فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 ویژگیهای اصلی و کاربردهای هدف
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق
- 2.2 ویژگیهای الکتریکی و نوری
- 3. سیستم دستهبندی و طبقهبندی
- 3.1 دستهبندی شدت نور
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 تفسیر منحنیهای معمول
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 5.1 ابعاد و تلرانسهای بستهبندی
- 5.2 اتصال پایه و مدار داخلی
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 روشهای توصیهشده
- 7. ملاحظات طراحی کاربرد
- 7.1 طراحی مدار راهانداز
- 7.2 مدیریت حرارتی
- 8. مقایسه و تمایز فنی
- 9. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 10. مثالهای عملی طراحی و استفاده
- 10.1 مطالعه موردی: نمایشگر مولتیمتر قابل حمل
- 10.2 مطالعه موردی: تایمر/شمارنده صنعتی
- 11. معرفی اصل فناوری
- 12. روندها و زمینه فناوری
1. مرور کلی محصول
LTD-5221AJF یک ماژول نمایشگر الفبایی-عددی هفت قسمتی با کارایی بالا است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند نمایش واضح و روشن اعداد با مصرف توان کم هستند. عملکرد اصلی آن فراهمآوری نمایشی با خوانایی عالی برای ابزارهای دیجیتال، الکترونیک مصرفی و پنلهای کنترل صنعتی است.
مزیت اصلی این دستگاه در استفاده از ماده نیمههادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) برای چیپهای LED نهفته است. این سیستم ماده به دلیل بازده نوری بالا و خلوص رنگ عالی در طیف قرمز تا زرد نارنجی شناخته شده است. نمایشگر دارای صفحهای به رنگ خاکستری روشن و قسمتی به رنگ سفید است که به نسبت کنتراست بالا کمک میکند و باعث خوانایی آسان کاراکترها حتی تحت شرایط نور محیطی مختلف میشود.
این نمایشگر در دسته دستگاههای کمجریان طبقهبندی شده و به طور خاص برای عملکرد بهینه در جریانهای راهاندازی پایین تست و انتخاب شده است. این نمایشگر طوری طراحی شده که ظاهر عالی کاراکتر، روشنایی بالا و زاویه دید گستردهای را ارائه دهد و دید از زوایای متعدد را تضمین کند. ساختار حالت جامد قابلیت اطمینان ذاتی و عمر عملیاتی طولانی را ارائه میدهد و آن را برای کاربردهایی که دوام حیاتی است مناسب میسازد.
1.1 ویژگیهای اصلی و کاربردهای هدف
ویژگیهای کلیدی که این محصول را تعریف میکنند شامل ارتفاع رقم 0.56 اینچ (14.22 میلیمتر) است که تعادل خوبی بین اندازه و خوانایی برقرار میکند. قسمتها پیوسته و یکنواخت هستند و ظاهری تمیز و حرفهای ارائه میدهند. نیاز توان پایین آن یک مزیت قابل توجه برای دستگاههای باتریخور یا حساس به انرژی است.
این دستگاه بر اساس شدت نور دستهبندی شده است، به این معنی که واحدها بر اساس خروجی نورشان دستهبندی یا مرتب میشوند که امکان یکنواختی در روشنایی در بین چندین نمایشگر در یک محصول واحد را فراهم میکند. این امر برای کاربردهایی مانند پنلمترهای چند رقمی یا تابلوهای امتیاز حیاتی است.
بازارها و کاربردهای هدف معمول شامل تجهیزات تست قابل حمل، دستگاههای پزشکی، داشبورد خودرو (برای نمایشگرهای کمکی)، کنترلهای لوازم خانگی، پایانههای فروش و نمایشگرهای تایمر/شمارنده صنعتی میشود. قابلیت اطمینان و عملکرد آن آن را به انتخابی ترجیحی برای الکترونیک درجه مصرفکننده و حرفهای تبدیل کرده است.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
ویژگیهای الکتریکی و نوری LTD-5221AJF تحت شرایط تست استاندارد در دمای محیط (TA) 25 درجه سانتیگراد مشخص شدهاند. درک دقیق این پارامترها برای طراحی صحیح مدار و تضمین قابلیت اطمینان بلندمدت ضروری است.
