسال رموز الأرقام المناسبة إلى MAX7219 عبر SPI. 5) ضبط تيار القيادة داخل سجلات MAX7219 لاستهداف 10-15 مللي أمبير لكل قطعة، مع التأكد من بقائه ضمن تصنيفات الشاشة. تم اختيار السطح الرمادي للشاشة على وجه التحديد لأن بيئة المختبر تحتوي على إضاءة فلورية علوية.

12. مقدمة مبدأ التشغيل

شاشة العرض السباعية LED هي تجميع لمصابيح LED فردية مرتبة في نمط الرقم \"8\". كل قطعة (مسماة من a إلى g) هي LED منفصلة. من خلال تشغيل قطع محددة بشكل انتقائي، يمكن تكوين أي رقم من 0 إلى 9 وبعض الحروف. تستخدم ELD-526SURWA/S530-A3 تكوين أنود مشترك، مما يعني أن الأنودات (الأطراف الموجبة) لجميع مصابيح LED للقطع في رقم واحد متصلة معًا بطرف (أطراف) مشترك. لإضاءة قطعة، يتم توصيل أنودها المشترك بمصدر جهد (من خلال محدد تيار)، ويتم توصيل كاثودها (الطرف السالب) بجهد أقل (أرضي). يتم إنتاج الضوء من خلال الوميض الكهربائي في مادة أشباه الموصلات AlGaInP: عندما يتم تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء) عند طول موجي يتوافق مع فجوة النطاق للمادة، والتي تكون في الطيف الأحمر.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تمثل شاشات العرض السباعية LED تقنية ناضجة وموثوقة. بينما تقدم تقنيات العرض الأحدث مثل شاشات OLED ذات المصفوفة النقطية أو شاشات LCD من نوع TFT مرونة أكبر للرسومات والخطوط المخصصة، تحتفظ مصابيح LED السباعية بمزايا قوية في تطبيقات محددة: سطوع فائق وقابلية قراءة في ضوء الشمس، وزوايا مشاهدة واسعة للغاية، وموثوقية عالية وعمر طويل، وبساطة التحكم، وتكلفة أقل للتطبيقات التي تتطلب إخراجًا رقميًا فقط. الاتجاه في مثل هذه شاشات LED المنفصلة هو نحو كفاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل مللي أمبير من التيار)، وتصنيف أكثر دقة لاتساق اللون والسطوع، والاستمرار في الامتثال للوائح البيئية المتطورة (RoHS، REACH). يتم استكمال غلاف الثقب، كما هو مستخدم في ورقة البيانات هذه، تدريجيًا بإصدارات مكونات التركيب السطحي (SMD) للتجميع الآلي، لكن الثقب يظل حيويًا للنماذج الأولية والإصلاح والتطبيقات التي تتطلب متانة ميكانيكية أعلى.