ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-5825CTB-PR - ارتفاع الرقم 0.56 بوصة - أزرق InGaN - جهد أمامي 3.8 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-5825CTB-PR هي جهاز ذو تركيب سطحي (SMD) مصمم كشاشة أبجدية رقمية ذات رقم واحد. وظيفتها الأساسية هي توفير إخراج واضح ومشرق للأرقام والأحرف الأبجدية المحدودة في المعدات الإلكترونية. تستخدم التقنية الأساسية مادة أشباه الموصلات من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN) المزروعة على ركيزة من الياقوت، وهي المسؤولة عن انبعاث الضوء الأزرق بكفاءة. يتميز الجهاز بوجه رمادي وشرائح بيضاء، مما يعزز التباين وسهولة القراءة. يتم تصنيفه كنوع شاشة ذات أنود مشترك، مما يعني أن أقطاب الأنود لجميع شرائح LED متصلة داخليًا، مما يبسط تصميم الدائرة للتعدد.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• حجم الرقم:يبلغ ارتفاع الحرف 0.56 بوصة (14.22 مم) مما يوفر وضوحًا ممتازًا لمسافات المشاهدة المتوسطة.
• الأداء البصري:يوفر سطوعًا عاليًا وتباينًا عاليًا، بفضل الشرائح المتجانسة المستمرة التي تضمن إضاءة متسقة عبر الحرف.
• زاوية المشاهدة:يوفر زاوية مشاهدة واسعة، مما يجعل الشاشة قابلة للقراءة من مواضع مختلفة.
• كفاءة الطاقة:له متطلبات طاقة منخفضة، مما يساهم في تصميمات موفرة للطاقة.
• الموثوقية:يستفيد من موثوقية الحالة الصلبة بدون أجزاء متحركة، مما يؤدي إلى عمر تشغيلي طويل.
• مراقبة الجودة:يتم تصنيف الأجهزة (تجميعها في مجموعات) بناءً على شدة الإضاءة، مما يسمح بمطابقة سطوع متسقة في التطبيقات متعددة الأرقام.
• الامتثال البيئي:الحزمة خالية من الرصاص ومتوافقة مع توجيه RoHS (تقييد المواد الخطرة).

1.2 التطبيقات المستهدحة والسوق

هذه الشاشة مخصصة للاستخدام في المعدات الإلكترونية العادية. تشمل مجالات التطبيق النموذجية أجهزة أتمتة المكاتب (مثل آلات النسخ والطابعات)، ومعدات الاتصالات، والأجهزة المنزلية، ولوحات الأجهزة، والإلكترونيات الاستهلاكية حيث تكون قراءات الأرقام الواضحة مطلوبة. وهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية، ووضوح رؤية جيد، وعامل شكل مضغوط. يجب على المصممين استشارة التطبيقات التي تتضمن متطلبات موثوقية استثنائية، كما في أنظمة الطيران أو الطبية أو الأنظمة الحرجة للسلامة.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بتشغيل الجهاز باستمرار عند هذه الحدود أو بالقرب منها.

• تبديد الطاقة لكل شريحة:70 ميلي واط كحد أقصى.
• التيار الأمامي الذروي لكل شريحة:30 مللي أمبير (تحت ظروف النبض: دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية).
• التيار الأمامي المستمر لكل شريحة:25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التصنيف خطيًا بمقدار 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ على مسافة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):من 8600 إلى 28500 ميكرو كانديلا عند تيار أمامي (I_F) قدره 10 مللي أمبير. ينطبق تسامح بنسبة 15٪ على هذا القياس.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):468 نانومتر، مما يشير إلى أقوى نقطة لانبعاث الضوء في الطيف الأزرق.
• الطول الموجي السائد (λ_d):470 نانومتر، وهو الطول الموجي الذي تدركه العين البشرية، مع تسامح ±1 نانومتر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):25 نانومتر، يحدد نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء الأزرق المنبعث.
• الجهد الأمامي لكل شريحة (V_F):من 3.3 فولت إلى 3.8 فولت عند I_F=5 مللي أمبير، مع تسامح ±0.1 فولت. هذه معلمة حاسمة لتصميم دائرة القيادة.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت. لاحظ أن هذه حالة اختبار؛ الجهاز غير مصمم للتشغيل المستمر بالتحيز العكسي.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة:2:1 كحد أقصى للشرائح داخل منطقة ضوئية مماثلة، مما يضمن تجانسًا بصريًا.
• التداخل:محدد بـ ≤ 2.5٪، مما يقلل من الإضاءة غير المرغوب فيها للشرائح المجاورة المطفأة.

