ورقة بيانات شاشة LED LTD-5023AJR مقاس 0.56 بوصة - ارتفاع الرقم 14.22 مم - جهد أمامي 2.6 فولت - تبديد طاقة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTD-5023AJR هي وحدة عرض LED ذات سبعة مقاطع عالية الأداء ومنخفضة الطاقة. وظيفتها الأساسية هي توفير إخراج رقمي وحرفي محدود واضح وساطع للأجهزة الإلكترونية التي تتطلب قراءة رقمية. تعتمد التقنية الأساسية على مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم)، المصممة خصيصًا لإنتاج لون أحمر فائق بكفاءة وموثوقية عاليتين.

يصنف الجهاز كنوع كاثود مشترك، مما يعني أن جميع أقطاب الكاثود لمصابيح LED لكل رقم متصلة معًا داخليًا. يبسط هذا التكوين دائرة القيادة، خاصة للتطبيقات متعددة الإرسال. يتميز بنقطة عشرية على اليمين لكل رقم، مما يسمح بتمثيل رقمي مرن. تتميز الشاشة ببنيتها الصلبة، مما يوفر مزايا مقارنة بتقنيات العرض القديمة مثل الفلورية المفرغة أو المتوهجة من حيث مقاومة الصدمات وعمر التشغيل وكفاءة الطاقة.

2. تعمق في المواصفات الفنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يعد الأداء البصري محورًا أساسيًا لوظيفة هذه الشاشة. يتم تعريف اللون الأساسي على أنه "أحمر فائق"، يتم تحقيقه من خلال رقائق AlInGaP. تشمل المعلمات البصرية الرئيسية المقاسة عند درجة حرارة محيطة 25 درجة مئوية:

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):تتراوح من حد أدنى 320 ميكروكنديلا إلى حد أقصى نموذجي 700 ميكروكنديلا عند تشغيلها بتيار أمامي منخفض جدًا (I_F) بقيمة 1 مللي أمبير لكل مقطع. تعتبر هذه السطوع العالي عند التيار المنخفض ميزة كبيرة.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):عادة 639 نانومتر (نانومتر). هذا يحدد النقطة المحددة لأعلى شدة في طيف الضوء المنبعث.
• الطول الموجي السائد (λ_d):عادة 631 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تدركه العين البشرية وهو حاسم لتحديد اللون.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):حوالي 20 نانومتر. تشير هذه المعلمة إلى نقاء الطيف أو ضيق نطاق الضوء المنبعث.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (I_V-m):بحد أقصى 2:1 عند I_F=1 مللي أمبير. يضمن هذا تجانس السطوع بين المقاطع المختلفة لنفس الرقم، وهو أمر بالغ الأهمية لمظهر بصري متناسق.

يتم إجراء جميع قياسات شدة الإضاءة باستخدام مزيج من المستشعر والمرشح المعاير لمنحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن صلة البيانات بالرؤية البشرية.

2.2 التقييمات الكهربائية والمطلقة القصوى

الالتزام بهذه التقييمات ضروري للتشغيل الموثوق ومنع التلف الدائم للجهاز.

• التيار الأمامي المستمر لكل مقطع:الحد الأقصى المطلق هو 25 مللي أمبير. يتم تطبيق عامل تخفيض خطي بقيمة 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية لدرجات الحرارة المحيطة (T_A) أعلى من 25 درجة مئوية.
• التيار الأمامي الذروي لكل مقطع:بحد أقصى 90 مللي أمبير، ولكن فقط في ظل ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. يسمح هذا بالتشغيل الزائد لفترة وجيزة لتحقيق سطوع ذروة أعلى في الأنظمة متعددة الإرسال.
• تبديد الطاقة لكل مقطع:بحد أقصى 70 ميغاواط. هذا الحد، جنبًا إلى جنب مع تصنيف التيار الأمامي، يحدد أقصى جهد أمامي مسموح به في ظل ظروف التشغيل.
• الجهد العكسي لكل مقطع:بحد أقصى 5 فولت. تجاوز هذا يمكن أن يتلف وصلة LED.
• الجهد الأمامي لكل مقطع (V_F):عادة 2.6 فولت، بحد أقصى 2.6 فولت عند تيار اختبار (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير. الحد الأدنى مدرج كـ 2 فولت.
• التيار العكسي لكل مقطع (I_R):بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت.

2.3 المواصفات الحرارية والبيئية

• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يجعل هذا النطاق الواسع الشاشة مناسبة لمختلف الظروف البيئية، من عناصر التحكم الصناعية إلى الإلكترونيات الاستهلاكية.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس. هذا متوافق مع عمليات إعادة التدفق القياسية الخالية من الرصاص.

3. نظام التصنيف والتصنيف

تنص ورقة البيانات صراحة على أن الجهاز "مصنف لشدة الإضاءة." يشير هذا إلى عملية تصنيف إنتاجية حيث يتم فرز الشاشات بناءً على إخراج الضوء المقاس عند تيار اختبار قياسي (على الأرجح 1 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير). يتم تعريف الفئات من خلال قيم الشدة الدنيا و/أو النموذجية (مثل نطاق 320-700 ميكروكنديلا). يسمح هذا للمصممين باختيار أجزاء ذات مستويات سطوع متسقة لتطبيقهم، مما يضمن مظهرًا موحدًا عبر وحدات متعددة في المنتج. على الرغم من عدم تفصيلها في هذه الورقة المحددة، غالبًا ما تحتوي الأجهزة المماثلة على فئات للجهد الأمامي (V_F) والطول الموجي السائد (λ_d) لضمان الاتساق الكهربائي واللوني.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية." على الرغم من عدم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذا الجهاز ستشمل عادةً:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة الأسية، وهي حاسمة لتصميم دائرة تحديد التيار. جهد الركبة حوالي V_Fالنموذجي البالغ 2.6 فولت.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I-L):يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، عادة في علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل. يسلط الضوء على الكفاءة العالية عند التيارات المنخفضة (1 مللي أمبير).
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو أمر مهم للتطبيقات ذات درجة الحرارة العالية أو الطاقة العالية.
• منحنى التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يتمركز حول منطقة 631-639 نانومتر مع نصف العرض المحدد البالغ 20 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الفيزيائية

تتميز الشاشة بارتفاع رقم يبلغ 0.56 بوصة (14.22 مم). يتم الرجوع إلى رسم أبعاد العبوة، مع تحديد جميع القياسات بالمليمترات بتحمل قياسي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تحتوي العبوة الفيزيائية على رقمين كاملين من سبعة مقاطع بالإضافة إلى نقاطهما العشرية الخاصة.

5.2 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية

يحتوي الجهاز على تكوين 18 طرفًا. يتم تعريف ترتيب الأطراف بوضوح:

• الأطراف 1-12، 15-18: توصيلات الأنود للمقاطع الفردية (A-G، DP) للرقم 1 والرقم 2.
• الطرفان 13 و 14: الكاثود المشترك للرقم 2 والرقم 1، على التوالي.

يظهر مخطط الدائرة الداخلية ترتيب الكاثود المشترك: تشترك جميع مصابيح LED لرقم معين في طرف كاثود مشترك، بينما يحتوي كل مقطع (والنقطة العشرية) على طرف أنود مستقل خاص به. هذا هو التكوين القياسي لعرض متعدد الأرقام بكاثود مشترك.

6. إرشادات اللحام والتجميع

المواصفة الرئيسية للتجميع المقدمة هي ملف تعريف اللحام: 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة 1.6 مم أسفل مستوى الجلوس. يتوافق هذا مع معايير IPC/JEDEC لإعادة تدفق لحام الأجهزة السطحية. تشمل أفضل الممارسات:

• استخدام فرن إعادة تدفق خاضع للتحكم بملف تعريف يصل إلى درجة الحرارة القصوى وينخفض منها بشكل مناسب لتقليل الإجهاد الحراري.
• تجنب اللحام اليدوي مباشرة على عبوة LED لمنع ارتفاع درجة الحرارة وتلف الرقائق شبه الموصلة أو العدسة البلاستيكية.
• ضمان تخزين الشاشة في بيئة جافة قبل التجميع لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يسبب "انفجار" أثناء إعادة التدفق.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة ومنخفضة الطاقة:

• معدات الاختبار والقياس:الملتيمترات، عدادات التردد، مصادر الطاقة.
• عناصر التحكم الصناعية:عدادات اللوحة، مؤشرات العمليات، عروض المؤقت.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:معدات الصوت (المكبرات، المستقبلات)، الأجهزة المنزلية، الساعات.
• قطع غيار السيارات:المقاييس وأدوات التشخيص (حيث تكون المواصفات البيئية مناسبة).

