جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 2. تحليل مُتعمق للمعايير التقنية
- 2.1 القيم القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
- 3. شرح نظام التصنيف (Binning) تُشير ورقة البيانات بوضوح إلى أن الجهاز "مُصنف حسب شدة الإضاءة". وهذا يدل على وجود عملية تصنيف أو فرز بعد التصنيع. نظرًا للتباينات الكامنة في عمليات النمو البلوري للشبه موصل وتصنيع الرقائق، فإن معايير LED مثل شدة الإضاءة والجهد الأمامي قد تختلف من دفعة إلى أخرى وحتى داخل الدفعة الواحدة. تتضمن عملية التصنيف اختبار كل وحدة وفرزها إلى مجموعات مختلفة (صناديق) بناءً على معايير قياسية محددة. بالنسبة لـ LTD-5721AKF، فإن معيار التصنيف الأساسي هو متوسط شدة الإضاءة. يتم تجميع الوحدات وفقًا لإخراج الضوء المقاس عند تيار الاختبار القياسي (20 مللي أمبير). وهذا يضمن أن يحصل العملاء على شاشات عرض بمستويات سطوع متسقة. على الرغم من عدم توضيح ذلك بالتفصيل في ورقة البيانات المختصرة هذه، فمن الشائع أن يتم تصنيف هذه الشاشات أيضًا حسب الجهد الأمامي (VF) لضمان الاتساق الكهربائي، وربما حسب الطول الموجي السائد (λd) للحفاظ على اتساق اللون، على الرغم من أن عرض النطاق النصفي الضيق يشير إلى نقاء لوني جوهري جيد. 4. تحليل منحنيات الأداء
- 5. المعلومات الميكانيكية والتغليف
- 5.1 أبعاد العبوة
- 5.2 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية
- 6. إرشادات اللحام والتجميع
- 7. توصيات التطبيق
- 7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
- 7.2 اعتبارات التصميم
- 8. المقارنة التقنية والتمييز
- 9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
- 10. دراسة حالة للتصميم والاستخدام
- 11. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا
- 12. اتجاهات التكنولوجيا
1. نظرة عامة على المنتج
تعتبر LTD-5721AKF وحدة عرض رقمية LED عالية الأداء مكونة من خانتين، مُصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة وساطعة وموثوقة. وظيفتها الأساسية هي تقديم بيانات رقمية مرئية في عبوة مدمجة وفعالة. تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لتقنية أشباه الموصلات المتقدمة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لرقائق LED، والمعروفة بإنتاج انبعاث ضوئي عالي الكفاءة في الطيف الأصفر البرتقالي. تساهم هذه التكنولوجيا، جنبًا إلى جنب مع بناء رقاقة محدد على ركيزة GaAs غير شفافة، في الخصائص الرئيسية لأداء العرض.
يُصنف الجهاز كنوع ذو أنود مشترك، وهو تكوين قياسي لتبسيط دائرة القيادة في شاشات العرض متعددة الشرائط. ويتميز بنقطة عشرية على اليمين لكل خانة، مما يوفر مرونة لعرض الأعداد الكسرية. يتضمن التصميم المادي لوحة وجه رمادية اللون مع شرائط بيضاء، وهو مزيج مُصمم هندسيًا لتعظيم التباين وتحسين وضوح الأحرف تحت ظروف الإضاءة المختلفة. يجعل ارتفاع الرقم 0.56 بوصة (14.22 ملم) الجهاز مناسبًا للتطبيقات التي تحتاج إلى أن تكون المعلومات قابلة للقراءة من مسافة متوسطة دون الحاجة إلى مكونات كبيرة بشكل مفرط.
2. تحليل مُتعمق للمعايير التقنية
2.1 القيم القصوى المطلقة
تُحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بتشغيل الشاشة باستمرار عند هذه الحدود أو بالقرب منها، حيث من المرجح أن يقلل ذلك من عمرها التشغيلي.
- تبديد الطاقة لكل شريط:70 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان كحرارة بواسطة شريط LED فردي دون التسبب في تلف.
- تيار الذروة الأمامي لكل شريط:60 مللي أمبير. ينطبق تصنيف التيار هذا تحت ظروف النبض (تردد 1 كيلو هرتز، دورة عمل 10%)، مما يسمح بسطوع لحظي أعلى في أنظمة القيادة المتعددة.
