ورقة بيانات شاشة LED طراز LTC-5685TBZ - ارتفاع رقم 0.56 بوصة - لون أزرق - جهد أمامي 3.6 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTC-5685TBZ هي وحدة عرض أبجدية رقمية ثلاثية الأرقام من نوع سبعة مقاطع، تستخدم تقنية الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) الأزرق. تم تصميمها للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة ومشرقة. تتميز الوحدة بوجه أسود مع موزعات ضوئية بيضاء للمقاطع، مما يوفر تباينًا عاليًا لسهولة قراءة الأحرف. البناء الأساسي يتضمن طبقات غشاء رقيقة من إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN) مُنْمَاة على ركيزة من الياقوت، وهو المعيار المستخدم في إنتاج مصابيح LED الزرقاء. هذا التصميم ذو الحالة الصلبة يوفر مزايا موثوقية جوهرية مقارنة بتقنيات العرض الأخرى.

1.1 الميزات الرئيسية وتحديد الجهاز

تقدم الشاشة عدة مزايا مميزة للتكامل في الأنظمة الإلكترونية. يوفر ارتفاع الرقم البالغ 0.56 بوصة (14.22 ملم) توازنًا بين الوضوح والإحكام، مما يجعلها مناسبة لأجهزة قياس اللوحات، والأجهزة القياسية، والإلكترونيات الاستهلاكية. يعمل الجهاز بمتطلبات طاقة منخفضة، مما يساهم في التصاميم الموفرة للطاقة. يضمن ناتج السطوع العالي مع الوجه الأسود نسبة تباين عالية، مما يجعل الأرقام سهلة القراءة حتى في الظروف المضاءة جيدًا. زاوية الرؤية واسعة، مما يسمح برؤية الشاشة بوضوح من مواقع مختلفة. يتم فرز المكونات حسب شدة الإضاءة، مما يعني أن مصابيح LED يتم فرزها وتجميعها لضمان مستويات سطوع متسقة عبر دفعات الإنتاج، وهو أمر بالغ الأهمية لكي تظهر الشاشات متعددة الأرقام بشكل موحد. علاوة على ذلك، فإن العبوة متوافقة مع معايير التصنيع الخالية من الرصاص وفقًا لتوجيهات RoHS.

رقم الجزء المحدد، LTC-5685TBZ، يحدد هذا الجهاز كجهاز بتكوين أنود مشترك مع فاصلة عشرية على اليمين. تشير اللاحقة "TBZ" عادةً إلى اللون (أزرق) ومجموعة العبوة أو الميزات المحددة.

2. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

الأبعاد الفيزيائية للشاشة بالغة الأهمية لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) وتصميم العلبة. بينما يتم الرجوع إلى الرسم البعدي الدقيق في الوثيقة الأصلية، يتم توفير التفاوتات الرئيسية وملاحظات التجميع. يتم تحديد جميع الأبعاد الأساسية بالمليمترات بتفاوت قياسي يبلغ ±0.25 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. للتثبيت على PCB، يوصى بقطر ثقب 1.00 ملم للأطراف. لأطراف الأرجل تفاوت تحول موضعي يبلغ ±0.40 ملم، والذي يجب على المصممين مراعاته في تخطيط الوسادات. كما يتم تحديد معايير مراقبة الجودة، حيث يتم تحديد الحد الأقصى للمواد الغريبة، والفقعات داخل منطقة المقطع، وتلوث حبر السطح بـ 10 ميل (حوالي 0.254 ملم) لكل منها.

