فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 ویژگیها و مزایای کلیدی
- 1.2 توصیف فیزیکی
- 2. بررسی عمیق مشخصات فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 Electrical & Optical Characteristics (Ta=25°C)
- 3. توضیح سیستم Binning
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد و نقشه بستهبندی
- 5.2 اتصال پین و مدار داخلی
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 7. پیشنهادات کاربردی
- 7.1 سناریوهای کاربردی متداول
- 7.2 ملاحظات طراحی و مدار درایور
- 8. مقایسه و تمایز فنی
- 9. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 10. مطالعه موردی طراحی و کاربرد
- 11. معرفی اصول فنی
- 12. روندها و زمینههای فناوری
1. مرور کلی محصول
LTC-2621JG یک ماژول نمایش عددی سه رقمی فشرده و با عملکرد بالا است که برای کاربردهای نیازمند نمایش عددی واضح و روشن طراحی شده است. عملکرد اصلی آن نمایش بصری سه رقم داده عددی با استفاده از فناوری LED حالت جامد است. فناوری هسته مورد استفاده، لایههای اپیتاکسیال AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) رشد یافته بر روی بستر GaAs است که به طور خاص برای تولید نور سبز با بازدهی بالا طراحی شده است. این سیستم مواد به دلیل بازده نوری و خلوص رنگ برتر آن در مقایسه با فناوریهای قدیمیتر مانند GaP استاندارد انتخاب شده است که منجر به روشنایی عالی و ظاهر مطلوب کاراکترها حتی در جریانهای راهاندازی پایینتر میشود. این دستگاه در دسته نمایشگرهای چندتایی با آند مشترک طبقهبندی میشود، به این معنی که تمام آندهای هر رقم به طور داخلی به هم متصل شدهاند که امکان کنترل کارآمد چندین رقم را با تعداد کاهش یافتهای از پینهای I/O میکروکنترلر از طریق مالتیپلکسینگ تقسیم زمانی فراهم میکند.
1.1 ویژگیها و مزایای کلیدی
این نمایشگر چندین مزیت متمایز ارائه میدهد که آن را برای طیف گستردهای از کاربردهای صنعتی، مصرفی و ابزار دقیق مناسب میسازد.
- عملکرد نوری: این نمایشگر دارای ارتفاع رقمهای 0.28 اینچ (7.0 میلیمتر) با بخشهای پیوسته و یکنواخت است که فاصلهها را حذف کرده و ظاهری تمیز و حرفهای ایجاد میکند. ترکیب روشنایی بالا و کنتراست عالی، خوانایی ممتاز را تحت شرایط مختلف نور محیطی تضمین میکند. زاویه دید گسترده امکان خواندن واضح نمایشگر را از موقعیتهای خارج از محور فراهم میآورد.
- بازده الکتریکی: این دستگاه نیاز به توان پایینی دارد که به طراحی سیستم با بهرهوری انرژی کمک میکند. استفاده از فناوری AlInGaP، شدت نور بالا را با جریان مستقیم نسبتاً کم فراهم مینماید.
- قابلیت اطمینان و یکنواختی: به عنوان یک دستگاه حالت جامد، قابلیت اطمینان بالا با عدم وجود قطعات متحرک و مقاومت در برابر ضربه و لرزش ارائه میدهد. واحدها بر اساس شدت نور دستهبندی شدهاند که سطح روشنایی یکنواخت بین نمایشگرهای مختلف را تضمین میکند. این امر برای محصولات چند واحدی حیاتی است.
- انطباق محیطی: بستهبندی فاقد سرب بوده و با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) مطابقت دارد و آن را برای استفاده در محصولات فروخته شده در بازارهای دارای مقررات سختگیرانه محیط زیستی مناسب میسازد.
1.2 توصیف فیزیکی
صفحه نمایش دارای یک صفحه رویی خاکستری رنگ است که به جذب نور محیط و بهبود کنتراست کمک میکند. خود سگمنتها هنگام روشن شدن نور سفید رنگی ساطع میکنند که از پشت صفحه خاکستری عبور کرده و کاراکترهای مرئی را ایجاد مینماید. این ترکیب برای دستیابی به بهترین خوانایی انتخاب شده است. دستگاه یک نمایشگر سه رقمی است، به این معنی که میتواند اعداد از 000 تا 999 را نمایش دهد.
