ورقة بيانات شاشة عرض LED سباعية الأقسام رباعية الأرقام مقاس 0.28 بوصة - ارتفاع الرقم 7 مم - اللون الأحمر الفائق

1. نظرة عامة على المنتج

يُفصّل هذا المستند مواصفات شاشة عرض LED سباعية الأقسام رباعية الأرقام بارتفاع رقم 0.28 بوصة (7 مم). تم تصميم الجهاز للتطبيقات التي تتطلب عرضًا رقميًا واضحًا وساطعًا مع وضوح رؤية ممتاز. يستخدم تقنية أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) لعناصره الباعثة للضوء، والمصممة خصيصًا لإنتاج لون أحمر فائق. تتميز الشاشة بوجه رمادي وأقسام بيضاء، مما يساهم في تباين عالي ومظهر متفوق للأحرف تحت ظروف الإضاءة المختلفة.

يركز فلسفة التصميم الأساسية على توفير حل موثوق وحالة صلبة ذو متطلبات طاقة منخفضة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من المنتجات الاستهلاكية والصناعية وأدوات القياس حيث يكون عرض البيانات الرقمية أمرًا بالغ الأهمية.

2. الميزات الرئيسية والمزايا

تتضمن الشاشة عدة ميزات تصميمية تعزز أداءها وقابليتها للاستخدام:

• ارتفاع الرقم:0.28 بوصة (7.0 مم)، مما يوفر حجمًا متوازنًا لقابلية قراءة جيدة دون استهلاك مفرط لمساحة اللوحة.
• تصميم الأقسام:تضمن الأقسام المستمرة الموحدة إضاءة متسقة ومظهرًا احترافيًا ونظيفًا للأحرف.
• الأداء البصري:يوفر سطوعًا عاليًا وتباينًا عاليًا، ميسرًا بواسطة رقائق AlInGaP وتصميم الوجه الرمادي/الأقسام البيضاء.
• زاوية المشاهدة:تضمن زاوية مشاهدة واسعة بقاء الشاشة قابلة للقراءة من مواقع مختلفة بالنسبة للمستخدم.
• تشغيل منخفض الطاقة:مصمم لكفاءة إخراج الضوء بالنسبة لقوة الإدخال، مناسب للتطبيقات التي تعمل بالبطارية أو الواعية للطاقة.
• الموثوقية:كجهاز ذو حالة صلبة، فإنه يوفر موثوقية عالية وعمر تشغيلي طويل مقارنة بشاشات العرض الميكانيكية.
• التصنيف (Binning):يتم تصنيف شدة الإضاءة (تصنيفها)، مما يسمح بالاتساق في السطوع عبر وحدات متعددة في دورة إنتاج واحدة.

3. الغوص العميق في المواصفات الفنية

3.1 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم تعريف أداء الشاشة تحت ظروف الاختبار القياسية عند درجة حرارة محيطة (T_A) تبلغ 25°م. تشمل المعلمات الرئيسية:

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):تتراوح من حد أدنى 200 ميكروكانديلا إلى نموذجي 600 ميكروكانديلا عند تشغيلها بتيار أمامي (I_F) بقيمة 1 مللي أمبير لكل قسم. يتم قياس هذه المعلمة باستخدام مستشعر مُرشح لتقريب منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):عادة 639 نانومتر، يحدد نقطة اللون الأساسية للانبعاث الأحمر الفائق.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):حوالي 20 نانومتر، يشير إلى نقاء الطيف للضوء المنبعث.
• الطول الموجي السائد (λ_d):عادة 631 نانومتر، مقياس رئيسي آخر لتحديد اللون المُدرك.
• الجهد الأمامي لكل قسم (V_F):عادة 2.6 فولت بحد أقصى 2.6 فولت عند I_F= 20 مللي أمبير. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة القيادة.
• التيار العكسي لكل قسم (I_R):حد أقصى 100 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (I_V-m):نسبة قصوى 2:1، تضمن تجانسًا معقولًا في السطوع بين الأقسام المختلفة لنفس الرقم أو عبر الأرقام.

3.2 المعدلات القصوى المطلقة

تحدد هذه المعدلات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل خارج هذه الحدود.