2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق
این مقادیر محدودیتهای تنش را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشدهاند.
- توان اتلافی هر قسمت:70 میلیوات. این حداکثر توانی است که میتواند به طور ایمن توسط یک قسمت LED منفرد بدون ایجاد گرمای بیش از حد اتلاف شود.
- جریان مستقیم پیک هر قسمت:90 میلیآمپر. این فقط تحت شرایط پالسی (عرض پالس 0.1 میلیثانیه، چرخه وظیفه 1/10) مجاز است، مانند در طرحهای راهاندازی مالتیپلکس، برای دستیابی به روشنایی لحظهای بالاتر.
- جریان مستقیم پیوسته هر قسمت:25 میلیآمپر در 25 درجه سانتیگراد. این جریان با نرخ 0.33 میلیآمپر/درجه سانتیگراد به صورت خطی با افزایش دمای محیط بالای 25 درجه سانتیگراد کاهش مییابد. این کاهش برای مدیریت حرارتی حیاتی است.
- ولتاژ معکوس هر قسمت:5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس میتواند به پیوند PN LED آسیب برساند.
- محدوده دمای عملکرد و ذخیرهسازی:35- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد. این محدوده گسترده عملکرد در محیطهای خشن را تضمین میکند.
- دمای لحیمکاری:دستگاه میتواند دمای لحیمکاری 260 درجه سانتیگراد را به مدت 3 ثانیه در نقطهای به فاصله 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلیمتر) زیر صفحه نشیمن تحمل کند.
2.2 ویژگیهای الکتریکی و نوری
این پارامترها عملکرد دستگاه را تحت شرایط عملیاتی عادی توصیف میکنند.
- شدت نور متوسط (Iv):در جریان مستقیم (IF) 1 میلیآمپر از 320 میکروکندلا (حداقل) تا 700 میکروکندلا (معمول) متغیر است. این جریان راهاندازی به طور استثنایی پایین، بازده آن را برجسته میکند. شدت با استفاده از فیلتری اندازهگیری میشود که پاسخ فوتوپیک چشم انسان (منحنی CIE) را شبیهسازی میکند.
- ولتاژ مستقیم هر قسمت (VF):معمولاً 2.6 ولت، با حداکثر 2.6 ولت در IF=20 میلیآمپر. حداقل آن 2.05 ولت است. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
- طول موج تابش پیک (λp):611 نانومتر. این طول موجی است که در آن شدت نور تابشی در بالاترین حد است و رنگ زرد نارنجی را تعریف میکند.
- طول موج غالب (λd):605 نانومتر. این طول موجی است که توسط چشم انسان درک میشود و به نقطه رنگ نزدیک است.
- نیمعرض خط طیفی (Δλ):17 نانومتر. این نشاندهنده خلوص رنگ است؛ عرض باریکتر به معنای رنگ اشباعشدهتر و خالصتر است.
- جریان معکوس هر قسمت (IR):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) 5 ولت.
- نسبت تطبیق شدت نور (Iv-m):حداکثر 2:1. این حداکثر نسبت مجاز بین درخشانترین و کمنورترین قسمتها در یک رقم واحد را هنگامی که تحت شرایط یکسان (IF=1mA) راهاندازی میشوند مشخص میکند و یکنواختی را تضمین میکند.
3. سیستم دستهبندی و طبقهبندی
دیتاشیت به صراحت بیان میکند که دستگاه "برای شدت نور دستهبندی شده است." این به فرآیند دستهبندی اشاره دارد.
3.1 دستهبندی شدت نور
در حالی که کدهای دسته خاصی در این سند ارائه نشده است، این عمل شامل تست هر نمایشگر یا دستهای از LEDها و مرتبسازی آنها در گروهها (دستهها) بر اساس خروجی نور اندازهگیری شده در جریان تست استاندارد (مثلاً 1mA یا 20mA) است. این به سازندگان اجازه میدهد نمایشگرهایی با حداقل روشنایی تضمینشده یا در محدوده روشنایی خاصی خریداری کنند و یکنواختی بصری در تمام ارقام در یک کاربرد نمایشگر چند رقمی را تضمین میکنند. طراحان هنگامی که یکنواختی یک نیاز طراحی حیاتی است، باید برای کدها و مشخصات دستهبندی موجود، مستندات خاص دستهبندی سازنده را مشورت کنند.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
دیتاشیت به "منحنیهای مشخصه الکتریکی/نوری معمول" اشاره میکند که ابزارهای ضروری برای درک رفتار دستگاه فراتر از دادههای تک نقطهای در جداول هستند.