2. بررسی عمیق مشخصات فنی
این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی ذکر شده در دیتاشیت ارائه میدهد. درک این محدودیتها و ویژگیها برای طراحی مدار قابل اعتماد ضروری است.
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
این مقادیر، محدودیتهای تنش را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیتها یا فراتر از آن تضمینشده نیست و باید از آن اجتناب کرد.
- اتلاف توان در هر سگمنت: 70 mW. این حداکثر توانی است که میتواند به صورت ایمن و به شکل گرما توسط یک سگمنت LED تلف شود. تجاوز از این مقدار میتواند منجر به گرمای بیش از حد و کاهش طول عمر یا خرابی شود.
- جریان اوج رو به جلو در هر بخش: 60 میلیآمپر (در 1 کیلوهرتز، چرخه وظیفه 25%). این حداکثر جریان لحظهای است که یک بخش میتواند در شرایط پالسی تحمل کند. برای کارکرد مداوم DC، رتبه جریان مستقیم پیوسته عامل محدودکننده است.
- جریان مستقیم پیوسته در هر بخش: 25 میلیآمپر در دمای 25 درجه سانتیگراد. این جریان باید به صورت خطی و با نرخ 0.28 میلیآمپر بر درجه سانتیگراد، با افزایش دمای محیط (Ta) به بالاتر از 25 درجه سانتیگراد کاهش یابد. به عنوان مثال، در دمای 85 درجه سانتیگراد، حداکثر جریان مجاز پیوسته برابر خواهد بود با: 25 میلیآمپر - [0.28 میلیآمپر/°C * (85°C - 25°C)] = 25 میلیآمپر - 16.8 میلیآمپر = 8.2 میلیآمپر.
- ولتاژ معکوس به ازای هر سگمنت: 5 ولت. اعمال ولتاژ بایاس معکوس بیشتر از این مقدار میتواند منجر به شکست و آسیب به پیوند LED شود.
- Operating & Storage Temperature Range: 35- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد. دستگاه برای عملکرد و ذخیرهسازی در این محدوده دمایی وسیع طراحی شده است که آن را برای محیطهای خشن مناسب میسازد.
- شرایط لحیمکاری: 260 درجه سانتیگراد به مدت 3 ثانیه، با نوک هویه حداقل 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلیمتر) پایینتر از صفحه نشیمن قطعه. این یک دستورالعمل استاندارد پروفیل ریفلو بدون سرب برای جلوگیری از آسیب حرارتی در حین مونتاژ است.
2.2 Electrical & Optical Characteristics (Ta=25°C)
اینها پارامترهای عملکردی متداول اندازهگیری شده تحت شرایط آزمون مشخصشده هستند. طراحان باید از این مقادیر برای محاسبات مدار استفاده کنند.
- میانگین شدت نور (IV): 320 μcd (حداقل), 692 μcd (معمولی) در IF = 1 mA. این معیاری برای خروجی نور است. محدوده وسیع نشاندهنده استفاده از سیستم دستهبندی (بینینگ) است؛ طراحان باید مقدار حداقل را در نظر بگیرند تا درخشندگی کافی در تمامی قطعات تضمین شود.
- طول موج اوج انتشار (λp): 571 نانومتر (معمولی) در IF = 20 میلیآمپر. این طول موجی است که LED بیشترین توان نوری را در آن ساطع میکند، در ناحیه سبز طیف.
- عرض نیمخط طیفی (Δλ): 15 نانومتر (معمولی). این نشاندهنده خلوص طیفی است؛ عرض باریکتر به معنای رنگ سبز خالصتر و اشباعشدهتر است.
- طول موج غالب (λd): 572 نانومتر (معمولی). این طول موج واحدی است که توسط چشم انسان درک میشود و بهطور نزدیکی با طول موج اوج این LED سبز مطابقت دارد.
