جدول المحتويات
- نظرة عامة على المنتج
- الغوص العميق في المعايير التقنية
- 2.1 Optical Characteristics
- 2.2 Electrical Characteristics
- 2.3 الخصائص الحرارية والبيئية
- تشير ورقة البيانات بوضوح إلى أن الجهاز مصنف حسب الشدة الضوئية. وهذا يشير إلى أن الشركة المصنعة تستخدم عملية تصنيف أو فرز. في تصنيع مصابيح LED، هناك تباينات طبيعية في الناتج بسبب اختلافات طفيفة في النمو الطبقي الخارجي ومعالجة الرقاقة. لضمان الاتساق للعملاء، يتم اختبار مصابيح LED بعد الإنتاج وفرزها إلى "مجموعات" مختلفة بناءً على معايير رئيسية.
- 6. إرشادات اللحام والتجميع
- 7. اقتراحات التطبيق
- 7.1 دوائر التطبيق النموذجية
- 7.2 اعتبارات التصميم
- 8. المقارنة التقنية والمزايا
- 9. الأسئلة المتكررة (FAQ)
- 10. المبادئ التشغيلية
- 11. اتجاهات التكنولوجيا
نظرة عامة على المنتج
وحدة العرض الرقمية LTS-4301JG هي وحدة عرض رقمية مدمجة وعالية الأداء مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة وساطعة وموثوقة. وظيفتها الأساسية هي تمثيل الأرقام من 0 إلى 9 وبعض الأحرف الأبجدية الرقمية المحدودة بصريًا باستخدام مقاطعها السبعة القابلة للتحكم بشكل فردي ونقطة عشرية. تم تصميم الجهاز للتكامل في مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية حيث تكون المساحة محدودة ولكن إمكانية القراءة هي الأهم.
يستخدم العرض تقنية أشباه الموصلات المتقدمة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP) لعناصره الباعثة للضوء. يشتهر نظام المواد هذا بإنتاج انبعاث ضوئي عالي الكفاءة في طيف الأحمر والبرتقالي والعنبر والأخضر المصفر. في هذا الجهاز المحدد، يتم ضبطه لإنتاج لون أخضر مميز. يساهم استخدام AlInGaP على ركيزة زرنيخيد الغاليوم (GaAs) غير الشفافة في نسبة التباين العالية للعرض، حيث تساعد الركيزة في منع تشتت الضوء الداخلي، مما يجعل "الوجه الرمادي" غير المضاء يبدو داكنًا و"المقاطع البيضاء" المضاءة تظهر ساطعة وحية.
السوق المستهدف لهذا المكون واسع، ويشمل لوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار والقياس، والأجهزة الاستهلاكية، ولوحات عدادات السيارات (للشاشات الثانوية)، والأجهزة الطبية، وأطراف نقاط البيع. تكمن قيمة البيع الرئيسية له في تقديم حزمة أداء بصري فائقة - تتميز بالسطوع العالي، والتباين الممتاز، وزوايا المشاهدة الواسعة - مع الحفاظ على موثوقية الحالة الصلبة واستهلاك طاقة منخفض نسبيًا مقارنة بتقنيات العرض القديمة مثل شاشات الفلورسنت المفرغة (VFDs) أو المصابيح المتوهجة.
الغوص العميق في المعايير التقنية
2.1 Optical Characteristics
الأداء البصري هو جوهر وظيفة الشاشة. Average Luminous Intensity (Iv) يتم تحديده بقيمة نموذجية تبلغ 850 ميكروكانديلا عند تيار أمامي (IF) بقيمة 1 مللي أمبير. الحد الأدنى هو 320 ميكروكانديلا، ولا يوجد حد أقصى محدد في الجدول، مما يشير إلى مواصفات تستهدف تحقيق هدف معين. تحدد هذه المعلمة السطوع الملحوظ للقطعة تحت ظروف التشغيل القياسية. يتم إجراء القياس باستخدام مستشعر ومرشح معايرين وفقًا لدالة اللمعان الضوئي CIE، والتي تحاكي الحساسية الطيفية للعين البشرية تحت ظروف الإضاءة العادية، مما يضمن ارتباط القيمة المبلغ عنها مباشرة بالإدراك البصري.
يتم تعريف خصائص اللون بواسطة معلمات الطول الموجي. ال ذروة الطول الموجي للإشعاع (λp) هو 571 نانومتر، وهو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة الضوئية في أقصى حد. ال الطول الموجي السائد (λd) هو 572 نانومتر؛ هذا هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق بشكل أقرب مع اللون المُدرَك لخرج الصمام الثنائي الباعث للضوء. التقارب الشديد لهاتين القيمتين (571 نانومتر مقابل 572 نانومتر) يشير إلى لون أخضر طيفي نقي مع حد أدنى من الانزياح بين الذروة الفيزيائية واللون المُدرَك. الـ عرض النصف للنطاق الطيفي (Δλ) هو 15 نانومتر، ممثلاً عرض النطاق الترددي الذي تكون فيه شدة الضوء المنبعث على الأقل نصف قيمته القصوى. يشير عرض نصف أضيق بشكل عام إلى لون أكثر تشبعاً ونقاءً.
نسبة تطابق شدة الإضاءة (IV-m) يتم تحديدها بحد أقصى 2:1. هذه معلمة حاسمة لتوحيد العرض، تضمن ألا يتجاوز فرق السطوع بين الجزء الأكثر خفوتاً والأكثر سطوعاً داخل رقم واحد عامل اثنين عند التشغيل تحت ظروف متطابقة. هذه النسبة حيوية لتحقيق مظهر رقمي متناسق واحترافي.
2.2 Electrical Characteristics
تحدد المواصفات الكهربائية حدود التشغيل والشروط اللازمة للاستخدام الموثوق. جهد الأمامية لكل قطعة (VF) له قيمة نموذجية تبلغ 2.6 فولت وقصوى تبلغ 2.6 فولت عند IF=20 مللي أمبير. الحد الأدنى مسجل كـ 2.05 فولت. هذا الجهد الأمامي هو سمة مميزة لتقنية AlInGaP وهو حاسم لتصميم دائرة تحديد التيار، عادة المقاومات، لكل قطعة.
الـ التيار العكسي لكل قطعة (IR) يصل إلى حد أقصى 100 ميكروأمبير عند جهد عكسي (VR) بقيمة 5 فولت. تشير هذه المعلمة إلى مستوى تيار التسرب عندما يكون الصمام الثنائي الباعث للضوء في حالة انحياز عكسي، وهو عادةً منخفض جدًا في الأجهزة الإلكترونية ذات الحالة الصلبة.
Absolute Maximum Ratings تحدد الحدود الصارمة لبقاء الجهاز. تشمل التقييمات الرئيسية:
- تيار مستمر للأمام لكل قطعة: 25 مللي أمبير (مخفض خطيًا من 25 درجة مئوية).
- ذروة التيار الأمامي لكل قطعة: 60 مللي أمبير (مسموح به في ظروف النبض: دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية).
- تبديد الطاقة لكل قطعة: 70 ميغاواط.
- الجهد العكسي لكل قطعة: 5 فولت.
التشغيل أو تجاوز هذه الحدود يعرض رقائق LED لخطر التلف الدائم.
2.3 الخصائص الحرارية والبيئية
The device is rated for an نطاق درجة حرارة التشغيل من -35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. هذا النطاق الواسع يجعله مناسبًا للتطبيقات في البيئات القاسية، بدءًا من الظروف الخارجية المتجمدة وصولاً إلى البيئات الصناعية الحارة. نطاق درجة حرارة التخزين متطابق (-35 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية).
معلمة تجميع حرجة هي درجة حرارة اللحام المواصفات: يمكن للجهاز تحمل 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ عند نقطة تبعد 1/16 بوصة (حوالي 1.6 مم) أسفل مستوى الجلوس. هذا مرجع قياسي لعمليات اللحام الموجي أو إعادة التدفق، يوجه المصنّعين في إعداد الملف الحراري لتجنب إتلاف الغلاف البلاستيكي أو الروابط السلكية الداخلية.