4.1 تفسیر منحنیهای معمول
اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائهشده رندر نشدهاند، منحنیهای استاندارد برای چنین دستگاههایی معمولاً شامل موارد زیر میشوند:
- جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):این منحنی غیرخطی رابطه بین ولتاژ دو سر LED و جریان عبوری از آن را نشان میدهد. برای انتخاب مقاومت محدودکننده جریان مناسب یا طراحی درایورهای جریان ثابت حیاتی است. "زانو" این منحنی در اطراف مقدار معمول VF قرار دارد.
- شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-L):این نمودار نشان میدهد که چگونه خروجی نور با جریان راهاندازی افزایش مییابد. این به طور کلی در یک محدوده خطی است اما ممکن است در جریانهای بسیار بالا اشباع شود. منحنی بازده بالا در جریانهای پایین را تأیید میکند (همانطور که توسط نقطه تست 1mA برای Iv اثبات شده است).
- شدت نور در مقابل دمای محیط:این منحنی کاهش حرارتی خروجی نور را نشان میدهد. با افزایش دما، بازده LED کاهش مییابد و منجر به شدت نور پایینتر برای همان جریان راهاندازی میشود. این اهمیت کاهش جریان مشخصشده در حداکثر مقادیر مجاز مطلق را تقویت میکند.
- منحنی توزیع طیفی:این نمودار شدت نسبی نور تابیده شده در طولموجهای مختلف را نشان میدهد که حول پیک 611 نانومتر متمرکز شده و عرض آن توسط پارامتر نیمعرض 17 نانومتر تعریف شده است.
طراحان باید از این منحنیها برای پیشبینی عملکرد تحت شرایط غیراستاندارد، مانند جریانهای راهاندازی مختلف یا دمای عملیاتی متفاوت استفاده کنند.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
5.1 ابعاد و تلرانسهای بستهبندی
طرح فیزیکی دستگاه و ابعاد حیاتی در یک نقشه ارائه شده است (ارجاع داده شده اما نشان داده نشده). تمام ابعاد بر حسب میلیمتر هستند، با تلرانس استاندارد ±0.25 میلیمتر (0.01 اینچ) مگر اینکه یادداشت ویژگی خاصی خلاف آن را بیان کند. این اطلاعات برای چیدمان PCB، اطمینان از طراحی صحیح ردپا و برشها، و برای یکپارچهسازی مکانیکی در محفظه محصول نهایی حیاتی است.
5.2 اتصال پایه و مدار داخلی
LTD-5221AJF یک نمایشگر دو رقمی با آند مشترک است. نمودار مدار داخلی و جدول اتصال پایه برای سیمکشی صحیح ضروری هستند.
- پیکربندی:آند مشترک. این به معنای آن است که آندهای تمام LEDهای هر رقم به طور داخلی به هم متصل شدهاند. برای روشن کردن یک قسمت، پایه کاتد مربوطه آن باید در حالت LOW (متصل به زمین یا سینک جریان) راهاندازی شود در حالی که آند مشترک آن رقم در حالت HIGH (متصل به VCC از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان) راهاندازی میشود.
- پایهبندی:دستگاه 18 پایه دارای انتساب خاصی برای کاتدهای قسمتهای A-G و نقطه اعشار (D.P.) برای هر دو رقم 1 و رقم 2، به همراه دو پایه آند مشترک (یکی برای هر رقم) است. پایه 1 به عنوان "بدون اتصال" (N.C.) علامتگذاری شده است.
- نقطه اعشار:دیتاشیت "Rt. Hand Decimal" را مشخص میکند که نشاندهنده موقعیت نقطه اعشار نسبت به ارقام است.