- التيار الأمامي المستمر لكل شريط:25 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار المستمر للتشغيل المستمر لشريط واحد. تم تحديد عامل تخفيض قدره 0.28 مللي أمبير/درجة مئوية، مما يعني أن الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة (Ta) فوق 25 درجة مئوية لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
- الجهد العكسي لكل شريط:5 فولت. يمكن أن يؤدي تطبيق جهد عكسي أكبر من هذه القيمة إلى انهيار وصلة PN الخاصة بـ LED.
- نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز لتحمل درجات الحرارة على مستوى الصناعة.
- ظروف اللحام:لحام الموجة عند 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى، بشرط ألا تتجاوز درجة حرارة جسم الوحدة الحد الأقصى لتصنيف درجة الحرارة. هذا أمر بالغ الأهمية للتجميع لمنع التلف الحراري للعبوة البلاستيكية والروابط الداخلية.
2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
يتم قياس هذه المعايير تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta = 25 درجة مئوية) وتحدد الأداء النموذجي للجهاز.
- متوسط شدة الإضاءة (IV):43.75 مللي كانديلا (الحد الأدنى)، 70 مللي كانديلا (النموذجي) عند IF= 20 مللي أمبير. هذا مقياس لقوة إخراج الضوء كما يُدركها العين البشرية. تم تعديل حالة الاختبار من 1 مللي أمبير إلى 20 مللي أمبير، مما يشير إلى تيار التشغيل القياسي لمواصفات السطوع.
- الطول الموجي لذروة الانبعاث (λp):611 نانومتر (النموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية للضوء المنبعث في أقصى حد له.
- عرض النطاق النصفي الطيفي (Δλ):17 نانومتر (النموذجي). يشير هذا المعيار إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث، ويُقاس بالعرض الكامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) لقمة الانبعاث.
- الطول الموجي السائد (λd):605 نانومتر (النموذجي). هذا هو الطول الموجي الواحد الذي يمثل بشكل أفضل اللون المُدرك للضوء، ويتم حسابه من طيف الانبعاث ووظائف مطابقة الألوان CIE.
- الجهد الأمامي لكل شريط (VF):2.05 فولت (الحد الأدنى)، 2.6 فولت (النموذجي) عند IF= 20 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر شريط LED أثناء التشغيل. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة القيادة يمكنها توفير هذا الجهد.
- التيار العكسي لكل شريط (IR):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند VR= 5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عند تطبيق الجهد العكسي المحدد.
- نسبة مطابقة شدة الإضاءة:2:1 (الحد الأقصى) لمنطقة الضوء المماثلة. تحدد هذه النسبة الحد الأقصى المسموح به بين ألمع وأخفت الشرائط داخل جهاز واحد عند القيادة تحت نفس الظروف، مما يضمن التجانس البصري.
ملاحظة القياس:يتم قياس قيم شدة الإضاءة باستخدام مزيج من المستشعر والمرشح مصمم لتقريب وظيفة لمعان CIE الضوئي، والتي تُنَمذج الحساسية الطيفية للعين البشرية القياسية تحت ظروف الإضاءة العادية (الضوئية).
3. شرح نظام التصنيف (Binning)
تُشير ورقة البيانات بوضوح إلى أن الجهاز "مُصنف حسب شدة الإضاءة". وهذا يدل على وجود عملية تصنيف أو فرز بعد التصنيع. نظرًا للتباينات الكامنة في عمليات النمو البلوري للشبه موصل وتصنيع الرقائق، فإن معايير LED مثل شدة الإضاءة والجهد الأمامي قد تختلف من دفعة إلى أخرى وحتى داخل الدفعة الواحدة.
تتضمن عملية التصنيف اختبار كل وحدة وفرزها إلى مجموعات مختلفة (صناديق) بناءً على معايير قياسية محددة. بالنسبة لـ LTD-5721AKF، فإن معيار التصنيف الأساسي هومتوسط شدة الإضاءة. يتم تجميع الوحدات وفقًا لإخراج الضوء المقاس عند تيار الاختبار القياسي (20 مللي أمبير). وهذا يضمن أن يحصل العملاء على شاشات عرض بمستويات سطوع متسقة. على الرغم من عدم توضيح ذلك بالتفصيل في ورقة البيانات المختصرة هذه، فمن الشائع أن يتم تصنيف هذه الشاشات أيضًا حسب الجهد الأمامي (VF) لضمان الاتساق الكهربائي، وربما حسب الطول الموجي السائد (λd) للحفاظ على اتساق اللون، على الرغم من أن عرض النطاق النصفي الضيق يشير إلى نقاء لوني جوهري جيد.