3. شرح نظام التصنيف (Binning)
يذكر ورقة البيانات صراحةً أن الجهاز مصنف لشدة الإضاءةيشير هذا إلى أن الشركة المصنعة تستخدم عملية فرز أو تصنيف. في تصنيع مصابيح LED، توجد اختلافات طبيعية في الناتج بسبب اختلافات طفيفة في النمو الطبقي ومعالجة الرقاقة. لضمان الاتساق للعملاء، يتم اختبار مصابيح LED بعد الإنتاج وفرزها إلى "مجموعات" مختلفة بناءً على المعايير الرئيسية.
بالنسبة لـ LTS-4301JG، فإن معيار الفرز الأساسي هو شدة الإضاءة عند تيار اختبار ثابت (على الأرجح 1 مللي أمبير أو 20 مللي أمبير). يتم تجميع الأجهزة بحيث تقع شدة الإضاءة لجميع الوحدات ضمن طلبية أو دفعة محددة ضمن نطاق محدد (على سبيل المثال، قد يمثل الانتشار 320-850 ميكروكانديلا المذكور في المواصفات مجموعة قياسية، أو قد تكون هناك مجموعات فرعية أضيق متاحة). وهذا يسمح للمصممين باختيار شاشات ذات سطوع أدنى مضمون، مما يضمن مظهرًا موحدًا عبر جميع الأرقام في التركيبات متعددة الأرقام. على الرغم من عدم تفصيلها في ورقة البيانات المختصرة هذه، يمكن أن تشمل معايير الفرز الشائعة الأخرى لمصابيح LED الملونة الطول الموجي السائد (لضمان اتساق اللون) والجهد الأمامي.
4. تحليل منحنى الأداء
مراجع ورقة البيانات منحنيات الخصائص الكهربائية / البصرية النموذجية. بينما لا يتم توفير الرسوم البيانية المحددة في مقتطف النص، فإن المنحنيات القياسية لمثل هذا الجهاز ستشمل عادةً:
شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام (منحنى I-V): يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد خرج الضوء مع تيار القيادة. بالنسبة لمصابيح LED، تكون هذه العلاقة خطية بشكل عام عبر نطاق كبير، لكنها ستشبع عند التيارات العالية جدًا بسبب التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة. يسمح المنحنى للمصممين باختيار تيار تشغيل يوفر السطوع المطلوب دون إجهاد الجهاز بشكل مفرط أو تقليل عمره الافتراضي.
جهد الأمام مقابل تيار الأمام: يوضح هذا المنحنى العلاقة الأسية النموذجية للديود. وهو ضروري لتحديد متطلبات إمداد الطاقة ولحساب انخفاض الجهد اللازم عبر مقاومة محددة للتيار متصلة على التوالي.
شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة: ينخفض الناتج الضوئي لـ LED مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يقوم هذا المنحنى بتحديد هذا التخفيض كمياً، مُظهراً النسبة المئوية للناتج الضوئي المتبقي في درجات الحرارة المرتفعة (مثلاً عند 85 درجة مئوية). وهذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة لضمان بقاء شاشة العرض ساطعة بما يكفي.
منحنى توزيع الطيف: سيكون هذا رسمًا بيانيًا للشدة النسبية مقابل الطول الموجي، يُظهر المنحنى على شكل جرس متمركز حول 571-572 نانومتر بعرض نصف مقداره 15 نانومتر. وهو يؤكد بصريًا نقاء لون الضوء المنبعث.
5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات التغليف
يأتي LTS-4301JG في غلاف قياسي مكون من شاشة عرض رقمية واحدة من نوع سبعة أجزاء. أبعاد الغلاف يتم الرجوع إلى الرسم، مع توفير جميع الأبعاد بالمليمترات وتسامحات قياسية تبلغ \u00b10.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتبع البصمة المادية وترتيب القطعات أنماطًا قياسية في الصناعة لسهولة الاستبدال وتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة.
الـ توصيل الدبوس مُعرّف بوضوح لتكوين الدبوس العشاري. إنه الكاثود المشترك تصميم، يعني أن الكاثودات (الأطراف السالبة) لجميع المقاطع والنقطة العشرية متصلة داخليًا ومخرجة إلى دبوسين مشتركين (دبوس 3 ودبوس 8). كل مصعد (طرف موجب) للقطعة له دبوس مخصص خاص به (دبوس 1، 2، 4، 5، 6، 7، 9، 10). دبوس 6 مخصص تحديدًا لمصعد النقطة العشرية (D.P.). هذا التكوين للكاثود المشترك مستخدم على نطاق واسع ويبسط دائرة القيادة، خاصة عند استخدام تقنيات التعددية مع منافذ الإدخال/الإخراج لوحدة التحكم الدقيقة.
