فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز
- 2.2 مشخصات الکتریکی و نوری (دمای محیط = 25 درجه سانتیگراد)
- 3. توضیح سیستم دستهبندی (بینینگ)
- اندازهگیری شده انتخاب شوند.
- نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که یک منحنی زنگولهای شکل را نشان میدهد که حول 632 نانومتر متمرکز شده و نیمعرض معمول 20 نانومتر دارد.
- 5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
- دستگاه دارای ارتفاع ماتریس 0.764 اینچ (19.4 میلیمتر) است. نقشه ابعاد پکیج (که در متن به آن ارجاع داده شده اما جزئیات آن ارائه نشده) معمولاً طول کلی، عرض و ضخامت ماژول، فاصله بین 16 پایه و صفحه نشیمن را نشان میدهد. تمام ابعاد بر حسب میلیمتر با تلرانس استاندارد ±0.25 میلیمتر است، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. ساختار فیزیکی امکان چیدمان افقی برای تشکیل نمایشگرهای چندکاراکتری طولانیتر را فراهم میکند.
- این معماری انتخاب X-Y با استفاده از مالتیپلکسینگ، کنترل 64 LED را تنها با 16 پایه ممکن میسازد. برای روشن کردن یک نقطه خاص، آند ردیف مربوطه آن باید HIGH شود (یا جریان به آن داده شود) و کاتد ستون آن باید LOW شود.
- مدیریت صحیح برای جلوگیری از آسیب بسیار مهم است. مشخصه کلیدی، شرایط لحیمکاری است: 260 درجه سانتیگراد حداکثر به مدت 3 ثانیه، با نوک هویه حداقل 1.6 میلیمتر پایینتر از بدنه پکیج. این از انتقال گرمای بیش از حد به سمت بالا از طریق پایهها و آسیب به چیپهای LED حساس یا اتصالات سیمی داخلی جلوگیری میکند. پروفایلهای لحیمکاری موجی یا ریفلو باید طوری طراحی شوند که از این بار حرارتی موضعی تجاوز نکنند. در طول ذخیرهسازی، دستگاه باید در کیسه رطوبتگیر اصلی خود با ماده جاذب رطوبت در یک محیط کنترل شده (در محدوده 35- تا 85+ درجه سانتیگراد) نگهداری شود تا از جذب رطوبت جلوگیری شود، که میتواند باعث \"ترکیدن\" در طول لحیمکاری شود.
- 7. پیشنهادات کاربردی
- ایدهآل برای یادگیری درباره رابط میکروکنترلر، مالتیپلکسینگ و درایورهای نمایشگر.
- نرخ اسکن مالتیپلکس باید به اندازه کافی بالا باشد (معمولاً >60 هرتز) تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود.
- پایین و شدت نور خوب نشاندهنده تبدیل توان به نور خوب در مقایسه با جایگزینهای رشتهای یا VFD است.
- استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان از محدودیتها تجاوز نمیکند.
- یک نمایشگر 4 رقمی پایدار و درخشان که مقدار ولتاژ را نشان میدهد، با تمام ارقام که به دلیل اثر ماندگاری دید به طور همزمان ظاهر میشوند.
- LTP-7188KE بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند PN نیمههادی عمل میکند. هنگامی که یک ولتاژ بایاس پیشرو بیش از ولتاژ روشن شدن دیود (تقریباً 1.8-2.0 ولت برای AlInGaP) اعمال میشود، الکترونها از ناحیه نوع n و حفرهها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال (چاههای کوانتومی در لایه AlInGaP) تزریق میشوند. در اینجا، آنها به صورت تابشی بازترکیب میشوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد میکنند. طول موج خاص 632 نانومتر توسط انرژی گاف نواری ترکیب آلیاژ AlInGaP تعیین میشود. آرایش ماتریس 8x8 و سیمکشی آند مشترک به طور داخلی از طریق ردیابیهای فلزی روی بستر پیادهسازی شدهاند که کنترل خارجی از طریق مالتیپلکسینگ را برای به حداقل رساندن تعداد پایههای اتصال مورد نیاز ممکن میسازند.
1. مرور کلی محصول
LTP-7188KE یک ماژول نمایشگر ماتریس نقطهای 8x8 تکصفحهای و حالتجامد است. عملکرد اصلی آن ارائهی روشی فشرده و قابل اعتماد برای نمایش کاراکترهای الفبایی-عددی، نمادها یا گرافیکهای ساده است. فناوری هستهای آن از چیپهای LED قرمز فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) استفاده میکند که به روش اپیتاکسیال بر روی بستر آرسنید گالیم (GaAs) رشد یافتهاند. این سیستم ماده به دلیل بازدهی بالا و شدت نور عالی در طیف قرمز-نارنجی شناخته شده است. دستگاه دارای صفحهنمایش خاکستری با سگمنتهای سفید است که کنتراست و خوانایی را تحت شرایط نوری مختلف افزایش میدهد. طراحی آن برای کاربردهایی که نیازمند ارتباط بصری واضح در قالب فشرده هستند، بهینهسازی شده است و امکان چیدمان عمودی برای ایجاد نمایشگرهای چندکاراکتری بزرگتر را فراهم میکند.
1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
این نمایشگر چندین مزیت کلیدی ارائه میدهد که حوزه کاربرد آن را تعریف میکند. نیاز توان پایین آن، آن را برای دستگاههای باتریخور یا حساس به مصرف برق مناسب میسازد. ساختار حالتجامد، قابلیت اطمینان بالا و عمر عملیاتی طولانی را تضمین میکند، زیرا هیچ قسمت متحرک یا فیلامنی برای خرابی وجود ندارد. زاویه دید گسترده ارائه شده توسط طراحی تکصفحهای، امکان دید واضح از موقعیتهای مختلف را فراهم میکند که برای نمایشگرهای اطلاعات عمومی یا ابزار دقیق حیاتی است. سازگاری با کدهای کاراکتر استاندارد مانند USASCII و EBCDIC، ادغام با میکروکنترلرها و سیستمهای دیجیتال را ساده میکند. دستگاه بر اساس شدت نور دستهبندی شده است که به طراحان اجازه میدهد واحدهایی با روشنایی یکنواخت انتخاب کنند. بازارهای هدف اصلی شامل پنلهای کنترل صنعتی، تجهیزات تست و اندازهگیری، الکترونیک مصرفی با نمایشگر وضعیت و علائم اطلاعاتی است که در آنها قابلیت اطمینان و وضوح از اهمیت بالایی برخوردار است.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
عملکرد LTP-7188KE توسط مجموعهای جامع از پارامترهای الکتریکی و نوری تعریف میشود که باید در طول طراحی مدار به دقت در نظر گرفته شوند تا عملکرد بهینه و طول عمر تضمین شود.
2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز
این مقادیر محدودیتهای تنش را تعریف میکنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. آنها برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشدهاند.
- اتلاف توان متوسط هر نقطه:40 میلیوات. این حداکثر توان پیوستهای است که میتواند به طور ایمن توسط یک المان LED منفرد، عمدتاً به صورت گرما، تلف شود.
- جریان پیشروی پیک هر نقطه:90 میلیآمپر. این حداکثر جریان لحظهای مجاز است که تحت شرایط پالسی با فرکانس 1 کیلوهرتز و چرخه کاری 18٪ مشخص شده است. تجاوز از این مقدار، حتی به طور مختصر، میتواند باعث خرابی فاجعهبار شود.
- جریان پیشروی متوسط هر نقطه:15 میلیآمپر. این حداکثر جریان DC پیوسته توصیه شده برای یک LED منفرد است تا قابلیت اطمینان در طول عمر آن حفظ شود.
- کاهش جریان پیشرو با دما:از دمای 25 درجه سانتیگراد، حداکثر جریان مجاز به ازای هر 1 درجه سانتیگراد افزایش دمای محیط، 0.2 میلیآمپر کاهش مییابد. این امر برای مدیریت حرارتی بسیار مهم است.
- ولتاژ معکوس هر نقطه:5 ولت. اعمال ولتاژ بایاس معکوس بیش از این مقدار میتواند پیوند PN LED را شکست دهد.
- محدوده دمای کارکرد و ذخیرهسازی:35- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد. دستگاه برای عملکرد و ذخیرهسازی در این محدوده دمایی کامل درجهبندی شده است.
- شرایط لحیمکاری:260 درجه سانتیگراد به مدت 3 ثانیه، با نوک هویه حداقل 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلیمتر) پایینتر از صفحه نشیمن پکیج. این از آسیب حرارتی به چیپهای LED در طول مونتاژ جلوگیری میکند.
2.2 مشخصات الکتریکی و نوری (دمای محیط = 25 درجه سانتیگراد)
اینها پارامترهای عملکرد معمول تحت شرایط تست مشخص شده هستند که رفتار عملیاتی عادی دستگاه را نشان میدهند.
- شدت نور متوسط هر نقطه (IV):630 میکروکاندلا (حداقل)، 1650 میکروکاندلا (معمول). با جریان پیک (Ip) 32 میلیآمپر در چرخه کاری 1/16 اندازهگیری شده است. این پارامتر روشنایی درک شده را تعریف میکند.
- طول موج تابش پیک (λp):632 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن توان خروجی نوری بیشترین است. این، تابش را در ناحیه قرمز طیف مرئی قرار میدهد.
- نیمعرض خط طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). معیاری از خلوص طیفی؛ مقدار کوچکتر نشاندهنده منبع نور تکرنگتر است.
- طول موج غالب (λd):624 نانومتر (معمول). طول موج واحدی که توسط چشم انسان درک میشود و ممکن است کمی با طول موج پیک متفاوت باشد.
- ولتاژ پیشرو (VF) هر نقطه:
- 2.05 ولت (حداقل)، 2.6 ولت (معمول)، 2.8 ولت (حداکثر) در IF= 20mA.
- 2.3V (Min), 2.8V (Typ) at IF= 80mA (pulsed).
- جریان معکوس (IR) هر نقطه:100 میکروآمپر (حداکثر) در VR= 5V. جریان نشتی کوچک هنگامی که LED تحت بایاس معکوس قرار دارد.
- نسبت تطابق شدت نور (IV-m):2:1 (حداکثر). این حداکثر نسبت مجاز بین درخشانترین و کمنورترین نقطههای LED در آرایه را مشخص میکند و ظاهر یکنواخت را تضمین میکند.
توجه: اندازهگیری شدت نور از یک سنسور و فیلتر استفاده میکند که منحنی پاسخ چشم فوتوپیک CIE را تقریب میزند و اطمینان از ارتباط با بینایی انسان را فراهم میکند.
3. توضیح سیستم دستهبندی (بینینگ)
دیتاشیت نشان میدهد که دستگاه \"برای شدت نور دستهبندی شده است.\" این به معنای اعمال یک سیستم دستهبندی است، اگرچه کدهای دسته خاصی در این سند فهرست نشدهاند. به طور معمول، چنین دستهبندی شامل موارد زیر است:
- دستهبندی شدت نور:LEDهای یک بچ تولید بر اساس شدت نور اندازهگیری شده در یک جریان تست استاندارد به گروههایی (بین) تقسیم میشوند. این به مشتریان اجازه میدهد نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت و قابل پیشبینی خریداری کنند، که برای مونتاژهای چند واحدی برای جلوگیری از تغییرات محسوس حیاتی است.
- دستهبندی طول موج (ضمنی):اگرچه به صراحت به عنوان دستهبندی شده ذکر نشده است، اما مشخصات دقیق طول موج پیک (632 نانومتر) و غالب (624 نانومتر) نشاندهنده کنترل فرآیند دقیق است. در بسیاری از محصولات LED، چیپها همچنین بر اساس طول موج (یا مختصات رنگی برای LEDهای سفید) دستهبندی میشوند تا ثبات رنگ در سراسر نمایشگر تضمین شود.
- دستهبندی ولتاژ پیشرو:محدوده مشخص شده VF(مثلاً 2.05 ولت تا 2.8 ولت در 20 میلیآمپر) تغییرات طبیعی را نشان میدهد. برای طراحیهایی که نیاز به تطابق دقیق ولتاژ دارند، واحدها میتوانند بر اساس VF.
اندازهگیری شده انتخاب شوند.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- دیتاشیت به \"منحنیهای مشخصه الکتریکی/نوری معمول\" اشاره میکند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه نشدهاند، منحنیهای استاندارد برای چنین دستگاههایی معمولاً شامل موارد زیر میشوند:منحنی جریان در مقابل ولتاژ (I-V):
- رابطه نمایی بین جریان پیشرو و ولتاژ پیشرو را نشان میدهد. ولتاژ \"زانو\" برای LEDهای قرمز AlInGaP حدود 1.8-2.0 ولت است. این منحنی برای انتخاب مقاومت محدودکننده جریان مناسب یا طراحی درایورهای جریان ثابت ضروری است.شدت نور در مقابل جریان پیشرو (منحنی L-I):
- نشان میدهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش مییابد. این رابطه به طور کلی در محدوده وسیعی خطی است اما در جریانهای بسیار بالا به دلیل افت حرارتی و بازدهی اشباع میشود. نقطه اندازهگیری چرخه کاری 1/16 (پیک 32 میلیآمپر) برای نشان دادن جریان متوسط معادل در حالی که از اثرات خودگرمایی در طول اندازهگیری اجتناب میشود، انتخاب شده است.شدت نور در مقابل دمای محیط:
- کاهش خروجی نور با افزایش دمای پیوند را نشان میدهد. LEDهای AlInGaP خاموشی حرارتی کمتری نسبت به فناوریهای قدیمی مانند GaAsP نشان میدهند، اما خروجی هنوز با دما کاهش مییابد. این منحنی طراحیها برای محیطهای با دمای بالا را آگاه میسازد.توزیع طیفی:
نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که یک منحنی زنگولهای شکل را نشان میدهد که حول 632 نانومتر متمرکز شده و نیمعرض معمول 20 نانومتر دارد.
5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
5.1 ابعاد پکیج
دستگاه دارای ارتفاع ماتریس 0.764 اینچ (19.4 میلیمتر) است. نقشه ابعاد پکیج (که در متن به آن ارجاع داده شده اما جزئیات آن ارائه نشده) معمولاً طول کلی، عرض و ضخامت ماژول، فاصله بین 16 پایه و صفحه نشیمن را نشان میدهد. تمام ابعاد بر حسب میلیمتر با تلرانس استاندارد ±0.25 میلیمتر است، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. ساختار فیزیکی امکان چیدمان افقی برای تشکیل نمایشگرهای چندکاراکتری طولانیتر را فراهم میکند.
5.2 اتصال پایه و مدار داخلی
- نمایشگر دارای پکیج دو ردیفه 16 پایه (DIP) است. نمودار مدار داخلی یک ماتریس 8x8 را نشان میدهد که در آن آندهای LEDها به صورت ردیفی و کاتدها به صورت ستونی متصل شدهاند. این پیکربندی آند مشترک توسط پایهبندی تأیید میشود:
- پایههای 1، 2، 5، 7، 8، 9، 12، 14 ردیفهای آند هستند (به ترتیب برای ردیفهای 5، 7، 8، 6، 3، 1، 4، 2).
پایههای 3، 4، 6، 10، 11، 13، 15، 16 ستونهای کاتد هستند (به ترتیب برای ستونهای 2، 3، 5، 4، 6، 1، 7، 8).
این معماری انتخاب X-Y با استفاده از مالتیپلکسینگ، کنترل 64 LED را تنها با 16 پایه ممکن میسازد. برای روشن کردن یک نقطه خاص، آند ردیف مربوطه آن باید HIGH شود (یا جریان به آن داده شود) و کاتد ستون آن باید LOW شود.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
مدیریت صحیح برای جلوگیری از آسیب بسیار مهم است. مشخصه کلیدی، شرایط لحیمکاری است: 260 درجه سانتیگراد حداکثر به مدت 3 ثانیه، با نوک هویه حداقل 1.6 میلیمتر پایینتر از بدنه پکیج. این از انتقال گرمای بیش از حد به سمت بالا از طریق پایهها و آسیب به چیپهای LED حساس یا اتصالات سیمی داخلی جلوگیری میکند. پروفایلهای لحیمکاری موجی یا ریفلو باید طوری طراحی شوند که از این بار حرارتی موضعی تجاوز نکنند. در طول ذخیرهسازی، دستگاه باید در کیسه رطوبتگیر اصلی خود با ماده جاذب رطوبت در یک محیط کنترل شده (در محدوده 35- تا 85+ درجه سانتیگراد) نگهداری شود تا از جذب رطوبت جلوگیری شود، که میتواند باعث \"ترکیدن\" در طول لحیمکاری شود.
7. پیشنهادات کاربردی
- 7.1 سناریوهای کاربردی معمولپنلهای کنترل صنعتی:
- برای نمایش وضعیت ماشین، کدهای خطا یا دادههای عددی ساده.تجهیزات تست و اندازهگیری:
- به عنوان نمایشگر خوانش برای مولتیمترها، فرکانسشمارها یا منبع تغذیهها.الکترونیک مصرفی:
- در تجهیزات صوتی (مترهای VU)، لوازم خانگی یا اسباببازیها برای نشانگر وضعیت.نمایشگرهای اطلاعاتی:
- علائم عمومی ساده برای زمان، دما یا شماره نوبت، به ویژه هنگامی که چندین واحد روی هم چیده شدهاند.نمونهسازی اولیه و آموزش:
ایدهآل برای یادگیری درباره رابط میکروکنترلر، مالتیپلکسینگ و درایورهای نمایشگر.
- 7.2 ملاحظات طراحیمدار درایو:
- باید از مالتیپلکسینگ استفاده کند. یک میکروکنترلر با پایههای I/O کافی یا یک IC درایور LED اختصاصی (مانند MAX7219) برای اسکن ردیفها و ستونها مورد نیاز است.محدودیت جریان:Fهر خط ستون (کاتد) معمولاً به یک مقاومت سری محدودکننده جریان نیاز دارد. مقدار آن بر اساس ولتاژ تغذیه، ولتاژ پیشرو LED (V
- ) و جریان متوسط مورد نظر (که از 15 میلیآمپر برای هر نقطه تجاوز نکند) محاسبه میشود. برای عملکرد مالتیپلکس، جریان پیک بالاتر خواهد بود اما متوسط باید در محدوده مجاز باقی بماند.اتلاف توان:
- توان کل برای تمام نقاط روشن را محاسبه کنید تا اطمینان حاصل شود که از ظرفیت حرارتی ماژول تجاوز نمیکند. کاهش مجاز با دما را در نظر بگیرید.زاویه دید:
- زاویه دید گسترده مفید است اما جهت نصب نسبت به بیننده مورد نظر را در نظر بگیرید.نرخ تازهسازی:
نرخ اسکن مالتیپلکس باید به اندازه کافی بالا باشد (معمولاً >60 هرتز) تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود.
8. مقایسه و تمایز فنی
- در مقایسه با نمایشگرهای ماتریس نقطهای 8x8 قدیمی که از LEDهای گسسته یا مواد نیمههادی مختلف (مانند GaAsP) استفاده میکنند، LTP-7188KE مزایای متمایزی ارائه میدهد:ماده (AlInGaP در مقابل GaAsP):
- AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتر و عملکرد بهتری در دماهای بالا ارائه میدهد که منجر به نمایشگرهای درخشانتر برای همان توان ورودی میشود.یکپارچگی:
- به عنوان یک ماژول یکپارچه با صفحه خاکستری/سگمنتهای سفید، کنتراست بهتر، تراز نقطهای یکنواختتر و مونتاژ آسانتر نسبت به ساخت یک نمایشگر از 64 LED مجزا ارائه میدهد.قابلیت اطمینان:
- ساختار حالتجامد مقاومت برتر در برابر ضربه و لرزش در مقایسه با نمایشگرهای رشتهای یا فلورسنت خلأ (VFD) ارائه میدهد.مصرف توان پایین:Fدر حالی که اعداد بازده خاصی ارائه نشده است، V
پایین و شدت نور خوب نشاندهنده تبدیل توان به نور خوب در مقایسه با جایگزینهای رشتهای یا VFD است.
- 9. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)سوال: آیا میتوانم این نمایشگر را با یک میکروکنترلر 5 ولتی راهاندازی کنم؟
- پاسخ: بله، اما نمیتوانید LEDها را مستقیماً به پایههای GPIO متصل کنید. شما باید از مقاومتهای محدودکننده جریان و احتمالاً درایورهای ترانزیستوری برای ردیفها/ستونها استفاده کنید، زیرا پایههای GPIO نمیتوانند جریان پیک مورد نیاز (تا 80 میلیآمپر برای هر نقطه در مالتیپلکسینگ) را تأمین یا دریافت کنند.سوال: تفاوت بین طول موج تابش پیک و طول موج غالب چیست؟
- پاسخ: طول موج پیک، قله فیزیکی طیف نور ساطع شده است. طول موج غالب، نقطه رنگ درک شده روی نمودار رنگی CIE است. آنها اغلب کمی متفاوت هستند؛ طول موج غالب برای درک رنگ مرتبطتر است.سوال: چرا شدت نور متوسط در چرخه کاری 1/16 اندازهگیری میشود؟
- پاسخ: این شرایط تست، فعال بودن یک LED در یک آرایه 8x8 کاملاً مالتیپلکس شده (یک ردیف در هر زمان روشن) را شبیهسازی میکند. این امکان اندازهگیری در یک جریان پیک بالاتر و به راحتی قابل اندازهگیری (32 میلیآمپر) را فراهم میکند در حالی که جریان متوسط بسیار پایینتری (2 میلیآمپر) که در استفاده واقعی وجود خواهد داشت را نشان میدهد و از خطاهای اندازهگیری ناشی از خودگرمایی اجتناب میکند.سوال: چگونه مقدار مقاومت را برای یک منبع تغذیه ولتاژ ثابت محاسبه کنم؟پاسخ: از R = (Vمنبع تغذیهF- VF) / IFاستفاده کنید. برای یک منبع تغذیه 5 ولت، یک VFمعمول 2.6 ولت و یک IFمورد نظر 10 میلیآمپر: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 اهم. برای یک طراحی محافظهکارانه از حداکثر V
استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان از محدودیتها تجاوز نمیکند.
10. مطالعه موردی کاربردی عملی
- سناریو: طراحی یک نمایشگر خوانش ساده 4 رقمی ولتمتر.تنظیم سختافزار:
- چهار نمایشگر LTP-7188KE به صورت افقی روی هم چیده میشوند. یک میکروکنترلر (مانند Arduino یا PIC) یک ولتاژ آنالوگ را از طریق ADC خود میخواند.رابط:
- 8 پایه ردیف هر نمایشگر به صورت موازی به هم متصل میشوند. 8 پایه ستون هر نمایشگر به خطوط I/O جداگانه یا یک رجیستر شیفت متصل میشوند که کنترل جداگانه ستونهای هر نمایشگر را ممکن میسازد. این یک ماتریس 32 ستونی (4 نمایشگر * 8 ستون) در 8 ردیف ایجاد میکند.نرمافزار:
- میکروکنترلر خوانش ADC را به چهار رقم اعشاری تبدیل میکند. از یک روال مالتیپلکسینگ استفاده میکند: ابتدا ردیف 1 را فعال میکند، سپس الگوهای ستون را برای اولین سگمنت هر چهار رقم تنظیم میکند، مدت کوتاهی منتظر میماند، ردیف 1 را غیرفعال میکند، ردیف 2 را فعال میکند، الگوهای ستون جدید را تنظیم میکند و همین طور تا تمام 8 ردیف ادامه میدهد. این چرخه به سرعت تکرار میشود.طراحی جریان:
- اگر هدف جریان متوسط 5 میلیآمپر برای هر نقطه روشن باشد و بدترین حالت روشن بودن 8 نقطه در هر ردیف (یکی برای هر رقم) فرض شود، جریان پیک هر درایور ستون 8 * 5mA = 40mA خواهد بود که در محدوده مجاز پیک دستگاه است. درایورهای مناسب (مانند ULN2003 برای ستونها، ترانزیستورها برای ردیفها) برای مدیریت این جریان انتخاب میشوند.نتیجه:
یک نمایشگر 4 رقمی پایدار و درخشان که مقدار ولتاژ را نشان میدهد، با تمام ارقام که به دلیل اثر ماندگاری دید به طور همزمان ظاهر میشوند.
11. اصل عملکرد
LTP-7188KE بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک پیوند PN نیمههادی عمل میکند. هنگامی که یک ولتاژ بایاس پیشرو بیش از ولتاژ روشن شدن دیود (تقریباً 1.8-2.0 ولت برای AlInGaP) اعمال میشود، الکترونها از ناحیه نوع n و حفرهها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال (چاههای کوانتومی در لایه AlInGaP) تزریق میشوند. در اینجا، آنها به صورت تابشی بازترکیب میشوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد میکنند. طول موج خاص 632 نانومتر توسط انرژی گاف نواری ترکیب آلیاژ AlInGaP تعیین میشود. آرایش ماتریس 8x8 و سیمکشی آند مشترک به طور داخلی از طریق ردیابیهای فلزی روی بستر پیادهسازی شدهاند که کنترل خارجی از طریق مالتیپلکسینگ را برای به حداقل رساندن تعداد پایههای اتصال مورد نیاز ممکن میسازند.
12. روندها و زمینه فناوری
- در حالی که این قطعه خاص نمایانگر فناوری نمایشگر بالغ است، در بستر روندهای در حال تکامل قرار دارد. استفاده از AlInGaP نشاندهنده پیشرفتی نسبت به LEDهای قدیمی GaAsP است که بازدهی و پایداری حرارتی بهتری ارائه میدهد. روندهای فعلی در نمایشگرهای نشانگر و ماتریس ساده شامل موارد زیر است:چگالی بالاتر و گام کوچکتر:
- ماژولهای مدرن ممکن است LEDهای بیشتری را در یک منطقه کوچکتر بستهبندی کنند تا وضوح بالاتری داشته باشند.فناوری نصب سطحی (SMT):
- طراحیهای جدیدتر اغلب از پکیجهای SMT برای مونتاژ خودکار استفاده میکنند، در حالی که این قطعه DIP برای نصب ترو-هول مناسب است.درایورهای یکپارچه:
- برخی از نمایشگرهای ماتریس معاصر با IC درایور داخلی عرضه میشوند که رابط را به یک اتصال داده سریال ساده (SPI/I2C) ساده میکنند.فناوریهای جایگزین:
برای کاربردهایی که نیازمند روشنایی بالاتر، رنگهای مختلف یا انعطافپذیری هستند، فناوریهایی مانند OLED (LED آلی) یا میکرو-LED در حال ظهور هستند. با این حال، برای بسیاری از کاربردهای سخت، حساس به هزینه و ساده که نیازمند قابلیت اطمینان بالا و یک نمایشگر قرمز استاندارد هستند، ماژولهای ماتریس نقطهای LED سنتی مانند LTP-7188KE همچنان یک راهحل عملی و مؤثر باقی میمانند.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد نوربرقی
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | لومن/وات | خروجی نور در هر وات برق، بالاتر به معنای صرفهجویی بیشتر انرژی است. | مستقیماً درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | لومن | کل نور ساطع شده از منبع، معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که نور به اندازه کافی روشن است یا نه. |
| زاویه دید | درجه، مثل 120 درجه | زاویهای که شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ | کلوین، مثل 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. | جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| شاخص نمود رنگ | بدون واحد، 100-0 | توانایی ارائه دقیق رنگهای جسم، Ra≥80 خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای پرتقاضا مانند مراکز خرید، موزهها استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ | مراحل بیضی مکآدام، مثل "5 مرحله" | متریک سازگاری رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ سازگارتر است. | رنگ یکنواخت را در سراسر همان دسته LEDها تضمین میکند. |
| طول موج غالب | نانومتر، مثل 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | فام قرمز، زرد، سبز LEDهای تکرنگ را تعیین میکند. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت در طول موجها را نشان میدهد. | بر نمود رنگ و کیفیت رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| 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. |
| جریان مستقیم | If | مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. | معمولاً درایو جریان ثابت، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، برای تاریکی یا فلاش استفاده میشود. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به شدت کنترل شود تا از آسیب جلوگیری شود. |
| ولتاژ معکوس | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا جهش ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، پایینتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قویتر دارد. |
| مقاومت ESD | V (HBM)، مثل 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، بالاتر به معنای کمتر آسیبپذیر است. | اقدامات ضد استاتیک در تولید لازم است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاح | متریک کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. | هر کاهش 10°C ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ خیلی زیاد باعث افت نور، تغییر رنگ میشود. |
| افت لومن | L70 / L80 (ساعت) | زمانی که روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه کاهش یابد. | مستقیماً "عمر خدمت" LED را تعریف میکند. |
| نگهداری لومن | % (مثل 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی | تخریب ماده | تخریب ناشی از دمای بالا در بلندمدت. | ممکن است باعث افت روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
بسته بندی و مواد
| اصطلاح | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | ماده محفظه محافظ تراشه، ارائه رابط نوری/حرارتی. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، تراشه معکوس | چینش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | تراشه آبی را میپوشاند، مقداری را به زرد/قرمز تبدیل میکند، به سفید مخلوط میکند. | فسفرهای مختلف بر کارایی، CCT و CRI تأثیر میگذارند. |
| عدسی/اپتیک | مسطح، میکروعدسی، TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
کنترل کیفیت و دسته بندی
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دسته لومن | کد مثل 2G، 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه مقادیر حداقل/حداکثر لومن دارد. | روشنایی یکنواخت را در همان دسته تضمین میکند. |
| دسته ولتاژ | کد مثل 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطبیق درایور، بهبود بازده سیستم. |
| دسته رنگ | بیضی مکآدام 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از محدوده باریک. | یکنواختی رنگ را تضمین میکند، از رنگ ناهموار در داخل وسایل جلوگیری میکند. |
| دسته CCT | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارد. | الزامات CCT صحنه مختلف را برآورده میکند. |
آزمون و گواهینامه
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون نگهداری لومن | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت افت روشنایی. | برای تخمین عمر LED استفاده میشود (با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80 تخمین میزند. | پیشبینی علمی عمر ارائه میدهد. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای آزمون نوری، الکتریکی، حرارتی را پوشش میدهد. | پایه آزمون شناخته شده صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی محیط زیست | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | شرط دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بازده انرژی | گواهی بازده انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | در خریدهای دولتی، برنامههای یارانه استفاده میشود، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |