جدول المحتويات
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 1.1 الميزات الأساسية والتطبيقات المستهدفة
- 2. تحليل متعمق للمعايير التقنية
- 2.1 الحدود القصوى المطلقة
- 2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
- 3. نظام الفرز والتصنيف
- 3.1 فرز الشدة الضوئية
- 4. تحليل منحنيات الأداء
- 4.1 تفسير المنحنيات النموذجية
- 5. المعلومات الميكانيكية والتغليف
- 5.1 أبعاد التغليف والتفاوتات
- 5.2 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية
- 6. إرشادات اللحام والتجميع
- 6.1 الممارسات الموصى بها
- 7. اعتبارات تصميم التطبيق
- 7.1 تصميم دائرة القيادة
- 7.2 إدارة الحرارة
- 8. المقارنة التقنية والتمييز
- 9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
- 10. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام
- 10.1 دراسة حالة: عرض الملتيميتر المحمول
- 10.2 دراسة حالة: المؤقت/العداد الصناعي
- 11. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا
- 12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق
1. نظرة عامة على المنتج
تعتبر شاشة LTD-5221AJF وحدة عرض أبجدية رقمية عالية الأداء ذات سبعة أجزاء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب عرضًا رقميًا واضحًا وساطعًا مع استهلاك منخفض للطاقة. وظيفتها الأساسية هي توفير عرض عالي الوضوح للأجهزة الرقمية، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية.
تكمن الميزة الأساسية لهذا الجهاز في استخدامه لمادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لشرائح LED. يشتهر نظام المادة هذا بكفاءته الإنارة العالية ونقاوة لونه الممتازة في الطيف من الأحمر إلى الأصفر البرتقالي. تتميز الشاشة بوجه رمادي فاتح ولون أجزاء أبيض، مما يساهم في نسبة تباين عالية، مما يجعل الأحرف سهلة القراءة حتى تحت ظروف الإضاءة المحيطة المختلفة.
يُصنف هذا العرض كجهاز منخفض التيار، تم اختياره واختباره خصيصًا للحصول على أداء مثالي عند تيارات تشغيل منخفضة. تم تصميمه لتقديم مظهر ممتاز للأحرف، وسطوع عالي، وزاوية مشاهدة واسعة، مما يضمن الرؤية من زوايا متعددة. يوفر البناء ذو الحالة الصلبة موثوقية متأصلة وعمر تشغيلي طويل، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تكون فيها المتانة أمرًا بالغ الأهمية.
1.1 الميزات الأساسية والتطبيقات المستهدفة
تشمل الميزات الرئيسية التي تحدد هذا المنتج ارتفاع رقم يبلغ 0.56 بوصة (14.22 مم)، مما يوفر توازنًا جيدًا بين الحجم وسهولة القراءة. الأجزاء مستمرة ومتجانسة، مما يوفر جماليات نظيفة واحترافية. يعتبر متطلبه المنخفض للطاقة فائدة كبيرة للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو الحساسة للطاقة.
يتم تصنيف الجهاز وفقًا للشدة الضوئية، مما يعني أنه يتم فرز الوحدات أو تصنيفها بناءً على إخراجها الضوئي، مما يسمح بالاتساق في السطوع عبر شاشات متعددة في منتج واحد. هذا أمر بالغ الأهمية لتطبيقات مثل عدادات اللوحات متعددة الأرقام أو لوحات النتائج.
تشمل الأسواق والتطبيقات المستهدفة النموذجية معدات الاختبار المحمولة، والأجهزة الطبية، ولوحات عدادات السيارات (للشاشات المساعدة)، وضوابط الأجهزة المنزلية، وأطراف نقاط البيع، وعروض المؤقتات/العدادات الصناعية. تجعل موثوقيته وأداؤه خيارًا مفضلاً لكل من الإلكترونيات الاستهلاكية والاحترافية.
2. تحليل متعمق للمعايير التقنية
يتم تحديد الخصائص الكهربائية والبصرية لشاشة LTD-5221AJF تحت ظروف الاختبار القياسية عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25 درجة مئوية. يعد الفهم التفصيلي لهذه المعايير ضروريًا لتصميم الدائرة الكهربائية بشكل صحيح وضمان الموثوقية طويلة الأجل.