3. التكوين الكهربائي وتوزيع الأطراف

3.1 مخطط الدائرة الداخلية

يكشف المخطط الداخلي عن الهيكل الكهربائي للشاشة. يتكون كل مقطع (من A إلى G والفاصلة العشرية لكل رقم) من شريحة أو أكثر من شرائح LED الزرقاء. أحد المكونات الحرجة في الدائرة هو صمام ثنائي زينر متصل على التوازي مع شرائح LED. يعمل هذا الصمام الثنائي كعنصر وقائي، حيث يساعد في تثبيت طفرات الجهد العابرة ويوفر درجة من الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، وهو ما يتوافق مع عتبة ESD العالية المحددة. يتم تحديد شرائح LED بطول موجي سائد (λd) يبلغ 470 نانومتر، مما يضع الانبعاث في المنطقة الزرقاء من الطيف المرئي.

3.2 تعيين توصيل الأطراف

يحتوي الجهاز على 11 طرفًا في تكوين صف واحد. توزيع الأطراف هو كما يلي:
الطرف 1: كاثود الرقم 1، المقطع A والفاصلة العشرية
الطرف 2: كاثود الرقم 2، المقطع B
الطرف 3: كاثود الرقم 3، المقطع C
الطرف 4: كاثود الرقم 4، المقطع D
الطرف 5: كاثود الرقم 1، المقطع E
الطرف 6: كاثود الرقم 2، المقطع F
الطرف 7: كاثود المقطع G (مشترك عبر الأرقام، ولكن يتم التحكم فيه عبر اختيار الأنود)
الطرف 8: الأنود المشترك للرقم 4
الطرف 9: الأنود المشترك للرقم 3
الطرف 10: الأنود المشترك للرقم 2
الطرف 11: الأنود المشترك للرقم 1
يعني تكوين الأنود المشترك هذا أنه لإضاءة مقطع ما، يجب جعل طرف الكاثود المقابل له في حالة منخفضة (موصول بالأرض) بينما يتم جعل أنود الرقم المطلوب في حالة عالية. يتم استخدام التعددية الزمنية (Multiplexing) للتحكم في الأرقام الثلاثة بشكل مستقل عن طريق تمكين أنود كل رقم بالتتابع أثناء عرض بيانات المقطع لذلك الرقم على خطوط الكاثود.

4. التقييمات القصوى المطلقة وحدود التشغيل

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.
تبديد الطاقة:الحد الأقصى لتبديد الطاقة لكل شريحة LED هو 70 ميلي واط. تجاوز هذا يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وتدهور سريع.
التيار الأمامي:يتم تقييم التيار الأمامي المستمر لكل مقطع بـ 20 مللي أمبير عند 25°م. يتم تخفيض هذا التقييم خطيًا فوق 25°م بمعدل 0.21 مللي أمبير/°م. على سبيل المثال، عند 85°م، سيكون الحد الأقصى للتيار المستمر أقل. يُسمح بتيار أمامي ذروي يبلغ 100 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 15%، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية)، وهو مفيد للتعددية الزمنية أو تحقيق سطوع لحظي أعلى.
نطاق درجة الحرارة:يمكن للجهاز أن يعمل ويتم تخزينه ضمن نطاق درجة حرارة يتراوح من -35°م إلى +85°م.
التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):عتبة EDH لنموذج الجسم البشري (HBM) هي 8000 فولت، مما يشير إلى حماية جوهرية جيدة، ولكن لا تزال إجراءات التعامل الصحيحة مع ESD ضرورية.
اللحام:يمكن للجهاز تحمل اللحام بالموجة أو إعادة التدفق بشرط ألا تتجاوز درجة الحرارة عند جسم الوحدة الحد الأقصى للتقييم أثناء التجميع. إرشاد محدد هو اللحام لمدة 3 ثوانٍ عند 260°م، مقاسة على بعد 1/16 بوصة (≈1.59 ملم) أسفل مستوى الجلوس.

5. الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°م وتحدد الأداء النموذجي في ظل ظروف التشغيل العادية.

