ورقة بيانات شاشة عرض LED ذات سبعة مقاطع LTF-2502KG - ارتفاع الرقم 0.26 بوصة - أخضر AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - استطاعة 70 ميلي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة العرض LTF-2502KG هي وحدة عرض LED بخمسة أرقام وسبعة مقاطع، مصممة لتطبيقات القراءة الرقمية. تتميز بارتفاع رقم يبلغ 0.26 بوصة (6.8 مم)، مما يوفر أحرفًا واضحة وقراءة سهلة. يستخدم الجهاز رقائق LED من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) المزروعة على ركيزة GaAs، والمعروفة بكفاءتها العالية وسطوعها في الطيف الأخضر. يقدم العرض مظهرًا ذا تباين عالٍ مع مقاطع مضيئة بيضاء على خلفية سوداء، مما يعزز قابلية القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية الإلكترونيات الاستهلاكية، لوحات التحكم الصناعية، أدوات القياس، وأي تطبيق يتطلب عرضًا رقميًا مضغوطًا وموثوقًا بأداء بصري ممتاز.

1.1 الميزات الرئيسية

• ارتفاع رقم مضغوط 0.26 بوصة (6.8 مم).
• إضاءة مستمرة وموحدة للمقاطع لمظهر متسق للأحرف.
• استهلاك منخفض للطاقة، مناسب للأجهزة التي تعمل بالبطاريات.
• مظهر ممتاز للأحرف مع سطوع وتباين عاليين.
• زاوية مشاهدة واسعة للرؤية من مواقع مختلفة.
• موثوقية عالية بسبب البناء ذي الحالة الصلبة.
• شدة الإضاءة مصنفة (مقسمة إلى bins) لضمان أداء متسق.
• عبوة خالية من الرصاص متوافقة مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).

1.2 تعريف الجهاز

يرمز رقم الجزء LTF-2502KG تحديدًا إلى شاشة عرض ذات أنود مشترك متعدد الإرسال (multiplex common anode) مع مصابيح LED خضراء من نوع AlInGaP وتكوين نقطة عشرية على اليمين. تم تحسين هذا التكوين لدوائر القيادة المتعددة الإرسال، مما يقلل من عدد دبابيس الإدخال/الإخراج I/O المطلوبة في المتحكم الدقيق.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً للخصائص الكهربائية والبصرية التي تحدد نطاق أداء العرض وتوجه تصميم الدائرة المناسب.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل مقطع:70 ميلي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان كحرارة بواسطة مقطع LED واحد.
• التيار الأمامي الذروي لكل مقطع:90 ميلي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) لتحقيق سطوع لحظي عالٍ جدًا دون ارتفاع درجة الحرارة.
• التيار الأمامي المستمر لكل مقطع:25 ميلي أمبير عند درجة حرارة 25°مئوية. يتناقص هذا التيار خطيًا بمعدل 0.33 ميلي أمبير/°مئوية مع زيادة درجة حرارة المحيط (Ta) فوق 25°مئوية. على سبيل المثال، عند 50°مئوية، سيكون أقصى تيار مستمر تقريبًا 25 ميلي أمبير - (0.33 ميلي أمبير/°مئوية * 25°مئوية) = 16.75 ميلي أمبير.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -35°مئوية إلى +85°مئوية. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -35°مئوية إلى +105°مئوية.
• حالة اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام الموجة مع بقاء نقطة اللحام على بعد 1/16 بوصة (≈1.6 مم) تحت مستوى الجلوس لمدة 3 ثوانٍ عند 260°مئوية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25°مئوية تحت ظروف الاختبار المحددة.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):هذا هو المقياس الأساسي للسطوع.
  • الحد الأدنى: 200 ميكرو كانديلا، النموذجي: 540 ميكرو كانديلا عند I_F= 1 ميلي أمبير.
  • النموذجي: 5940 ميكرو كانديلا عند I_F= 10 ميلي أمبير. يوضح هذا العلاقة غير الخطية للغاية بين التيار وإخراج الضوء.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):571 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج القدرة الطيفية في أقصى حد، مما يضعه في المنطقة الخضراء من الطيف المرئي.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون.
• الطول الموجي السائد (λ_d):572 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تدركه العين البشرية، ويتطابق بشكل وثيق مع طول موجة الذروة.
• الجهد الأمامي لكل رقاقة (V_F):2.6 فولت (نموذجي)، مع تسامح ±0.1 فولت، عند I_F= 20 ميلي أمبير. هذه معلمة حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي لكل مقطع (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R= 5 فولت. هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط؛ يُمنع التشغيل المستمر بتحيز عكسي.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:2:1 (الحد الأقصى). يضمن هذا التوحيد عبر المقاطع، مما يعني أن ألمع مقطع لن يكون أكثر سطوعًا بمرتين من أضعف مقطع تحت نفس ظروف القيادة.
• التداخل الضوئي (Cross Talk):≤2.5%. يحدد هذا أقصى قدر من تسرب الضوء غير المقصود من مقطع غير مُشغل عندما يكون المقطع المجاور مضاءً.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يستخدم العرض نظام تصنيف لشدة الإضاءة لضمان مستوى سطوع متسق داخل الوحدة الواحدة وعبر وحدات متعددة في التجميع. تمثل رموز التصنيف (F, G, H, J, K) نطاقات محددة من الحد الأدنى لشدة الإضاءة بالميكرو كانديلا (µcd) المقاسة عند I_F= 1 ميلي أمبير.