4. تحليل منحنيات الأداء
تشير ورقة البيانات إلى "منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية" في الصفحة 5. على الرغم من عدم توفير الرسوم البيانية المحددة في النص، يمكننا استنتاج محتواها وأهميتها القياسية بناءً على المعايير المدرجة.
ستشمل المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز:
- التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يُظهر هذا الرسم البياني العلاقة غير الخطية بين التيار المتدفق عبر LED والجهد عبره. وهو ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار. سيُظهر المنحنى جهد تشغيل (حوالي 2 فولت) وبعد ذلك يزداد التيار بسرعة مع زيادة صغيرة في الجهد.
- شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I-L):يوضح هذا الرسم كيف يزداد إخراج الضوء مع تيار القيادة. يكون خطيًا بشكل عام على مدى معين ولكنه سيشبع عند تيارات عالية جدًا بسبب تأثيرات الانخفاض الحراري والكفاءة. يتحقق المنحنى من نقطة الاختبار 20 مللي أمبير لمواصفات الشدة.
- شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يُظهر هذا المنحنى تخفيض إخراج الضوء مع زيادة درجة حرارة وصلة LED. من المعروف أن مصابيح LED من نوع AlInGaP لها كفاءة تعتمد على درجة الحرارة، حيث ينخفض الإخراج عادةً مع ارتفاع درجة الحرارة. وهذا يُعلم التصميم بإدارة الحرارة.
- التوزيع الطيفي:رسم بياني للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يُظهر الذروة عند ~611 نانومتر وعرض النطاق النصفي ~17 نانومتر، مما يؤكد الانبعاث الأصفر البرتقالي أحادي اللون.
5. المعلومات الميكانيكية والتغليف
5.1 أبعاد العبوة
يأتي الجهاز في عبوة شاشة عرض LED قياسية. يوفر الرسم البعدي القياسات الحرجة لتصميم البصمة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) والتكامل الميكانيكي. تشمل الملاحظات الرئيسية من الرسم:
- يتم تحديد جميع الأبعاد الخطية بالمليمترات (مم).
- التحمل الافتراضي للأبعاد هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك في ملاحظة محددة.
- تم تحديد تحمل محدد لانزياح طرف الطرف بـ ±0.4 مم، وهو أمر مهم لضمان محاذاة الأطراف بشكل صحيح مع ثقوب PCB أثناء الإدخال الآلي.
5.2 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية
يحتوي الجهاز على 18 طرفًا في تكوين عبوة مزدوجة الخط. يُعد مخطط الدائرة الداخلية وجدول توصيل الأطراف أمرًا بالغ الأهمية للواجهة الكهربائية الصحيحة.
- نوع الدائرة:أنود مشترك. هذا يعني أن أطراف الأنود لجميع شرائط LED لكل خانة متصلة معًا داخليًا. لإضاءة شريط ما، يجب جعل طرف الكاثود المقابل له منخفضًا (موصولًا بالأرض أو مصرف تيار) بينما يتم جعل الأنود المشترك لتلك الخانة مرتفعًا (موصولًا بمصدر الطاقة الموجب عبر مقاومة تحديد تيار).
- توصيل الأطراف (Pinout):يُحدد الجدول التفصيلي وظيفة كل رقم طرف: كاثود لشرائط محددة (A-G, DP) للخانة 1 أو الخانة 2، أو الأنود المشترك لكل خانة. على سبيل المثال، الطرف 1 هو كاثود الشريط 'E' للخانة 1، والطرف 14 هو الأنود المشترك للخانة 1. هذا التعيين الدقيق ضروري لإنشاء تسلسل القيادة الصحيح في برنامج المتحكم الدقيق أو IC السائق.
6. إرشادات اللحام والتجميع
المناولة السليمة أثناء التجميع أمر بالغ الأهمية للموثوقية. توفر ورقة البيانات معايير لحام محددة.