الـ مخطط الدائرة الداخلية يُمثّل هذا التكوين الكهربائي بصريًا، ويظهر الثمانية مصابيح LED الفردية (الشرائح من A إلى G بالإضافة إلى DP) مع فصل أقطابها الموجبة وربط أقطابها السالبة معًا في الأطراف المشتركة.
6. إرشادات اللحام والتجميع
كما ذُكر في الخصائص الحرارية، فإن الإرشاد الرئيسي هو حد درجة حرارة اللحام: 260 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ على بعد 1/16 بوصة (1.6 مم) أسفل مستوى الجلوسهذا معيار حاسم لمهندسي العمليات الذين يقومون بإعداد أفران لحام الريفيو أو آلات لحام الموجة. يجب تصميم الملف الحراري بحيث لا تتجاوز درجة الحرارة عند أطراف الجهاز هذا الحد لفترة أطول من الوقت المحدد لمنع تشقق الغلاف، أو التقشر، أو تلف وصلة القالب الداخلي وروابط الأسلاك.
يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي القياسية أثناء المناولة والتجميع، نظرًا لأن رقائق LED حساسة للكهرباء الساكنة. يوصى بتخزين الأجهزة والتعامل معها في عبوات مضادة للكهرباء الساكنة واستخدام محطات عمل مؤرضة.
للتنظيف بعد اللحام، يجب استخدام العمليات القياسية المتوافقة مع المادة البلاستيكية للجهاز (على الأرجح الإيبوكسي أو ما شابه). عادةً ما يكون كحول الأيزوبروبيل أو منظفات الإلكترونيات المخصصة آمنة، ولكن يجب التحقق من التوافق إذا تم استخدام مذيبات قوية.
7. اقتراحات التطبيق
7.1 دوائر التطبيق النموذجية
الطريقة الأكثر شيوعًا لقيادة شاشة ذات كاثود مشترك مثل LTS-4301JG هي استخدام متحكم دقيق. يتم توصيل دبوس الأنود الخاص بكل مقطع بدبوس إخراج في المتحكم الدقيق عبر مقاومة محددة للتيار. قيمة هذه المقاومة (Rlimit) يتم حسابه باستخدام قانون أوم: Rlimit = (Vsupply - VF) / IF. بالنسبة لمصدر 5 فولت، وجهد VF بقيمة 2.6 فولت، وتيار IF مطلوب بقيمة 10 مللي أمبير، ستكون قيمة المقاوم (5 - 2.6) / 0.01 = 240 أوم. يتم توصيل طرفي الكاثود المشترك معًا ثم بتوصيلهما بطرف في متحكم دقيق مُهيأ كمخرج مضبوط على مستوى منطقي منخفض (0 فولت) لتفعيل العرض. لقيادة أرقام متعددة، يتم استخدام التعددية: حيث تُوصل خطوط المقاطع لجميع الأرقام على التوازي، ويتم التحكم في الكاثود المشترك لكل رقم على حدة، مما يشغل رقمًا واحدًا فقط في كل مرة بشكل سريع ومتتالٍ. هذا يوفر عددًا كبيرًا من أطراف الإدخال/الإخراج.
بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب قيادة تيار ثابت أو أداء أعلى، يمكن استخدام دوائر متكاملة مخصصة لقيادة مصابيح LED (مثل MAX7219 أو TM1637). هذه الرقائق تتعامل مع التعددية، تنظيم التيار، وأحيانًا حتى فك تشفير الأرقام داخليًا، مما يبسط إلى حد كبير تصميم البرمجيات والأجهزة.
7.2 اعتبارات التصميم
تحديد التيار: لا تقم بتوصيل LED مباشرة بمصدر جهد دون آلية تحديد تيار (مقاوم أو محرك تيار ثابت). جهد الأمام ليس عتبة ثابتة بل خاصية لتدفق التيار؛ دون تحديد، سيرتفع التيار بشكل مدمر.