• تبديد الطاقة لكل قسم:70 ملي واط كحد أقصى.
• التيار الأمامي الذروي لكل قسم:90 مللي أمبير كحد أقصى تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• التيار الأمامي المستمر لكل قسم:25 مللي أمبير كحد أقصى عند 25°م. يتم تخفيض قيمة هذا المعدل خطيًا بمقدار 0.33 مللي أمبير/°م مع زيادة درجة الحرارة.
• الجهد العكسي لكل قسم:5 فولت كحد أقصى.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-35°م إلى +85°م.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-35°م إلى +85°م.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام تبلغ 260°م لمدة 3 ثوانٍ على مسافة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس.

4. معلومات الميكانيكا والتغليف

يأتي الجهاز في عبوة قياسية لشاشات عرض LED. يحدد الرسم الأبعاد المقدم البصمة الفيزيائية الدقيقة، بما في ذلك التباعد بين الأرقام، والارتفاع الإجمالي، والعرض، والعمق، وموضع وأقطار الأطراف. يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات بتحمل قياسي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذه المعلومات بالغة الأهمية لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) والتكامل الميكانيكي في غلاف المنتج النهائي.

5. تكوين الأطراف والدائرة الداخلية

تحتوي الشاشة على تكوين 16 طرفًا. وهي مُهيأة كنوعمهبط مشترك متعدد الإرسال. هذا يعني أن المهبط لكل رقم متصل بشكل منفصل، بينما توصّل أقطاب الأنود للأقسام المقابلة (مثلًا، جميع أقسام 'A') معًا عبر الأرقام. يسمح هذا الهيكل بالإرسال المتعدد، حيث يتم إضاءة الأرقام واحدًا تلو الآخر بسرعة متتالية، مما يقلل العدد الإجمالي لأطراف القيادة المطلوبة واستهلاك الطاقة الإجمالي.

ترتيب الأطراف كالتالي:

• الطرف 1: المهبط المشترك (الرقم 1)
• الطرف 2: أنود للقسم C و L3
• الطرف 3: أنود للنقطة العشرية (D.P.)
• الطرف 5: أنود للقسم E
• الطرف 6: أنود للقسم D
• الطرف 7: أنود للقسم G
• الطرف 8: المهبط المشترك (الرقم 4)
• الطرف 11: المهبط المشترك (الرقم 3)
• الطرف 12: المهبط المشترك للمؤشرات L1، L2، L3
• الطرف 13: أنود للقسم A و L1
• الطرف 14: المهبط المشترك (الرقم 2)
• الطرف 15: أنود للقسم B و L2
• الطرف 16: أنود للقسم F
• يُشار إلى الأطراف 4، 9، 10 على أنها "لا اتصال" أو "لا طرف".

يُظهر مخطط الدائرة الداخلية عادةً الترابط بين رقائق LED لكل قسم ورقم، موضحًا هيكل المهبط المشترك متعدد الإرسال.

6. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى أن الأجهزة "مصنفة لشدة الإضاءة." يشير هذا إلى عملية تصنيف أو فرز بناءً على إخراج الضوء المقاس. أثناء التصنيع، تحدث اختلافات طفيفة. من خلال اختبار وتجميع الوحدات في مجموعات شدة محددة (مثلًا، نطاق من قيم ميكروكانديلا)، يمكن للمصنعين والمصممين ضمان أن جميع شاشات العرض المستخدمة في منتج واحد أو دفعة إنتاج واحدة لها مستويات سطوع متشابهة جدًا. هذا يمنع اختلافات ملحوظة في شدة العرض بين الوحدات، وهو أمر أساسي لجودة المنتج وتجربة المستخدم. يجب على المصممين تحديد المجموعة المطلوبة عند الطلب لضمان الاتساق.

7. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية." بينما لا يتم تفصيل الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن هذه المنحنيات المضمنة عادةً في أوراق البيانات الكاملة حيوية للتصميم:

• التيار الأمامي (I_F) مقابل الجهد الأمامي (V_F):يُظهر منحنى IV هذه العلاقة غير الخطية، مما يساعد في تحديد المقاوم المحدد للتيار المناسب أو إعداد قائد التيار الثابت لجهد إمداد معين.
• شدة الإضاءة (I_V) مقابل التيار الأمامي (I_F):يُظهر هذا المنحنى كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، غالبًا بطريقة شبه خطية عند التيارات الأعلى، مما يُعلم القرارات المتعلقة بتيار القيادة للسطوع المطلوب مقابل الكفاءة.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يُظهر كيف ينخفض إخراج الضوء مع زيادة درجة حرارة التقاطع لـ LED. هذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يؤكد بصريًا مواصفات الذروة (639 نانومتر) ونصف العرض (20 نانومتر).