2.1 الحدود القصوى المطلقة
تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.
- تبديد الطاقة لكل جزء:70 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان بواسطة جزء LED واحد دون التسبب في ارتفاع درجة الحرارة.
- تيار الذروة الأمامي لكل جزء:90 ملي أمبير. يُسمح بهذا فقط تحت ظروف النبض (عرض نبضة 0.1 مللي ثانية، دورة عمل 1/10)، كما هو الحال في أنظمة القيادة المتعددة، لتحقيق سطوع لحظي أعلى.
- التيار الأمامي المستمر لكل جزء:25 ملي أمبير عند 25 درجة مئوية. يتناقص هذا التيار خطيًا بمعدل 0.33 ملي أمبير/درجة مئوية مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية. يعد هذا التناقص أمرًا بالغ الأهمية لإدارة الحرارة.
- الجهد العكسي لكل جزء:5 فولت. يمكن أن يؤدي تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي إلى إتلاف وصلة PN الخاصة بـ LED.
- نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يضمن هذا النطاق الواسع الوظيفة في البيئات القاسية.
- درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس.
2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية
تصف هذه المعايير أداء الجهاز تحت ظروف التشغيل العادية.
- متوسط الشدة الضوئية (Iv):يتراوح من 320 ميكرو كانديلا (الحد الأدنى) إلى 700 ميكرو كانديلا (النموذجي) عند تيار أمامي (IF) قدره 1 ملي أمبير. يسلط تيار التشغيل المنخفض للغاية هذا الضوء على كفاءته. يتم قياس الشدة باستخدام مرشح يحاكي استجابة العين البشرية للضوء (منحنى CIE).
- الجهد الأمامي لكل جزء (VF):عادةً 2.6 فولت، بحد أقصى 2.6 فولت عند IF=20 ملي أمبير. الحد الأدنى هو 2.05 فولت. هذه المعلمة حيوية لتصميم دائرة تحديد التيار.
- طول موجة الانبعاث الذروة (λp):611 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه شدة الضوء المنبعث أعلى، مما يحدد اللون الأصفر البرتقالي.
- الطول الموجي السائد (λd):605 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي تدركه العين البشرية، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بنقطة اللون.
- نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):17 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء اللون؛ يعني العرض الأضيق لونًا أكثر تشبعًا ونقاءً.
- التيار العكسي لكل جزء (IR):الحد الأقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت.
- نسبة مطابقة الشدة الضوئية (Iv-m):2:1 كحد أقصى. تحدد هذه النسبة القصوى المسموح بها بين ألمع وأخفت جزء داخل رقم واحد عند التشغيل تحت نفس الظروف (IF=1mA)، مما يضمن التجانس.
3. نظام الفرز والتصنيف
تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الجهاز \"مصنف للشدة الضوئية\". وهذا يعني وجود عملية فرز.
3.1 فرز الشدة الضوئية
على الرغم من عدم تقديم رموز فرز محددة في هذه الوثيقة، فإن الممارسة تتضمن اختبار كل شاشة أو دفعة من مصابيح LED وفرزها إلى مجموعات (صناديق) بناءً على إخراجها الضوئي المقاس عند تيار اختبار قياسي (مثل 1mA أو 20mA). يسمح ذلك للمصنعين بشراء شاشات بسطوع أدنى مضمون أو ضمن نطاق سطوع محدد، مما يضمن الاتساق البصري عبر جميع الأرقام في تطبيق عرض متعدد الأرقام. يجب على المصممين الرجوع إلى وثائق الفرز المحددة للمصنع للحصول على الرموز والمواصفات المتاحة عندما يكون الاتساق مطلبًا تصميميًا بالغ الأهمية.
4. تحليل منحنيات الأداء
تشير ورقة البيانات إلى \"منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية\"، وهي أدوات أساسية لفهم سلوك الجهاز بما يتجاوز بيانات النقطة الواحدة في الجداول.