- ولتاژ مستقیم به ازای هر قطعه (VF): 2.05 ولت (حداقل)، 2.6 ولت (معمولی) در IF = 20 میلیآمپر. این افت ولتاژ در سراسر LED هنگام هدایت است. مقدار مقاومت محدودکننده جریان باید با استفاده از حداکثر V محاسبه شود.F برای تضمین حداقل جریان مورد نیاز.
- جریان معکوس به ازای هر سگمنت (IR): 100 میکروآمپر (حداکثر) در VR = 5 ولت. این جریان نشتی کوچکی است که هنگامی که LED در محدوده حداکثر مجاز خود بایاس معکوس میشود، جاری میشود.
- نسبت تطابق شدت نور: 2:1 (حداکثر). این مشخص میکند که اختلاف روشنایی بین هر دو بخش درون "ناحیه نور مشابه" (معمولاً درون یک رقم یا بین ارقام) از ضریب دو تجاوز نخواهد کرد. این امر یکنواختی بصری را تضمین میکند.
3. توضیح سیستم Binning
دیتاشیت صراحتاً بیان میکند که دستگاه "برای شدت نور دستهبندی شده است." این اشاره به فرآیند دستهبندی پس از تولید دارد.
- دستهبندی شدت نور: پس از تولید، LEDها بر اساس خروجی نور اندازهگیری شده در یک جریان تست استاندارد (در این مورد 1 میلیآمپر) آزمایش و مرتب (دستهبندی) میشوند. LTC-2621JG دارای حداقل مشخصه 320 μcd و مقدار معمول 692 μcd است. واحدها در دستههایی با محدودههای شدت تنگتر گروهبندی میشوند (مثلاً 400-320 μcd، 500-400 μcd و غیره). این به مشتریان اجازه میدهد تا برای دستیابی به روشنایی یکنواخت در چندین نمایشگر در یک محصول، یک دسته را انتخاب کنند. دیتاشیت محدوده کلی را ارائه میدهد؛ کدهای دسته خاص معمولاً برای سفارش از سازنده در دسترس هستند.
- ولتاژ مستقیم: اگرچه بهطور صریح به دستهبندی اشاره نشده است، اما محدوده ارائه شده (2.05V تا 2.6V) نشاندهنده تغییرات طبیعی است. برای طرحهایی که مصرف توان یا طراحی مدار درایور در آنها حیاتی است، ممکن است لازم باشد برای دستههای ولتاژ با سازنده مشورت شود.
4. تحلیل منحنی عملکرد
برگه اطلاعات به "منحنیهای مشخصه الکتریکی/نوری معمول" ارجاع میدهد. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه نشدهاند، میتوانیم محتوای استاندارد و اهمیت آنها را استنباط کنیم.
- شدت نور نسبی در مقابل جریان مستقیم (IV / IF منحنی): این نمودار نشان میدهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان راهاندازی افزایش مییابد. این رابطه معمولاً غیرخطی است و بازدهی (خروجی نور به ازای هر میلیآمپر) اغلب در جریانهای بسیار بالا کاهش مییابد. این منحنی به طراحان کمک میکند تا یک جریان کاری انتخاب کنند که روشنایی و بازدهی را متعادل سازد.
- ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (VF / IF منحنی): این نمودار مشخصه نمایی جریان-ولتاژ (I-V) دیود LED را نشان میدهد. این مشخصه برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
- شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط: این منحنی نشان میدهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای پیوند کاهش مییابد. این موضوع برای کاربردهایی که در دمای محیط بالا یا جریانهای راهاندازی بالا عمل میکنند حیاتی است، زیرا ممکن است نیاز به کاهش ظرفیت (دریریتینگ) یا استفاده از هیتسینک داشته باشد.