التحكم في السطوع: يمكن التحكم في السطوع بطريقتين رئيسيتين: 1) ضبط تيار الأمام (عبر قيمة المقاوم المحدد في نظام القيادة بالجهد). 2) استخدام تعديل عرض النبضة (PWM) على خطوط القطعة أو الكاثود المشترك. تعد تقنية PWM أكثر كفاءة وتوفر نطاق تخفيف إضاءة أوسع وأكثر خطية.
زاوية المشاهدة: تدعي ورقة البيانات "زاوية مشاهدة واسعة". للحصول على أفضل قابلية للقراءة، يجب تركيب الشاشة بحيث يكون اتجاه المشاهدة الأساسي عموديًا تقريبًا على سطح الشاشة. توفر الزاوية الواسعة مرونة للمشاهدة من خارج المحور.
تبديد الحرارة: على الرغم من أن استهلاك الطاقة لكل مقطع منخفض (70 ميغاواط كحد أقصى)، إلا أنه في التطبيقات المتعددة الإرسال حيث تعمل عدة مقاطع في وقت واحد، يمكن أن يتراكم إجمالي الطاقة داخل العبوة. تأكد من وجود تهوية كافية إذا كان العرض مغلقًا، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة المرتفعة.
8. المقارنة التقنية والمزايا
مقارنة بتقنيات العرض السباعية الأقدم، يقدم LTS-4301JG مزايا واضحة:
- مقابل شاشات العرض المتوهجة/القائمة على المصابيح: استهلاك طاقة أقل بكثير، وعمر أطول بكثير (عشرات الآلاف من الساعات مقابل مئات/آلاف الساعات)، ومقاومة أعلى للصدمات والاهتزازات، وتشغيل أكثر برودة.
- مقابل شاشات الفلورسنت المفرغة (VFDs): جهد تشغيل أقل (2-5 فولت مقابل عشرات الفولت لشاشات VFDs)، وإلكترونيات قيادة أبسط، ولا حاجة لمصدر طاقة فتيلة، وأداء أفضل عادة في البيئات عالية الرطوبة. قد توفر شاشات VFDs زوايا مشاهدة أوسع ولونًا مختلفًا (غالبًا أزرق-أخضر)، ولكن مصابيح LED بشكل عام أكثر متانة.
- مقابل شاشات الكريستال السائل (LCDs): مصابيح LED هي مصدرية وبالتالي فهي ذاتية الإضاءة، مما يوفر وضوحًا ممتازًا في ظروف الإضاءة المنخفضة وانعدام الإضاءة بدون إضاءة خلفية. لديها وقت استجابة أسرع بكثير ونطاق تشغيل أوسع لدرجات الحرارة. بينما تستهلك شاشات LCD طاقة أقل بكثير في أوضاع العرض الثابتة ويمكنها عرض رسومات أكثر تعقيدًا.
استخدام AlInGaP توفر التكنولوجيا، مقارنةً بمصابيح LED الخضراء القديمة من فوسفيد الغاليوم (GaP)، كفاءة إضاءة أعلى بشكل ملحوظ، مما يؤدي إلى شاشات أكثر سطوعًا لنفس تيار الإدخال، أو نفس السطوع باستخدام طاقة أقل. كما أن اللون أكثر تشبعًا وجاذبية بصريًا.
9. الأسئلة المتكررة (FAQ)
س: ما الغرض من وجود دبوسي كاثود مشتركين (دبوس 3 ودبوس 8)؟
ج: هذا في المقام الأول من أجل التماثل الميكانيكي والكهربائي في حزمة Dual-In-Line. فهو يساعد على موازنة توزيع التيار إذا أضيئت عدة شرائح في وقت واحد ويوفر مرونة في توجيه لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). داخليًا، هذان الدبوسان متصلان، لذا يمكنك استخدام أحدهما أو كليهما معًا.
س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة باستخدام نظام متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت؟
ج: نعم، ولكن يجب عليك إعادة حساب المقاوم المحدد للتيار. مع جهد Vsupply بقيمة 3.3 فولت وجهد VF بقيمة 2.6 فولت، فإن الجهد عبر المقاوم هو 0.7 فولت فقط. لتيار بقيمة 10 مللي أمبير، ستحتاج إلى مقاوم بقيمة 70 أوم (0.7 فولت / 0.01 أمبير). تأكد من أن دبوس الإخراج في المتحكم الدقيق يمكنه استيعاب/توفير التيار المطلوب.
Q: يتم تقديم شدة الإضاءة بوحدة ميكروكانديلا (µcd). ما مدى سطوع ذلك عمليًا؟
A: 850 µcd (0.85 mcd) هو سطوع قياسي لمصباح LED مؤشر صغير. بالنسبة لعرض سبعة مقاطع يُنظر إليه في الداخل تحت إضاءة محيطة طبيعية، فإن هذا يوفر أحرفًا واضحة وسهلة القراءة. بالنسبة للتطبيقات القابلة للقراءة تحت ضوء الشمس، ستكون هناك حاجة إلى سطوع أعلى بكثير (عشرات المللي كانديلا لكل مقطع).
Q: ماذا يعني "Rt. Hand Decimal" في الوصف؟
يشير إلى أن العلامة العشرية موضوعة على الجانب الأيمن من الرقم، وهو الموضع القياسي والأكثر شيوعًا لعروض الأرقام.
10. المبادئ التشغيلية
المبدأ التشغيلي الأساسي يعتمد على الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n. تتكون شريحة AlInGaP من طبقات من مواد أشباه الموصلات من النوع p والنوع n. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد الكامن للوصلة (تقريبًا VF)، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة n والثقوب من المنطقة p في المنطقة النشطة حيث يعاد اتحادها. في أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق المباشر مثل AlInGaP، يطلق جزء كبير من عمليات إعادة الاتحاد هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث يتحدد بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات، والتي يتم هندستها أثناء عملية نمو البلورة عن طريق ضبط نسب الألومنيوم والإنديوم والغاليوم والفوسفور.
تنسيق السبعة أجزاء هو طريقة بسيطة وفعالة لتمثيل الأرقام باستخدام الحد الأدنى من العناصر المتحكم فيها بشكل مستقل (سبعة أجزاء بالإضافة إلى نقطة عشرية). من خلال إضاءة تركيبات محددة من هذه الأجزاء، يمكن تشكيل جميع الأرقام العشرية العشرة (0-9) وبعض الحروف (مثل A, C, E, F, H, L, P، إلخ).
11. اتجاهات التكنولوجيا
بينما تظل شاشات العرض LED المنفصلة ذات السبعة أجزاء مثل LTS-4301JG ذات صلة عالية لعرض الأرقام المخصصة نظرًا لبساطتها ومتانتها وفعاليتها من حيث التكلفة، فإن اتجاهات تكنولوجيا العرض الأوسع تؤثر على مجال تطبيقها.
التكامل: هناك اتجاه نحو وحدات العرض المتكاملة التي تشمل الأرقام الثنائية الباعثة للضوء، ودارة القيادة المتكاملة، وأحيانًا متحكمًا دقيقًا في عبوة واحدة، تتواصل عبر واجهات تسلسلية (I2C، SPI). هذا يقلل من عدد المكونات وتعقيد التصميم للمستخدم النهائي.
تطور المواد: تكنولوجيا AlInGaP ناضجة وممتازة للألوان الأحمر والعنبري والأصفر والأخضر. بالنسبة للأخضر النقي والأخضر المزرق، غالبًا ما تقدم تكنولوجيا نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) كفاءة أعلى. قد تستخدم شاشات العرض المستقبلية ثنائيات باعثة للضوء متقدمة محولة بالفوسفور أو مصفوفات ثنائيات باعثة للضوء متناهية الصغر لأداء أفضل.
تحول التطبيق: بالنسبة للمعلومات المعقدة الأبجدية الرقمية أو الرسومية، تُستخدم شاشات LED نقطية أو شاشات OLED أو شاشات LCD من نوع TFT بشكل متزايد. ومع ذلك، فإن الميزة التي لا تُقهر لعرض السبعة أجزاء تكمن في الوضوح الشديد للأرقام، والتكلفة المنخفضة للغاية، وسهولة الاستخدام في التطبيقات التي تحتاج فقط إلى عرض الأرقام، مما يضمن استمرار استخدامه في أدوات القياس، والتحكم الصناعي، والأجهزة الكهربائية في المستقبل المنظور. الاتجاه هنا هو نحو سطوع أعلى، واستهلاك أقل للطاقة، وربما إصدارات أكثر ذكاءً وقابلة للتوجيه من هذا الشكل الكلاسيكي.