2.3 حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

شاشات LED عرضة للتلف بسبب التفريغ الكهروستاتيكي. تنصح ورقة البيانات بشدة بتنفيذ إجراءات التحكم في ESD أثناء التعامل والتجميع:

• استخدام أساور معصم مؤرضة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة.
• تأكد من أن جميع محطات العمل والأدوات ومرافق التخزين مؤرضة بشكل صحيح.
• استخدام مؤينات لتحييد الشحنات الساكنة التي قد تتراكم على الحزمة البلاستيكية.

3. نظام التصنيف والتجميع

تستخدم شاشة LTS-5825CTB-PR نظام تصنيف بشكل أساسي لـشدة الإضاءة. يتم اختبار الأجهزة وفرزها في مجموعات بناءً على إخراج الضوء المقاس عند تيار اختبار قياسي (10 مللي أمبير). هذا يسمح للمصممين باختيار شاشات ذات مستويات سطوع متطابقة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات متعددة الأرقام لتجنب المظهر غير المتساوي. نطاق الشدة المحدد هو 8600-28500 ميكرو كانديلا. بينما لا يتم تفصيل الطول الموجي صراحة في هذه الوثيقة، فإن التسامح الضيق على الطول الموجي السائد (±1 نانومتر) يضمن بطبيعته اتساقًا جيدًا للون من جهاز إلى آخر.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية، وهي ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإنها تشمل عادةً:

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة غير الخطية، وهي حاسمة لتحديد جهد القيادة المطلوب لتيار مرغوب.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، مما يساعد في تحسين المقايضة بين السطوع واستهلاك الطاقة/الحرارة.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو أمر حيوي لإدارة الحرارة في التطبيق.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يؤكد الطول الموجي الذروي والسائد وعرض الطيف.

5. المعلومات الميكانيكية والحزمة

5.1 أبعاد الحزمة

يتوافق الجهاز مع بصمة SMD محددة. تشمل ملاحظات الأبعاد الرئيسية: جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح عام ±0.25 مم. توجد ضوابط جودة محددة لوجه الشاشة: المواد الغريبة على الشرائح ≤ 10 ميل، تلوث الحبر ≤ 20 ميل، الفقاعات في الشرائح ≤ 10 ميل، وانحناء العاكس ≤ 1٪ من طوله. الحد الأقصى للبروز البلاستيكي للدبوس هو 0.14 مم.

5.2 تكوين الدبابيس ومخطط الدائرة

تحتوي الشاشة على تكوين 10 دبابيس. يظهر مخطط الدائرة الداخلية بنية أنود مشترك. توزيع الدبابيس كما يلي: الدبوس 3 والدبوس 8 هما الأنود المشترك. الدبابيس 1، 2، 4، 5، 6، 7، 9، و10 هي أقطاب الكاثود للشرائح E، D، C، DP (النقطة العشرية)، B، A، F، وG على التوالي. الدبوس 5 مخصص خصيصًا لكاثود النقطة العشرية اليمنى.

5.3 نمط اللحام الموصى به

يتم توفير بصمة موصى بها (نمط اللحام) لتصميم PCB لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة ومحاذاة ميكانيكية مناسبة أثناء عملية إعادة التدفق. الالتزام بهذا النمط أمر بالغ الأهمية لعائد التصنيع.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق

الجهاز مناسب للحام إعادة التدفق. المعلمات الحرجة هي:

• التسخين المسبق:120–150 درجة مئوية.
• وقت التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى.
• درجة الحرارة القصوى:260 درجة مئوية كحد أقصى.
• الوقت فوق السائل:5 ثوانٍ كحد أقصى.
• عدد دورات إعادة التدفق:مرتين كحد أقصى. يجب أن يبرد التجميع إلى درجة الحرارة العادية بين عملية اللحام الأولى والثانية.

6.2 اللحام اليدوي (بالكاوية)

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الكاوية 300 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر وقت اللحام لكل وصلة على 3 ثوانٍ كحد أقصى.

