ورقة بيانات شاشة العرض LED ذات سبعة أجزاء LTC-5689TBZ باللون الأزرق - ارتفاع الرقم 0.56 بوصة - جهد أمامي 3.6 فولت - شريحة InGaN زرقاء - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTC-5689TBZ هي وحدة عرض أبجدية رقمية عالية الأداء، ثلاثية الأرقام وسباعية الأجزاء. تم تصميمها للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة ومشرقة مع وضوح رؤية ممتاز. المكون الأساسي لهذه الشاشة هو شريحة LED زرقاء من نوع InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد) تمت تنميتها على ركيزة من الياقوت، مما يوفر انبعاث ضوئي مستقر وفعال. الميزة الرئيسية المدمجة هي صمام ثنائي زينر لكل جزء، يوفر حماية ضد ذروات الجهد العكسي، وهو عامل حاسم لتعزيز الموثوقية طويلة المدى للشاشة في البيئات الكهربائية ذات الضوضاء.

تتميز الشاشة بوجه أسود مع أجزاء بيضاء، مما يخلق مظهرًا ذا تباين عالٍ يحسن بشكل كبير قابلية القراءة تحت ظروف إضاءة مختلفة. تم تصنيفها كنوع عرض ذي أنود مشترك، وهو التكوين القياسي لدوائر القيادة المتعددة التي تُستخدم عادةً في الأنظمة القائمة على المتحكم الدقيق. الجهاز متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يضمن تصنيعه من مواد خالية من الرصاص.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تنبع المزايا الأساسية لشاشة LTC-5689TBZ من تصميمها الكهروضوئي وبنائها القوي. يضمن استخدام تقنية InGaN سطوعًا عاليًا ولونًا أزرقًا متسقًا بطول موجي سائد يتراوح عادةً حول 470-475 نانومتر. تضمن الأجزاء المستمرة والموحدة مظهرًا احترافيًا وسلسًا للأحرف، وهو أمر بالغ الأهمية لواجهات المستخدم في الإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، وأجهزة القياس، ومعدات الاختبار.

يجعلها متطلباتها المنخفضة للطاقة مناسبة للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو التي تراعي استهلاك الطاقة. تضمن زاوية الرؤية الواسعة بقاء الشاشة مقروءة حتى عند النظر إليها من الجانب، مما يوسع إمكانية استخدامها في التطبيقات المثبتة على اللوحات. تجعل موثوقية الحالة الصلبة لمصابيح LED، مقترنة بحماية الصمام الثنائي الزينر المضافة، هذه الشاشة خيارًا متينًا للتطبيقات التي تتطلب عمرًا تشغيليًا طويلاً واستقرارًا.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

فهم التقييمات القصوى المطلقة أمر ضروري لمنع فشل الجهاز أثناء تصميم وتشغيل الدائرة. تحدد التقييمات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم.

• تبديد الطاقة لكل جزء:70 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان كحرارة بواسطة جزء مضاء واحد تحت التشغيل المستمر.
• تيار الذروة الأمامي لكل جزء:100 مللي أمبير. يُسمح بهذا التيار فقط تحت ظروف النبض بدورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. لا ينبغي استخدامه لحساب ظروف التشغيل العادية.
• التيار الأمامي المستمر لكل جزء:20 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل القياسي. ينطبق عامل تخفيض خطي قدره 0.21 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25 درجة مئوية. على سبيل المثال، عند 50 درجة مئوية، سيكون الحد الأقصى للتيار المستمر حوالي 20 مللي أمبير - (0.21 مللي أمبير/درجة مئوية * 25 درجة مئوية) = 14.75 مللي أمبير.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز لنطاقات درجات الحرارة الصناعية.
• ظروف اللحام:يمكن للجهاز تحمل عمليات اللحام الموجي أو إعادة التدفق حيث تصل درجة حرارة اللحام عند 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس إلى 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 3 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (Ta=25°C)