- لحام الموجة:الشرط الموصى به هو 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى. تشير الملاحظة "1/16 بوصة أسفل مستوى الجلوس" على الأرجح إلى العمق الذي يجب أن تغمر فيه الأطراف في موجة اللحام.
- الشرط الحرج:التحذير الأكثر أهمية هو أن "درجة حرارة الوحدة (أثناء التجميع) [يجب ألا] تتجاوز الحد الأقصى لتصنيف درجة الحرارة." وهذا يعني أن درجة حرارة جسم عبوة شاشة العرض LED نفسها يجب ألا تتجاوز أبدًا الحد الأقصى لدرجة حرارة التخزين البالغة 105 درجة مئوية خلال عملية اللحام بأكملها، بما في ذلك مراحل التسخين المسبق وما بعد التسخين. قد يؤدي عدم الالتزام بذلك إلى حدوث انفصال داخلي، أو تشقق العدسة، أو تدهور رقائق LED.
- المناولة العامة:يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) القياسية، حيث أن رقائق LED حساسة للكهرباء الساكنة.
7. توصيات التطبيق
7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية
تعتبر LTD-5721AKF مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية والتجارية وأدوات القياس التي تتطلب شاشة رقمية مدمجة وساطعة وموثوقة. تشمل الأمثلة:
- معدات الاختبار والقياس:ملتيميديا رقمية، عدادات التردد، مصادر الطاقة، قراءات المستشعرات.
- التحكم الصناعي:عدادات لوحة التحكم لدرجة الحرارة، والضغط، والسرعة، أو عروض العد على الآلات.
- الأجهزة المنزلية:الأجهزة المنزلية المتقدمة، ضوابط معدات الصوت، ساعات أو مؤقتات رقمية من الطرازات القديمة.
- قطع غيار السيارات:المقاييس ووحدات العرض (على الرغم من أنه يجب التحقق من المواصفات البيئية لمتطلبات السيارات المحددة).
7.2 اعتبارات التصميم
- تحديد التيار:مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يجب استخدام مقاومة تحديد تيار متسلسلة لكل توصيل أنود مشترك (أو لكل شريط في تصاميم سائق التيار الثابت الأكثر تقدمًا) لضبط تيار التشغيل على 20 مللي أمبير أو أقل، وفقًا لإرشادات التخفيض. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام R = (Vالمصدر- VF- Vتشبع_السائق) / IF.
- التعددية (Multiplexing):بالنسبة لشاشة مكونة من خانتين، فإن التعددية هي تقنية القيادة القياسية. يتم إضاءة الخانات واحدة تلو الأخرى في تتابع سريع (على سبيل المثال، بتردد >100 هرتز). وهذا يتطلب التحكم في أطراف الأنود المشتركة (الخانات) وأطراف الكاثود (الشرائط) بالتتابع. تقلل هذه الطريقة من عدد أطراف السائق المطلوبة واستهلاك الطاقة الإجمالي.
- زاوية المشاهدة:تدعي ورقة البيانات "زاوية مشاهدة واسعة"، وهو أمر نموذجي لشاشات العرض LED ذات العدسة أو الوجه المنتشر. يجب مراعاة ذلك عند وضع الشاشة ميكانيكيًا في المنتج النهائي.
- إدارة الحرارة:على الرغم من أن الجهاز يمكن أن يعمل حتى 105 درجة مئوية، إلا أن الكفاءة الضوئية تنخفض مع درجة الحرارة. للحصول على سطوع مثالي وعمر أطول، يُنصح بتوفير تهوية كافية أو غرفة تبريد في التصميم، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من الحد الأقصى للتيار أو في درجات حرارة محيطة عالية.
8. المقارنة التقنية والتمييز
تشمل عوامل التمييز الرئيسية لـ LTD-5721AKF مقارنة بشاشات العرض الرقمية LED الأخرى، وخاصة التقنيات القديمة:
- تقنية AlInGaP مقابل GaAsP أو GaP التقليدية:تقدم مصابيح LED من نوع AlInGaP كفاءة ضوئية وسطوعًا أعلى بكثير للألوان الحمراء والبرتقالية والصفراء مقارنة بمواد أشباه الموصلات القديمة. وينتج عن ذلك رؤية أفضل و/أو استهلاك أقل للطاقة لنفس السطوع المُدرك.
