فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
- 2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی
- 2.1 ویژگیهای فوتوالکتریک
- 2.2 پارامترهای الکتریکی
- 2.3 ریتینگهای حداکثر مطلق و ویژگیهای حرارتی
- 3. توضیح سیستم درجهبندیدیتاشیت نشان میدهد که دستگاه بر اساس شدت نور دستهبندی شده است. این به معنای فرآیند بنینگ یا درجهبندی است که در آن واحدها بر اساس خروجی نور اندازهگیری شده در جریان آزمایش استاندارد (احتمالاً 1mA یا 20mA) مرتب میشوند. این امر اطمینان میدهد که مشتریان نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت دریافت میکنند. در حالی که کدهای بن یا محدودههای خاص در این سند جزئیات داده نشده است، چنین سیستمی معمولاً شامل گروهبندی دستگاهها در دستههایی (مانند روشنایی بالا، روشنایی استاندارد) برای برآوردن نیازهای کاربردی مختلف یا تضمین حداقل سطح عملکرد است. نسبت تطابق شدت نور 2:1 یک مشخصه مرتبط است که تغییرات درون یک دستگاه را کنترل میکند.4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 نقشه ابعادی
- 5.2 اتصال پایهها و شناسایی پلاریته
- 5.3 دیاگرام مدار داخلی
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 7. پیشنهادات کاربردی
- 7.1 سناریوهای کاربردی معمول
- 7.2 ملاحظات طراحی و پیادهسازی مدار
- 8. مقایسه و تمایز فنی
- 9. پرسشهای متداول بر اساس پارامترهای فنی
- 10. مورد عملی طراحی و استفاده
- 11. معرفی اصل عملکرد
- 12. روندهای توسعه
1. مرور کلی محصول
این دستگاه یک ماژول نمایشگر با ارتفاع رقم 0.3 اینچ (7.62 میلیمتر) است. طراحی آن به گونهای است که خروجی عددی واضح و با قابلیت دید بالا را در یک فرم فاکتور فشرده ارائه میدهد. فناوری هستهای آن از چیپهای LED زرد AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) استفاده میکند. این چیپها بر روی یک زیرلایه غیرشفاف GaAs (گالیم آرسنید) ساخته شدهاند که به کنتراست و عملکرد نمایشگر کمک میکند. طراحی بصری آن دارای صفحهای سیاه با سگمنتهای سفید است که با افزایش کنتراست بین نواحی روشن و خاموش، خوانایی را بهینه میکند.
1.1 مزایای اصلی و بازار هدف
این نمایشگر چندین مزیت کلیدی ارائه میدهد که آن را برای طیف وسیعی از کاربردها مناسب میسازد. مزایای اصلی آن شامل نیاز به توان کم (که برای دستگاههای باتریخور یا کممصرف ضروری است)، روشنایی بالا و کنتراست بالا (که خوانایی را حتی در محیطهای پرنور تضمین میکند)، زاویه دید گسترده (که امکان خواندن اطلاعات از موقعیتهای مختلف را فراهم میکند)، قابلیت اطمینان حالت جامد (بدون قطعات متحرک و طول عمر عملیاتی معمولاً بیشتر در مقایسه با سایر فناوریهای نمایش)، دستهبندی بر اساس شدت نور (نشاندهنده عملکرد یکنواخت و کنترل کیفیت) و سگمنتهای یکنواخت و پیوسته (که به ظاهر عالی کاراکتر کمک میکنند) میباشد. این ترکیب از ویژگیها، نمایشگر را برای کاربردهایی مانند پنلهای ابزار دقیق، تجهیزات آزمایشی، الکترونیک مصرفی، کنترلهای صنعتی و هر دستگاهی که نیاز به نمایش عددی قابل اطمینان، واضح و کارآمد دارد، ایدهآل میسازد.