5.1 الخصائص المستمرة (DC)

شدة الإضاءة (I_V):تتراوح شدة الإضاءة المتوسطة لكل مقطع من 5400 ميكرو كانديلا (الحد الأدنى) إلى 9000 ميكرو كانديلا (النموذجي) عند تشغيله بتيار أمامي (I_F) قدره 10 مللي أمبير. هذا مقياس للسطوع المدرك بالعين البشرية، ويتم قياسه باستخدام مرشح يتطابق مع منحنى استجابة الضوء النهاري لـ CIE.
الجهد الأمامي (V_F):انخفاض الجهد عبر المقطع عند مرور 20 مللي أمبير هو نموذجيًا 3.6 فولت، مع حد أدنى 3.3 فولت. هذه المعلمة حاسمة لتصميم إمداد الجهد لدائرة القيادة ومقاومات تحديد التيار.
التيار العكسي (I_R):عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت، يكون تيار التسرب بحد أقصى 100 ميكرو أمبير. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن حالة الجهد العكسي هذه هي لأغراض الاختبار فقط ولا يجب تشغيل الجهاز بشكل مستمر تحت انحياز عكسي.

5.2 الخصائص الطيفية

الطول الموجي الذروي (λ_p):الطول الموجي الذي تكون فيه شدة الانبعاث أعلى هو 468 نانومتر (عند I_F=20 مللي أمبير).
الطول الموجي السائد (λ_d):هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي ينتج نفس الإدراك اللوني لطيف LED الواسع. يتراوح من 470 نانومتر إلى 475 نانومتر.
نصف عرض الطيف (Δλ):هذا هو عرض طيف الانبعاث عند نصف أقصى شدته، نموذجيًا 15 نانومتر. يشير نصف العرض الأضيق إلى لون أكثر نقاءً طيفيًا.

5.3 المطابقة والفرز

نسبة مطابقة شدة الإضاءة:للمقاطع داخل "منطقة ضوء مماثلة"، يجب ألا تتجاوز نسبة ألمع مقطع إلى أغمق مقطع 2:1 عند القياس بتيار منخفض قدره 1 مللي أمبير. هذه المواصفة، مجتمعة مع عملية الفرز في المصنع، تضمان التوحيد البصري عبر جميع مقاطع الشاشة.

6. إرشادات وتحذيرات التطبيق

يحتوي هذا القسم على معلومات حرجة للتكامل الموثوق للشاشة في المنتج النهائي.

6.1 اعتبارات التصميم والاستخدام

الاستخدام المقصود:تم تصميم الشاشة للإلكترونيات التجارية والصناعية القياسية. لا يتم اعتمادها للتطبيقات الحرجة للسلامة (الطيران، دعم الحياة الطبي، إلخ.) دون استشارة وتقييم مسبقين.
طريقة القيادة:يوصى بشدة باستخدام القيادة بالتيار الثابت بدلاً من القيادة بالجهد الثابت. هذا يضمن سطوعًا ثابتًا ويحمي مصابيح LED من الانحراف الحراري، حيث أن الجهد الأمامي لمصابيح LED ينخفض مع زيادة درجة الحرارة. يجب تصميم دائرة القيادة لاستيعاب النطاق الكامل لـ V_F(من 3.3 فولت إلى 3.6 فولت) لضمان توصيل تيار القيادة المستهدف دائمًا.
تخفيض تصنيف التيار:يجب اختيار تيار التشغيل بناءً على أقصى درجة حرارة محيطة متوقعة في التطبيق، مع مراعاة تخفيض التصنيف المحدد في التقييمات القصوى المطلقة.
حماية الجهد العكسي:يجب أن يمنع تصميم الدائرة بنشاط تطبيق انحياز عكسي أو تقلبات جهد كبيرة أثناء عمليات التشغيل/الإيقاف، حيث يمكن أن يتسبب ذلك في هجرة المعدن ويؤدي إلى زيادة التسرب أو حدوث دوائر قصر.
الحرارية والبيئية:تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف على الشاشة. لا تطبق قوة ميكانيكية على جسم الشاشة أثناء التجميع.
الاتساق البصري:عند استخدام شاشات متعددة في تجميع واحد، يوصى باستخدام وحدات من نفس دفعة الإنتاج لتجنب اختلافات ملحوظة في اللون أو السطوع.
الاختبار:إذا تطلب المنتج النهائي أن تخضع الشاشة لاختبارات السقوط أو الاهتزاز، فيجب مشاركة الظروف المحددة للتقييم، حيث يمكن أن يؤثر الإجهاد الميكانيكي على الوصلات الداخلية.