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يجب تشغيل كل طرف أنود من خلال مقاوم محدد للتيار على التوالي. يتم حساب قيمة المقاومة كـ R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدام V_Fالنموذجي البالغ 2.6 فولت و I_Fمرغوب فيه بقيمة 5-10 مللي أمبير للسطوع الجيد هو أمر شائع.
• الإرسال المتعدد:للعروض متعددة الأرقام، يتم استخدام الإرسال المتعدد للتحكم في العديد من المقاطع بأطراف قيادة أقل. يتضمن ذلك تدوير الطاقة بسرعة بين الكاثود المشترك لكل رقم أثناء إضاءة المقاطع المقابلة. تصميم الكاثود المشترك لـ LTD-5023AJR مثالي لهذا. يسمح تصنيف تيار الذروة (90 مللي أمبير) بتيارات لحظية أعلى خلال نبضة الإرسال المتعدد القصيرة لتحقيق سطوع متوسط مماثل لتيار مستمر أقل.
• واجهة المتحكم الدقيق:يتطلب عادةً أطراف GPIO أو دائرة متكاملة مخصصة لقيادة LED (مثل سجل الإزاحة أو محرك التيار الثابت) للتحكم في أقطاب الأنود وترانزستور (NPN أو N-channel MOSFET) لسحب التيار من كل طرف كاثود مشترك أثناء الإرسال المتعدد.
• زاوية المشاهدة:تذكر ورقة البيانات "زاوية مشاهدة واسعة"، وهو أمر مفيد للتطبيقات التي قد يتم فيها عرض الشاشة من مواقع خارج المحور.

8. المقارنة الفنية والتمييز

يتميز LTD-5023AJR بعدة ميزات رئيسية:

• تقنية AlInGaP:مقارنة بمصابيح LED القديمة من نوع GaAsP أو GaP، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، خاصة في طيف الأحمر/البرتقالي/الكهرماني، مما يؤدي إلى إخراج أكثر سطوعًا عند تيارات أقل.
• التشغيل بتيار منخفض:الاختيار والاختبار الصريح للخصائص الممتازة عند التيار المنخفض (حتى 1 مللي أمبير/مقطع) يجعلها متفوقة للتطبيقات التي تعمل بالبطارية أو الحساسة للطاقة حيث يكون كل مللي أمبير مهمًا.
• مطابقة المقاطع:ضمان نسبة مطابقة شدة الإضاءة (بحد أقصى 2:1) يضمن الاتساق البصري، وهو ليس دائمًا أمرًا مفروغًا منه مع شاشات العرض من الدرجة الدنيا.
• التباين:مزيج الوجه الرمادي الفاتح ولون المقطع الأبيض، جنبًا إلى جنب مع السطوع العالي، يساهم في مظهر ممتاز للأحرف وتباين عالي لسهولة القراءة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من طرف متحكم دقيق بجهد 5 فولت؟

ج: لا. يجب عليك استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي مع كل أنود. لمصدر طاقة 5 فولت وتيار مستهدف 10 مللي أمبير، سيكون المقاوم تقريبًا (5 فولت - 2.6 فولت) / 0.01 أمبير = 240 أوم.

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج: طول موجة الذروة هو النقطة الفيزيائية لأعلى إخراج للطاقة من LED. الطول الموجي السائد هو إدراك العين البشرية للون كطول موجي واحد، والذي قد يختلف قليلاً. يتم توفير كلاهما للمواصفات البصرية الكاملة.

س: كيف يمكنني استخدام الرقمين بشكل مستقل؟

ج: تتحكم فيهما عبر أطراف الكاثود المشترك المنفصلة (الطرف 14 للرقم 1، الطرف 13 للرقم 2). عن طريق جعل أحد الكاثود منخفضًا (أرضي) مع إبقاء الآخر مرتفعًا (غير متصل)، يمكنك تحديد الرقم النشط. ثم، قم بتطبيق الجهد على أطراف الأنود للمقاطع التي ترغب في إضاءتها على ذلك الرقم.

س: هل هذه الشاشة مناسبة للاستخدام في الهواء الطلق؟

ج: نطاق درجة حرارة التشغيل (من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) قوي جدًا. ومع ذلك، لا تحدد ورقة البيانات تصنيف الحماية من دخول الغبار والماء (IP). للاستخدام في الهواء الطلق، من المحتمل أن تتطلب غطاءً واقيًا إضافيًا أو علبة.

