ورقة بيانات شاشة عرض LED ذات سبعة أجزاء مقاس 0.56 بوصة - ارتفاع الرقم 14.22 مم - جهد أمامي 2.6 فولت - قدرة 70 ميغاواط - لون أحمر فائق - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات شاشة عرض LED ذات سبعة أجزاء بارتفاع رقم 0.56 بوصة (14.22 مم). تم تصميم الجهاز للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة وموثوقة مع استهلاك منخفض للطاقة. يتمحور فلسفة التصميم الأساسية حول توفير أداء بصري ممتاز من خلال السطوع العالي والتباين مع الحفاظ على موثوقية الحالة الصلبة.

تستخدم الشاشة تقنية أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لأجزائها المضيئة. يُعرف نظام المواد هذا بإنتاجه للضوء الأحمر والعنبري عالي الكفاءة. تُصنع الرقائق المحددة المستخدمة على ركيزة GaAs (زرنيخيد الغاليوم) غير الشفافة، مما يساعد على تحسين التباين عن طريق تقليل تشتت الضوء الداخلي والانعكاس. تتميز المنتج النهائي بلوحة وجه رمادية فاتحة مع أجزاء بيضاء، وهو مزيج تم اختياره لتعزيز قابلية القراءة تحت ظروف الإضاءة المختلفة.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

يتم توصيف الأداء البصري تحت ظروف الاختبار القياسية عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. المعلمة الرئيسية، متوسط الشدة الضوئية (Iv)، لها قيمة نموذجية تبلغ 700 ميكروكانديلا عند تشغيلها بتيار أمامي (IF) قدره 1 مللي أمبير لكل جزء، مع قيمة دنيا محددة تبلغ 320 ميكروكانديلا. يتم أخذ هذا القياس باستخدام مستشعر ومرشح معايرين لمنحنى استجابة العين الضوئي CIE، مما يضمن ارتباط القيمة بالإدراك البصري البشري.

يتم تعريف خصائص اللون بواسطة الطول الموجي. يبلغ طول موجة الانبعاث الذروة (λp) نموذجيًا 639 نانومتر، بينما يبلغ الطول الموجي السائد (λd) نموذجيًا 631 نانومتر، وكلاهما مقاس عند IF=20 مللي أمبير. يصف الفرق بين هاتين القيمتين وعرض النصف الطيفي (Δλ) البالغ 20 نانومتر نقاء الطيف وظل الضوء الأحمر المحدد المنبعث، والذي يندرج ضمن فئة "الأحمر الفائق"، مما يوفر وضوحًا عاليًا.

يتم تحديد نسبة مطابقة الشدة الضوئية (IV-m) بـ 2:1 (الحد الأقصى). تشير هذه النسبة إلى أقصى تباين مسموح به في السطوع بين الأجزاء المختلفة لجهاز واحد عند التشغيل تحت نفس الظروف، مما يضمن مظهرًا موحدًا عند عرض الأرقام.

2.2 الخصائص الكهربائية والحرارية

تسلط المعلمات الكهربائية الضوء على ملاءمة الجهاز للأنظمة منخفضة الطاقة. يتراوح الجهد الأمامي لكل جزء (VF) من 2.0 فولت إلى 2.6 فولت عند تيار تشغيل قدره 1 مللي أمبير. يقتصر التيار العكسي لكل جزء (IR) على حد أقصى 100 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، مما يشير إلى خصائص تسرب الوصلة.

يتم تعريف الحدود الحرارية والطاقة في الحدود القصوى المطلقة. يتم تصنيف التيار الأمامي المستمر لكل جزء بـ 25 مللي أمبير، ولكن يجب تخفيض هذا التصنيف خطيًا من 25 درجة مئوية بمعدل 0.33 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. يجب ألا تتجاوز تبديد الطاقة لكل جزء 70 ميغاواط. بالنسبة للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة قدره 90 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 بعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. تم تصنيف الجهاسعة نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.