4.1 تفسير المنحنيات النموذجية
على الرغم من عدم عرض الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذه الأجهزة ستشمل عادةً:
- التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يظهر هذا المنحنى غير الخطي العلاقة بين الجهد عبر LED والتيار المتدفق عبره. إنه أمر بالغ الأهمية لاختيار المقاوم المحدد للتيار المناسب أو تصميم مشغلات التيار الثابت. تقع \"ركبة\" هذا المنحنى حول قيمة VF النموذجية.
- الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-L):يظهر هذا الرسم البياني كيف يزيد إخراج الضوء مع تيار التشغيل. يكون خطيًا بشكل عام على مدى معين ولكنه قد يشبع عند تيارات عالية جدًا. يؤكد المنحنى الكفاءة العالية عند التيارات المنخفضة (كما يتضح من نقطة الاختبار 1mA لـ Iv).
- الشدة الضوئية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح هذا المنحنى التناقص الحراري لإخراج الضوء. مع زيادة درجة الحرارة، تقل كفاءة LED، مما يؤدي إلى انخفاض الشدة الضوئية لنفس تيار التشغيل. وهذا يعزز أهمية تناقص التيار المحدد في الحدود القصوى المطلقة.
- منحنى التوزيع الطيفي:سيظهر هذا الرسم البياني الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة، متمركزة حول ذروة 611 نانومتر، مع العرض المحدد بواسطة معلمة نصف العرض 17 نانومتر.
يجب على المصممين استخدام هذه المنحنيات للتنبؤ بالأداء تحت ظروف غير قياسية، مثل تيارات تشغيل مختلفة أو درجات حرارة تشغيل.
5. المعلومات الميكانيكية والتغليف
5.1 أبعاد التغليف والتفاوتات
يتم توفير المخطط الفيزيائي والأبعاد الحرجة للجهاز في رسم (يشار إليه ولكن لم يتم عرضه). جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تفاوت قياسي يبلغ ±0.25 مم (0.01 بوصة) ما لم تنص ملاحظة ميزة محددة على خلاف ذلك. هذه المعلومات بالغة الأهمية لتخطيط PCB، وضمان تصميم البصمة والفتحات بشكل صحيح، وللدمج الميكانيكي في غلاف المنتج النهائي.
5.2 توصيل الأطراف والدائرة الداخلية
شاشة LTD-5221AJF هي شاشة ذات رقمين، ذات أنود مشترك. يعد مخطط الدائرة الداخلية وجدول توصيل الأطراف ضروريين للتوصيل الصحيح.
- التكوين:أنود مشترك. هذا يعني أن الأنودات لجميع مصابيح LED لكل رقم متصلة معًا داخليًا. لإضاءة جزء ما، يجب جعل طرف الكاثود المقابل له منخفضًا (متصلًا بالأرض أو مصرف تيار) بينما يتم جعل الأنود المشترك لذلك الرقم مرتفعًا (متصلًا بـ VCC من خلال مقاوم محدد للتيار).
- توزيع الأطراف:يحتوي الجهاز ذو الـ 18 طرفًا على تعيين محدد لكاثودات الأجزاء من A إلى G والنقطة العشرية (D.P.) لكل من الرقم 1 والرقم 2، جنبًا إلى جنب مع طرفي الأنود المشترك (واحد لكل رقم). الطرف 1 محدد على أنه \"لا اتصال\" (N.C.).
- النقطة العشرية:تحدد ورقة البيانات \"النقطة العشرية اليمنى\"، مما يشير إلى موضع النقطة العشرية بالنسبة للأرقام.
غالبًا ما يُفضل تكوين الأنود المشترك هذا في الأنظمة القائمة على المتحكم الدقيق حيث تكون دبابيس الإدخال/الإخراج أفضل في استنزاف التيار (جعلها منخفضة) من توفيره (جعلها مرتفعة).
6. إرشادات اللحام والتجميع
توفر الحدود القصوى المطلقة معلمة اللحام الرئيسية: يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 مم أسفل مستوى الجلوس. يتوافق هذا مع ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص النموذجية.
6.1 الممارسات الموصى بها
- لحام إعادة التدفق:استخدم ملف إعادة تدفق قياسي خالي من الرصاص بدرجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260 درجة مئوية. يجب التحكم في الوقت فوق السائل (مثل 217 درجة مئوية) لتقليل الإجهاد الحراري على الغلاف البلاستيكي والروابط السلكية الداخلية.