- توزیع طیفی: نموداری که توان نوری نسبی را در طولموجهای مختلف نشان میدهد، با مرکز حدود 571-572 نانومتر و پهنای نیمارتفاع حدود 15 نانومتر، که انتشار نور سبز را تأیید میکند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد و نقشه بستهبندی
دستگاه از فرمت استاندارد بستهبندی دو ردیفه (DIP) مناسب برای نصب از طریق سوراخ بر روی PCB استفاده میکند. نکات کلیدی ابعادی عبارتند از: تمام ابعاد بر حسب میلیمتر است و تلرانس عمومی ±0.25 میلیمتر (تقریباً ±0.01 اینچ) میباشد، مگر اینکه یک ویژگی خاص مشخصه متفاوتی داشته باشد. طراحان باید برای فاصله دقیق سوراخها، قطر پایه، عرض بدنه، ارتفاع و فاصله ارقام، به نقشه مکانیکی دقیق (که به طور کامل در متن ارائه شده توضیح داده نشده) مراجعه کنند تا ردپای PCB دقیقی ایجاد کرده و اطمینان حاصل کنند که دستگاه به درستی در محفظه جای میگیرد.
5.2 اتصال پین و مدار داخلی
نمایشگر دارای 16 موقعیت پین است، اگرچه همه آنها با پینهای فیزیکی پر نشدهاند (پینهای 10، 11 و 14 به عنوان "NO PIN" فهرست شدهاند). پین 9 به عنوان "NO CONNECTION" مشخص شده است. نمودار مدار داخلی یک پیکربندی آند مشترک مالتیپلکس شده را نشان میدهد.
- آندهای مشترک: پایههای ۲، ۵، ۸ و ۱۳ پایههای آند مشترک هستند. پایه ۲ رقم ۱، پایه ۵ رقم ۲ و پایه ۸ رقم ۳ را کنترل میکند. پایه ۱۳ آند مشترک برای سه LED نشانگر دونقطه (L1، L2، L3) است.
- کاتدهای سگمنت: سایر پایهها کاتدهای مربوط به سگمنتهای خاص (A، B، C، D، E، F، G، DP) و نشانگرها هستند. به عنوان مثال، برای روشن کردن سگمنت 'A' روی رقم ۱، مدار باید کاتد سگمنت A (پایه ۱۵) را به زمین متصل کند در حالی که ولتاژ مثبت به آند رقم ۱ (پایه ۲) اعمال میشود.
- نقطه اعشار سمت راست: توضیحات اشاره میکند "Rt.Hand Decimal," و پین 3 کاتد برای D.P. (نقطه اعشار) است، که نشان میدهد نقطه اعشار در سمت راست سه رقم قرار دارد.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
رعایت شرایط لحیمکاری مشخص شده برای قابلیت اطمینان بلندمدت حیاتی است.
- لحیمکاری دستی: در صورت لزوم لحیمکاری دستی، دستورالعمل این است که از هویه در دمای 260 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 3 ثانیه برای هر پایه استفاده شود. نوک هویه باید حداقل 1.6 میلیمتر زیر صفحه نشیمن بدنه نمایشگر قرار گیرد تا از انتقال گرمای بیش از حد به سمت بالا از طریق پایهها و آسیب به اپوکسی داخلی یا اتصالات سیمی جلوگیری شود.
- لحیمکاری موجی یا بازجریانی: برای فرآیندهای خودکار، پروفیل دمایی استاندارد بدون سرب با اوج دمای 260°C مناسب است. محدوده دمای ذخیرهسازی و عملکرد دستگاه (35- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس) نشان میدهد که میتواند چرخههای حرارتی معمول بازجریانی SMT را تحمل کند، اگرچه بستهبندی Through-Hole نشان میدهد که لحیمکاری موجی روش اصلی مورد نظر است.
- شرایط نگهداری: دستگاهها باید در کیسههای اصلی ضد رطوبت خود در محیطی با دمای ذخیرهسازی مناسب (۳۵- درجه سانتیگراد تا ۸۵+ درجه سانتیگراد) و رطوبت کم نگهداری شوند تا از اکسیداسیون پایهها جلوگیری شود.
7. پیشنهادات کاربردی
7.1 سناریوهای کاربردی متداول
LTC-2621JG برای هر سیستم تعبیهشدهای که نیاز به نمایش عددی واضح، قابل اعتماد و کممصرف دارد، ایدهآل است.