يتم قياس هذه المعلمات تحت ظروف اختبار محددة وتمثل الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة المتوسطة (Iv):من 5400 إلى 9000 ميكروكانديلا عند تيار أمامي (IF) قدره 10 مللي أمبير. يشير هذا النطاق الواسع إلى أن الجهاز مصنف أو مقسم حسب الشدة. يجب على المصممين مراعاة هذا الاختلاف عند السعي لتحقيق سطوع متسق عبر وحدات أو شاشات متعددة.
• الجهد الأمامي لكل جزء (VF):3.3 فولت (الحد الأدنى)، 3.6 فولت (النموذجي) عند IF=20 مللي أمبير. هذه المعلمة حاسمة لتصميم قيمة المقاوم المحدد للتيار. باستخدام مصدر طاقة قياسي 5 فولت، ستكون قيمة المقاوم R = (Vcc - VF) / IF = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70 أوم. غالبًا ما تُستخدم قيمة أعلى قليلاً (مثل 75-100 أوم) للموثوقية ولأخذ اختلاف VF في الاعتبار.
• طول موجة الانبعاث الذروة (λp):468 نانومتر (النموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه شدة الضوء المنبعث أعلى.
• الطول الموجي السائد (λd):من 470 إلى 475 نانومتر (النموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تدركه العين البشرية ويحدد لون LED.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):25 نانومتر (النموذجي). هذا يشير إلى نقاء الطيف؛ تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون.
• التيار العكسي لكل جزء (IR):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت.ملاحظة حرجة:شرط الاختبار هذا مخصص لضمان الجودة (اختبار IR) فقط. لم يتم تصميم الجهاز للعمل بشكل مستمر تحت انحياز عكسي. يهدف الصمام الثنائي الزينر المدمج إلى الحماية من النبضات العابرة، وليس لتشغيل الجهد العكسي في الحالة المستقرة.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:2:1 (الحد الأقصى). يحدد هذا أقصى نسبة مسموح بها بين ألمع وأخفت الأجزاء داخل رقم واحد أو عبر مناطق مضاءة مماثلة، مما يضمن التوحيد البصري.

3. نظام التصنيف والتقسيم

تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الجهاز \"مصنف حسب شدة الإضاءة\". هذه ممارسة شائعة في تصنيع LED لتجميع المنتجات بناءً على معلمات الأداء المقاسة.

• تصنيف شدة الإضاءة:يشير نطاق Iv من 5400-9000 ميكروكانديلا إلى وجود عدة فئات للشدة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا متسقًا (مثل الشاشات متعددة الأرقام أو اللوحات ذات عدة وحدات)، يُنصح بتحديد فئة أضيق أو التوريد من نفس دفعة الإنتاج.
• تصنيف الطول الموجي/اللون:على الرغم من عدم تفصيلها برموز صريحة، فإن النطاق النموذجي لـ λd من 470-475 نانومتر يشير إلى فرز محتمل للألوان. يعد اتساق الطول الموجي السائد مفتاحًا لمظهر لوني موحد.
• فرز الجهد الأمامي:قد يخضع نطاق VF (من 3.3V إلى 3.6V) أيضًا للتصنيف، مما يمكن أن يؤثر على تصميم مصدر الطاقة والإدارة الحرارية في المصفوفات الكبيرة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية\". بينما لا يتم توفير الرسوم البيانية المحددة في المقتطف، يمكن استنتاج منحنيات LED القياسية وهي بالغة الأهمية للتصميم.

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يظهر LED علاقة أسية بين I-V. يعطي VF المحدد عند 20 مللي أمبير نقطة واحدة على هذا المنحنى. يظهر المنحنى جهد التشغيل وكيف يزداد التيار بسرعة مع الجهد فوق هذه النقطة، مما يسلط الضوء على ضرورة آليات تحديد التيار.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى L-I):يكون ناتج الضوء عمومًا متناسبًا مع التيار الأمامي، ولكن يمكن أن يشبع عند التيارات العالية بسبب التأثيرات الحرارية. يضمن التشغيل عند أو أقل من 20 مللي أمبير الموصى بها الخطية وطول العمر.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:ينخفض ناتج ضوء LED مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يرتبط تخفيض التيار المستمر (0.21 مللي أمبير/درجة مئوية) مباشرة بإدارة هذا التأثير الحراري للحفاظ على السطوع والموثوقية.
• التوزيع الطيفي:سيظهر الرسم البياني الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر الأطوال الموجية، متمركزًا حول 470-475 نانومتر بنصف عرض نموذجي يبلغ 25 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة وتوصيل الأطراف

5.1 أبعاد العبوة

يبلغ ارتفاع الرقم في الشاشة 0.56 بوصة (14.2 مم). يتم توفير جميع الأبعاد الميكانيكية بالميليمترات بتحمل قياسي يبلغ ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تذكر ملاحظة محددة تحملاً لانزياح طرف الطرف يبلغ +0.4 مم، وهو أمر مهم لتصميم بصمة PCB لضمان المحاذاة الصحيحة وإمكانية اللحام.

5.2 مخطط الدائرة الداخلية وتوصيل الأطراف

يكشف مخطط الدائرة الداخلية عن الهيكل: كل جزء (A-G, DP1-5) هو شريحة LED زرقاء فردية من نوع InGaN متصلة على التوالي مع صمام ثنائي زينر. تشترك جميع أزواج LED-زينر هذه في اتصال أنود مشترك لكل رقم. توصيل الأطراف كما يلي:

• الأطراف 1-7: أقطاب سالبة للأجزاء A, B, C, D, E, F, G على التوالي.
• الطرف 8: قطب سالب مشترك لنقاط العشرية الثلاث اليمنى (DP1, DP2, DP3).
• الأطراف 9, 10, 11: أقطاب موجبة مشتركة للرقم 3، والرقم 2، والرقم 1 على التوالي. هذه هي نقطة إمداد الطاقة لكل رقم.
• الطرف 12: قطب موجب مشترك لنقطتي العشرية اليسرى (DP4, DP5).
• الأطراف 13, 14: أقطاب سالبة لـ DP5 و DP4 على التوالي.

هذا التكوين مثالي للتعدد. من خلال تشغيل الأقطاب الموجبة المشتركة (الأطراف 9,10,11,12) بشكل تسلسلي إلى HIGH وسحب التيار عبر أطراف الأقطاب السالبة المناسبة للأجزاء، يمكن التحكم في جميع الأرقام الثلاثة ونقاط العشرية الخمس بعدد قليل نسبيًا من الأطراف من المتحكم الدقيق.

6. إرشادات اللحام والتجميع والتعامل

الالتزام بمواصفات اللحام أمر بالغ الأهمية. يمكن للجهاز تحمل أقصى درجة حرارة لحام تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم أسفل جسم العبوة. تكون ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية (IPC/JEDEC J-STD-020) قابلة للتطبيق بشكل عام. يجب الحرص على تجنب الإجهاد الميكانيكي على الأطراف أثناء الإدخال ومنع التسخين المفرط أثناء اللحام اليدوي. بالنسبة للتخزين، فإن النطاق الموصى به هو من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية في بيئة جافة غير متكثفة.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة القيادة الأكثر شيوعًا هي التعدد. سيستخدم المتحكم الدقيق أطراف الإخراج للتحكم في مفاتيح الترانزستور (مثل ترانزستورات PNP أو MOSFET من النوع P-channel) على خطوط الأنود المشتركة واستخدام منافذ I/O قادرة على السحب أو دوائر IC للسائق (مثل مسجلات الإزاحة 74HC595 مع مصفوفات دارلينجتون ULN2003) على خطوط الكاثود. يلزم وجود مقاوم محدد للتيار لكل خط كاثود (أو مدمج في السائق). يجب أن يكون تردد التعدد مرتفعًا بدرجة كافية لتجنب الوميض (عادة >60 هرتز).

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومات على التوالي. احسب بناءً على أسوأ حالة (الحد الأدنى) لـ VF لتجنب التيار الزائد.
• دورة عمل التعدد:نظرًا لأن كل رقم يتم تشغيله فقط لجزء من الوقت، يمكن أن يكون التيار اللحظي لكل جزء أعلى من المتوسط لتحقيق السطوع المطلوب. على سبيل المثال، في تعدد 3 أرقام، تكون دورة العمل لكل رقم ~1/3. لتحقيق تيار متوسط قدره 10 مللي أمبير، يمكن ضبط التيار اللحظي خلال وقت نشاطه على 30 مللي أمبير، بشرط ألا يتجاوز تصنيف تيار الذروة وأن يكون تبديد الطاقة المتوسط ضمن الحدود.
• وظيفة الصمام الثنائي الزينر:يثبت الصمام الثنائي الزينر المدمج أي نبضات جهد سالبة على الجزء، مما يحمي شريحة LED الحساسة. لا ينظم الجهد أثناء التشغيل الأمامي العادي.
• زاوية الرؤية والتركيب:تأكد من تركيب الشاشة بشكل مربع على PCB وأن فتحة اللوحة تتماشى بشكل صحيح لتعظيم فائدة زاوية الرؤية الواسعة.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بشاشات العرض السباعية القياسية بدون صمامات ثنائية للحماية، تقدم LTC-5689TBZ مرونة محسنة بشكل كبير ضد الإجهاد الكهربائي الزائد الناتج عن القوة الدافعة الكهربائية المعاكسة، أو التبديل الحثي، أو أخطاء الأسلاك. مقارنة بالشاشات التي تستخدم تقنية GaP أو GaAsP القديمة، توفر شريحة InGaN الزرقاء سطوعًا أعلى ولونًا أزرقًا أكثر حيوية وتشبعًا. يضع ارتفاع الرقم 0.56 بوصة الشاشة في فئة مناسبة للرؤية متوسطة المدى، أكبر من شاشات SMD المصغرة ولكن أصغر من عدادات اللوحات الكبيرة.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بنظام متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت؟

ج: ربما، ولكن بحذر. الجهد الأمامي النموذجي هو 3.6 فولت، وهو أعلى من 3.3 فولت. قد تحصل على إضاءة خافتة جدًا أو بدون إضاءة. ستكون هناك حاجة لدائرة رفع أو دائرة IC للسائق تعمل بجهد أعلى (مثل 5 فولت) لإمداد LED، بينما يمكن أن تبقى إشارات التحكم عند مستويات منطقية 3.3 فولت.

س: لماذا يوجد مواصفة للتيار العكسي (IR) إذا لم يكن من المفترض تطبيق جهد عكسي؟

ج: اختبار IR هو فحص جودة تصنيع لضمان سلامة الصمام الثنائي الزينر ووصلة LED. إنه ليس إرشادًا تشغيليًا. يمكن أن يؤدي الانحياز العكسي المستمر إلى تدهور الجهاز.

س: كيف يمكنني التحكم في نقاط العشرية بشكل مستقل؟

ج: تنقسم نقاط العشرية الخمس إلى مجموعتين: DP1/DP2/DP3 (كاثود مشترك على الطرف 8) و DP4/DP5 (كاثودات فردية على الطرفين 14 و 13، أنود مشترك على الطرف 12). يجب تشغيلها وفقًا لذلك في تسلسل التعدد.

10. مثال تطبيقي عملي

الحالة: تصميم قراءة فولتميتر بسيط مكون من 3 أرقام.يقيس متحكم دقيق مزود بـ ADC جهدًا. يحول البرنامج الثابت القراءة إلى ثلاثة أرقام. باستخدام روتين تعدد، يقوم بتنشيط أنود الرقم 1 (الطرف 11)، ثم يضع أطراف الكاثود (1-7، 8 لـ DP) في نمط الأرضية لقيمة الرقم الأول، وينتظر فترة قصيرة، ثم يعطل الرقم 1 وينشط الرقم 2 (الطرف 10)، وهكذا. يتم إضاءة النقطة العشرية (مثل DP2) عن طريق تنشيط مجموعة الأنود المشتركة الخاصة بها (الطرف 12 لـ DP4/DP5، أو تضمينها في دورة الرقم لـ DP1/2/3) وسحب الكاثود المحدد الخاص بها إلى مستوى منخفض خلال الفترة النشطة للرقم الصحيح. ستوفر مقاومات تحديد تيار بقيمة 100 أوم على كل خط كاثود نقطة تشغيل آمنة من مصدر طاقة 5 فولت.

11. مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الصمام الثنائي (حوالي 3.3-3.6 فولت لهذا LED من نوع InGaN)، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المادي المحدد (InGaN) طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مع الطول الموجي الأزرق للضوء المنبعث. يوصل الصمام الثنائي الزينر المدمج بشدة عندما يتجاوز الجهد العكسي جهد الانهيار الخاص به، مما يحول التيار العكسي الضار بعيدًا عن وصلة LED ويحميها من التلف.

12. اتجاهات التكنولوجيا

تمثل مصابيح LED القائمة على InGaN تقنية ناضجة وعالية الكفاءة للانبعاث الأزرق والأخضر. تشمل الاتجاهات في تكنولوجيا العرض التوجه نحو كثافة بكسل أعلى (أجزاء أصغر أو مصفوفة نقطية)، وسائقات ووحدات تحكم مدمجة داخل عبوة العرض، واعتماد عبوات أجهزة Surface-Mount Device (SMD) للتجميع الآلي. بينما تظل شاشات العرض السباعية المنفصلة حيوية لتطبيقات محددة، يتم استكمال دورها بشكل متزايد بوحدات OLED و TFT LCD التي توفر مرونة أكبر للرسومات والإخراج متعدد الألوان. يعكس دمج مكونات الحماية مثل صمامات الزينر، كما هو الحال في LTC-5689TBZ، تركيز الصناعة على تحسين المتانة والموثوقية في التطبيقات الحساسة للتكلفة.