- وجه رمادي/شرائط بيضاء:تم تصميم المزيج اللوني المحدد للوجه والشرائط لتحقيق تباين عالٍ. يمتص الوجه الرمادي ضوءًا محيطيًا أكثر من الوجه الأسود، مما يقلل الانعكاسات، بينما تساعد مناطق الشرائط البيضاء في نشر الضوء الأصفر البرتقالي المنبعث بالتساوي، مما يحسن مظهر الأحرف.
- عبوة خالية من الرصاص (متوافقة مع RoHS):تم تصنيع الجهاز ليتوافق مع توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS)، مما يجعله مناسبًا للمنتجات المباعة في الأسواق ذات اللوائح البيئية الصارمة. هذا يميزه بشكل حاسم من حيث التوافق.
- موثوقية الحالة الصلبة:كما هو الحال مع جميع مصابيح LED، فإنه يوفر مزايا مقارنة بشاشات العرض الميكانيكية (مثل الأقراص القابلة للقلب) أو شاشات التفريغ الفلوري المفرغ (VFD) من حيث مقاومة الصدمات/الاهتزازات، وقدرة التشغيل الفوري، وعمر التشغيل الطويل.
9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
س1: ما هو الغرض من "نسبة مطابقة شدة الإضاءة" البالغة 2:1؟
ج1: تضمن هذه النسبة التجانس البصري. فهي تضمن أنه داخل وحدة عرض واحدة، لن يكون أي شريط أكثر سطوعًا بمرتين من أي شريط آخر عند القيادة تحت نفس الظروف الكهربائية. وهذا يمنع ظهور الأرقام بشكل غير متساوٍ أو "مرقع".
س2: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة بمصدر طاقة 5 فولت؟
ج2: نعم، مصدر الطاقة 5 فولت شائع جدًا. ومع ذلك، يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار متسلسلة مع كل أنود مشترك. باستخدام VFالنموذجي البالغ 2.6 فولت و IFالمستهدف البالغ 20 مللي أمبير، ستكون قيمة المقاومة تقريبًا (5 فولت - 2.6 فولت) / 0.02 أمبير = 120 أوم. ستكون مقاومة قياسية 120Ω أو 150Ω مناسبة، مع التعديل حسب VFالفعلية والسطوع المطلوب.
س3: ماذا يعني "أنود مشترك" لتصميم دائريتي؟
ج3: في تكوين الأنود المشترك، تقوم بتزويد جهد موجب للطرف المشترك للخانة التي تريد تفعيلها. ثم تقوم بتصريف التيار إلى الأرض من خلال أطراف الكاثود للشرائط التي ترغب في إضاءتها على تلك الخانة. يجب تكوين دائرة القيادة الخاصة بك (المتحكم الدقيق أو IC السائق) لتوفير تيار للأنودات وتصريف تيار للكاثودات.
س4: لماذا يختلف الطول الموجي للذروة (611 نانومتر) عن الطول الموجي السائد (605 نانومتر)؟
ج4: هذا أمر طبيعي لمصابيح LED. الطول الموجي للذروة هو أعلى نقطة حرفية على منحنى طيف الانبعاث. يتم حساب الطول الموجي السائد من الطيف الكامل واستجابة العين البشرية للون؛ إنه الطول الموجي الواحد للضوء النقي الذي سيبدو بنفس اللون. يفسر الاختلاف شكل وعدم تناسق طيف الانبعاث الفعلي لـ LED.
10. دراسة حالة للتصميم والاستخدام
السيناريو: تصميم قراءة فولتميتر رقمي بسيط.
يقوم مصمم بإنشاء فولتميتر تيار مستمر من 0 إلى 20 فولت. يُخرج محول الإشارة التناظرية إلى الرقمية (ADC) قيمة عشرية مشفرة ثنائيًا (BCD). تحتاج بيانات BCD هذه إلى التحويل إلى تنسيق 7 شرائط وعرضها على خانتين (على سبيل المثال، 19.99 فولت).
التنفيذ:
1. يتم استخدام متحكم دقيق بأطراف إدخال/إخراج كافية (أو IC مفكك/سائق مخصص من BCD إلى 7 شرائط).
2. يتم توصيل أطراف الإدخال/الإخراج للمتحكم الدقيق بكاثودات الشرائط (A-G, DP) لـ LTD-5721AKF.
3. يتم توصيل طرفين إضافيين للمتحكم الدقيق بالأنودين المشتركين (الخانة 1 والخانة 2).