- Test and Measurement Equipment: Multimeters, frequency counters, power supplies, sensor readouts.
- کنترلهای صنعتی: پنلمترهای دما، فشار، RPM، نمایشگرهای شمارش روی ماشینآلات.
- لوازم خانگی مصرفی: مایکروویوها، ساعتهای دیجیتال، تنظیمکنندههای تجهیزات صوتی، ترازوهای حمام.
- بازار قطعات و لوازم جانبی خودرو: گیجها و نمایشگرهای سیستمهای کمکی (ولتاژ، دما).
7.2 ملاحظات طراحی و مدار درایور
طراحی با این نمایشگر نیازمند توجه ویژه به روش درایو است.
- درایور مالتیپلکس: A microcontroller must sequentially activate each digit's common anode (Pins 2, 5, 8) at a high refresh rate (typically >100 Hz) while outputting the corresponding segment cathode pattern for that digit. This persistence of vision creates the illusion of all digits being lit simultaneously. The colon anode (Pin 13) can be driven separately or included in the multiplexing sequence.
- محدود کردن جریان: هر خط کاتد قطعه باید یک مقاومت سری محدودکننده جریان داشته باشد. مقدار مقاومت با استفاده از R = (V محاسبه میشود.supply - VF) / IF. از حداکثر VF (2.6V) از دیتاشیت استفاده کنید تا حداقل جریان I مورد نظر تضمین شود.F همیشه محقق میشود. به عنوان مثال، با منبع تغذیه 5 ولت و جریان هدف IF برابر با 10 میلیآمپر: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. مقاومت استاندارد 220 Ω یا 270 Ω مناسب خواهد بود.
- اتلاف توان: اطمینان حاصل کنید که توان هر بخش (VF * منF) از 70 میلیوات تجاوز نکند و جریان پیوسته را در دمای محیط بالا مطابق بخش 2.1 کاهش دهید.
- زاویه دید: زاویه دید گسترده امکان انعطاف در موقعیت نصب نسبت به کاربر را فراهم میکند.
8. مقایسه و تمایز فنی
در مقایسه با سایر فناوریهای نمایش و انواع قدیمیتر LED، مدل LTC-2621JG مزایای خاصی ارائه میدهد.
- در مقابل LEDهای سبز استاندارد GaP: فناوری AlInGaP بازده نوری بهمراتب بالاتری ارائه میدهد که منجر به نمایشگرهای درخشانتر در جریان یکسان یا روشنایی معادل در توان کمتر میشود. رنگ نیز سبز زندهتر و خالصتری است.
- در مقابل نمایشگرهای LCD: الایدیها از نوع نورافشان هستند، به این معنی که نور خود را تولید میکنند و درخشندگی و خوانایی برتری در شرایط نور کم یا نور مستقیم خورشید بدون نیاز به نور پسزمینه ارائه میدهند. همچنین زمان پاسخگویی بسیار سریعتر و محدوده دمایی عملیاتی گستردهتری دارند. نقطه تعادل معمولاً مصرف توان بالاتر هنگام نمایش بخشهای زیاد است.
- در مقابل نمایشگرهای رقمی بزرگتر یا کوچکتر: ارتفاع 0.28 اینچی تعادل خوبی بین قابلیت مشاهده و مصرف فضای برد ارائه میدهد و بین نشانگرهای کوچکتر و پنلمترهای بزرگتر قرار میگیرد.
- در مقابل نمایشگرهای غیردستهبندیشده: دستهبندی شدت نور یک عامل تمایز کلیدی برای کاربردهایی است که نیاز به یکنواختی بصری در چندین واحد دارند، مانند یک خط تولید یا پنل کنترل با چندین نمایشگر یکسان.
9. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
Q1: هدف از پینهای "NO PIN" و "NO CONNECTION" چیست؟
A1: "NO PIN" به معنای حذف فیزیکی پین از بستهبندی است که باعث ایجاد فاصله در ردیف پینها میشود. "NO CONNECTION" (پین 9) به معنای وجود فیزیکی پین است اما به هیچچیز داخل نمایشگر از نظر الکتریکی متصل نیست. این موارد اغلب برای استانداردسازی جایپای بستهبندی با سایر نمایشگرهای خانواده که ممکن است از آن پینها استفاده کنند، گنجانده میشوند.
