فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
- 3. توضیح سیستم درجهبندی برگه مشخصات به صراحت بیان میکند که این قطعه "بر اساس شدت نور ساطعشده درجهبندی شده است." این نشاندهنده وجود یک فرآیند درجهبندی یا غربالگری پس از تولید است. به دلیل تفاوتهای ذاتی در فرآیند رشد اپیتاکسیال نیمههادی و ساخت تراشه، پارامترهای LED (مانند شدت نور و ولتاژ مستقیم) میتوانند بین دستههای مختلف و حتی درون یک دسته واحد متفاوت باشند. فرآیند درجهبندی شامل آزمایش هر واحد و دستهبندی آن در گروههای مختلف (درجهها) بر اساس پارامترهای اندازهگیری خاص است. برای LTD-5721AKF، معیار اصلی درجهبندی، شدت نور متوسط است. واحدها بر اساس خروجی نوری اندازهگیریشده در جریان آزمایش استاندارد (20mA) گروهبندی میشوند. این اطمینان میدهد که نمایشگرهای دریافتی مشتریان از سطح روشنایی یکسانی برخوردارند. اگرچه این برگه مشخصات مختصر به صراحت جزئیات را بیان نمیکند، اما معمولاً چنین نمایشگرهایی برای اطمینان از یکنواختی الکتریکی بر اساس ولتاژ مستقیم (VF) نیز درجهبندی میشوند و ممکن است برای حفظ یکنواختی رنگ بر اساس طول موج اصلی (λd) درجهبندی شوند، اگرچه پهنای نیمارتفاع باریک آن نشاندهنده خلوص ذاتی رنگ خوب است. 4. تحلیل منحنی عملکرد
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد بستهبندی
- 5.2 اتصالات پایه و مدار داخلی
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 7. توصیههای کاربردی
- 7.1 سناریوهای کاربردی متداول
- 7.2 ملاحظات طراحی
- 8. مقایسه و تمایز فنی
- 9. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 10. مطالعه موردی طراحی و کاربرد
- 11. معرفی اصول فنی
- 12. روندهای فناوری
1. مرور کلی محصول
LTD-5721AKF یک ماژول نمایشگر دیجیتال LED دو رقمی با عملکرد بالا است که به طور خاص برای کاربردهایی طراحی شده است که نیاز به خوانش دیجیتالی واضح، روشن و قابل اعتماد دارند. عملکرد اصلی آن ارائه دادههای دیجیتالی بصری در یک بستهبندی فشرده و کارآمد است. مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از فناوری نیمههادی پیشرفته AlInGaP برای ساخت تراشههای LED آن است، فناوریای که به دلیل تولید نور با بازده بالا در محدوده طیف نارنجی-زرد شناخته شده است. این فناوری، همراه با ساختار تراشه خاص بر روی بستر غیر شفاف GaAs، در کنار هم ویژگیهای کلیدی عملکرد این نمایشگر را رقم میزنند.
این دستگاه به عنوان نوع آند مشترک طبقهبندی میشود که پیکربندی استانداردی برای سادهسازی مدارهای راهاندازی نمایشگرهای چند قسمتی است. هر رقم دارای یک نقطه اعشار در سمت راست است که انعطافپذیری لازم برای نمایش اعداد اعشاری را فراهم میکند. طراحی فیزیکی از ترکیب صفحه خاکستری و قطعات سفید استفاده میکند، ترکیبی که به دقت برای حداکثر کردن کنتراست و بهبود خوانایی کاراکترها تحت شرایط نوری مختلف طراحی شده است. ارتفاع کاراکتر 0.56 اینچ (14.22 میلیمتر) آن را برای کاربردهایی مناسب میسازد که نیاز به خواندن اطلاعات از فاصله متوسط دارند، اما به اجزای بیش از حد بزرگ نیاز ندارند.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
مقادیر حداکثر مطلق محدودیتهای تنشی را تعریف میکنند که ممکن است منجر به آسیب دائمی دستگاه شوند. کارکرد مداوم نمایشگر در شرایط نزدیک یا در این محدودیتها توصیه نمیشود، زیرا ممکن است عمر مفید آن را کاهش دهد.
- توان مصرفی هر سگمنت:70 mW. این حداکثر توانی است که یک بخش LED میتواند به صورت ایمن به صورت گرما تلف کند بدون آنکه آسیب ببیند.