6.3 حساسية الرطوبة والتخزين

حزمة SMD حساسة للرطوبة. يتم شحن الأجهزة في عبوات مقاومة للرطوبة مع مجفف. يجب تخزينها عند ≤ 30 درجة مئوية و ≤ 60٪ رطوبة نسبية. بمجرد فتح الكيس المغلق، تبدأ الأجهزة في امتصاص الرطوبة من البيئة. إذا تجاوز وقت التعرض الحدود المحددة (غير مفصلة في هذا المقتطف)، أو إذا لم يتم تخزين الأجزاء في خزانة جافة، فإنهايجب تجفيفهاقبل إعادة التدفق لمنع تشقق "الفشار" أو التقشير أثناء اللحام. ظروف التجفيف هي: 60 درجة مئوية لمدة ≥48 ساعة (في بكر)، أو 100 درجة مئوية لمدة ≥4 ساعات / 125 درجة مئوية لمدة ≥2 ساعة (بالجملة). يجب إجراء التجفيف مرة واحدة فقط.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد الأجهزة على شريط وبكرة للتجميع الآلي. الشريط الحامل مصنوع من سبيكة البوليستيرين الموصلة السوداء. التعبئة تتوافق مع معايير EIA-481-D. تشمل مواصفات البكرة الرئيسية طول تعبئة 44.5 متر لكل بكرة 22 بوصة، تحتوي على 700 قطعة لكل بكرة 13 بوصة. ينطبق حد أدنى لكمية التعبئة يبلغ 200 قطعة للطلبات المتبقية. يتضمن الشريط أقسام البداية والنهاية (400 مم و 40 مم على الأقل، على التوالي) لتسهيل التغذية الآلية.

7.2 تفسير رقم القطعة

يمكن فك تشفير رقم القطعة LTS-5825CTB-PR على النحو التالي: LTS (عائلة المنتج)، 5825 (على الأرجح معرف سلسلة/موديل)، C (على الأرجح رمز اللون للأزرق)، T (نوع الحزمة)، B (مجموعة السطوع أو المتغير)، PR (قد يشير إلى النقطة العشرية اليمنى).

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 تصميم دائرة القيادة

كشاشة ذات أنود مشترك، يجب توصيل أقطاب الأنود (الدبابيس 3 و 8) بجهد الإمداد الموجب (V_CC). يتم تشغيل الشرائح الفردية عن طريق سحب التيار عبر دبابيس الكاثود الخاصة بها إلى الأرض. يجب مراعاة الجهد الأمامي (V_F) البالغ 3.3-3.8 فولت عند اختيار جهد الإمداد. مطلوب مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل كاثود (أو يمكن استخدام مشغل تيار ثابت) لضبط التيار الأمامي (I_F) إلى المستوى المطلوب، عادة بين 5-20 مللي أمبير، لتحقيق التوازن بين السطوع والعمر الافتراضي. للتعدد بين أرقام متعددة، يتم تبديل أقطاب الأنود المشتركة بالتتابع بتردد عالٍ.

8.2 إدارة الحرارة

يبرز التناقص الخطي للتيار الأمامي المستمر (0.28 مللي أمبير/درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية) أهمية إدارة الحرارة. في درجات الحرارة المحيطة العالية أو التطبيقات ذات دورة العمل العالية، يجب تقليل الحد الأقصى الفعال للتيار وفقًا لذلك. تساعد صب النحاس الكافي على اللوحة والتهوية في تبديد الحرارة.

8.3 التكامل البصري

يوفر الوجه الرمادي والشرائح البيضاء تباينًا فطريًا. لمزيد من التحسين، فكر في إضافة مرشح كثافة محايد أو موزع ملون. تجعل زاوية المشاهدة الواسعة مناسبة للتطبيقات التي قد لا يكون المستخدم أمام الشاشة مباشرة.

9. المقارنة والتمييز

مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل مصابيح LED الحمراء GaAsP أو شاشات LED ذات الثقب الأكبر، تقدم LTS-5825CTB-PR عدة مزايا:عامل شكل أصغر:توفّر حزمة SMD مساحة كبيرة على اللوحة وتتيح تصميمات ذات مظهر منخفض.كفاءة أعلى:توفر تكنولوجيا InGaN سطوعًا أعلى عند تيارات أقل.موثوقية أفضل:يحسن البناء ذو الحالة الصلبة وحزمة SMD القوية مقاومة الصدمات والاهتزازات.سهولة التجميع:متوافقة مع عمليات اللحام الآلي عالية السرعة (pick-and-place) وإعادة التدفق، مما يقلل من تكلفة التصنيع. المميز الأساسي لها ضمن فئتها هو المزيج المحدد لارتفاع الرقم 0.56 بوصة، واللون الأزرق، وتكوين الأنود المشترك، والمواصفات التفصيلية للأداء وضوابط الجودة الموثقة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج1: الطول الموجي الذروي (λ_p=468 نانومتر) هو نقطة أقصى طاقة طيفية خارجة. الطول الموجي السائد (λ_d=470 نانومتر) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يطابق اللون المدرك لـ LED. غالبًا ما يكونان متقاربين ولكن ليسا متطابقين.

س2: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمصدر طاقة 5 فولت؟

ج2: نعم، ولكن يجب عليك استخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي لكل شريحة. يتم حساب قيمة المقاومة كـ R = (V_{الإمداد}- V_F) / I_F. لمصدر طاقة 5 فولت، V_Fبقيمة 3.5 فولت، و I_Fبقيمة 10 مللي أمبير، R = (5 - 3.5) / 0.01 = 150 أوم.

س3: لماذا يقتصر عدد دورات إعادة التدفق على اثنتين؟

ج3: يمكن أن يؤدي التعرض المتكرر لدرجات حرارة اللحام العالية إلى إجهاد حراري على التثبيت الداخلي للرقاقة، وروابط الأسلاك، والحزمة البلاستيكية، مما قد يؤدي إلى تقليل الموثوقية أو الفشل. يضمن الحد سلامة الجهاز على المدى الطويل.

س4: ماذا يحدث إذا لم أجفف بكرة معرضة للرطوبة قبل إعادة التدفق؟

ج4: يمكن أن يتبخر الرطوبة المحبوسة بسرعة أثناء ملف تعريف إعادة التدفق عالي الحرارة، مما يخلق ضغطًا داخليًا عاليًا. يمكن أن يتسبب ذلك في تشقق الحزمة (\"تفتح مثل الفشار\")، أو تقشير داخلي، أو تلف رابط السلك، مما يؤدي إلى فشل فوري أو كامن.

11. مثال عملي لاستخدام

السيناريو: تصميم شاشة لمقياس متعدد رقمي.يحتاج المصمم إلى شاشة رقمية واحدة مشرقة وموثوقة لمقياس متعدد مضغوط. يتم اختيار LTS-5825CTB-PR. يتم استخدام أربع شاشات لعرض ما يصل إلى 1999 عد. يستخدم المتحكم الدقيق تقنية التعدد: يضع النمط للرقم 1 على خطوط الكاثود، يفعل الأنود المشترك للرقم 1، ينتظر وقتًا قصيرًا، ثم يعطل الرقم 1، يضع النمط للرقم 2، يفعل أنوده، وهكذا، في دورة سريعة. يتم ضبط التيار لكل شريحة على 8 مللي أمبير عبر المقاومات، مما يوفر سطوعًا كافيًا مع استهلاك منخفض للطاقة. يضمن الوجه الرمادي تباينًا جيدًا تحت الزجاج الواقي للمقياس المتعدد. يتم الحصول على الأجهزة من نفس مجموعة شدة الإضاءة لضمان سطوع موحد عبر جميع الأرقام الأربعة.

12. مقدمة للمبدأ التقني

يعتمد انبعاث الضوء على الإضاءة الكهربائية في تقاطع p-n لأشباه الموصلات. المادة الفعالة هي نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الصمام الثنائي (حوالي 3.3 فولت)، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة (بئر الكم). عندما يعيد الإلكترون الاتحاد مع فجوة، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتون. يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأزرق (~470 نانومتر). توفر ركيزة الياقوت قالبًا بلوريًا لزراعة طبقات InGaN عالية الجودة.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

يمثل هذا الجهاز تطبيقًا ناضجًا لتكنولوجيا LED الزرقاء InGaN. الاتجاه في شاشات SMD الأبجدية الرقمية هو نحو كثافة بكسل أعلى (متعددة الأرقام ومصفوفة النقاط في حزمة واحدة)، وقدرة كاملة الألوان (دمج شرائح حمراء وخضراء وزرقاء)، وحتى استهلاك طاقة أقل. هناك أيضًا تحرك نحو حلول الرقاقة على اللوحة (COB) والمشغلات المتكاملة التي تقلل عدد المكونات الخارجية. علاوة على ذلك، تسمح التطورات في تكنولوجيا التحويل بالفوسفور للشرائح الزرقاء أو فوق البنفسجية المفردة بإنتاج الضوء الأبيض أو ألوان أخرى، مما يوسع احتمالات التطبيق. تستمر مبادئ الكفاءة والموثوقية والتقليل في الحجم التي شوهدت في هذا المكون في دفع الابتكار عبر صناعة LED.