Q2: چگونه مقاومت محدودکننده جریان مناسب را محاسبه کنم؟
A2: از فرمول R = (Vsupply - VF) / IF. Always use the حداکثر VF در محاسبات خود از مقدار دیتاشیت (2.6 ولت) استفاده کنید تا جریان حداقل مطلوب تحت همه شرایط تضمین شود. یک مقدار استاندارد مقاومت را انتخاب کنید که مساوی یا کمی کمتر از مقدار محاسبهشده شما باشد.
سوال 3: آیا میتوانم این نمایشگر را با جریان مستقیم ثابت و بدون مالتیپلکس کردن راهاندازی کنم؟
پاسخ 3: از نظر فنی بله، اما این روش بسیار ناکارآمد است. شما باید تمام آندهای رقمها را به هم متصل کرده و جریان را به طور مداوم به هر کاتد سگمنت برسانید. این کار در مقایسه با طراحی مالتیپلکس، جریان را 3 برابر (برای سه رقم یکسان) میکشد و اگر همه سگمنتها روشن باشند، احتمالاً از حداکثر رتبهبندی جریان پیوسته فراتر میرود. مالتیپلکسینگ روش مورد نظر و بهینه است.
سوال 4: در عمل، "نسبت تطبیق شدت روشنایی 2:1" به چه معناست؟
A4: این بدان معناست که در یک "ناحیه نور مشابه" تعریفشده (احتمالاً درون یک نمایشگر)، کمنورترین بخش حداقل نصف روشنترین بخش، روشنایی خواهد داشت. این امر اطمینان میدهد که عدد "8" (همه بخشها روشن) یکنواخت به نظر برسد و برخی بخشها بهطور محسوسی کمنورتر از بقیه نباشند.
10. مطالعه موردی طراحی و کاربرد
Scenario: Designing a Digital Voltmeter Readout
یک طراح در حال ساخت یک ولتسنج DC با محدوده 0 تا 30 ولت است. ADC میکروکنترلر ولتاژ را خوانده، آن را به مقداری بین 0.00 و 30.00 تبدیل میکند و باید آن را روی سه رقم و یک نقطه اعشار (نمایش دهم ولت، مثلاً "12.3") نمایش دهد.
- رابط سختافزاری: طراح از 4 پایه میکروکنترلر که به عنوان خروجی دیجیتال پیکربندی شدهاند، برای کنترل آندهای سه رقم (پایههای 2،5،8) و آند دونقطه/اعشار (پایه 13) استفاده میکند. 8 پایه دیگر به عنوان خروجی دیجیتال پیکربندی میشوند (یا از یک رجیستر شیفت استفاده میشود) تا کاتدهای سگمنتها (A-G, DP) را کنترل کنند.
- روال نرمافزار: فریمور یک وقفه تایمر با فرکانس 500 هرتز اجرا میکند. در هر سیکل وقفه:
- تمام پایههای آند را خاموش کن.
- الگوی قطعه برای رقم 1 (مکان صدگان) را به پایههای کاتد خروجی بده.
- روشن کردن پین آند برای رقم 1 (پین 2).
- منتظر یک تأخیر کوتاه بمانید.
- برای رقم 2 (مکان دهگان، پین 5) و رقم 3 (مکان یکان، پین 8) تکرار کنید، شامل کاتد نقطه اعشار (پین 3) هنگامی که رقم 2 فعال است. - Current Calculation: هدفگیری جریان سگمنت ۵ میلیآمپر برای روشنایی مناسب و مصرف توان پایین، با استفاده از منبع تغذیه ۵ ولت: R = (5V - 2.6V) / 0.005A = 480 Ω. یک مقاومت ۴۷۰ Ω به صورت سری با هر یک از ۸ خط کاتد سگمنت قرار داده میشود.