3. نظام التصنيف والاختيار

تشير ورقة البيانات إلى أن الأجهزة "مصنفة حسب الشدة الضوئية". وهذا يعني عملية تصنيف حيث يتم فرز الوحدات المصنعة بناءً على قياس ناتج الضوء (Iv) إلى مجموعات أو "فئات" مختلفة. وهذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء ذات مستويات سطوع متسقة لتطبيقهم، وهو أمر بالغ الأهمية لعروض متعددة الأرقام حيث يكون التوحيد هو المفتاح. بينما لا يتم سرد رموز الفئات المحددة في هذا الملخص، فإن الفئات النموذجية ستحدد نطاقات للشدة الضوئية (مثل 500-600 ميكروكانديلا، 600-700 ميكروكانديلا) وربما الجهد الأمامي.

4. تحليل منحنيات الأداء

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

• الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):يظهر هذا الرسم البياني كيف يزداد ناتج الضوء مع تيار التشغيل. يكون غير خطي عادةً، حيث تنخفض الكفاءة غالبًا عند التيارات العالية جدًا.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يظهر هذا خاصية I-V للثنائي، وهي مهمة لتصميم دائرة تحديد التيار.
• الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح هذا المنحنى كيف ينخفض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو عامل حاسم لإدارة الحرارة في التصميمات.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني يظهر الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة، متمركزًا حول طول موجة الذروة البالغ حوالي 639 نانومتر.

هذه المنحنيات ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت الظروف غير القياسية ولتحسين دائرة التشغيل للكفاءة والعمر الطويل.

5. معلومات ميكانيكية وعلبة التغليف

5.1 الأبعاد المادية والمخطط التفصيلي

يتم توفير أبعاد علبة الجهاز في رسم (تمت الإشارة إليه ولكن لم يتم تفصيله في النص). يتم تحديد جميع الأبعاد بالمليمترات بتحمل قياسي يبلغ ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يحدد ارتفاع الرقم 0.56 بوصة (14.22 مم) حجم الحرف الإجمالي. العلبة هي تكوين قياسي لرقم واحد، 10 أطراف، شائع لعروض السبعة أجزاء مع نقطة عشرية على اليمين.

5.2 تكوين الأطراف وتحديد القطبية

تتمتع الشاشة بتكوين كاثود مشترك، مما يعني أن الكاثودات (الأطراف السالبة) لجميع أجزاء LED متصلة داخليًا وتخرج إلى أطراف مشتركة. هذا تصميم شائع للقيادة المتعددة. يتم تعريف توصيل الطرف بشكل صريح:

1. أنود E
2. أنود D
3. كاثود مشترك
4. أنود C
5. أنود D.P. (النقطة العشرية)
6. أنود B
7. أنود A
8. كاثود مشترك
9. أنود F
10. أنود G

الطرفان 3 و 8 هما كاثودان مشتركان. يظهر مخطط الدائرة الداخلية التخطيط القياسي للسبعة أجزاء بالإضافة إلى النقطة العشرية، مع توصيل أنود كل جزء بطرفه الخاص وجميع الكاثودات مربوطة معًا إلى الأطراف المشتركة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

معلمة تجميع رئيسية محددة هي ملف تعريف درجة حرارة اللحام. يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة 1/16 بوصة (حوالي 1.59 مم) أسفل مستوى جلوس العلبة. هذه معلمة حرجة لعمليات اللحام الموجي أو إعادة التدفق لمنع التلف الحراري لرقائق LED أو العلبة البلاستيكية. يجب على المصممين التأكد من أن عملية التجميع الخاصة بهم لا تتجاوز هذا المزيج من الوقت ودرجة الحرارة. بالنسبة للتخزين، يجب الحفاظ على النطاق المحدد من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية في بيئة جافة لمنع امتصاص الرطوبة.

7. توصيات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الشاشة مثالية للأجهزة المحمولة التي تعمل بالبطارية، ولوحات الأجهزة، والإلكترونيات الاستهلاكية، والتحكم الصناعي حيث تكون هناك حاجة إلى قراءة رقمية واضحة ومنخفضة الطاقة. تشمل الأمثلة أجهزة القياس المتعددة، والموقتات، والمقاييس، والأجهزة الطبية، ولوحات تحكم الأجهزة. يجعل تشغيلها بتيار منخفض (حتى 1 مللي أمبير لكل جزء) مناسبة للأنظمة التي تعمل بوحدة التحكم الدقيقة حيث يمكن لأطراف GPIO غالبًا توفير أو استيعاب تيار محدود.

7.2 اعتبارات التصميم والدوائر

عند تصميم دائرة التشغيل، النقاط التالية حاسمة:

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومات تحديد تيار متسلسلة لكل أنود جزء. يتم حساب قيمة المقاوم بناءً على جهد الإمداد (Vcc)، وجهد LED الأمامي (Vf، استخدم القيمة القصوى للأمان)، والتيار الأمامي المطلوب (If): R = (Vcc - Vf) / If.
• التعددية:للعروض متعددة الأرقام، فإن مخطط القيادة المتعددة هو المعيار. يتم تبديل الكاثودات المشتركة لكل رقم بالتتابع (مسح) بينما يتم تشغيل الأنودات للأجزاء المطلوبة بالتزامن. هذا يقلل من عدد أطراف وحدة التحكم الدقيقة المطلوبة وإجمالي استهلاك الطاقة. يمكن أن يكون التيار الذروة خلال وقت التشغيل القصير أعلى من التصنيف المستمر، كما يسمح به مواصفات التيار الذروة (90 مللي أمبير عند دورة عمل 1/10).
• واجهة وحدة التحكم الدقيقة:يمكن تشغيل الشاشة مباشرة من أطراف GPIO لوحدة التحكم الدقيقة إذا كان التيار لكل جزء ضمن قدرة دفع طرف MCU (عادة 20-25 مللي أمبير). للحصول على سطوع أعلى أو تعددية مع أرقام أكثر، يوصى باستخدام مشغلات خارجية (مثل مصفوفات الترانزستور أو دوائر IC مخصصة لقيادة LED).
• زاوية المشاهدة:تعني ميزة "زاوية المشاهدة الواسعة" أن الشاشة تظل قابلة للقراءة من مواقع خارج المحور، وهو أمر مهم للوحات التي يتم مشاهدتها من زوايا مختلفة.

8. المقارنة التقنية والتمييز

عوامل التمييز الأساسية لهذه الشاشة هي استخدامها لتقنية AlInGaP وأدائها المحسن للتيار المنخفض. مقارنة بتقنية LED القديمة GaAsP أو GaP، تقدم AlInGaP كفاءة ضوئية أعلى بكثير، مما يؤدي إلى ناتج أكثر سطوعًا عند نفس التيار أو سطوع مكافئ عند تيار أقل. الاختبار الصريح والاختيار لـ "خصائص تيار منخفض ممتازة" ومطابقة الأجزاء هما ضمانات جودة رئيسية. القدرة على العمل بفعالية عند تيارات منخفضة تصل إلى 1 مللي أمبير لكل جزء هي ميزة مميزة للتصميمات فائقة انخفاض الطاقة مقارنة بالشاشات التي تتطلب 5-20 مللي أمبير للحصول على سطوع كافٍ.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

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

ج: طول موجة الذروة (λp) هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الضوء المنبعث بأقصى شدة. الطول الموجي السائد (λd) هو الطول الموجي للضوء أحادي اللون النقي الذي سيبدو له نفس اللون للعين البشرية مثل ضوء LED. λd أكثر صلة بالإدراك اللوني.

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بدون مقاومات تحديد تيار؟

ج: لا. تعتبر مصابيح LED أجهزة تعمل بالتيار. سيتسبب توصيلها مباشرة بمصدر جهد في تدفق تيار مفرط، مما قد يدمر LED على الفور بسبب الإجهاد الحراري الزائد. مقاومة متسلسلة أو دائرة تيار ثابت إلزامية.

س: تظهر ورقة البيانات طرفي كاثود مشترك (3 و 8). هل أحتاج إلى توصيل كليهما؟

ج: نعم، للحصول على أداء أمثل وتوزيع تيار، يجب توصيل طرفي الكاثود المشترك بالأرض (أو مصرف التيار) في دائرةك. هذا يساعد في موازنة الحمل الحراري ويضمن سطوعًا متساويًا للأجزاء.

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

ج: باستخدام أقصى Vf وهو 2.6 فولت: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 أوم. سيتم استخدام القيمة القياسية الأقرب (220 أو 270 أوم). تحقق دائمًا من أن السطوع الفعلي يلبي احتياجاتك.

10. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم مؤقت رقمي رباعي الأرقام يعمل بالبطارية.

الهدف هو تعظيم عمر البطارية مع الحفاظ على قابلية قراءة جيدة. سيتم تشغيل الشاشة بواسطة وحدة تحكم دقيقة منخفضة الطاقة باستخدام مخطط تعددية.

التنفيذ:يتم توصيل الكاثودات المشتركة للأرقام الأربعة بأربعة ترانزستورات NPN (أو دائرة IC لمصفوفة ترانزستور) يتم التحكم فيها بواسطة أطراف MCU. يتم توصيل الأنودات السبعة للأجزاء (A-G) والنقطة العشرية بأطراف إخراج MCU عبر مقاومات تحديد تيار فردية. تعمل MCU على مقاطعة مؤقت (مثل 1 كيلو هرتز). في كل دورة مقاطعة، تقوم بإيقاف تشغيل جميع كاثودات الأرقام، وتضبط أطراف الأنود على نمط الجزء للرقم التالي في التسلسل، ثم تشغل ترانزستور الكاثود لذلك الرقم. تدور هذه العملية عبر جميع الأرقام الأربعة بسرعة، مما يخلق وهم أن جميع الأرقام تعمل في وقت واحد.

تحسين الطاقة:عن طريق تشغيل كل جزء عند 2-3 مللي أمبير فقط (ضمن المواصفات جيدًا) واستخدام دورة عمل تعددية 1:4، يكون متوسط التيار لكل جزء منخفضًا جدًا، مما يطيل عمر البطارية بشكل كبير مقارنة بالقيادة الثابتة (غير المتعددة). تضمن الكفاءة العالية لمصابيح LED من نوع AlInGaP بقاء الشاشة مرئية بوضوح حتى عند هذه التيارات المتوسطة المنخفضة.

11. مقدمة عن المبدأ التقني

شاشة عرض LED ذات سبعة أجزاء هي تجميع لمصابيح LED فردية مرتبة في نمط رقم ثمانية. كل جزء من الأجزاء السبعة الرئيسية (الموسومة من A إلى G) هو LED منفصل، و LED إضافي يعمل كنقطة عشرية (DP). عن طريق إضاءة مجموعات محددة من هذه الأجزاء بشكل انتقائي، يمكن تشكيل جميع الأرقام العشرية (0-9) وبعض الحروف.

المبدأ الأساسي لانبعاث الضوء هو الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد فجوة النطاق للثنائي، تتحد الإلكترونات من المنطقة من النوع n مع الفجوات من المنطقة من النوع p في الطبقة النشطة (في هذه الحالة، مصنوعة من AlInGaP). يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. لدى AlInGaP فجوة نطاق تتوافق مع الضوء الأحمر/البرتقالي/العنبر. تمتص الركيزة GaAs غير الشفافة الضوء الشارد، مما يحسن التباين عن طريق منعه من التشتت عبر جوانب أو ظهر الرقاقة.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

بينما توجد تقنيات عرض أحدث مثل OLED و LED ذات المصفوفة النقطية عالية الدقة، تظل شاشة عرض LED ذات السبعة أجزاء حلاً قويًا وفعالاً من حيث التكلفة وموثوقًا للغاية للتطبيقات التي تتطلب ناتجًا رقميًا بسيطًا. الاتجاه داخل هذا القطاع هو نحو كفاءة أعلى (مزيد من الضوء لكل واط)، وجهد تشغيل أقل لمطابقة مستويات المنطق الحديثة، وتحسين الاتساق (تصنيف أكثر دقة). تمثل تقنية AlInGaP خطوة كبيرة في الكفاءة مقارنة بالمواد القديمة. علاوة على ذلك، هناك تركيز متزايد على الشاشات التي تعمل بشكل جيد تحت تيارات تشغيل منخفضة جدًا لتمكين أجهزة إنترنت الأشياء (IoT) الموفرة للطاقة والتي تعمل بالبطارية. يتماشى الجهاز الموصوف في ورقة البيانات هذه، مع تركيزه على التشغيل بتيار منخفض والشدة الضوئية المصنفة، جيدًا مع اتجاهات الصناعة هذه نحو الكفاءة والموثوقية ومرونة التصميم للإلكترونيات المحمولة.