- اللحام اليدوي:إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فاستخدم مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة. قم بتطبيق الحرارة على وسادة PCB، وليس مباشرة على طرف الشاشة، وقلل وقت التلامس لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
- التنظيف:استخدم مواد تنظيف متوافقة مع المادة البلاستيكية للشاشة لتجنب تغير اللون أو التدهور.
- التخزين:قم بالتخزين في بيئة جافة ومضادة للكهرباء الساكنة ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد (-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) لمنع امتصاص الرطوبة (والذي قد يسبب \"انفجار الفشار\" أثناء إعادة التدفق) وتلف التفريغ الكهروستاتيكي.
7. اعتبارات تصميم التطبيق
7.1 تصميم دائرة القيادة
يعد تصميم دائرة القيادة بشكل صحيح أمرًا بالغ الأهمية للأداء والعمر الطويل.
- تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا محددًا للتيار على التوالي مع كل أنود مشترك (للقوة الساكنة) أو استخدم مشغل تيار ثابت. يمكن حساب قيمة المقاوم باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF. على سبيل المثال، مع Vcc بقيمة 5 فولت، و VF بقيمة 2.6 فولت، و IF مرغوب فيه بقيمة 10 ملي أمبير: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 أوم.
- التشغيل بتيار منخفض:يتميز الجهاز بتشغيل حتى 1 ملي أمبير لكل جزء. بالنسبة للتطبيقات فائقة انخفاض الطاقة، يمكن أن يوفر التشغيل عند 1-2 ملي أمبير وضوحًا كافيًا مع تقليل استهلاك الطاقة إلى الحد الأدنى.
- التعدد:للشاشات متعددة الأرقام، يعتبر التعدد معيارًا. يتضمن هذا تمكين أنود مشترك لرقم واحد في كل مرة بشكل تسلسلي أثناء عرض بيانات الأجزاء لذلك الرقم. يسمح تصنيف تيار الذروة (90 ملي أمبير عند دورة عمل 1/10) بتيارات نبضية أعلى للتعويض عن دورة العمل المخفضة، والحفاظ على السطوع الملحوظ. يجب أن يحترم متوسط التيار لكل جزء تصنيف التيار المستمر.
- واجهة المتحكم الدقيق:للشاشات ذات الأنود المشترك، يجب تكوين دبابيس المتحكم الدقيق المتصلة بكاثودات الأجزاء كمخرجات. لتشغيل جزء ما، اضبط الدبوس المقابل على LOW. لإيقاف تشغيله، اضبطه على HIGH (أو عالي المعاوقة إذا أمكن). عادةً ما يتم تشغيل دبابيس الأنود المشترك بواسطة ترانزستورات خارجية (مثل PNP BJTs أو P-channel MOSFETs) قادرة على توفير إجمالي تيار الرقم.
7.2 إدارة الحرارة
على الرغم من أن مصابيح LED فعالة، إلا أنها لا تزال تولد حرارة. يجب أخذ عامل التناقص 0.33 ملي أمبير/درجة مئوية للتيار المستمر في الاعتبار في التصميم. إذا كان من المتوقع أن تعمل الشاشة في بيئة ذات درجة حرارة محيطة عالية (مثل داخل غلاف مغلق أو بالقرب من مصادر حرارة أخرى)، فيجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر وفقًا لذلك. تأكد من التهوية الكافية أو تبديد الحرارة إذا كان التشغيل عند أو بالقرب من الحد الأقصى لتصنيف التيار.
8. المقارنة التقنية والتمييز
يتمثل التمييز الأساسي لشاشة LTD-5221AJF في تقنية موادها وتحسينها للتيار المنخفض.
- مقارنة بمصابيح LED التقليدية من GaAsP أو GaP:تقدم تقنية AlInGaP كفاءة إنارة أعلى بكثير واستقرارًا أفضل لدرجة الحرارة، مما يؤدي إلى شاشات أكثر سطوعًا مع لون أكثر اتساقًا عبر درجة الحرارة والعمر الافتراضي.