- نتیجه: نمایشگر یک خوانش ولتاژ ۳ رقمی پایدار، روشن و با نقطه اعشار را نشان میدهد که حداقل I/O میکروکنترلر و توان را مصرف میکند.
11. معرفی اصول فنی
اصل عملکرد هسته مبتنی بر الکترولومینسانس در پیوند نیمهرسانای PN است. در سیستم ماده AlInGaP، هنگامی که یک ولتاژ مستقیم فراتر از پتانسیل داخلی پیوند (تقریباً 2 ولت) اعمال میشود، الکترونها از ناحیه نوع N و حفرهها از ناحیه نوع P به داخل پیوند تزریق میشوند. هنگامی که این حاملهای بار در ناحیه فعال (چاههای کوانتومی لایه اپیتاکسیال AlInGaP) بازترکیب میشوند، انرژی را به شکل فوتون (ذرات نور) آزاد میکنند. ترکیب خاص اتمهای آلومینیوم، ایندیوم، گالیم و فسفید، انرژی شکاف نواری نیمهرسانا را تعیین میکند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطعشده را دیکته میکند. برای LTC-2621JG، این ترکیب برای تولید فوتونهایی با طول موج حدود 572 نانومتر تنظیم شده است که چشم انسان آن را به عنوان نور سبز درک میکند. صفحه رویی خاکستری به عنوان یک فیلتر افزایشدهنده کنتراست عمل میکند، نور محیط را جذب میکند تا بخشهای سبز ساطعشده روشنتر و واضحتر به نظر برسند.
12. روندها و زمینههای فناوری
نمایشگرهایی مانند LTC-2621JG نمایانگر بخشی بالغ و بهشدت بهینهشده از اپتوالکترونیک هستند. روند در چنین نمایشگرهای دسته نشانگر، به سمت افزایش کارایی (نور بیشتر در هر وات)، بهبود یکنواختی از طریق دستهبندی پیشرفته و انطباق با مقررات زیستمحیطی (عاری از سرب، عاری از هالوژن) بوده است. در حالی که فناوریهای جدیدتری مانند OLED انعطافپذیری و کنتراست بالا ارائه میدهند، نمایشگرهای سنتی LED بخشبندیشده، موقعیتهای قوی خود را در کاربردهایی که نیازمند روشنایی بالا، قابلیت اطمینان فوقالعاده، عملکرد در محدوده دمایی گسترده و هزینه کم برای هر رقم هستند، حفظ میکنند. حرکت از GaP:N قدیمی به سمت AlInGaP گامی مهم در عملکرد LEDهای سبز و زرد بود. تحولات آینده ممکن است بر دستیابی به کارایی بیشتر و یکپارچهسازی متمرکز شوند، مانند نمایشگرهای دارای درایور داخلی یا رابطهای سریال (مانند I2C یا SPI)، که بار پردازشی میکروکنترلر مورد نیاز برای مالتیپلکس کردن را کاهش میدهد. با این حال، نمایشگر پایه مشترک آند، مالتیپلکس شده و از نوع تورو-هول، به دلیل سادگی، استحکام و قابلیت اتصال مستقیم با میکروکنترلرهای همهمنظوره، همچنان یک قطعه اساسی و پرکاربرد باقی میماند.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد فوتوالکتریک
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | lm/W (لومن بر وات) | خروجی نور به ازای هر وات برق، عدد بالاتر به معنای بهرهوری انرژی بیشتر است. | مستقیماً تعیینکننده رتبه بازده انرژی و هزینه برق است. |
| شار نوری | lm (lumens) | کل نور ساطع شده از منبع، که معمولاً "روشنایی" نامیده میشود. | تعیین میکند که آیا نور به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| زاویه دید | ° (درجه)، به عنوان مثال، 120° | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| CCT (دمای رنگ) | K (کلوین)، مثلاً 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایینتر زرد/گرم، مقادیر بالاتر سفید/سرد. | تعیین کننده جو نورپردازی و سناریوهای مناسب. |
| CRI / Ra | بدون واحد، ۰ تا ۱۰۰ | توانایی نمایش دقیق رنگهای اشیا، Ra≥۸۰ خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای با نیاز بالا مانند مراکز خرید و موزهها استفاده میشود. |
| SDCM | مراحل بیضی مکآدام، به عنوان مثال، "5-step" | معیار یکنواختی رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ یکنواختتر است. | یکنواختی رنگ در سراسر یک دسته LED یکسان را تضمین میکند. |
| Dominant Wavelength | نانومتر (nm)، به عنوان مثال، 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | تعیین کننده رنگآمیزی (hue) LEDهای تکرنگ قرمز، زرد و سبز. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت را در طولموجهای مختلف نشان میدهد. | بر بازتولید رنگ و کیفیت تأثیر میگذارد. |
Electrical Parameters
| اصطلاح | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم | Vf | حداقل ولتاژ برای روشن کردن LED، مانند "آستانه شروع". | ولتاژ درایور باید ≥Vf باشد، ولتاژها برای LEDهای سری جمع میشوند. |