- جریان مستقیم پیک هر بخش:60 mA. این مقدار جریان برای شرایط پالسی (فرکانس 1 کیلوهرتز، چرخه کاری 10%) در نظر گرفته شده است و امکان دستیابی به روشنایی لحظهای بالاتر در طرحهای راهاندازی مالتیپلکس را فراهم میکند.
- جریان مستقیم پیوسته هر بخش:در دمای 25 درجه سانتیگراد 25 میلیآمپر است. این حداکثر جریان مستقیم توصیهشده برای کارکرد پیوسته یک سگمنت منفرد است. ضریب کاهش 0.28 میلیآمپر بر درجه سانتیگراد مشخص شده است، به این معنی که وقتی دمای محیط (Ta) از 25 درجه سانتیگراد فراتر میرود، حداکثر جریان مجاز پیوسته برای جلوگیری از گرمای بیش از حد کاهش مییابد.
- ولتاژ معکوس هر سگمنت:5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس بیش از این مقدار ممکن است به اتصال PN LED آسیب برساند.
- محدوده دمای کار و ذخیرهسازی:35°C- تا +105°C. این دستگاه برای تحمل دمای درجه صنعتی درجهبندی شده است.
- شرایط لحیمکاری:دمای لحیم کاری موجی 260 درجه سانتیگراد و حداکثر 3 ثانیه است، به شرطی که دمای بدنه قطعه از حداکثر دمای نامی تجاوز نکند. این امر برای مونتاژ حیاتی است و از آسیب حرارتی به پکیج پلاستیکی و اتصالات داخلی جلوگیری میکند.
2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
این پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد (Ta = 25°C) اندازهگیری شده و عملکرد معمول قطعه را تعریف میکنند.
- میانگین شدت نور (IV):در IF= 20 mA، 43.75 mcd (حداقل)، 70 mcd (مقدار معمول). این معیاری برای توان خروجی نور درکشده توسط چشم انسان است. شرایط آزمایش از 1 mA به 20 mA اصلاح شده است که نشاندهنده جریان کاری استاندارد برای مشخصات روشنایی است.
- طول موج تابش اوج (λp):611 نانومتر (مقدار معمول). این طول موجی است که در آن توزیع توان طیفی نور گسیلی به حداکثر مقدار خود میرسد.
- عرض نیمخط (Δλ):17 نانومتر (مقدار معمول). این پارامتر خلوص طیفی یا پهنای باند نور گسیلی را نشان میدهد و با عرض در نیمهی بیشینه (FWHM) قلهی گسیل اندازهگیری میشود.
- طول موج اصلی (λd):605 نانومتر (مقدار معمول). این طول موج منفردی است که به بهترین نحو رنگ درکشده نور را نشان میدهد و بر اساس طیف انتشار و توابع تطبیق رنگ CIE محاسبه میشود.
- ولتاژ مستقیم هر سگمنت (VF):در IF= 20 میلیآمپر، 2.05 ولت (حداقل)، 2.6 ولت (مقدار معمول). این افت ولتاژ دو سر سگمنت LED در حین کار است. طراح باید اطمینان حاصل کند که مدار درایو قادر به تأمین این ولتاژ است.
- جریان معکوس هر سگمنت (IR):در VRدر V = 5، 100 μA (حداکثر). این جریان نشتی کوچکی است که هنگام اعمال ولتاژ معکوس مشخص شده جاری میشود.
- نسبت تطبیق شدت نور:برای نواحی نوردهی مشابه، حداکثر 2:1. این پارامتر حداکثر نسبت مجاز بین درخشانترین و تاریکترین بخشهای داخلی دستگاه را تحت شرایط درایو یکسان تعیین میکند و یکنواختی بصری را تضمین میکند.
توضیح اندازهگیری:مقادیر شدت نور با استفاده از ترکیب حسگر و فیلتر اندازهگیری میشوند که به گونهای طراحی شدهاند تا تابع نوری بینایی روشن CIE را تقریب بزنند. این تابع حساسیت طیفی چشم انسان استاندارد را در شرایط نور معمولی (بینایی روشن) شبیهسازی میکند.
3. توضیح سیستم درجهبندی
برگه مشخصات به صراحت بیان میکند که دستگاه "بر اساس شدت نور درجهبندی شده است". این نشاندهنده وجود یک فرآیند درجهبندی یا غربالگری پس از تولید است. به دلیل تفاوتهای ذاتی در فرآیند رشد اپیتاکسیال نیمههادی و ساخت تراشه، پارامترهای LED (مانند شدت نور و ولتاژ مستقیم) میتوانند بین دستههای مختلف و حتی درون یک دسته متفاوت باشند.
فرآیند دستهبندی شامل آزمایش هر واحد و قرار دادن آن در گروههای مختلف (دستهها) بر اساس پارامترهای اندازهگیری خاص است. برای LTD-5721AKF، معیار اصلی دستهبندیمیانگین شدت نوراست. واحدها بر اساس خروجی نوری اندازهگیری شده در جریان آزمایش استاندارد (20mA) گروهبندی میشوند. این امر تضمین میکند که مشتریان نمایشگرهایی با سطح روشنایی یکنواخت دریافت میکنند. اگرچه این برگه مشخصات مختصر به طور صریح جزئیات را بیان نمیکند، اما معمولاً چنین نمایشگرهایی برای اطمینان از یکنواختی الکتریکی بر روی ولتاژ مستقیم (VF) نیز دستهبندی میشوند و ممکن است بر اساس طول موج اصلی (λdبرای حفظ یکنواختی رنگ، درجهبندی انجام میشود، اگرچه پهنای نیمعرض باریک آن نشاندهنده خلوص ذاتی خوب است.
4. تحلیل منحنی عملکرد
دیتاشیت در صفحه 5 به "منحنیهای مشخصه الکتریکی/نوری معمول" اشاره میکند. اگرچه نمودار خاصی در متن ارائه نشده است، اما میتوانیم محتوای و معنای استاندارد آن را بر اساس پارامترهای فهرست شده استنباط کنیم.
منحنیهای معمول برای چنین دستگاههایی شامل موارد زیر است:
- جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):این نمودار رابطه غیرخطی بین جریان عبوری از LED و ولتاژ دو سر آن را نشان میدهد. این موضوع برای طراحی مدارهای محدودکننده جریان حیاتی است. منحنی یک ولتاژ آستانه (حدود 2 ولت) را نشان خواهد داد و پس از آن جریان با افزایش جزئی ولتاژ به سرعت افزایش مییابد.
- شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-L):این نمودار نشان میدهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان درایو تغییر میکند. در محدودهای مشخص معمولاً خطی است، اما در جریانهای بسیار بالا به دلیل اثرات حرارتی و کاهش بازده به اشباع میرسد. این منحنی نقطه آزمایش 20mA برای مشخصات شدت را تأیید میکند.
- شدت نور در مقابل دمای محیط:این منحنی کاهش خروجی نور را با افزایش دمای اتصال LED نشان میدهد. مشخص است که بازده LEDهای AlInGaP وابسته به دما است و خروجی معمولاً با افزایش دما کاهش مییابد. این موضوع مبنایی برای طراحی مدیریت حرارتی فراهم میکند.
- توزیع طیفی:نمودار شدت نسبی در برابر طول موج که قلهای در حدود 611 نانومتر و پهنای نیمقدار حدود 17 نانومتر را نشان میدهد و گسیل تکرنگ زرد-نارنجی را تأیید میکند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد بستهبندی
این قطعه در بستهبندی استاندارد نمایشگر LED عرضه میشود. نقشه ابعاد، اندازههای کلیدی برای طراحی پد PCB (برد مدار چاپی) و یکپارچهسازی مکانیکی را ارائه میدهد. توضیحات کلیدی در شکل شامل موارد زیر است:
- تمام ابعاد خطی بر حسب میلیمتر (mm) مشخص شدهاند.
- تلرانس پیشفرض ابعاد ±0.25 میلیمتر است، مگر اینکه خلاف آن به طور خاص مشخص شده باشد.
- تلرانس خاص برای انحراف نوک پایه ±0.4 میلیمتر است که برای اطمینان از همترازی صحیح پایه با سوراخ PCB در فرآیند نصب خودکار بسیار مهم است.
5.2 اتصالات پایه و مدار داخلی
این قطعه در بستهبندی دو ردیفه (DIP) با 18 پین ارائه میشود. نمودار مدار داخلی و جدول اتصالات پین برای رابط الکتریکی صحیح ضروری هستند.
- نوع مدار:آند مشترک. این بدان معناست که پایانههای آند تمام بخشهای LED هر رقم در داخل به یکدیگر متصل شدهاند. برای روشن کردن یک بخش، باید پایه کاتد مربوطه آن را به سطح پایین راند (متصل به زمین یا پایانه جذب جریان)، در حالی که آند مشترک آن رقم را به سطح بالا راند (از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان به منبع تغذیه مثبت متصل شود).
- آرایش پایهها:یک جدول دقیق هر شماره پایه را به عملکرد آن نگاشت میکند: کاتد یک بخش خاص (A-G، DP) از رقم 1 یا رقم 2، یا آند مشترک هر رقم. به عنوان مثال، پایه 1 کاتد بخش 'E' رقم 1 است و پایه 14 آند مشترک رقم 1 است. این نگاشت دقیق برای ایجاد دنبالههای راهاندازی صحیح در نرمافزار میکروکنترلر یا IC درایور ضروری است.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
پردازش صحیح در طول فرآیند مونتاژ برای قابلیت اطمینان حیاتی است. برگه مشخصات پارامترهای لحیمکاری خاصی را ارائه میدهد.
- Wave Soldering:شرایط توصیه شده 260 درجه سانتیگراد و حداکثر 3 ثانیه است. یادداشت "1/16 اینچ زیر صفحه نصب" ممکن است به عمقی اشاره کند که پایهها باید در موج قلع فرو بروند.
- شرایط کلیدی:مهمترین نکته قابل توجه این است که "دمای دستگاه (در طول مونتاژ) [نباید] از حداکثر دمای مجاز تجاوز کند." این بدان معناست که در طول کل فرآیند لحیمکاری (شامل مراحل پیشگرم و پسگرم)، دمای خود بستهبندی نمایشگر LED هرگز نباید از حداکثر دمای ذخیرهسازی ۱۰۵ درجه سانتیگراد فراتر رود. عدم رعایت این امر ممکن است منجر به لایهلایه شدن داخلی، ترک خوردن لنز یا کاهش عملکرد تراشه LED شود.
- عملیات عمومی:باید اقدامات پیشگیرانه استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) رعایت شود، زیرا تراشههای LED به الکتریسیته ساکن حساس هستند.
7. توصیههای کاربردی
7.1 سناریوهای کاربردی متداول
LTD-5721AKF برای کاربردهای مختلف صنعتی، تجاری و ابزار دقیق که نیاز به نمایش دیجیتال فشرده، روشن و قابل اعتماد دارند مناسب است. نمونهها شامل موارد زیر میشود:
- تجهیزات آزمایش و اندازهگیری:مولتیمتر دیجیتال، فرکانسشمار، منبع تغذیه، نمایشدهنده قرائت سنسور.
- کنترل صنعتی:ابزارهای پنلی برای نمایش دما، فشار، سرعت یا شمارش روی ماشینآلات.
- لوازم خانگی مصرفی:لوازم آشپزخانه پیشرفته، تیونر تجهیزات صوتی، ساعتهای دیجیتال یا تایمرهای مدل قدیمی.
- بازار پس از فروش خودرو:ماژولهای ابزار دقیق و نمایش (اگرچه مشخصات محیطی باید برای الزامات خاص خودرو تأیید شوند).
7.2 ملاحظات طراحی
- محدود کردن جریان:LED یک قطعهی جریانمحور است. برای هر اتصال آند مشترک (یا در طراحیهای پیشرفتهتر درایور جریان ثابت، برای هر سگمنت) باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کرد تا جریان کاری بر اساس دستورالعملهای کاهش بار، روی 20 میلیآمپر یا کمتر تنظیم شود. مقدار مقاومت با استفاده از R = (Vمنبع تغذیه- VF- Vافت ولتاژ اشباع درایو) / IF.
- درایو چندکاره:对于双位数显示器,复用是标准的驱动技术。数字一个接一个地快速连续点亮(例如,频率>100 Hz)。这需要顺序控制共阳极引脚(数字)和阴极引脚(段)。这种方法减少了所需的驱动引脚数量和总功耗。
- زاویه دید:مشخصات فنی ادعای "زاویه دید گسترده" دارد که برای نمایشگرهای LED با لنز یا سطح پخشکننده نور معمول است. این نکته باید هنگام قرار دادن نمایشگر در محصول نهایی در نظر گرفته شود.
- مدیریت حرارتی:اگرچه این دستگاه میتواند تا دمای 105 درجه سانتیگراد کار کند، اما بازده نوری آن با افزایش دما کاهش مییابد. برای دستیابی به بهترین روشنایی و طول عمر، توصیه میشود در طراحی، تهویه یا خنککنندگی کافی در نظر گرفته شود، بهویژه هنگام کار نزدیک به حداکثر جریان یا در دمای محیط بالا.
8. مقایسه و تمایز فنی
عوامل کلیدی تمایز LTD-5721AKF در مقایسه با سایر نمایشگرهای LED دیجیتال (بهویژه فناوریهای قدیمی) شامل موارد زیر است:
- مقایسه فناوری AlInGaP با GaAsP یا GaP سنتی:در مقایسه با مواد نیمههادی قدیمی، LEDهای AlInGaP بازده نوری و روشنایی بهمراتب بالاتری در رنگهای قرمز، نارنجی و زرد ارائه میدهند. این امر منجر به قابلیت دید بهتر و/یا مصرف انرژی کمتر در سطح روشنایی ادراکی یکسان میشود.
- پنل خاکستری/قطعات کد سفید:ترکیب رنگ خاص پنل و قطعات برای دستیابی به کنتراست بالا طراحی شده است. پنل خاکستری نور محیطی بیشتری نسبت به پنل سیاه جذب میکند و بازتاب را کاهش میدهد، در حالی که ناحیه قطعات سفید به پخش یکنواخت نور نارنجی-زرد منتشرشده کمک کرده و ظاهر کاراکترها را بهبود میبخشد.
- بستهبندی بدون سرب (مطابق با RoHS):ساختار این دستگاه با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS) مطابقت دارد و برای محصولاتی مناسب است که در بازارهایی با مقررات سختگیرانه محیط زیستی به فروش میرسند. این یک عامل تمایز کلیدی در انطباق است.
- قابلیت اطمینان حالت جامد:مانند تمام LEDها، در مقاومت در برابر ضربه/ارتعاش، قابلیت روشن شدن فوری و عمر طولانی از نمایشگرهای مکانیکی (مانند نمایشگرهای فلپی) یا نمایشگرهای فلورسنت خلأ (VFD) برتر است.
9. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
Q1: هدف از "نسبت تطبیق شدت نور" 2:1 چیست؟
A1: این نسبت اطمینان از یکنواختی بصری را فراهم میکند. این تضمین میکند که در یک واحد نمایش منفرد، تحت شرایط الکتریکی یکسان، روشنایی هر بخش بیش از دو برابر بخشهای دیگر نباشد. این امر از ناهموار یا "لکهلکه" به نظر رسیدن اعداد جلوگیری میکند.
Q2: آیا میتوانم این نمایشگر را با منبع تغذیه 5V راهاندازی کنم؟
A2: بله، منبع تغذیه 5V بسیار رایج است. با این حال، شما باید یک مقاومت محدود کننده جریان را به صورت سری در هر آند مشترک قرار دهید. با استفاده از V معمولیFولتاژ 2.6 ولت، جریان هدف IF20 میلیآمپر است، مقدار مقاومت تقریباً (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 اهم است. مقاومت استاندارد 120Ω یا 150Ω مناسب است و میتوان آن را بر اساس V واقعیFو روشنایی مورد نیاز تنظیم کرد.
Q3: "آند مشترک" برای طراحی مدار من به چه معناست؟
A3: در پیکربندی آند مشترک، شما ولتاژ مثبت را به پایه مشترک رقم مورد نظر برای فعالسازی اعمال میکنید. سپس، جریان را از طریق پایههای کاتد بخشهایی که میخواهید در آن رقم روشن شوند، به زمین میکشید. مدار درایو شما (میکروکنترلر یا IC درایور) باید به گونهای پیکربندی شود که جریان را به آند برساند و از کاتد جریان بکشد.
Q4: چرا طول موج اوج (611nm) با طول موج اصلی (605nm) متفاوت است؟
A4: این برای LED طبیعی است. طول موج اوج، بالاترین نقطه تحتاللفظی روی منحنی طیف انتشار است. طول موج اصلی بر اساس کل طیف و پاسخ رنگی چشم انسان محاسبه میشود؛ این طول موج واحد نور خالصی است که به نظر همان رنگ را دارد. این تفاوت، شکل و عدم تقارن طیف انتشار واقعی LED را توضیح میدهد.
10. مطالعه موردی طراحی و کاربرد
صحنه: طراحی یک نمایشگر ساده برای خواندن ولتمتر دیجیتال.
یک طراح در حال ایجاد یک ولتمتر DC با محدوده 0-20 ولت است. مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) یک مقدار دهدهی کدگذاری شده باینری (BCD) خروجی میدهد. این داده BCD باید به فرمت 7-سگمنت تبدیل شده و روی دو رقم نمایش داده شود (مثلاً 19.99V).
پیادهسازی:
استفاده از یک میکروکنترلر با پینهای I/O کافی (یا یک IC رمزگشا/درایور اختصاصی BCD به 7 قطعه).
اتصال پینهای I/O میکروکنترلر به کاتدهای قطعه (A-G، DP) LTD-5721AKF.
اتصال دو پین دیگر میکروکنترلر به دو آند مشترک (رقم 1 و رقم 2).
در نرمافزار، یک روال مالتیپلکس بنویسید. ابتدا محاسبه میکند که کدام قطعات برای رقم 1 (دهگان) باید روشن شوند، پین آند رقم 1 را فعال (HIGH) کرده و پینهای کاتد قطعه مربوطه را LOW میکند. پس از یک تأخیر کوتاه (مثلاً 5ms)، رقم 1 را غیرفعال کرده، قطعات رقم 2 (یکان) را محاسبه میکند، آند رقم 2 را فعال کرده و پینهای قطعه آن را LOW میکند. این چرخه به سرعت تکرار میشود.
قرار دادن مقاومتهای محدودکننده جریان (مثلاً 150Ω) روی خطوط آند مشترک بین پینهای میکروکنترلر و نمایشگر. مقدار مقاومت بر اساس ولتاژ منبع تغذیه (مثلاً 5V) و جریان قطعه مورد نظر (~20mA) انتخاب میشود.
6. طراحی پنل خاکستری/قطعات سفید تضمین میکند که نمایشگر در شرایط روشنایی زیاد به راحتی قابل خواندن باشد.
11. معرفی اصول فنی
جزء اصلی نوردهنده، تراشه LED از جنس AlInGaP است. AlInGaP یک نیمههادی مرکب از گروه III-V است. با کنترل دقیق نسبت آلومینیوم (Al)، ایندیم (In)، گالیم (Ga) و فسفر (P) در فرآیند رشد کریستال (معمولاً از طریق رسوب شیمیایی فاز بخار آلی فلزی - MOCVD)، مهندسان میتوانند شکاف نواری ماده را تنظیم کنند. انرژی شکاف نواری مستقیماً طول موج (رنگ) فوتونهای ساطعشده هنگام ترکیب مجدد الکترونها با حفرهها در ناحیه اتصال را تعیین میکند.
در LTD-5721AKF، ترکیب آن برای تابش در ناحیه نارنجی-زرد (~605-611 نانومتر) تنظیم شده است. تراشه بر روی بستر گالیم آرسنید (GaAs) غیرشفاف ساخته میشود. "پنل خاکستری" نمایشگر بخشی از قالبگیری پلاستیکی محفظه است که شامل یک پخشکننده نور برای انتشار یکنواخت نور از تراشه کوچک به ناحیه بزرگتر قطعات میشود. مدار داخلی از اتصال سیمی برای وصل کردن آند و کاتد چندین تراشه LED (یک عدد برای هر قطعه از هر رقم) به پایههای مناسب بستهبندی استفاده میکند و یک ماتریس آند مشترک را مطابق با آرایش پایههای توصیفشده تشکیل میدهد.
12. روندهای فناوری
اگرچه نمایشگرهای عددی LED گسسته مانند LTD-5721AKF در کاربردهای خاص همچنان مرتبط هستند، روند کلی فناوری نمایش تغییر کرده است. برای طراحیهای جدید، طراحان معمولاً موارد زیر را در نظر میگیرند:
- نمایشگرهای LED ماتریس نقطهای یکپارچه:این نمایشگرها عملکرد الفبایی-عددی و نمادین ارائه میدهند، نه صرفاً عددی، و انعطافپذیری بیشتری در ابعاد بستهبندی مشابه فراهم میکنند.
- نمایشگرهای OLED (LED آلی):تضاد رنگ برتر، زاویه دید گستردهتر و طراحی باریکتر ارائه میدهند، اگرچه از نظر تاریخی در کاربردهای صنعتی، وضعیت طول عمر و هزینه متفاوت بوده است.
- ماژول TFT-LCD:قابلیتهای گرافیکی کامل، رنگ و نمایش اطلاعات پیچیده را فراهم میکنند، اگرچه به مدارهای الکترونیکی درایور و نور پسزمینه پیچیدهتری نیاز دارند.
- روند داخلی نمایشگر LED:راندمان (لومن بر وات) تمام رنگهای LED به طور مداوم در حال بهبود است، توسعه بستهبندیهای مقاومتر و تحملکنندهتر دما، و ادغام مستقیم الکترونیک درایور در ماژول نمایش برای سادهسازی طراحی سیستم.
ارزش پایدار دستگاههایی مانند LTD-5721AKF در سادگی، استحکام، روشنایی بالا، هزینه کم برای کاربردهای کاملاً دیجیتال و سهولت واسط با میکروکنترلر نهفته است که جایگاه آنها را برای عملکرد قرائت تخصصی در اکوسیستم الکترونیکی تضمین میکند.
شرح اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
1. شاخصهای اصلی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن بر وات) | شار نوری منتشر شده به ازای هر وات انرژی الکتریکی، هرچه بیشتر باشد، صرفهجویی در انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم سطح کارایی انرژی چراغ و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری (Luminous Flux) | lm (لومن) | کل مقدار نور ساطعشده از یک منبع نور که معمولاً به آن "روشنایی" میگویند. | تعیین میکند که آیا چراغ به اندازه کافی روشن است یا خیر. |
| زاویه تابش (Viewing Angle) | درجه، مانند 120 درجه | زاویهای که در آن شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو نور را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ (CCT) | K (کلوین)، مانند 2700K/6500K | دمای رنگ نور: مقادیر پایینتر متمایل به زرد/گرم و مقادیر بالاتر متمایل به سفید/سرد هستند. | تعیینکننده جو نورپردازی و صحنههای کاربردی مناسب. |
| شاخص نمود رنگ (CRI / Ra) | بدون واحد، ۰–۱۰۰ | توانایی منبع نور در بازتولید رنگ واقعی اشیاء، Ra≥۸۰ مطلوب است. | تأثیر بر اصالت رنگ، برای استفاده در مکانهای با نیاز بالا مانند مراکز خرید و گالریهای هنری. |
| رنگپذیری (SDCM) | مراحل بیضی مکآدام، مانند "5-step" | A quantitative indicator of color consistency; the smaller the step number, the more consistent the color. | Ensuring no color variation among the same batch of luminaires. |
| طول موج غالب (Dominant Wavelength) | نانومتر (nm)، مانند 620nm (قرمز) | مقدار طول موج متناظر با رنگ LED رنگی. | تعیین کننده فام (Hue) LED های تکرنگ مانند قرمز، زرد و سبز. |
| Spectral Distribution | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت نور ساطعشده از LED را در طولموجهای مختلف نشان میدهد. | بر کیفیت رنگ و نمایش رنگ تأثیر میگذارد. |
دوم: پارامترهای الکتریکی
| اصطلاحات | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم (Forward Voltage) | Vf | حداقل ولتاژ مورد نیاز برای روشن شدن LED، مشابه "آستانه راهاندازی". | ولتاژ منبع تغذیه درایور باید ≥Vf باشد، در صورت اتصال سری چند LED، ولتاژها جمع میشوند. |
| جریان مستقیم (Forward Current) | If | مقدار جریانی که باعث درخشش عادی LED میشود. | معمولاً از درایو جریان ثابت استفاده میشود، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس (Pulse Current) | Ifp | جریان اوج قابل تحمل در مدت زمان کوتاه، برای تنظیم نور یا فلاش. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به دقت کنترل شوند، در غیر این صورت باعث گرمای بیش از حد و آسیب میشود. |
| ولتاژ معکوس (Reverse Voltage) | Vr | حداکثر ولتاژ معکوس قابل تحمل توسط LED، که در صورت تجاوز ممکن است باعث شکست شود. | در مدار باید از اتصال معکوس یا شوک ولتاژ جلوگیری شود. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به نقطه لحیمکاری. هرچه مقدار آن کمتر باشد، دفع حرارت بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیازمند طراحی خنککننده قویتر است، در غیر این صورت دمای اتصال افزایش مییابد. |
| تحمل تخلیه الکترواستاتیک (ESD Immunity) | V (HBM)، مانند 1000V | مقاومت در برابر ضربه الکترواستاتیک، هرچه مقدار بالاتر باشد، آسیبپذیری در برابر الکتریسیته ساکن کمتر است. | در فرآیند تولید باید اقدامات ضد الکتریسیته ساکن بهخوبی رعایت شود، بهویژه برای LEDهای با حساسیت بالا. |
سه: مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاحات | شاخصهای کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال (Junction Temperature) | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. | به ازای هر کاهش 10 درجه سانتیگراد، عمر ممکن است دو برابر شود؛ دمای بیش از حد بالا منجر به افت نور و جابجایی رنگ میشود. |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (ساعت) | مدت زمان لازم برای کاهش روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه. | تعریف مستقیم "عمر مفید" LED. |
| نرخ حفظ لومن (Lumen Maintenance) | % (مانند 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از مدتی استفاده. | نشاندهنده توانایی حفظ روشنایی پس از استفاده طولانیمدت. |
| تغییر رنگ (Color Shift) | Δu′v′ یا بیضیهای مکآدام | میزان تغییر رنگ در طول فرآیند استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنهی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| Thermal Aging | کاهش عملکرد مواد | تخریب مواد بستهبندی ناشی از دمای بالا در طولانیمدت. | ممکن است منجر به کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
چهارم: بستهبندی و مواد
| اصطلاحات | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC, PPA, سرامیک | مواد پوستهای که تراشه را محافظت کرده و رابطهای نوری و حرارتی فراهم میکنند. | EMC مقاومت حرارتی خوب و هزینه کم دارد؛ سرامیک اتلاف حرارتی بهتری دارد و عمر طولانیتری دارد. |
| ساختار تراشه | نصب معمولی، نصب معکوس (Flip Chip) | روشهای چیدمان الکترودهای تراشه. | در روش معکوس، خنککاری بهتر و بازده نوری بالاتر است و برای توانهای بالا مناسب میباشد. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | روی تراشه آبی پوشش داده شده، بخشی به نور زرد/قرمز تبدیل شده و با هم ترکیب میشوند تا نور سفید ایجاد کنند. | فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر میگذارند. |
| طراحی لنز/اپتیک | صفحهای، میکرولنز، بازتاب کلی | ساختار نوری سطح بستهبندی، توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه تابش و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
پنجم: کنترل کیفیت و درجهبندی
| اصطلاحات | محتوای درجهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دستهبندی شار نوری | کدها مانند 2G، 2H | گروهبندی بر اساس سطح روشنایی، هر گروه دارای حداقل/حداکثر مقدار لومن است. | اطمینان از یکنواختی روشنایی در یک دسته محصول. |
| دستهبندی ولتاژ | کدهایی مانند 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | برای تطبیق آسانتر با منبع تغذیه درایور و بهبود بازدهی سیستم. |
| دستهبندی بر اساس ناحیه رنگی | 5-step MacAdam ellipse | گروهبندی بر اساس مختصات رنگی، اطمینان از قرارگیری رنگها در محدودهای بسیار کوچک. | تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از ناهمگونی رنگ در داخل یک چراغ. |
| درجهبندی دمای رنگ | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس دمای رنگ، هر گروه دارای محدوده مختصات مربوطه است. | پاسخگویی به نیازهای دمای رنگ در سناریوهای مختلف. |
شش: آزمایش و گواهینامهدهی
| اصطلاحات | استاندارد/آزمایش | توضیح ساده | معنا |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمایش حفظ لومن | روشنایی طولانیمدت در شرایط دمای ثابت و ثبت دادههای کاهش روشنایی. | برای محاسبه عمر LED (همراه با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد برونیابی عمر | تخمین عمر در شرایط استفاده واقعی بر اساس دادههای LM-80. | ارائه پیشبینی علمی عمر. |
| IESNA standard | استاندارد انجمن مهندسی روشنایی | شامل روشهای آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی میشود. | مبنای آزمایشی پذیرفتهشده در صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی زیستمحیطی | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (مانند سرب، جیوه) در محصول. | شرایط دسترسی به بازارهای بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بهرهوری انرژی | گواهی بهرهوری انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | معمولاً در پروژههای خرید دولتی و یارانهای برای افزایش رقابتپذیری بازار استفاده میشود. |