10. مثال عملي للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم قراءة فولتميتر بسيط مكون من رقمين باستخدام متحكم دقيق.

1. التوصيلات المادية:قم بتوصيل 18 طرفًا من الشاشة بنظام المتحكم الدقيق. يتم توصيل طرفي الكاثود المشترك (13، 14) بترانزستورين من نوع NPN (مثل 2N3904)، مع توصيل مجمعات الترانزستور بالكاثودات، والبواعث بالأرضي، والقواعد بأطراف GPIO للمتحكم الدقيق عبر مقاومات قاعدة. يتم توصيل 16 طرف أنود (للمقاطع A-G و DP لكلا الرقمين) بـ 16 طرف GPIO للمتحكم الدقيق، كل منها عبر مقاوم محدد للتيار بقيمة 220-330 أوم.
2. المنطق البرمجي (الإرسال المتعدد):يقوم البرنامج الثابت بتشغيل مقاطعة مؤقت كل بضعة مللي ثانية. في روتين خدمة المقاطعة:
   • قم بإيقاف تشغيل كلا ترانزستوري قيادة الكاثود (اضبط أطراف GPIO على مرتفع).
   • اضبط أطراف GPIO لأطراف الأنود المقابلة للمقاطع التي يجب أن تكون مضاءة لـالرقم 1.
   • قم بتشغيل الترانزستور لـكاثود الرقم 1(اضبط طرف GPIO على منخفض).
   • انتظر لفترة قصيرة (مثل 1-5 مللي ثانية).
   • أوقف تشغيل كاثود الرقم 1.
   • اضبط أطراف GPIO لأطراف الأنود لـالرقم 2.
   • قم بتشغيل الترانزستور لـكاثود الرقم 2 cathode.
   • انتظر لفترة قصيرة.
   • كرر. تدرك العين البشرية هذا التبديل السريع على أن كلا الرقمين مضاءان باستمرار.
3. حساب التيار:إذا كان كل رقم يعمل بنسبة 50% من الوقت (دورة عمل 50%) وأردت متوسط تيار مقطع 5 مللي أمبير، فستضبط التيار اللحظي خلال وقت التشغيل على 10 مللي أمبير. سيتم حساب قيمة المقاوم باستخدام رقم 10 مللي أمبير هذا.

11. مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة P-N شبه موصلة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المضمن للوصلة (حوالي 2.0-2.6 فولت لـ AlInGaP)، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع N مع الفجوات من المادة من النوع P في المنطقة النشطة. يطلق حدث إعادة التركيب هذا الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لشبكة بلورات AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث — في هذه الحالة، في الطيف الأحمر (631-639 نانومتر). المقاطع السبعة هي رقائق LED فردية مرتبة في نمط رقم ثمانية. عن طريق تشغيل مجموعات مختلفة من هذه المقاطع بشكل انتقائي، يمكن تشكيل الأرقام من 0 إلى 9 وبعض الحروف.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

يمثل هذا المنتج قطاعًا ناضجًا ومحسنًا للغاية من تكنولوجيا عرض LED. تعد AlInGaP نظامًا ماديًا راسخًا لمصابيح LED الحمراء والبرتقالية والكهرمانية عالية الكفاءة. تتجه الاتجاهات الحالية في تكنولوجيا العرض نحو حلول عالية الكثافة وملونة بالكامل مثل OLED و micro-LED للرسومات المعقدة. ومع ذلك، تظل شاشات عرض LED ذات السبعة مقاطع لا يمكن استبدالها في التطبيقات التي تعطي الأولوية للموثوقية القصوى، وعمر التشغيل الطويل (غالبًا يتجاوز 100,000 ساعة)، والتكلفة المنخفضة، والسطوع العالي، وبساطة الواجهة، وإمكانية القراءة الممتازة في ظروف الإضاءة المختلفة. تركز التطورات في هذا المجال على زيادة الكفاءة (لومن لكل واط) بشكل أكبر، وتحسين نسب التباين، وتمكين تيارات قيادة أقل حتى لأجهزة إنترنت الأشياء فائقة انخفاض الطاقة، مما يضمن استمرار صلة هذه التكنولوجيا في التطبيقات الصناعية والأدوات والتطبيقات الاستهلاكية المحددة في المستقبل المنظور.