4. في البرنامج، يتم كتابة روتين تعددية. يحسب أولاً الشرائط التي يجب إضاءتها للخانة 1 (مكان العشرات)، ويُفعل (يجعل مرتفعًا) طرف أنود الخانة 1، ويجعل أطراف كاثود الشرائط المقابلة منخفضة. بعد تأخير قصير (على سبيل المثال، 5 مللي ثانية)، يُعطل الخانة 1، ويحسب الشرائط للخانة 2 (مكان الآحاد)، ويُفعل أنود الخانة 2، ويجعل أطراف شرائطه منخفضة. يتكرر هذه الدورة بسرعة.
5. يتم وضع مقاومات تحديد تيار (على سبيل المثال، 150Ω) على خطوط الأنود المشتركة بين أطراف المتحكم الدقيق والشاشة. يتم اختيار القيمة بناءً على جهد المصدر (على سبيل المثال، 5 فولت) وتيار الشريط المطلوب (~20 مللي أمبير).
6. يضمن تصميم الوجه الرمادي/الشرائط البيضاء أن الجهد المعروض يمكن قراءته بسهولة تحت ظروف الإضاءة الساطعة لطاولة الورشة.
11. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا
المكون الأساسي الباعث للضوء هو رقاقة LED من نوع AlInGaP. AlInGaP هو مركب شبه موصل من المجموعة III-V. من خلال التحكم الدقيق في نسب الألومنيوم (Al)، والإنديوم (In)، والغاليوم (Ga)، والفوسفور (P) أثناء عملية نمو البلورة (عادةً عبر ترسيب البخار الكيميائي العضوي المعدني - MOCVD)، يمكن للمهندسين ضبط فجوة النطاق للمادة. تحدد طاقة فجوة النطاق مباشرة الطول الموجي (اللون) للفوتونات المنبعثة عندما تتحد الإلكترونات مع الفجوات عبر الوصلة.
في LTD-5721AKF، يتم ضبط التركيب للانبعاث في المنطقة الصفراء البرتقالية (~605-611 نانومتر). يتم تصنيع الرقائق على ركيزة زرنيخيد الغاليوم (GaAs) غير الشفافة. "الوجه الرمادي" للشاشة هو جزء من تشكيل العبوة البلاستيكية، والذي يتضمن موزعًا لنشر الضوء من الرقاقة الصغيرة عبر منطقة الشريط الأكبر بشكل موحد. تستخدم الدائرة الداخلية ربط الأسلاك لتوصيل الأنودات والكاثودات لرقائق LED المتعددة (واحدة لكل شريط لكل خانة) بالأطراف المناسبة للعبوة، مشكلةً مصفوفة الأنود المشترك الموضحة في توصيل الأطراف.
12. اتجاهات التكنولوجيا
بينما تظل شاشات العرض الرقمية LED المنفصلة مثل LTD-5721AKF ذات صلة بتطبيقات محددة، فقد تحولت الاتجاهات الأوسع في تكنولوجيا العرض. بالنسبة للتصاميم الجديدة، غالبًا ما يفكر المصممون في:
- شاشات عرض LED بنقطة مصفوفة متكاملة:تقدم هذه الشاشات قدرة أبجدية رقمية ورمزية تتجاوز الأرقام فقط، مما يوفر مرونة أكبر في بصمة مماثلة.
- شاشات OLED (الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء):تقدم تباينًا فائقًا، وزوايا مشاهدة أوسع، وعوامل شكل أرق، على الرغم من اختلاف ملفات العمر والتكلفة تاريخيًا للاستخدام الصناعي.
- وحدات TFT-LCD:توفر قدرة رسومية كاملة، ولون، وقدرة على عرض معلومات معقدة، على الرغم من أنها تتطلب إلكترونيات قيادة أكثر تعقيدًا وإضاءة خلفية.
- الاتجاهات داخل شاشات العرض LED:التحسين المستمر في الكفاءة (لومن لكل واط) لجميع ألوان LED، وتطوير عبوات أكثر متانة ومقاومة لدرجة الحرارة، ودمج إلكترونيات السائق مباشرة في وحدة العرض لتبسيط تصميم النظام.