8. إرشادات اللحام والتجميع

بناءً على المعدلات القصوى المطلقة، يمكن للجهاز تحمل عمليات اللحام الموجي أو إعادة التدفق. المعلمة الرئيسية المحددة هي ملف تعريف درجة حرارة اللحام: 260°م لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة 1/16 بوصة (1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس. يتوافق هذا مع ملفات تعريف اللحام الخالية من الرصاص الشائعة. يجب على المصممين والمجمعين التأكد من أن عمليات اللحام الخاصة بهم لا تتجاوز هذا الإجهاد الحراري لمنع تلف الروابط السلكية الداخلية أو رقائق LED نفسها. يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القياسية أثناء التعامل.

9. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

9.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مناسبة جيدًا لأي جهاز يتطلب عرضًا رقميًا واضحًا وموثوقًا:

• معدات الاختبار والقياس:الملتيميديا، راسمات الذبذبات، مصادر الطاقة، عدادات التردد.
• التحكم الصناعي:عدادات اللوحة، مؤشرات العمليات، شاشات المؤقت، شاشات العداد.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:معدات الصوت (المكبرات، المستقبلات)، الأجهزة المنزلية، الساعات.
• قطع غيار السيارات:المقاييس وأدوات التشخيص (حيث تكون المواصفات البيئية مناسبة).
• الأجهزة الطبية:أجهزة مراقبة المرضى، معدات التشخيص (خاضعة لمتطلبات تنظيمية إضافية).

9.2 اعتبارات التصميم

• دائرة القيادة:يجب تنفيذ الإرسال المتعدد للأرقام ذات المهبط المشترك. يتطلب هذا متحكمًا دقيقًا أو دائرة متكاملة مخصصة للقيادة قادرة على سحب التيار بالتتابع لمهبط كل رقم مع تزويد التيار لأقطاب أنود القسم المناسبة. تحديد التيار المناسب (عبر مقاومات أو قادة تيار ثابت) أمر أساسي بناءً على V_Fو I_F.
• المرغوبة. التحكم في السطوع:يمكن التحكم في السطوع عن طريق ضبط تيار الذروة الأمامي (ضمن المعدلات) أو، بشكل أكثر شيوعًا في التصاميم متعددة الإرسال، عن طريق تغيير دورة عمل إشارة الإرسال المتعدد (PWM).
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة ميزة، ولكن يجب أن يأخذ التصميم الميكانيكي في الاعتبار خطوط رؤية المستخدم الأساسي.
• إدارة الحرارة:على الرغم من انخفاض الطاقة، فإن التشغيل المستمر في درجات حرارة محيطة عالية بالقرب من الحد الأقصى للمعدل قد يتطلب تخفيض التيار الأمامي كما هو محدد (0.33 مللي أمبير/°م فوق 25°م) للحفاظ على الموثوقية ومنع تسارع استهلاك اللومن.

10. المقارنة الفنية والتمييز

المميز الأساسي لهذه الشاشة هو استخدامتقنية AlInGaPللون الأحمر الفائق. مقارنةً بالتقنيات الأقدم مثل مصابيح LED الحمراء القياسية GaAsP (فوسفيد زرنيخيد الغاليوم)، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى سطوع أكبر لنفس تيار الإدخال، أو سطوع مكافئ بطاقة أقل. كما توفر عمومًا استقرارًا حراريًا أفضل ونقاء لوني أعلى. الوجه الرمادي مع الأقسام البيضاء هو خيار تصميم محدد لتعظيم التباين، مما قد يوفر ميزة على الشاشات الحمراء بالكامل أو الخضراء بالكامل في ظروف الإضاءة المحيطة العالية.

11. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: ما هو الغرض من الأطراف "لا اتصال"؟

ج: هي أطراف موجودة فيزيائيًا ولكنها غير متصلة كهربائيًا بأي عنصر داخلي. قد تُستخدم للاستقرار الميكانيكي أثناء اللحام أو لتناسب بصمة عبوة قياسية. لا يجب استخدامها للاتصالات الكهربائية.

س: كيف أحسب المقاوم المحدد للتيار لقسم؟

ج: استخدم قانون أوم: R = (V_{الإمداد}- V_F) / I_F. لمصدر طاقة 5 فولت، V_Fنموذجي 2.6 فولت، و I_Fمرغوبة 20 مللي أمبير: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 أوم. استخدم دائمًا أقصى V_Fمن ورقة البيانات لتصميم محافظ لتجنب التيار الزائد.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بدون إرسال متعدد؟

ج: القيادة المباشرة (القيادة الساكنة) ممكنة نظريًا عن طريق مخاطبة كل قسم من كل رقم بشكل فردي، لكنها ستتطلب عددًا كبيرًا جدًا من أطراف الإدخال/الإخراج (4 أرقام * 7 أقسام + نقطة عشرية + مؤشرات = أكثر من 30 طرفًا) وهي غير فعالة للغاية. الإرسال المتعدد هو الطريقة المقصودة والعملية.

س: ماذا تعني "نسبة مطابقة شدة الإضاءة 2:1"؟

ج: تعني أن شدة الإضاءة المقاسة لأي قسم أو رقم لن تزيد عن ضعف شدة أي قسم أو رقم آخر تحت نفس ظروف الاختبار. تحدد أقصى تباين مسموح به داخل الجهاز.

12. مبدأ التشغيل

تتكون شاشة العرض السباعية الأقسام من سبعة أقسام LED مستطيلة (مُصنفة من A إلى G) مرتبة في نمط الرقم '8'، بالإضافة إلى LED دائري إضافي للنقطة العشرية (DP). من خلال إضاءة مجموعات محددة من هذه الأقسام بشكل انتقائي، يمكن تشكيل جميع الأرقام العشرية (0-9) وبعض الحروف. في تصميم مهبط مشترك متعدد الإرسال مثل هذا، يتم توصيل جميع أقطاب الأنود لنوع قسم معين عبر جميع الأرقام معًا (مثلًا، جميع أقطاب أنود قسم 'A'). لكل رقم اتصال مهبط منفصل خاص به. لعرض رقم، يقوم المتحكم الدقيق بتفعيل (جعلها عالية) خطوط الأنود المقابلة للأقسام المطلوبة لذلك الرقم وفي نفس الوقت بتفعيل (جعلها منخفضة/سحب التيار) خط المهبط لذلك الرقم المحدد. يمسك بهذا لفترة قصيرة (مثلًا، 1-5 مللي ثانية)، ثم ينتقل إلى الرقم التالي، دائرًا عبر جميع الأرقام بسرعة. يستمرار رؤية العين البشرية يدمج هذه النبضات السريعة في رقم متعدد الأرقام مستقر ويبدو مضاءً باستمرار.

13. اتجاهات الصناعة والسياق

بينما تظل شاشات عرض LED السباعية الأقسام حلاً قويًا وفعالاً من حيث التكلفة وموثوقًا للغاية للعرض الرقمي، شهدت الصناعة نموًا موازيًا في التقنيات البديلة. تقدم شاشات OLED ونقاط المصفوفة LCD مرونة أكبر بكثير لعرض الأحرف الأبجدية الرقمية والرموز وحتى الرسومات البسيطة. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات التي تحتاج فقط إلى عرض الأرقام بأقصى وضوح وسطوع وزاوية مشاهدة واسعة وبساطة في الواجهة، تظل شاشات LED السباعية الأقسام مثل هذه خيارًا مفضلاً. الاتجاه داخل هذا القطاع هو نحو مواد أعلى كفاءة (مثل AlInGaP التي تحل محل الأقدم)، وجهد تشغيل أقل، وأحجام عبوات أصغر لكثافة أعلى، ودوائر قيادة متكاملة لتبسيط التصميم. يمثل الجهاز الموصوف هنا تنفيذًا ناضجًا ومُحسّنًا لهذه التكنولوجيا الدائمة.