- مقارنة بمصابيح LED ذات السطوع القياسي:يتم \"اختبار واختيار\" هذا الجهاز خصيصًا لأداء التيار المنخفض. يتميز العديد من شاشات العرض السباعية الأجزاء القياسية عند 20 ملي أمبير؛ يضمن هذا الجهاز الأداء عند 1 ملي أمبير، مما يجعله متفوقًا للتطبيقات الحساسة للبطارية.
- مقارنة بشاشات LED الزرقاء/الخضراء/البيضاء:يقدم اللون الأصفر البرتقالي (605-611 نانومتر) وضوحًا ممتازًا وغالبًا ما يُعتبر أقل إجهادًا للعيون في ظروف الإضاءة المنخفضة مقارنة بالألوان ذات الطول الموجي الأقصر. كما أن له عادةً فعالية إنارة أعلى من مصابيح LED الزرقاء أو البيضاء المبكرة.
9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة مباشرة من دبوس متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت بدون مقاوم محدد للتيار؟
ج: لا. يجب عليك دائمًا استخدام آلية تحديد التيار (مقاوم أو مشغل تيار ثابت). حتى إذا كان Vcc (3.3 فولت) قريبًا من VF (2.05-2.6 فولت)، فإن عدم وجود مقاوم سيسمح بتدفق تيار مفرط، مما قد يتلف كل من LED ودبوس المتحكم الدقيق.
س: ما الفرق بين \"طول موجة الانبعاث الذروة\" و \"الطول الموجي السائد\"؟
ج: طول موجة الذروة (λp=611nm) هو الذروة الفيزيائية لطيف الضوء المنبعث. الطول الموجي السائد (λd=605nm) هو الطول الموجي للضوء أحادي اللون النقي الذي سيبدو له نفس لون LED للمراقب البشري. غالبًا ما يكونان متقاربين ولكن ليسا متطابقين.
س: نسبة المطابقة هي 2:1. هل هذا يعني أن جزءًا ما يمكن أن يكون أكثر سطوعًا بمرتين من جزء آخر؟
ج: نعم، تسمح المواصفات بهذا الاختلاف الأقصى تحت ظروف الاختبار المتطابقة. بالنسبة لمعظم التطبيقات، لا يكون هذا الاختلاف ملحوظًا بشكل مزعج. إذا كانت هناك حاجة إلى تجانس شديد، فاستشر المصنع للحصول على خيارات فرز أكثر دقة أو فكر في استخدام شاشات من نفس الدفعة الإنتاجية.
س: هل يمكنني استخدام هذه الشاشة في تطبيق خارجي؟
ج: يدعم نطاق درجة حرارة التشغيل (-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) العديد من البيئات الخارجية. ومع ذلك، يتطلب التعرض المباشر لأشعة الشمس والطقس طلاءًا مطابقًا على PCB ونافذة واقية فوق الشاشة لمنع التدهور بسبب الأشعة فوق البنفسجية للبلاستيك وتسلل الرطوبة. يساعد التباين العالي للوجه الرمادي الفاتح/الأبيض في قابلية القراءة تحت ضوء الشمس.
10. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام
10.1 دراسة حالة: عرض الملتيميتر المحمول
في مقياس متعدد رقمي محمول باليد، تعد كفاءة الطاقة أمرًا بالغ الأهمية. يمكن تشغيل شاشة LTD-5221AJF عند 1-2 ملي أمبير لكل جزء في تكوين متعدد. يمكن للمتحكم الدقيق مع أجزاء مشغل LED المدمجة التحكم في 2-4 أرقام بكفاءة. تتيح زاوية المشاهدة الواسعة للمستخدم قراءة القياسات من زوايا مختلفة، ويضمن التباين العالي إمكانية القراءة في كل من إعدادات المختبر الخافتة والبيئات الأكثر إشراقًا. كما يساعد الجهد الأمامي المنخفض أيضًا في تعظيم عمر البطارية عند استخدام مصدر طاقة بجهد 3 فولت أو 4.5 فولت.
10.2 دراسة حالة: المؤقت/العداد الصناعي
للمؤقت الصناعي المثبت على اللوحة، تعد الموثوقية والرؤية أمرًا أساسيًا. تتجاوز موثوقية شاشة LED ذات الحالة الصلبة التقنيات الأقدم مثل شاشات الفلورسنت المفرغة (VFDs) من حيث مقاومة الصدمات/الاهتزازات والعمر الافتراضي. يضمن استقرار مادة AlInGaP عدم تحول لون الشاشة وسطوعها بشكل كبير على مدى سنوات من التشغيل المستمر. يبسط تكوين الأنود المشترك الواجهة مع وحدات الإخراج الرقمية لـ PLC الصناعية التي غالبًا ما يكون لديها مخططات تأريض مشتركة.
11. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا
تعتمد شاشة LTD-5221AJF على تقنية أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) المزروعة على ركيزة زرنيخيد الجاليوم (GaAs) غير الشفافة. يسمح نظام المادة هذا بالهندسة الدقيقة لفجوة النطاق لأشباه الموصلات عن طريق ضبط نسب Al و In و Ga و P. تتوافق فجوة النطاق الأكبر مع انبعاث ضوء ذي طول موجي أقصر (طاقة أعلى). يخلق التركيب المستخدم هنا فجوة نطاق تؤدي إلى انبعاث فوتونات في المنطقة الصفراء البرتقالية (حوالي 611 نانومتر) عندما تتحد الإلكترونات مع الثقوب عبر وصلة PN تحت انحياز أمامي.
تعتبر \"ركيزة GaAs غير الشفافة\" مهمة. استخدمت مصابيح LED الحمراء المبكرة ركيزة GaP شفافة، ولكن طبقات AlInGaP تتطابق مع الشبكة بشكل أفضل مع GaAs. تمتص الركيزة نفسها بعض الضوء الناتج، لكن تصاميم الشرائح الحديثة تستخدم تقنيات مثل عواكس براج الموزعة (DBRs) أو ربط الرقاقة بركائز شفافة (مثل GaP) في أجهزة أعلى مستوى لتحسين كفاءة استخراج الضوء. تشير حقيقة أن ورقة البيانات هذه تذكر ركيزة غير شفافة إلى تصميم شريحة قياسي وفعال من حيث التكلفة.
12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق
على الرغم من أن ورقة البيانات هذه المحددة تعود إلى عام 2000، إلا أن تقنية AlInGaP الأساسية لا تزال ذات صلة عالية بمصابيح LED الحمراء والبرتقالية والصفراء بسبب كفاءتها واستقرار لونها. ومع ذلك، فقد تطور مشهد العرض الأوسع.
- الاتجاه نحو التكامل:غالبًا ما تستخدم التطبيقات الحديثة شاشات OLED أو LCD ذات المصفوفة النقطية لمرونة أكبر في عرض النصوص والرسومات. ومع ذلك، تظل مصابيح LED السباعية الأجزاء لا تُهزم للعروض الرقمية البسيطة عالية السطوع ومنخفضة التكلفة حيث لا تكون هناك حاجة للتخصيص.
- تحسينات الكفاءة:يستمر البحث المستمر في مواد AlInGaP وتصميم الشرائح (مثل تصاميم الشرائح الدقيقة المقلوبة) في دفع الفعالية الضوئية (لومن لكل واط) إلى أعلى، مما يسمح بشاشات أكثر سطوعًا عند تيارات أقل أو توليد حرارة أقل.
- مزج الألوان:للتطبيقات الملونة بالكامل، يتم دمج مصابيح LED الحمراء من AlInGaP مع مصابيح LED الزرقاء والخضراء من نتريد إنديوم جاليوم (InGaN). يجد البديل الأصفر البرتقالي مثل LTD-5221AJF مكانته في التطبيقات أحادية اللون حيث يكون لونه المحدد وكفاءته العالية مطلوبين.
- تكامل المشغل:الاتجاه الحديث هو دمج شاشة LED مع IC المشغل في حزمة أو وحدة واحدة، مما يبسط التصميم ويقلل عدد المكونات، وإن كان ذلك ربما بتكلفة وحدة أعلى.
باختصار، تمثل شاشة LTD-5221AJF حلاً ناضجًا ومحسنًا لاحتياج تطبيق محدد ودائم: عرض رقمي موثوق، ساطع، ومنخفض الطاقة.
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. |