تكمن القيمة الدائمة لأجهزة مثل LTD-5721AKF في بساطتها، ومتانتها، وسطوعها العالي، وتكلفتها المنخفضة للتطبيقات الرقمية فقط، وسهولة واجهتها مع المتحكمات الدقيقة، مما يضمن مكانتها في النظام البيئي للإلكترونيات لوظائف القراءة المخصصة.
مصطلحات مواصفات LED
شرح كامل للمصطلحات التقنية للـ LED
الأداء الكهروضوئي
| المصطلح | الوحدة/التمثيل | شرح مبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الكفاءة الضوئية | لومن/وات | الإخراج الضوئي لكل واط من الكهرباء، أعلى يعني أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. | يحدد مباشرة درجة كفاءة الطاقة وتكلفة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي | لومن | إجمالي الضوء المنبعث من المصدر، يسمى عادةً "السطوع". | يحدد ما إذا كان الضوء ساطعًا بما يكفي. |
| زاوية الرؤية | درجة، مثل 120 درجة | الزاوية التي ينخفض فيها شدة الضوء إلى النصف، يحدد عرض الحزمة. | يؤثر على نطاق الإضاءة والتوحيد. |
| درجة حرارة اللون | كلفن، مثل 2700K/6500K | دفء/برودة الضوء، القيم المنخفضة صفراء/دافئة، العالية بيضاء/باردة. | يحدد أجواء الإضاءة والسيناريوهات المناسبة. |
| مؤشر تجسيد اللون | بدون وحدة، 0-100 | القدرة على تقديم ألوان الكائن بدقة، Ra≥80 جيد. | يؤثر على أصالة اللون، يُستخدم في أماكن الطلب العالي مثل المراكز التجارية والمتاحف. |
| تفاوت اللون | خطوات بيضاوي ماك آدم، مثل "5 خطوات" | مقياس اتساق اللون، خطوات أصغر تعني لون أكثر اتساقًا. | يضمن لونًا موحدًا عبر نفس دفعة مصابيح LED. |
| الطول الموجي المهيمن | نانومتر، مثل 620 نانومتر (أحمر) | الطول الموجي المقابل للون مصابيح LED الملونة. | يحدد تدرج اللون الأحمر، الأصفر، الأخضر مصابيح LED أحادية اللون. |
| توزيع الطيفي | منحنى الطول الموجي مقابل الشدة | يُظهر توزيع الشدة عبر الأطوال الموجية. | يؤثر على تجسيد اللون وجودة اللون. |
المعايير الكهربائية
| المصطلح | الرمز | شرح مبسط | اعتبارات التصميم |
|---|---|---|---|
| الجهد الأمامي | Vf | الحد الأدنى للجهد لتشغيل LED، مثل "عتبة البدء". | يجب أن يكون جهد مصدر التشغيل ≥ Vf، تضاف الفولتية لمصابيح LED المتسلسلة. |
| التيار الأمامي | If | قيمة التيار للعمل العادي لمصباح LED. | عادةً استخدام تشغيل تيار ثابت، التيار يحدد السطوع وعمر التشغيل. |
| التيار النبضي الأقصى | Ifp | تيار الذروة الذي يمكن تحمله لفترات قصيرة، يُستخدم للتعتير أو الوميض. | يجب التحكم بدقة في عرض النبضة ودورة العمل لتجنب التلف. |
| الجهد العكسي | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن أن يتحمله LED، التجاوز قد يسبب انهيارًا. | يجب على الدائرة منع الاتصال العكسي أو ارتفاع الجهد. |
| المقاومة الحرارية | Rth (°C/W) | مقاومة نقل الحرارة من الشريحة إلى نقطة اللحام، الأقل أفضل. | المقاومة الحرارية العالية تتطلب تبديد حرارة أقوى. |
| مناعة التفريغ الكهروستاتيكي | V (HBM)، مثل 1000V | القدرة على تحمل التفريغ الكهروستاتيكي، أعلى يعني أقل عرضة للتلف الكهروستاتيكي. | يجب اتخاذ إجراءات مضادة للكهرباء الساكنة في الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED الحساسة. |
إدارة الحرارة والموثوقية