2. تفسیر عمیق و عینی پارامترهای فنی
2.1 ویژگیهای فوتوالکتریک
عملکرد فتومتریک و رنگسنجی تحت شرایط آزمایش خاصی تعریف شده است. شدت نور متوسط (Iv) با حداقل 320 میکروکاندلا، مقدار معمول 800 میکروکاندلا و بدون حداکثر مشخص شده، هنگامی که در جریان مستقیم (IF) برابر با 1mA اندازهگیری میشود، تعیین شده است. این پارامتر نشاندهنده روشنایی درک شده سگمنتهای روشن است. طول موج اوج تابش (λp) برابر با 588 نانومتر است (در IF=20mA اندازهگیری شده) که خروجی را به طور قطع در ناحیه زرد طیف مرئی قرار میدهد. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) برابر با 15 نانومتر است (در IF=20mA) که خلوص طیفی یا باریکی باند طول موج نور ساطع شده را توصیف میکند؛ مقدار کوچکتر نشاندهنده رنگ تکفامتر است. طول موج غالب (λd) برابر با 587 نانومتر است (در IF=20mA) که طول موج واحدی است که چشم انسان آن را با رنگ نور مطابقت میدهد. شدت نور با استفاده از ترکیب سنسور و فیلتری اندازهگیری میشود که منحنی پاسخ چشم فتوبیک CIE را تقریب میزند و اطمینان حاصل میکند که اندازهگیری با بینایی انسان همبستگی دارد.
2.2 پارامترهای الکتریکی
مشخصات الکتریکی محدودیتها و شرایط عملیاتی را تعریف میکنند. ولتاژ مستقیم هر سگمنت (VF) دارای مقدار معمول 2.6 ولت و حداکثر 2.6 ولت است، زمانی که جریان مستقیم 20mA باشد. این افت ولتاژ در طول یک سگمنت LED هنگام هدایت است. جریان معکوس هر سگمنت (IR) حداکثر 100 میکروآمپر است، زمانی که ولتاژ معکوس (VR) معادل 5 ولت اعمال شود، که نشاندهنده سطح نشتی هنگام بایاس معکوس LED است. نسبت تطابق شدت نور (IV-m) به صورت 2:1 (در IF=1mA) مشخص شده است. این نسبت حداکثر تغییر مجاز در روشنایی بین سگمنتهای مختلف یک رقم یا بین ارقام را تعریف میکند و یکنواختی بصری را تضمین میکند.
2.3 ریتینگهای حداکثر مطلق و ویژگیهای حرارتی
این ریتینگها محدودیتهایی را مشخص میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. حداکثر اتلاف توان هر سگمنت 70 میلیوات است. حداکثر جریان مستقیم پیک هر سگمنت 60 میلیآمپر است، اما این فقط تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1 میلیثانیه) مجاز است. جریان مستقیم پیوسته هر سگمنت در دمای 25 درجه سانتیگراد، 25 میلیآمپر است. نکته مهم این است که این جریان باید به ازای هر درجه سانتیگراد بالاتر از 25 درجه سانتیگراد، به صورت خطی به میزان 0.33 میلیآمپر کاهش یابد (درینگ). به عنوان مثال، در دمای 50 درجه سانتیگراد، حداکثر جریان پیوسته برابر خواهد بود با: 25 میلیآمپر - (0.33 میلیآمپر/درجه سانتیگراد * 25 درجه سانتیگراد) = 16.75 میلیآمپر. این درینگ برای عملکرد قابل اطمینان در دماهای بالا بسیار حیاتی است. حداکثر ولتاژ معکوس هر سگمنت 5 ولت است. محدوده دمای عملیاتی و ذخیرهسازی از 35- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد است. حداکثر دمای لحیمکاری 260 درجه سانتیگراد به مدت حداکثر 3 ثانیه است که در فاصله 1.6 میلیمتری زیر صفحه نشیمن دستگاه اندازهگیری میشود.
3. توضیح سیستم درجهبندی
دیتاشیت نشان میدهد که دستگاه بر اساس شدت نور دستهبندی شده است. این به معنای فرآیند بنینگ یا درجهبندی است که در آن واحدها بر اساس خروجی نور اندازهگیری شده در جریان آزمایش استاندارد (احتمالاً 1mA یا 20mA) مرتب میشوند. این امر اطمینان میدهد که مشتریان نمایشگرهایی با سطوح روشنایی یکنواخت دریافت میکنند. در حالی که کدهای بن یا محدودههای خاص در این سند جزئیات داده نشده است، چنین سیستمی معمولاً شامل گروهبندی دستگاهها در دستههایی (مانند روشنایی بالا، روشنایی استاندارد) برای برآوردن نیازهای کاربردی مختلف یا تضمین حداقل سطح عملکرد است. نسبت تطابق شدت نور 2:1 یک مشخصه مرتبط است که تغییرات درون یک دستگاه را کنترل میکند.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
دیتاشیت به منحنیهای مشخصه الکتریکی/نوری معمول اشاره میکند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه نشدهاند، اما منحنیهای استاندارد برای چنین دستگاههایی معمولاً شامل موارد زیر میشوند:جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V): این نمودار رابطه بین جریان عبوری از LED و ولتاژ دو سر آن را نشان میدهد. این رابطه غیرخطی است و دارای یک ولتاژ مشخصه "زانو" (در حدود Vf معمول 2.6 ولت) است که پس از آن جریان با افزایش اندک ولتاژ به سرعت افزایش مییابد.شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی L-I): این نمودار نشان میدهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان درایو افزایش مییابد. این رابطه معمولاً در یک محدوده خطی است اما در جریانهای بسیار بالا میتواند به اشباع برسد.شدت نور در مقابل دمای محیط: این منحنی نشان میدهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای محیط کاهش مییابد و اهمیت مدیریت حرارتی و درینگ جریان را برجسته میکند.توزیع طیفی: نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج که اوج را در 588 نانومتر و پهنای نیمه 15 نانومتری را نشان میدهد و انتشار رنگ زرد را تأیید میکند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 نقشه ابعادی
ابعاد پکیج در یک نقشه ارائه شده است (که در متن به آن ارجاع داده شده اما جزئیات آن ذکر نشده). تمام ابعاد بر حسب میلیمتر (mm) مشخص شدهاند. تلرانس استاندارد برای این ابعاد ±0.25 میلیمتر (معادل ±0.01 اینچ) است، مگر اینکه یادداشت ویژگی خاصی خلاف آن را بیان کند. این نقشه برای چیدمان PCB (برد مدار چاپی) حیاتی است و اطمینان میدهد که فوتپرینت و الگوی سوراخها با دستگاه فیزیکی مطابقت دارد.
5.2 اتصال پایهها و شناسایی پلاریته
این دستگاه دارای پیکربندی 10 پایه است. این یک نمایشگر دو رقمی با آنود مشترک (دوپلکس) است. پایهها به شرح زیر هستند: پایه 1: کاتد G؛ پایه 2: بدون پایه (احتمالاً یک نگهدارنده مکانیکی یا استفاده نشده)؛ پایه 3: کاتد A؛ پایه 4: کاتد F؛ پایه 5: آنود مشترک (رقم 2)؛ پایه 6: کاتد D؛ پایه 7: کاتد E؛ پایه 8: کاتد C؛ پایه 9: کاتد B؛ پایه 10: آنود مشترک (رقم 1). پیکربندی "آنود مشترک" به این معنی است که آندهای LEDهای هر رقم به طور داخلی به هم متصل شدهاند. برای روشن کردن یک سگمنت، پایه کاتد مربوطه باید به حالت LOW (متصل به زمین یا سینک جریان) درایو شود، در حالی که پایه آنود مشترک رقم مربوطه به حالت HIGH (متصل به منبع تغذیه مثبت از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان) درایو شود.