• التصنيف F:200 - 320 ميكرو كانديلا
• التصنيف G:321 - 500 ميكرو كانديلا
• التصنيف H:501 - 800 ميكرو كانديلا
• التصنيف J:801 - 1300 ميكرو كانديلا
• التصنيف K:1301 - 2100 ميكرو كانديلا

تضمين التصميم:للتطبيقات التي تستخدم شاشتين أو أكثر في تجميع واحد، يوصى بشدة باستخدام شاشات من نفس رمز التصنيف لتجنب الاختلافات الملحوظة في السطوع (عدم تجانس اللون) بينها.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز ستشمل:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة الأسية بين الجهد الأمامي والتيار. سيكون للمنحنى جهد ركبة حول 2.0-2.2 فولت، وبعد ذلك يزداد التيار بسرعة مع زيادة صغيرة في الجهد، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى تنظيم التيار، وليس تنظيم الجهد.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:منحنى يوضح أن ناتج الضوء يزداد بشكل فائق الخطية مع التيار عند المستويات المنخفضة وقد يقترب من التشبع عند التيارات الأعلى. هذا يوضح المقايضة بين السطوع والكفاءة/تبديد الطاقة.
• شدة الإضاءة مقابل درجة حرارة المحيط:يظهر عادةً معامل درجة حرارة سالب، حيث ينخفض ناتج الضوء مع زيادة درجة حرارة التقاطع. هذا أمر بالغ الأهمية للتصميم في بيئات درجة الحرارة العالية.
• الجهد الأمامي مقابل درجة حرارة المحيط:يظهر عادةً معامل درجة حرارة سالب، مما يعني أن V_Fينخفض قليلاً مع ارتفاع درجة الحرارة.
• التوزيع الطيفي:منحنى على شكل جرس يتركز حول 571-572 نانومتر، بعرض محدد بنصف العرض البالغ 15 نانومتر.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي العرض على بصمة عبوة ثنائية الخط قياسية (DIP). تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (مم).
• التسامح العام هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• تسامح انزياح طرف الدبوس هو ±0.4 مم.
• حدود العيوب على وجه العرض: المواد الغريبة ≤10 ميل، تلوث الحبر ≤20 ميل، فقاعات في المقطع ≤10 ميل.
• انحناء العاكس محدود بـ ≤1% من طوله.
• قطر فتحة اللوحة المطبوعة (PCB) الموصى به للأطراف هو 1.0 مم.

5.2 توصيل الأطراف وقطبية التشغيل

إن LTF-2502KG هو جهازذو أنود مشترك متعدد الإرسال. هذا يعني أن الأنودات الخاصة بمصابيح LED لكل رقم متصلة معًا داخليًا، بينما الكاثودات الخاصة بكل نوع مقطع (A-G, DP) متصلة عبر الأرقام.

توصيل الأطراف (16 دبوس DIP):

• الدبوس 1: الكاثود E
• الدبوس 2: الكاثود D
• الدبوس 3: الكاثود DP (النقطة العشرية)
• الدبوس 4: الأنود المشترك للرقم 3
• الدبوس 6: الكاثود G
• الدبوس 8: الكاثود C
• الدبوس 10: الأنود المشترك للرقم 5
• الدبوس 11: الأنود المشترك للرقم 4
• الدبوس 12: الكاثود B
• الدبوس 13: الكاثود F
• الدبوس 14: الأنود المشترك للرقم 2
• الدبوس 15: الكاثود A
• الدبوس 16: الأنود المشترك للرقم 1
• الدبوس 5، 7، 9: لا يوجد اتصال (N/C)

الدائرة الداخلية:سيظهر الرسم البياني الداخلي خمس عقد أنود مشتركة (واحدة لكل رقم)، كل منها متصل بأنودات 7 مقاطع (A-G) والنقطة العشرية (DP) لذلك الرقم المحدد. كاثود كل نوع مقطع (مثلًا، جميع مقاطع 'A') متصل معًا عبر جميع الأرقام الخمسة.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف لحام الموجة

يتم توفير ملف تعريف درجة حرارة لحام موجة موصى به. تشمل المعلمات الرئيسية:

• مرحلة تسخين مسبق لدرجة حرارة بين 100-110°مئوية لمدة لا تقل عن دقيقتين لتقليل الصدمة الحرارية.
• درجة حرارة لحام ذروية في نطاق 250-260°مئوية.
• يجب أن يكون الوقت الذي يقضيه ضمن 5°مئوية من درجة الحرارة الذروية هذه من 3 إلى 5 ثوانٍ لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة دون الإضرار بالمكون.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 تحذيرات التصميم والاستخدام

هذه النقاط حاسمة للتشغيل الموثوق على المدى الطويل:

• تصميم دائرة القيادة:يوصى بشدة باستخدام القيادة بتيار ثابت بدلاً من الجهد الثابت لضمان سطوع متسق وحماية مصابيح LED. يجب تصميم الدائرة لاستيعاب النطاق الكامل للجهد الأمامي (V_F= 2.5 فولت إلى 2.7 فولت).
• الحماية:يجب أن تتضمن دائرة القيادة حماية ضد الجهود العكسية وارتفاعات الجهد العابرة أثناء التشغيل/الإيقاف، حيث يمكن أن تسبب هذه هجرة للمعادن وفشلًا.
• الإدارة الحرارية:يجب تخفيض تصنيف التيار التشغيلي وفقًا لأقصى درجة حرارة محيطة. يؤدي تجاوز تصنيفات التيار أو درجة الحرارة إلى تدهور شديد في ناتج الضوء وفشل مبكر.
• البيئة:تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف على العرض.
• الميكانيكا:لا تطبق قوة غير طبيعية على جسم العرض أثناء التجميع. إذا تم تطبيق فيلم زخرفي، فتجنب تركه يضغط مباشرة على اللوحة الأمامية، لأنه قد يتحرك.
• التصنيف لاستخدام متعدد الشاشات:كما هو مذكور، استخدم شاشات من نفس تصنيف شدة الإضاءة لمظهر موحد.

7.2 ظروف التخزين

لمنع أكسدة الأطراف والحفاظ على قابلية اللحام:

• موصى به:التخزين في عبوة الحاجز الرطوبة الأصلية.
• درجة الحرارة:من 5°مئوية إلى 30°مئوية.
• الرطوبة:أقل من 60% رطوبة نسبية.
• إدارة المخزون:تجنب التخزين طويل الأمد لكميات كبيرة. استخدم مبدأ الداخل أولاً يخرج أولاً (FIFO). قد تتطلب المنتجات المخزنة خارج هذه الظروف إعادة معالجة قبل الاستخدام.

8. سيناريوهات التطبيق النموذجية

تتناسب شاشة العرض LTF-2502KG مع مجموعة واسعة من التطبيقات التي تتطلب مؤشرًا رقميًا واضحًا وموثوقًا:

• معدات الاختبار والقياس:الملتيميديا الرقمية، عدادات التردد، مصادر الطاقة.
• ضوابط صناعية:موقتات العمليات، عروض العدادات، قراءات درجة الحرارة على الآلات.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:معدات الصوت (مكبرات الصوت/عروض مستوى الصوت)، موقتات أجهزة المطبخ.
• قطع غيار السيارات:عدادات وعروض لمراقبة الأداء (حيث يتم استيفاء المواصفات البيئية).
• الأجهزة الطبية:عروض معلمات بسيطة على معدات غير حرجة (استشر الشركة المصنعة للاستخدامات الحرجة للسلامة).

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنيات عرض السبعة مقاطع الأخرى:

• مقارنة بمصابيح LED الحمراء GaAsP/GaP:تقدم مصابيح LED الخضراء AlInGaP عمومًا كفاءة إضاءة وسطوعًا أعلى، مما يؤدي إلى رؤية أفضل واستهلاك طاقة أقل محتمل لنفس السطوع المدرك.
• مقارنة بشاشات LCD:مصابيح LED هي باعثة، توفر ضوءها الخاص، مما يجعلها متفوقة بكثير في ظروف الإضاءة المنخفضة وتوفر زوايا مشاهدة أوسع دون تعقيد الإضاءة الخلفية. كما أنها بشكل عام أكثر متانة ولديها وقت استجابة أسرع.
• مقارنة بشاشات الأرقام الأكبر:يقدم الحجم 0.26 بوصة توازنًا بين قابلية القراءة وتوفير مساحة اللوحة، مما يجعله مثاليًا للأجهزة المضغوطة حيث يكون العرض الأكبر غير عملي.
• الميزة الرئيسية لهذا الجزء:يجعل الجمع بين تقنية AlInGaP (للكفاءة)، وتكوين الأنود المشترك متعدد الإرسال (لبساطة السائق)، وشدة الإضاءة المصنفة (للتسق) هذا الجزء خيارًا شاملاً لتصميمات الإنتاج الضخم الحساسة للتكلفة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

1. س: لماذا يُوصى باستخدام قيادة التيار الثابت بدلاً من استخدام مقاوم بسيط مع مصدر جهد؟
   أ: بينما المقاوم التسلسلي شائع، فإنه يوفر تنظيمًا غير كامل لأن الجهد الأمامي لمصباح LED (V_F) يختلف مع درجة الحرارة وبين الوحدات الفردية. يضمن مصدر التيار الثابت بقاء التيار (وبالتالي السطوع) مستقرًا بغض النظر عن هذه الاختلافات في V_F، مما يؤدي إلى أداء أكثر تجانسًا وموثوقية.
2. س: هل يمكنني قيادة هذه الشاشة بواسطة متحكم دقيق مباشرة؟
   أ: للإرسال المتعدد، نعم، ولكن ليس مباشرة لتيار المقطع. تحتوي دبابيس المتحكم الدقيق على قدرة محدودة على توفير/سحب التيار (عادة 20-25 ميلي أمبير). يجب عليك استخدام سائقات خارجية (ترانزستورات أو دوائر متكاملة مخصصة لقيادة LED) للتعامل مع تيار المقطع (حتى 25 ميلي أمبير مستمر لكل مقطع) وتيار الأنود الرقمي التراكمي الأعلى.
3. س: ماذا تعني نسبة مطابقة شدة الإضاءة 2:1 لتصميمي؟
   أ: هذا يعني أنه في أسوأ الحالات، قد يكون أحد المقاطع أكثر سطوعًا بمرتين من مقطع آخر على نفس الشاشة عند قيادتهما بشكل متطابق. يساعد تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة الجيد (أطوال المسارات/المقاومة المتساوية) وتنظيم التيار المناسب في تقليل الاختلافات المرئية إلى الحد الأدنى. للتطبيقات الحرجة، معايرة سطوع البرنامج لكل مقطع هي خيار.
4. س: رطوبة التخزين أقل من 60% رطوبة نسبية. ماذا يحدث إذا تم تخزينها في بيئة أكثر رطوبة؟
   أ: يمكن أن تؤدي الرطوبة العالية إلى أكسدة الطلاء القصديري/الخالي من الرصاص على الأطراف، مما يؤدي إلى ضعف قابلية اللحام عند استخدام الجزء في النهاية. قد يتسبب هذا في وصلات لحام معيبة أثناء التجميع.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم مؤقت بسيط مكون من 5 أرقام.

1. اختيار المتحكم الدقيق:اختر MCU يحتوي على عدد كافٍ من دبابيس الإدخال/الإخراج I/O. لعرض متعدد الإرسال مكون من 5 أرقام، 7 مقاطع + DP، تحتاج إلى 5 دبابيس لأنودات الأرقام و8 دبابيس لكاثودات المقاطع، بإجمالي 13 خط تحكم.
2. دائرة السائق:استخدم مصفوفة سائق منخفضة الجانب (مثل مصفوفة ترانزستور دارلينجتون ULN2003A) لسحب التيار لخطوط الكاثود الثمانية. استخدم ترانزستورات NPN فردية أو سائق عالي الجانب لتوفير التيار لخطوط الأنود الخمسة.
3. ضبط التيار:حدد السطوع المطلوب. للاستخدام الداخلي، قد يكون 5-10 ميلي أمبير لكل مقطع كافيًا. احسب مقاومات تحديد التيار لسائقي الأنود أو قم بتكوين دائرة السائق ذات التيار الثابت وفقًا لذلك، مع تذكر تخفيض التصنيف لأقصى درجة حرارة محيطة.
4. برنامج الإرسال المتعدد:اكتب برنامجًا ثابتًا يقوم بالدوران عبر كل رقم، وتشغيل أنوده وضبط نمط الكاثود المناسب لقيمة ذلك الرقم. يجب أن يكون معدل التحديث مرتفعًا بدرجة كافية (مثلًا، >100 هرتز) لتجنب الوميض المرئي.
5. تخطيط اللوحة المطبوعة (PCB):تأكد من أن مسارات الطاقة إلى سائقي الأنود والكاثود عريضة بدرجة كافية. حافظ على قرب الشاشة من السائقين لتقليل محاثة المسار إلى الحد الأدنى.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد LTF-2502KG على الوميض الكهربائي لأشباه الموصلات. عندما يتم تطبيق جهد تحيز أمامي يتجاوز جهد تقاطع الصمام الثنائي عبر تقاطع p-n من نوع AlInGaP، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لطبقات الألومنيوم، الإنديوم، الغاليوم، والفوسفيد في البنية الناشئة طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأخضر عند ~572 نانومتر. يتم إنشاء تنسيق السبعة مقاطع عن طريق وضع رقائق LED فردية (أو مصفوفات رقائق) في شكل مقاطع رقمية قياسية، والتي يتم بعد ذلك توصيلها كهربائيًا في مصفوفة أنود مشترك متعددة الإرسال لتقليل الاتصالات الخارجية.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تركز اتجاهات تكنولوجيا شاشات العرض LED ذات السبعة مقاطع على عدة مجالات رئيسية:

• زيادة الكفاءة:تهدف التحسينات المستمرة في علم المواد لـ AlInGaP وصعود InGaN (للأزرق/الأخضر/الأبيض) إلى تحقيق لومن أعلى لكل واط، مما يتيح شاشات أكثر سطوعًا أو استهلاكًا أقل للطاقة.
• التصغير:هناك دفع مستمر لمسافات البكسل الأصغر والكثافة الأعلى، مما يسمح بمزيد من الأرقام أو المعلومات في نفس البصمة، على الرغم من أن نطاق 0.2"-0.5" يظل شائعًا لقابلية القراءة البشرية.
• التكامل:تدمج المزيد من الشاشات دائرة السائق وأحيانًا حتى متحكمًا بسيطًا (مثل لوظائف الساعة) في عبوة الوحدة، مما يبسط تصميم الدائرة للمستخدم النهائي.
• تعزيز الموثوقية والمتانة:تعمل التحسينات في مواد التغليف والراتنجات الإيبوكسية على تعزيز المقاومة للرطوبة، الدورات الحرارية، والإجهاد الميكانيكي، مما يوسع نطاق بيئات التشغيل.
• خيارات الألوان و RGB:بينما الشاشات أحادية اللون مثل هذه الخضراء منتشرة، هناك استخدام متزايد للشاشات متعددة الألوان أو RGB الكاملة في المقاطع، مما يسمح بالإشارة إلى الحالة (مثلًا، الأخضر للطبيعي، الأحمر للإنذار) داخل نفس الرقم.

على الرغم من انتشار شاشات المصفوفة النقطية و OLED الرسومية، تظل شاشة LED ذات السبعة مقاطع حلاً فعالاً من حيث التكلفة وموثوقًا وسهل القراءة للإخراج الرقمي المخصص، مما يضمن استمرار أهميتها في التصميم الإلكتروني.