| المصطلح | المقياس الرئيسي | شرح مبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| درجة حرارة الوصلة | Tj (°C) | درجة حرارة التشغيل الفعلية داخل شريحة LED. | كل انخفاض 10°C قد يضاعف عمر التشغيل؛ عالي جدًا يسبب تدهور الضوء، انزياح اللون. |
| تدهور التدفق الضوئي | L70 / L80 (ساعة) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من القيمة الأولية. | يحدد مباشرة "عمر الخدمة" لمصباح LED. |
| الحفاظ على التدفق الضوئي | %، مثل 70% | النسبة المئوية للسطوع المتبقي بعد الوقت. | يشير إلى قدرة الحفاظ على السطوع على المدى الطويل. |
| انزياح اللون | Δu′v′ أو بيضاوي ماك آدم | درجة تغير اللون أثناء الاستخدام. | يؤثر على اتساق اللون في مشاهد الإضاءة. |
| الشيخوخة الحرارية | تدهور المادة | التدهور بسبب درجة الحرارة العالية على المدى الطويل. | قد يسبب انخفاض السطوع، تغير اللون، أو فشل الدائرة المفتوحة. |
التعبئة والمواد
| المصطلح | الأنواع الشائعة | شرح مبسط | الميزات والتطبيقات |
|---|---|---|---|
| نوع التغليف | EMC، PPA، السيراميك | مادة الغلاف التي تحمي الشريحة، توفر واجهة بصرية/حرارية. | EMC: مقاومة حرارة جيدة، تكلفة منخفضة؛ السيراميك: تبديد حرارة أفضل، عمر أطول. |
| هيكل الشريحة | أمامي، شريحة معكوسة | ترتيب أقطاب الشريحة. | الشريحة المعكوسة: تبديد حرارة أفضل، كفاءة ضوئية أعلى، للطاقة العالية. |
| طلاء الفسفور | YAG، السيليكات، النتريدات | يغطي الشريحة الزرقاء، يحول بعضها إلى أصفر/أحمر، يخلط إلى أبيض. | الفسفورات المختلفة تؤثر على الكفاءة الضوئية، درجة حرارة اللون، ومؤشر تجسيد اللون. |
| العدسة/البصريات | مسطحة، العدسات الدقيقة، الانعكاس الداخلي الكلي | الهيكل البصري على السطح يتحكم في توزيع الضوء. | يحدد زاوية الرؤية ومنحنى توزيع الضوء. |
مراقبة الجودة والتصنيف
| المصطلح | محتوى الفرز | شرح مبسط | الغرض |
|---|---|---|---|
| فرز التدفق الضوئي | الرمز مثل 2G، 2H | مجمعة حسب السطوع، كل مجموعة لها قيم لومن دنيا/قصوى. | يضمن سطوعًا موحدًا في نفس الدفعة. |
| فرز الجهد | الرمز مثل 6W، 6X | مجمعة حسب نطاق الجهد الأمامي. | يسهل مطابقة مصدر التشغيل، يحسن كفاءة النظام. |
| فرز اللون | 5 خطوات بيضاوي ماك آدم | مجمعة حسب إحداثيات اللون، تضمن نطاق ضيق. | يضمن اتساق اللون، يتجنب لون غير متساوٍ داخل التركيبة. |
| فرز درجة حرارة اللون | 2700K، 3000K إلخ. | مجمعة حسب درجة حرارة اللون، لكل منها نطاق إحداثي مقابل. | يلبي متطلبات درجة حرارة اللون لمشاهد مختلفة. |
الاختبار والشهادات
| المصطلح | المعيار/الاختبار | شرح مبسط | الأهمية |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على التدفق الضوئي | إضاءة طويلة الأمد في درجة حرارة ثابتة، تسجيل بيانات تدهور السطوع. | يُستخدم لتقدير عمر مصباح LED (مع TM-21). |
| TM-21 | معيار تقدير العمر | يقدر العمر تحت الظروف الفعلية بناءً على بيانات LM-80. | يوفر تنبؤ علمي للعمر. |
| IESNA | جمعية هندسة الإضاءة | يغطي طرق الاختبار البصرية، الكهربائية، الحرارية. | أساس اختبار معترف به في الصناعة. |
| RoHS / REACH | شهادة بيئية | يضمن عدم وجود مواد ضارة (الرصاص، الزئبق). | شرط الوصول إلى السوق دوليًا. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادة كفاءة الطاقة | شهادة كفاءة الطاقة والأداء لمنتجات الإضاءة. | يُستخدم في المشتريات الحكومية، برامج الدعم، يعزز القدرة التنافسية. |