5.3 دیاگرام مدار داخلی
به یک دیاگرام مدار داخلی ارجاع داده شده است. برای یک نمایشگر 7 سگمنت دو رقمی با آنود مشترک، این دیاگرام معمولاً نشان میدهد: دو نود آنود مشترک، یکی برای هر رقم (پایههای 10 و 5). هفت خط کاتد (A, B, C, D, E, F, G) که هر کدام به سگمنت LED مربوطه در هر دو رقم متصل شدهاند. هر سگمنت LED (مثلاً سگمنت "A" رقم 1 و سگمنت "A" رقم 2) پایه کاتد یکسانی را به اشتراک میگذارد اما آند آن به آنود مشترک رقم مربوطه خود متصل است. این آرایش مالتیپلکسینگ تعداد کل پایههای مورد نیاز برای کنترل نمایشگر را کاهش میدهد.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
مشخصه کلیدی مونتاژ ارائه شده برای فرآیند لحیمکاری است. دستگاه میتواند حداکثر دمای لحیمکاری 260 درجه سانتیگراد را تحمل کند. این قرارگیری در معرض حرارت باید به حداکثر مدت 3 ثانیه محدود شود. دما در فاصله 1.6 میلیمتری زیر صفحه نشیمن قطعه روی PCB اندازهگیری میشود. این دستورالعمل برای فرآیندهای لحیمکاری موجی یا ریفلو برای جلوگیری از آسیب حرارتی به چیپهای LED یا پکیج پلاستیکی حیاتی است. برای لحیمکاری دستی، باید از هویه کنترل دمایی با حداقل زمان تماس استفاده شود. احتیاطهای استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در طول جابجایی و مونتاژ رعایت شود تا از پیوندهای نیمههادی محافظت گردد.
7. پیشنهادات کاربردی
7.1 سناریوهای کاربردی معمول
این نمایشگر برای هر کاربرد نیازمند نشانگر عددی واضح و قابل اطمینان مناسب است. مثالها عبارتند از: مولتیمترهای دیجیتال و اسیلوسکوپها. پنل مترهای ولتاژ، جریان یا دما. لوازم خانگی مصرفی مانند مایکروویو، ساعتهای دیجیتال یا تجهیزات صوتی. پنلهای کنترل و اتوماسیون صنعتی. تجهیزات تست و اندازهگیری. گیجهای جانبی خودرو (با در نظر گرفتن محدوده دمای عملیاتی). دستگاههای قابل حمل باتریخور به دلیل نیاز به توان کم.
7.2 ملاحظات طراحی و پیادهسازی مدار
هنگام طراحی مدار درایور، چندین عامل حیاتی هستند:محدود کردن جریان: هر سگمنت باید یک مقاومت سری محدودکننده جریان داشته باشد. مقدار مقاومت بر اساس ولتاژ تغذیه (Vcc)، ولتاژ مستقیم LED (Vf، معمولاً 2.6 ولت) و جریان مستقیم مورد نظر (If) محاسبه میشود. به عنوان مثال، برای درایو یک سگمنت در 20mA با تغذیه 5 ولت: R = (Vcc - Vf) / If = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 اهم.مالتیپلکسینگ: برای نمایشگرهای چند رقمی با آنود مشترک، از مالتیپلکسینگ استفاده میشود. میکروکنترلر به صورت متوالی آنود مشترک یک رقم را در هر زمان فعال میکند در حالی که الگوی سگمنت آن رقم را روی خطوط کاتد خروجی میدهد. سوئیچینگ باید به اندازه کافی سریع باشد (معمولاً >60 هرتز) تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود.آیسیهای درایور: استفاده از آیسیهای درایور اختصاصی نمایشگر LED (مانند MAX7219، TM1637) کنترل را ساده میکند، درایو جریان ثابت ارائه میدهد و مالتیپلکسینگ را به صورت داخلی مدیریت میکند.مدیریت حرارتی: به منحنی درینگ جریان بالاتر از 25 درجه سانتیگراد پایبند باشید. اگر نمایشگر در فضای بسته یا نزدیک سایر قطعات تولیدکننده حرارت است، اطمینان از تهویه مناسب ضروری است.
8. مقایسه و تمایز فنی
در مقایسه با سایر فناوریهای نمایش عددی، این نمایشگر LED زرد AlInGaP مزایای متمایزی ارائه میدهد:در مقابل LEDهای قرمز GaAsP/GaP: فناوری AlInGaP به طور کلی بازده و روشنایی بالاتر و پایداری دمایی بهتری نسبت به مواد قدیمی LED قرمز ارائه میدهد. رنگ زرد ممکن است در برخی کاربردها دید بهتری داشته باشد یا از نظر زیبایی شناسی ترجیح داده شود.در مقابل LCDها (نمایشگرهای کریستال مایع): LEDها از نوع گسیلنده هستند (نور خود را تولید میکنند)، که باعث میشود در شرایط کم نور بدون نیاز به بکلایت به راحتی قابل مشاهده باشند، در حالی که LCDهای بازتابی نیاز به نور محیطی دارند. LEDها زاویه دید بسیار گستردهتر و زمان پاسخ سریعتری دارند. با این حال، LCDها معمولاً برای نمایشهای استاتیک توان بسیار کمتری مصرف میکنند.در مقابل VFDها (نمایشگرهای فلورسنت خلاء): LEDها حالت جامد هستند، مستحکمتر، طول عمر بیشتری دارند و نیاز به الکترونیک درایو سادهتر و با ولتاژ پایینتری نسبت به VFDها دارند که به ولتاژ آند نسبتاً بالایی نیاز دارند. تمایزدهندههای کلیدی این دستگاه خاص، ارتفاع رقم 0.3 اینچی، ماده AlInGaP برای انتشار زرد، پیکربندی آنود مشترک و عملکرد مشخص شده آن در روشنایی، کنتراست و زاویه دید است.
9. پرسشهای متداول بر اساس پارامترهای فنی
س: هدف از پایه "بدون پایه" روی پایه 2 چیست؟
ج: این معمولاً یک نگهدارنده مکانیکی است که برای تراز کردن در فرآیند تولید استفاده میشود یا برای اطمینان از اینکه پکیج تعداد پایه متقارنی برای پایداری روی PCB دارد. این پایه از نظر الکتریکی متصل نیست.
س: چگونه مقاومت محدودکننده جریان مناسب را محاسبه کنم؟
ج: از قانون اهم استفاده کنید: R = (ولتاژ تغذیه - ولتاژ مستقیم LED) / جریان مستقیم مورد نظر. همیشه در محاسبه خود از حداکثر ولتاژ مستقیم از دیتاشیت (2.6 ولت) استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان از محدوده ایمن تجاوز نمیکند، به ویژه در دماهای پایینتر.
س: آیا میتوانم این نمایشگر را با یک میکروکنترلر 3.3 ولتی درایو کنم؟
ج: بله، اما حاشیه امنیت کوچک است. با Vf برابر 2.6 ولت، فقط 0.7 ولت برای مقاومت محدودکننده جریان باقی میماند. در 20mA، این به مقاومتی معادل فقط 35 اهم نیاز دارد. روشنایی ممکن است کمی کمتر باشد. اغلب بهتر است از جریان درایو پایینتر (مثلاً 10-15mA) استفاده کنید یا از یک آیسی درایور استفاده کنید که میتواند منبع ولتاژ بالاتری را فراهم کند.
س: عبارت "دستهبندی شده بر اساس شدت نور" برای طراحی من چه معنایی دارد؟
ج: به این معنی است که نمایشگرها بر اساس روشنایی آزمایش و مرتب شدهاند. هنگام خرید، ممکن است واحدهایی از یک "بن" روشنایی خاص دریافت کنید. برای ظاهر یکنواخت در یک محصول، مهم است که مشخص کنید آیا به درجه روشنایی خاصی نیاز دارید یا تمام واحدهای یک خط تولید را از یک بچ تولیدکننده یکسان تهیه میکنید.
س: چرا درینگ جریان ضروری است؟
ج: بازده LED با افزایش دما کاهش مییابد. درایو کردن یک LED با همان جریان در دمای پیوندی بالاتر، گرمای بیشتری تولید میکند نه نور بیشتر، که ممکن است منجر به فرار حرارتی و خرابی شود. کاهش جریان (درینگ)، اتلاف توان و تولید حرارت در دمای محیط بالا را کاهش میدهد و قابلیت اطمینان بلندمدت را تضمین میکند.