| Forward Current | اگر | مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، مورد استفاده برای کمنور کردن یا چشمک زدن. | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| Reverse Voltage | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا جهشهای ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از چیپ به لحیم، هرچه کمتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به دفع حرارت قویتری دارد. |
| ایمنی در برابر تخلیه الکترواستاتیک | V (HBM), e.g., 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، مقدار بالاتر به معنای آسیبپذیری کمتر است. | در فرآیند تولید نیاز به اقدامات ضد استاتیک است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
Thermal Management & Reliability
| اصطلاح | شاخص کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | هر 10 درجه سانتیگراد کاهش ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و تغییر رنگ میشود. |
| افت شار نوری | L70 / L80 (hours) | زمان کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. | به طور مستقیم "طول عمر سرویس" LED را تعریف میکند. |
| نگهداری لومن | % (مثلاً 70%) | درصد روشنایی حفظشده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در استفاده بلندمدت. |
| Color Shift | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای نورپردازی تأثیر میگذارد. |
| Thermal Aging | Material degradation | تخریب ناشی از دمای بالا در طولانیمدت. | ممکن است باعث کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
Packaging & Materials
| اصطلاح | انواع متداول | توضیح ساده | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC, PPA, Ceramic | ماده بدنه که تراشه را محافظت کرده و رابط نوری/حرارتی را فراهم میکند. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| Chip Structure | جلو، Flip Chip | چیدمان الکترود تراشه. | Flip Chip: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG, Silicate, Nitride | تراشههای آبی را پوشش میدهد، برخی را به زرد/قرمز تبدیل میکند و با ترکیب به سفید میرسد. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| Lens/Optics | تخت، میکرولنز، TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
Quality Control & Binning
| اصطلاح | Binning Content | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دستهبندی شار نوری | Code e.g., 2G, 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه دارای مقادیر حداقل/حداکثر لومن است. | یکنواختی روشنایی در یک دسته را تضمین میکند. |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | گروهبندی شده بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تطبیق درایور را تسهیل میکند و بازدهی سیستم را بهبود میبخشد. |
| Color Bin | 5-step MacAdam ellipse | گروهبندی بر اساس مختصات رنگی، تضمین محدودهای فشرده. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از ناهماهنگی رنگ در داخل چراغ. |
| CCT Bin | 2700K, 3000K etc. | بر اساس CCT گروهبندی شده، هر کدام محدوده مختصات مربوط به خود را دارند. | نیازمندیهای CCT صحنههای مختلف را برآورده میکند. |
Testing & Certification
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون حفظ شار نوری | روشنایی طولانی مدت در دمای ثابت، ثبت کاهش روشنایی. | برای تخمین عمر LED (با TM-21) استفاده میشود. |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80 تخمین میزند. | پیشبینی علمی عمر را ارائه میدهد. |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | روشهای آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی را پوشش میدهد. | مبنای آزمون شناختهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهینامهی محیطزیستی | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | الزام دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهینامه بهرهوری انرژی | گواهینامه بهرهوری انرژی و عملکرد روشنایی. | مورد استفاده در تدارکات دولتی، برنامههای یارانهای، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |