ورقة بيانات شاشة العرض LED ذات سبعة أجزاء مقاس 0.56 بوصة LTS-5601AJG-J - ارتفاع الرقم 14.22 مم - أخضر AlInGaP - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة العرض LTS-5601AJG-J هي وحدة عرض أبجدية رقمية مكونة من رقم واحد وسبعة أجزاء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة ومشرقة. تتميز بارتفاع رقم يبلغ 0.56 بوصة (14.22 مم)، مما يوفر وضوحًا ممتازًا. يستخدم الجهاز تقنية أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) للأجزاء المضيئة، والتي تظهر باللون الأخضر النابض بالحياة على خلفية وجه رمادي محايد. يوفر هذا المزيج تباينًا عاليًا للحصول على أفضل وضوح للقراءة. تستخدم الشاشة تكوينًا كهربائيًا للأنود المشترك، وهو واجهة قياسية ومدعومة على نطاق واسع في تصميم الدوائر الرقمية.

1.1 المزايا الأساسية

تقدم الشاشة عدة فوائد رئيسية للمصممين والمهندسين. ميزتها الأساسية هي استخدام شرائح LED من نوع AlInGaP، المعروفة بكفاءتها العالية وشدة إضاءتها الممتازة، مما يؤدي إلى إخراج ساطع مع استهلاك منخفض نسبيًا للطاقة. تضمن الأجزاء المستمرة والموحدة مظهرًا متسقًا واحترافيًا للأحرف دون فجوات أو عدم انتظام. الجهاز مصنف حسب شدة الإضاءة، مما يوفر اتساقًا في السطوع عبر دفعات الإنتاج. علاوة على ذلك، يتميز بزاوية مشاهدة واسعة، مما يجعل الشاشة قابلة للقراءة من مواقع مختلفة، ويوفر موثوقية عالية الحالة (صلبة) بدون أجزاء متحركة. العبوة أيضًا خالية من الرصاص، متوافقة مع اللوائح البيئية الحديثة (RoHS).

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

هذه الشاشة مناسبة لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية التي تتطلب مؤشرًا رقميًا. تشمل التطبيقات النموذجية أدوات القياس والاختبار (الملتيميديا، راسمات الذبذبات)، لوحات التحكم الصناعية، الأجهزة الطبية، الأجهزة الاستهلاكية (الميكروويف، الأفران، الغسالات)، لوحات عدادات السيارات (للشاشات الإضافية أو البديلة)، ومشاريع الهواة أو النماذج الأولية المختلفة. يوازن حجمها وسطوعها وموثوقيتها بين الحجم والسطوع والموثوقية، مما يجعلها خيارًا متعدد الاستخدامات لكل من الأنظمة المضمنة التجارية والصناعية.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمواصفات الكهربائية والبصرية المقدمة في ورقة البيانات.

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

الأداء البصري هو محور وظيفة الشاشة. يتم تحديدشدة الإضاءة المتوسطة (Iv)بحد أدنى 125 ميكرو كنديلا، وقيمة نموذجية 400 ميكرو كنديلا، وبدون حد أقصى محدد، عند تشغيلها بتيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير. يشير هذا إلى ضمان حد أدنى للسطوع، حيث أن معظم الوحدات تعمل بشكل أكثر سطوعًا بشكل ملحوظ. يبلغطول موجة الانبعاث الذروي (λp)571 نانومتر، والطول الموجي السائد (λd)572 نانومتر، وكلاهما مقاس عند IF=20mA. تضع هذه القيم الضوء المنبعث بقوة في المنطقة الخضراء من الطيف المرئي. يبلغعرض النصف الطيفي (Δλ)15 نانومتر، وهو ما يصف نقاء اللون الأخضر؛ يشير العرض الأضيق إلى إخراج أكثر أحادية اللون. يتم تحديدنسبة مطابقة شدة الإضاءةبحد أقصى 2:1 للمناطق الضوئية المتشابهة، مما يعني أن فرق السطوع بين أي جزأين لا يجب أن يتجاوز عامل اثنين، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

2.2 المعلمات الكهربائية

تحدد المواصفات الكهربائية حدود التشغيل وظروفه للجهاز. تبلغالجهد الأمامي لكل جزء (VF)قيمة نموذجية 2.6 فولت وحد أقصى 2.6 فولت عند IF=20mA. هذه معلمة حاسمة لتصميم شبكة المقاوم المحدد للتيار. يتم تصنيفالتيار الأمامي المستمر لكل جزءبحد أقصى 25 مللي أمبير، مع عامل تخفيض 0.33 مللي أمبير/°C فوق درجة حرارة محيطة 25°C. هذا يعني أن التيار المسموح به ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة لمنع ارتفاع درجة الحرارة. يُسمح بـتيار أمامي ذرويقدره 60 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية)، والذي يمكن استخدامه للتعددية (Multiplexing) أو تحقيق سطوع لحظي أعلى. تصنيفالجهد العكسي (VR)هو 5 فولت، والتيار العكسي (IR)هو حد أقصى 100 ميكرو أمبير عند هذا الجهد، مما يشير إلى خصائص تسرب الصمام الثنائي في حالة الإيقاف.

2.3 التصنيفات القصوى المطلقة والاعتبارات الحرارية

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم. يجب ألا تتجاوزاستهلاك الطاقة لكل جزء70 ملي واط. يتراوحنطاق درجة حرارة التشغيلمن -35°C إلى +105°C، ونطاق درجة حرارة التخزينمطابق. يجعل هذا النطاق الواسع الجهاز مناسبًا للبيئات القاسية. تحدد ورقة البيانات أيضًا ظروف اللحام: يمكن تعريض الوحدة لـ 260°C لمدة 3 ثوانٍ على مسافة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس. الالتزام بهذه الحدود أمر بالغ الأهمية أثناء تجميع لوحة الدوائر المطبوعة لتجنب التلف الحراري لشرائح LED أو العبوة البلاستيكية.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الجهازمصنف حسب شدة الإضاءة. يشير هذا إلى عملية تصنيف تصنيعية يتم فيها فرز مصابيح LED بناءً على قياس ناتجها الضوئي عند تيار اختبار قياسي (عادة 1 مللي أمبير، كما هو مذكور). يتم تجميع الوحدات في مجموعات (Bins) ذات نطاقات محددة للحد الأدنى والأقصى للشدة. وهذا يضمن أن يحصل العملاء على شاشات عرض بمستويات سطوع متسقة. بينما لا يتم تفصيل رموز التصنيف المحددة في هذا المقتطف، يجب أن يدرك المصممون أن مثل هذا التصنيف موجود وقد يحتاجون إلى تحديد تصنيف مطلوب للتطبيقات الحرجة حيث يكون مطابقة السطوع بين شاشات عرض متعددة أمرًا ضروريًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلىمنحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية. على الرغم من عدم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الأجهزة تشمل عادةً:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V): يوضح هذا المنحنى غير الخطي كيف يزداد الجهد مع التيار. وهو ضروري لتحديد قيمة المقاوم التسلسلي الصحيحة لتحقيق تيار التشغيل المطلوب.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I-L): يوضح هذا العلاقة بين تيار القيادة وناتج الضوء. يكون خطيًا بشكل عام على مدى معين ولكن قد يشبع عند التيارات الأعلى.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة: يوضح هذا المنحنى كيف ينخفض ناتج الضوء مع زيادة درجة حرارة التقاطع لـ LED. فهم هذا التخفيض مفتاح للتصميمات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة.
• التوزيع الطيفي: رسم بياني يوضح الشدة النسبية للضوء عبر أطوال موجية مختلفة، متمركزة حول الطول الموجي الذروي 571 نانومتر.

يجب على المصممين الرجوع إلى هذه المنحنيات، عند توفرها، لتحسين الأداء وضمان التشغيل الموثوق عبر نطاقات درجة الحرارة والتيار المقصودة.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد والتفاوتات المسموح بها

سيظهر الرسم التخطيطي للعبوة (المشار إليه ولكن غير مفصل في النص) الشكل المادي للشاشة. تشير الملاحظات الرئيسية من ورقة البيانات إلى أن جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تفاوتات عامة تبلغ ±0.25 مم (0.01 بوصة) ما لم يُذكر خلاف ذلك. تفاوت محدد لانزياح طرف الطرف هو ±0.4 مم، وهو أمر مهم لتصميم بصمة PCB لضمان المحاذاة الصحيحة وإمكانية اللحام.

5.2 تكوين الأطراف والدائرة الداخلية

يحتوي الجهاز على تكوين 10 أطراف في صف واحد. يظهر مخطط الدائرة الداخلية تكوين أنود مشترك، حيث يتم توصيل أنودات جميع أجزاء LED (من A إلى G والنقطة العشرية) داخليًا بطرفين مشتركين (الطرف 3 والطرف 8). يتم إخراج كاثودات الأجزاء الفردية إلى أطراف منفصلة. هذا التكوين شائع لأنه يبسط التعددية (Multiplexing) عند تشغيل أرقام متعددة، حيث يمكن تبديل الأنودات المشتركة لتحديد الرقم النشط.

جدول توصيل الأطراف كما يلي:

1. الطرف 1: الكاثود E
2. الطرف 2: الكاثود D
3. الطرف 3: الأنود المشترك
4. الطرف 4: الكاثود C
5. الطرف 5: الكاثود D.P. (النقطة العشرية)
6. الطرف 6: الكاثود B
7. الطرف 7: الكاثود A
8. الطرف 8: الأنود المشترك
9. الطرف 9: الكاثود F
10. الطرف 10: الكاثود G

5.3 تحديد القطبية

يتم تمييز الجهاز بوضوح على أنه من نوعالأنود المشترك. فيزيائيًا، قد يكون هناك شق، أو نقطة، أو زاوية مائلة على العبوة للإشارة إلى الطرف 1. يجب على المصممين مقارنة مخطط توزيع الأطراف مع العبوة الفعلية لضمان الاتجاه الصحيح أثناء تجميع PCB. القطبية غير الصحيحة ستمنع إضاءة الشاشة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الأساسي المقدم هو لعملية اللحام. يمكن للمكون تحمل اللحام بالموجة أو إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ260°C لمدة أقصاها 3 ثوانٍ, مقاسة عند نقطة 1.6 مم (1/16 بوصة) أسفل مستوى الجلوس. هذا هو ملف تعريف JEDEC قياسي. من الأهمية بمكان التحكم في وقت ودرجة حرارة اللحام لمنع تشوه العبوة البلاستيكية أو تلف روابط الأسلاك الداخلية بسبب الحرارة المفرطة. يوصى بالتسخين المسبق لتقليل الصدمة الحرارية. بعد اللحام، يجب ترك الشاشة تبرد بشكل طبيعي. تجنب تطبيق إجهاد ميكانيكي على الأطراف أو وجه الشاشة أثناء المناولة والتجميع.

7. معلومات التغليف والطلب

رقم الجزء هوLTS-5601AJG-J. يمكن أن يكون التقسيم النموذجي لمثل هذا الرقم على النحو التالي: LTS (عائلة المنتج)، 5601 (الحجم/الرمز)، A (اللون/تصنيف السطوع؟)، J (نوع العبوة؟)، G (أخضر)، -J (لاحقة للاختلافات مثل النقطة العشرية اليمنى). تؤكد ورقة البيانات الوصف على أنه "AlInGaP أخضر أنود مشترك، نقطة عشرية يمين." يشير هذا إلى أن النقطة العشرية موجودة على الجانب الأيمن من الرقم. يتم توريد الشاشات عادةً في أنابيب أو صواني مضادة للكهرباء الساكنة لحماية الأطراف ومنع تلف التفريغ الكهروستاتيكي أثناء الشحن والمناولة.

8. توصيات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

بالنسبة لشاشة عرض ذات أنود مشترك، تتضمن دائرة القيادة عادةً توصيل طرف الأنود المشترك (الأطراف) بجهد الإمداد الموجب (Vcc) من خلال مقاوم محدد للتيار أو مفتاح ترانزستور (للتعددية). ثم يتم توصيل كل طرف كاثود فردي (A-G، DP) بمخرج IC سائق، مثل وحدة فك التشفير/السائق ذات السبعة أجزاء (على سبيل المثال، 74LS47 لإدخال BCD) أو طرف GPIO لوحدة تحكم دقيقة. يسحب السائق التيار إلى الأرض لإضاءة الجزء. يتم حساب قيمة المقاوم المحدد للتيار باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF، حيث VF هو الجهد الأمامي لـ LED (عادة 2.6 فولت) و IF هو تيار الأمامي المطلوب (على سبيل المثال، 10-20 مللي أمبير).

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار: استخدم دائمًا مقاومات تسلسلية لكل جزء أو سائق تيار ثابت. لا تقم بتوصيل LED مباشرة بمصدر جهد أبدًا.
• التعددية (Multiplexing): لتشغيل أرقام متعددة، قم بتعددية الأنودات المشتركة بتردد عالٍ (على سبيل المثال، >100 هرتز). هذا يقلل بشكل كبير من عدد أطراف السائق المطلوبة.
• استهلاك الطاقة: تأكد من أن إجمالي الطاقة المستهلكة (IF * VF * عدد الأجزاء المضاءة) لا يتجاوز الحدود الحرارية للعبوة، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية.
• زاوية المشاهدة: قم بتركيب الشاشة مع مراعاة زاوية المشاهدة الواسعة المحددة لضمان رؤية الجمهور المستهدف لها بوضوح.
• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):** على الرغم من عدم ذكرها صراحةً، فإن مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. تعامل مع الاحتياطات المناسبة للـ ESD أثناء التجميع.

9. المقارنة التقنية

مقارنة بتقنيات أقدم مثل مصابيح LED الخضراء القياسية GaP (فوسفيد الغاليوم)، تقدم تقنية AlInGaP المستخدمة في هذه الشاشة كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى إخراج أكثر سطوعًا عند نفس التيار أو سطوع مكافئ بطاقة أقل. مقارنة بمصابيح LED البيضاء ذات الشريحة الزرقاء + الفسفور، فإن مصباح LED الأخضر أحادي اللون هذا له طيف أضيق وفعالية أعلى محتملة للتطبيقات التي تحتاج فقط إلى ضوء أخضر. يعد ارتفاع الرقم 0.56 بوصة حجمًا شائعًا، ويوفر توازنًا جيدًا بين قابلية القراءة واستهلاك مساحة اللوحة، وهو أكبر من شاشات العرض مقاس 0.3 بوصة للحصول على وضوح أفضل ولكنه أصغر من شاشات العرض مقاس 1 بوصة للإحكام.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س: ما الفرق بين الأنود المشترك والكاثود المشترك؟

ج: في شاشة عرض ذات أنود مشترك، يتم توصيل جميع أنودات الأجزاء معًا بـ Vcc، ويتم تشغيل الأجزاء عن طريق سحب كاثوداتها إلى مستوى منخفض (إلى الأرض). في شاشة عرض ذات كاثود مشترك، يتم توصيل جميع الكاثودات بالأرض، ويتم تشغيل الأجزاء عن طريق تطبيق جهد عالٍ (Vcc) على أنوداتها. تختلف دائرة القيادة وفقًا لذلك.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف وحدة تحكم دقيقة؟

ج: يمكن لطرف GPIO نموذجي لوحدة تحكم دقيقة سحب أو توفير 20-25 مللي أمبير فقط. يمكنك تشغيل جزء واحد مباشرة إذا قمت بتضمين مقاوم تسلسلي والبقاء ضمن حدود تيار MCU. للأجزاء المتعددة أو التعددية، استخدم ICs سائق مخصصة أو مصفوفات ترانزستور للتعامل مع التيار التراكمي الأعلى.

س: تسرد ورقة البيانات طرفين أنود مشترك (3 و 8). هل يجب أن أوصل كليهما؟

ج: نعم، للحصول على أقصى موثوقية وتوزيع للتيار، يوصى بتوصيل طرفي الأنود المشترك بمصدر الطاقة. يساعد هذا في موازنة حمل التيار، خاصة عند إضاءة أجزاء متعددة في وقت واحد.

س: كيف أحسب قيمة المقاوم لإمداد 5 فولت وتيار جزء 10 مللي أمبير؟

ج: باستخدام VF(نموذجي) = 2.6 فولت: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 أوم. سيكون المقاوم القياسي 220 أو 270 أوم مناسبًا. تحقق دائمًا من السطوع والتيار في الدائرة الفعلية.

11. مثال عملي على حالة الاستخدام

المشروع: عرض فولتميتر رقمي بسيط

في فولتميتر رقمي أساسي مبني حول وحدة تحكم دقيقة مع محول تناظري إلى رقمي (ADC)، يمكن استخدام LTS-5601AJG-J لعرض الجهد المقاس. تقرأ وحدة التحكم الدقيقة قيمة ADC، وتحولها إلى جهد، وتنسقها إلى أرقام (على سبيل المثال، "12.5"). باستخدام تقنية التعددية، ستقوم MCU بتشغيل الأنود المشترك لكل رقم على التوالي (لعرض متعدد الأرقام مبني من عدة وحدات) وإخراج نمط الكاثود لبيانات الجزء المقابل لذلك الرقم. يمكن استخدام IC سائق مثل MAX7219 لتبسيط الواجهة، والتعامل مع كل من التعددية والتحكم في التيار لوحدة التحكم الدقيقة. يضمن السطوع العالي لأجزاء AlInGaP وضوح القراءة حتى في البيئات المضاءة جيدًا.

12. مقدمة في المبدأ التقني

يعتمد LTS-5601AJG-J على مادة أشباه الموصلاتAlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n لشريحة LED، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، أخضر عند حوالي 571-572 نانومتر. يتم تركيب الشرائح على ركيزة GaAs غير شفافة، مما يساعد في توجيه الضوء للخارج عبر الجزء العلوي من الشريحة. يقوم مرشح الوجه الرمادي بامتصاص الضوء المحيط، مما يحسن التباين عن طريق تقليل الانعكاسات وجعل الأجزاء الخضراء المضاءة تظهر أكثر حيوية.

13. اتجاهات التكنولوجيا

بينما تظل شاشات العرض المنفصلة ذات السبعة أجزاء حيوية للعديد من التطبيقات، فإن الاتجاه العام في تكنولوجيا العرض يتجه نحو التكامل والمرونة. وهذا يشمل نمو شاشات عرض LED ذات المصفوفة النقطية وشاشات OLED التي يمكنها عرض رسومات وأحرف عشوائية. ومع ذلك، بالنسبة للقراءات الرقمية المخصصة، لا تزال مصابيح LED ذات السبعة أجزاء مثل LTS-5601AJG-J مفضلة لبساطتها وموثوقيتها وتكلفتها المنخفضة وقابلية قراءتها الاستثنائية. تستمر التطورات في مواد LED، مثل تحسين AlInGaP و InGaN (للأزرق/الأخضر)، في دفع الكفاءة والسطوع إلى مستويات أعلى. علاوة على ذلك، هناك دفع مستمر نحو التصغير وحزم التركيب السطحي، على الرغم من استمرار الأنواع ذات الثقوب المارّة مثل هذه بسبب متانتها وسهولة إنشاء النماذج الأولية.