6.2 ظروف التخزين والتعامل

للتخزين طويل الأجل، يجب أن يبقى المنتج في عبوته الأصلية. بيئة التخزين الموصى بها هي ضمن نطاق درجة حرارة من 5°م إلى 30°م ورطوبة نسبية أقل من 60%. التخزين خارج هذه الظروف، خاصة في الرطوبة العالية، يمكن أن يؤدي إلى أكسدة أطراف المكون (الأرجل)، مما قد يتطلب إعادة معالجة قبل الاستخدام ويمكن أن يؤثر على قابلية اللحام. لذلك، يُنصح بإدارة المخزون لتجنب التخزين المطول واستهلاك المكونات في الوقت المناسب.

7. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الرجوع إلى الرسوم البيانية المحددة في ورقة البيانات، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذه مصابيح LED ستشمل:
التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يظهر هذا المنحنى الأسي العلاقة بين التيار المار عبر LED والجهد عبره. يسلط الضوء على الحاجة إلى تحديد التيار.
شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:هذا المنحنى يكون خطيًا بشكل عام عند التيارات المنخفضة ولكنه قد يشبع عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية. يساعد المصممين على اختيار نقطة تشغيل للسطوع المطلوب مقابل الكفاءة.
شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يظهر هذا تخفيض ناتج الضوء مع زيادة درجة حرارة الوصلة، مؤكدًا على أهمية الإدارة الحرارية.
التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة عند ~468 نانومتر ونصف العرض ~15 نانومتر، مؤكدًا خصائص اللون الأزرق.

8. سيناريوهات التطبيق النموذجية

شاشة LTC-5685TBZ مناسبة تمامًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات التي تتطلب عرضًا رقميًا واضحًا وموثوقًا. وتشمل هذه:
• أجهزة قياس اللوحات الرقمية لقراءات الجهد، التيار، أو درجة الحرارة.
• معدات نقاط البيع والسجلات النقدية.
• لوحات التحكم الصناعية وعروض المؤقتات.
• معدات الاختبار والقياس.
• الأجهزة الاستهلاكية مثل أفران الميكروويف، مضخمات الصوت، أو ساعات الراديو.
يقدم لونها الأزرق جمالية حديثة ويمكن أن يكون ألطف على العين في ظروف الإضاءة المنخفضة مقارنة بالشاشات الخضراء أو الحمراء الساطعة جدًا.

9. اعتبارات التصميم والمقارنة

عند اختيار هذه الشاشة، يجب على المصممين مراعاة تكوين الأنود المشترك الخاص بها، والذي قد يتطلب دوائر متكاملة قيادة (driver ICs) أو تكوينات منافذ متحكم دقيق مختلفة مقارنة بأنواع الكاثود المشترك. يعني الجهد الأمامي النموذجي البالغ 3.6 فولت أنه عادةً ما يتم استخدام جهد إمداد لا يقل عن 5 فولت لاستيعاب الانخفاض عبر مقاوم تحديد التيار ودائرة القيادة. مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل شاشات الفلورسنت المفرغة (VFDs) أو شاشات الإضاءة المتوهجة الأبسط، تقدم شاشة LED هذه استهلاكًا أقل للطاقة، وعمرًا أطول، ومقاومة أكبر للصدمات والاهتزازات. مقارنة بشاشات LCD، فإنها توفر سطوعًا وزوايا رؤية فائقة دون الحاجة إلى إضاءة خلفية، على الرغم من أنها قد تستهلك طاقة أكثر إذا تم إضاءة العديد من المقاطع في وقت واحد.