مصطلحات مواصفات LED
شرح كامل للمصطلحات التقنية للـ LED
الأداء الكهروضوئي
| مصطلح | الوحدة/التمثيل | شرح مبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الفعالية الضوئية | lm/W (لومن لكل واط) | الناتج الضوئي لكل وات من الكهرباء، كلما ارتفعت القيمة زادت كفاءة الطاقة. | يحدد بشكل مباشر درجة كفاءة الطاقة وتكلفة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي | لومن (lm) | إجمالي الضوء المنبعث من المصدر، يُطلق عليه عادةً "السطوع". | يحدد ما إذا كان الضوء ساطعًا بما يكفي. |
| زاوية المشاهدة | درجة (درجات)، على سبيل المثال، 120°. | الزاوية التي ينخفض عندها شدة الضوء إلى النصف، تحدد عرض الحزمة. | يؤثر على مدى الإضاءة وانتظامها. |
| CCT (درجة حرارة اللون) | K (كلفن)، على سبيل المثال: 2700K/6500K | دفء/برودة الضوء، القيم المنخفضة تميل للصفرة/الدفء، والقيم الأعلى تميل للبياض/البرودة. | يحدد أجواء الإضاءة والسيناريوهات المناسبة. |
| CRI / Ra | بدون وحدة، 0–100 | القدرة على عرض ألوان الأجسام بدقة، Ra≥80 تعتبر جيدة. | يؤثر على أصالة اللون، يُستخدم في أماكن ذات متطلبات عالية مثل المراكز التجارية والمتاحف. |
| SDCM | MacAdam ellipse steps, e.g., "5-step" | مقياس اتساق اللون، الخطوات الأصغر تعني لونًا أكثر اتساقًا. | يضمن لونًا موحدًا عبر نفس الدفعة من مصابيح LED. |
| الطول الموجي السائد | نانومتر (نانومتر)، على سبيل المثال: 620 نانومتر (أحمر) | الطول الموجي المقابل للون مصابيح LED الملونة. | يحدد درجة اللون الأحمر والأصفر والأخضر في مصابيح LED أحادية اللون. |
| Spectral Distribution | منحنى الطول الموجي مقابل الشدة | يوضح توزيع الشدة عبر الأطوال الموجية. | يؤثر على تجسيد الألوان والجودة. |
المعلمات الكهربائية
| مصطلح | الرمز | شرح مبسط | اعتبارات التصميم |
|---|---|---|---|
| جهد الأمام | Vf | الحد الأدنى للجهد الكهربائي لتشغيل LED، مثل "عتبة البدء". | يجب أن يكون جهد السائق ≥Vf، وتتجمع الجهود لـ LEDs المتصلة على التوالي. |
| التيار الأمامي | If | قيمة التيار للتشغيل العادي لـ LED. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| Max Pulse Current | Ifp | التيار الأقصى الذي يمكن تحمله لفترات قصيرة، يُستخدم للتعتيم أو الوميض. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| الجهد العكسي | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن لـ LED تحمله، تجاوزه قد يتسبب في الانهيار. | يجب أن تمنع الدائرة الاتصال العكسي أو طفرات الجهد. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | مقاومة انتقال الحرارة من الشريحة إلى اللحام، كلما كانت أقل كان أفضل. | تتطلب المقاومة الحرارية العالية تبديد حرارة أقوى. |
| ESD Immunity | V (HBM)، على سبيل المثال: 1000V | القدرة على تحمل التفريغ الكهروستاتيكي، كلما زادت كانت أقل عرضة للتلف. | هناك حاجة إلى إجراءات مضادة للكهرباء الساكنة في الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED الحساسة. |
Thermal Management & Reliability
| مصطلح | المقياس الرئيسي | شرح مبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| درجة حرارة الوصلة | Tj (°C) | درجة الحرارة التشغيلية الفعلية داخل شريحة LED. | كل انخفاض بمقدار 10°C قد يضاعف العمر الافتراضي؛ الارتفاع الشديد يسبب توهين الضوء وتحول اللون. |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (ساعات) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من قيمته الأولية. | يحدد مباشرة "عمر الخدمة" لـ LED. |