10. مورد عملی طراحی و استفاده
مورد: طراحی نمایشگر دو رقمی ولتمتر
یک طراح در حال ایجاد یک نمایشگر ساده ولتمتر DC با محدوده 0-99 ولت است. او این نمایشگر را به دلیل وضوح و اندازه آن انتخاب میکند. سیستم از یک میکروکنترلر با ADC برای اندازهگیری ولتاژ استفاده میکند. پینهای I/O میکروکنترلر نمیتوانند جریان کافی برای LEDها را سورس یا سینک کنند. طراح یک آیسی درایور LED اختصاصی با خروجیهای جریان ثابت و پشتیبانی از مالتیپلکسینگ را انتخاب میکند. درایور به نمایشگر متصل میشود: خروجیهای سگمنت درایور به پایههای کاتد نمایشگر (A-G) متصل میشوند و دو درایور رقم درایور به پایههای آنود مشترک (10 و 5) متصل میشوند. میکروکنترلر از طریق یک رابط سریال (مانند SPI یا I2C) با آیسی درایور ارتباط برقرار کرده و مقادیر ارقام را ارسال میکند. آیسی درایور مالتیپلکسینگ را مدیریت کرده و هر رقم را با فرکانس 500 هرتز رفرش میکند تا از سوسو زدن جلوگیری شود. محدودیت جریان درون آیسی درایور روی 15mA برای هر سگمنت تنظیم شده است تا تعادل بین روشنایی و مصرف توان برقرار شود و به خوبی در محدوده ریتینگ پیوسته 25mA در دمای عملیاتی مورد انتظار باقی بماند. چیدمان PCB شامل فوتپرینت دقیق از نقشه ابعادی است، با رلیف حرارتی روی پدهای پایههای آنود مشترک که ممکن است جریان متوسط بالاتری را حمل کنند.
11. معرفی اصل عملکرد
این دستگاه بر اساس اصل الکترولومینسانس در مواد نیمههادی عمل میکند. ساختار AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) یک پیوند p-n تشکیل میدهد. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیشتر از پتانسیل سد پیوند (ولتاژ مستقیم، Vf) اعمال میشود، الکترونها از ناحیه n-type و حفرهها از ناحیه p-type به ناحیه پیوند تزریق میشوند. هنگامی که این حاملهای بار بازترکیب میشوند، انرژی آزاد میکنند. در یک نیمههادی با گپ مستقیم مانند AlInGaP، این انرژی عمدتاً به شکل فوتون (نور) آزاد میشود. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گپ را تعیین میکند که به نوبه خود طول موج (رنگ) نور ساطع شده را دیکته میکند. برای این دستگاه، ترکیب به گونهای تنظیم شده است که فوتونهایی با طول موج حدود 588 نانومتر تولید کند که به عنوان نور زرد درک میشود. زیرلایه غیرشفاف GaAs به جذب نور پراکنده کمک میکند و با جلوگیری از بازتابهای داخلی که میتواند باعث شود سگمنتهای خاموش به طور ضعیفی روشن به نظر برسند، کنتراست را بهبود میبخشد.
12. روندهای توسعه
تکامل فناوری نمایشگر LED مانند این، چندین روند صنعتی را دنبال میکند:افزایش بازده: تحقیقات مداوم علم مواد با هدف بهبود بازده کوانتومی داخلی (IQE) و بازده استخراج نور مواد AlInGaP و سایر مواد LED، منجر به روشنایی بالاتر در جریانهای پایینتر میشود.مینیاتوریسازی: تلاش مداومی برای کاهش فاصله پیکسل/رقم و پکیجهای با پروفایل پایینتر در حالی که عملکرد نوری حفظ یا بهبود مییابد، وجود دارد.افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر: بهبود در مواد بستهبندی، روشهای اتصال دی و فناوری فسفر (برای LEDهای سفید) به طور مداوم طول عمر عملیاتی و پایداری در برابر دما و زمان را افزایش میدهد.یکپارچهسازی: روندها شامل یکپارچهسازی مدار درایور، محدودکنندههای جریان یا حتی میکروکنترلرها به طور مستقیم با ماژول نمایشگر است که فرآیند طراحی کاربر نهایی را ساده میکند.گاموت رنگی گستردهتر و مواد جدید: در حالی که این دستگاه از AlInGaP برای رنگ زرد استفاده میکند، تحقیقات روی موادی مانند GaN (گالیم نیترید) و آلیاژهای آن (InGaN، AlGaN) LEDهای آبی، سبز و سفید با بازده بالا را ممکن ساخته است. تلاش برای تولید LEDهای قرمز و کهربایی کارآمد با استفاده از سایر سیستمهای مواد همچنان فعال است. برای نمایشگرهای عددی، روند به سمت ماژولهای مسطحتر و همهکارهتر است که به راحتی میتوانند در طراحیهای مدرن محصول ادغام شوند.
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. |