| صيانة التدفق الضوئي | % (مثال: 70%) | نسبة السطوع المحتفظ به بعد مرور الوقت. | يشير إلى استبقاء السطوع خلال الاستخدام طويل الأمد. |
| تحول اللون | Δu′v′ أو قطع ناقص ماك آدم | درجة تغير اللون أثناء الاستخدام. | يؤثر على اتساق اللون في مشاهد الإضاءة. |
| Thermal Aging | تدهور المواد | تدهور بسبب التعرض طويل الأمد لدرجات حرارة عالية. | قد يتسبب في انخفاض السطوع، أو تغير اللون، أو فشل الدائرة المفتوحة. |
Packaging & Materials
| مصطلح | الأنواع الشائعة | شرح مبسط | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| نوع العبوة | EMC, PPA, Ceramic | مادة السكن تحمي الشريحة، وتوفر واجهة بصرية/حرارية. | EMC: مقاومة جيدة للحرارة، تكلفة منخفضة؛ السيراميك: تبديد حراري أفضل، عمر أطول. |
| هيكل الشريحة | الأمامي، شريحة مقلوبة | ترتيب أقطاب الشريحة. | الشريحة المقلوبة: تبديد حراري أفضل، وفعالية أعلى، للاستخدامات عالية الطاقة. |
| طلاء الفوسفور | YAG, Silicate, Nitride | يغطي الشريحة الزرقاء، يحول بعضها إلى الأصفر/الأحمر، ويمزجها للحصول على الأبيض. | تؤثر الفوسفورات المختلفة على الفعالية، ودرجة حرارة اللون المترابطة CCT، ومؤشر تجسيد اللون CRI. |
| Lens/Optics | Flat, Microlens, TIR | الهيكل البصري على السطح المتحكم في توزيع الضوء. | يحدد زاوية الرؤية ومنحنى توزيع الضوء. |
Quality Control & Binning
| مصطلح | محتوى التجميع | شرح مبسط | الغرض |
|---|---|---|---|
| صندوق التدفق الضوئي | Code e.g., 2G, 2H | مجمعة حسب السطوع، كل مجموعة لها قيم لومن دنيا/قصوى. | يضمن سطوعًا موحدًا في نفس الدفعة. |
| Voltage Bin | الرمز، على سبيل المثال: 6W، 6X | مجمعة حسب نطاق الجهد الأمامي. | يسهل مطابقة السائق، ويحسن كفاءة النظام. |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | مجمعة حسب إحداثيات اللون، مما يضمن نطاقًا ضيقًا. | يضمن ثبات اللون، ويتجنب التباين اللوني داخل الجهاز. |
| CCT Bin | 2700K، 3000K، إلخ. | مجمعة حسب CCT، ولكل منها نطاق إحداثيات مقابلة. | يلبي متطلبات درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) المختلفة للمشاهد. |
Testing & Certification
| مصطلح | Standard/Test | شرح مبسط | الأهمية |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على التدفق الضوئي | إضاءة طويلة الأمد في درجة حرارة ثابتة، مع تسجيل اضمحلال السطوع. | يُستخدم لتقدير عمر LED (مع TM-21). |
| TM-21 | معيار تقدير العمر | تقدير العمر تحت الظروف الفعلية بناءً على بيانات LM-80. | يوفر توقعًا علميًا للعمر الافتراضي. |
| IESNA | جمعية هندسة الإضاءة | يغطي طرق الاختبار البصرية والكهربائية والحرارية. | أساس اختبار معترف به في الصناعة. |
| RoHS / REACH | شهادة بيئية | يضمن عدم وجود مواد ضارة (الرصاص، الزئبق). | متطلب للوصول إلى الأسواق دولياً. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادة كفاءة الطاقة | شهادة كفاءة الطاقة والأداء للإضاءة. | يُستخدم في المشتريات الحكومية وبرامج الدعم، ويعزز القدرة التنافسية. |