این پیکربندی آند مشترک اغلب در سیستمهای مبتنی بر میکروکنترلر ترجیح داده میشود که در آن پینهای I/O در سینک کردن جریان (راهاندازی LOW) بهتر از سورس کردن آن (راهاندازی HIGH) هستند.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
حداکثر مقادیر مجاز مطلق پارامتر لحیمکاری کلیدی را ارائه میدهند: دستگاه میتواند دمای پیک 260 درجه سانتیگراد را به مدت 3 ثانیه، اندازهگیری شده در 1.6 میلیمتر زیر صفحه نشیمن تحمل کند. این با پروفیلهای معمول لحیمکاری بیسرب رفلو مطابقت دارد.
6.1 روشهای توصیهشده
- لحیمکاری رفلو:از یک پروفیل رفلو بیسرب استاندارد با دمای پیک حداکثر 260 درجه سانتیگراد استفاده کنید. زمان بالای مایع (مثلاً 217 درجه سانتیگراد) باید کنترل شود تا تنش حرارتی روی بسته پلاستیکی و اتصالات سیم داخلی به حداقل برسد.
- لحیمکاری دستی:در صورت نیاز به لحیمکاری دستی، از هویه کنترل دمایی استفاده کنید. حرارت را به پد PCB اعمال کنید، نه مستقیماً به پایه نمایشگر، و زمان تماس را برای جلوگیری از گرمای بیش از حد محدود کنید.
- تمیزکاری:از حلالهای تمیزکنندهای استفاده کنید که با ماده پلاستیکی نمایشگر سازگار هستند تا از تغییر رنگ یا تخریب جلوگیری شود.
- ذخیرهسازی:در یک محیط خشک و ضد استاتیک در محدوده دمای مشخصشده (35- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد) ذخیره کنید تا از جذب رطوبت (که میتواند باعث "پاپ کورن شدن" در حین رفلو شود) و آسیب تخلیه الکترواستاتیک جلوگیری شود.
7. ملاحظات طراحی کاربرد
7.1 طراحی مدار راهانداز
طراحی صحیح مدار راهانداز برای عملکرد و طول عمر بسیار مهم است.
- محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با هر آند مشترک (برای راهاندازی استاتیک) استفاده کنید یا از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت را میتوان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vcc - VF) / IF. به عنوان مثال، با Vcc برابر 5 ولت، VF برابر 2.6 ولت و IF مورد نظر 10 میلیآمپر: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 اهم.
- عملکرد کمجریان:دستگاه برای جریانهای تا 1 میلیآمپر به ازای هر قسمت مشخصهیابی شده است. برای کاربردهای فوقکممصرف، راهاندازی در 1-2 میلیآمپر میتواند دید کافی را فراهم کند در حالی که مصرف توان را به حداقل میرساند.
- مالتیپلکسینگ:برای نمایشگرهای چند رقمی، مالتیپلکسینگ استاندارد است. این شامل فعال کردن متوالی آند مشترک یک رقم در یک زمان در حالی که دادههای قسمت برای آن رقم ارائه میشود، است. ریتینگ جریان پیک (90 میلیآمپر در چرخه وظیفه 1/10) اجازه جریانهای پالسی بالاتر را برای جبران چرخه وظیفه کاهشیافته میدهد و روشنایی درکشده را حفظ میکند. جریان متوسط هر قسمت همچنان باید ریتینگ جریان پیوسته را رعایت کند.
- رابط میکروکنترلر:برای نمایشگرهای آند مشترک، پینهای میکروکنترلر متصل به کاتدهای قسمت باید به عنوان خروجی پیکربندی شوند. برای روشن کردن یک قسمت، پین مربوطه را روی LOW تنظیم کنید. برای خاموش کردن آن، آن را روی HIGH (یا با امپدانس بالا در صورت امکان) تنظیم کنید. پایههای آند مشترک معمولاً توسط ترانزیستورهای خارجی (مانند BJTهای PNP یا MOSFETهای کانال P) که قادر به سورس کردن جریان کل رقم هستند راهاندازی میشوند.
7.2 مدیریت حرارتی
در حالی که LEDها کارآمد هستند، هنوز هم گرما تولید میکنند. ضریب کاهش 0.33 میلیآمپر/درجه سانتیگراد برای جریان پیوسته باید در طراحی در نظر گرفته شود. اگر انتظار میرود نمایشگر در یک محیط با دمای محیطی بالا کار کند (مثلاً داخل یک محفظه مهر و موم شده یا نزدیک منابع گرمایی دیگر)، حداکثر جریان پیوسته مجاز باید بر این اساس کاهش یابد. در صورت راهاندازی در یا نزدیک حداکثر جریان ریت شده، از تهویه یا هیتسینک کافی اطمینان حاصل کنید.
8. مقایسه و تمایز فنی
تمایز اصلی LTD-5221AJF در فناوری ماده و بهینهسازی کمجریان آن نهفته است.
- در مقابل LEDهای سنتی GaAsP یا GaP:فناوری AlInGaP بازده نوری به طور قابل توجهی بالاتر و پایداری دمایی بهتری ارائه میدهد که منجر به نمایشگرهای روشنتر با رنگ یکنواختتر در دما و طول عمر میشود.
- در مقابل LEDهای روشنایی استاندارد:این دستگاه به طور خاص برای عملکرد کمجریان "تست و انتخاب" شده است. بسیاری از نمایشگرهای هفت قسمتی استاندارد در 20 میلیآمپر مشخصهیابی شدهاند؛ این یکی عملکرد را در 1 میلیآمپر تضمین میکند و آن را برای کاربردهای حیاتی باتری برتر میسازد.
- در مقابل نمایشگرهای LED آبی/سبز/سفید:رنگ زرد نارنجی (605-611 نانومتر) دید عالی ارائه میدهد و اغلب در شرایط نور کم در مقایسه با رنگهای با طول موج کوتاهتر، کمتر خستهکننده چشم در نظر گرفته میشود. همچنین معمولاً بازده نوری بالاتری نسبت به LEDهای آبی یا سفید اولیه دارد.
9. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
س: آیا میتوانم این نمایشگر را مستقیماً از یک پین میکروکنترلر 3.3 ولتی بدون مقاومت محدودکننده جریان راهاندازی کنم؟
ج: خیر. شما همیشه باید از یک مکانیزم محدودکننده جریان (مقاومت یا درایور جریان ثابت) استفاده کنید. حتی اگر Vcc (3.3V) نزدیک به VF (2.05-2.6V) باشد، عدم وجود مقاومت اجازه میدهد جریان بیش از حد جریان یابد و به طور بالقه به LED و پین میکروکنترلر آسیب برساند.
س: تفاوت بین "طول موج تابش پیک" و "طول موج غالب" چیست؟
ج: طول موج پیک (λp=611nm) قله فیزیکی طیف نور تابشی است. طول موج غالب (λd=605nm) طول موج یک نور تکفام خالص است که برای یک ناظر انسانی همان رنگ LED را خواهد داشت. آنها اغلب نزدیک اما یکسان نیستند.
س: نسبت تطبیق 2:1 است. آیا این به معنای آن است که یک قسمت میتواند دو برابر قسمت دیگر روشن باشد؟
ج: بله، مشخصات این حداکثر تغییرات را تحت شرایط تست یکسان مجاز میداند. برای اکثر کاربردها، این تغییرات به طور محسوس نامطلوب نیست. اگر یکنواختی شدید مورد نیاز است، برای گزینههای دستهبندی دقیقتر با سازنده مشورت کنید یا استفاده از نمایشگرها از یک دسته تولیدی یکسان را در نظر بگیرید.
س: آیا میتوانم از این نمایشگر در یک کاربرد فضای باز استفاده کنم؟
ج: محدوده دمای عملیاتی (35- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد) از بسیاری از محیطهای فضای باز پشتیبانی میکند. با این حال، قرارگیری مستقیم در معرض نور خورشید و آب و هوا نیاز به پوشش محافظ (کانفورمال کوتیнг) روی PCB و یک پنجره محافظ روی نمایشگر برای جلوگیری از تخریب UV پلاستیک و نفوذ رطوبت دارد. کنتراست بالای صفحه خاکستری روشن/سفید به خوانایی در نور خورشید کمک میکند.
10. مثالهای عملی طراحی و استفاده
10.1 مطالعه موردی: نمایشگر مولتیمتر قابل حمل
در یک مولتیمتر دیجیتال دستی، بازده توان حیاتی است. LTD-5221AJF میتواند در 1-2 میلیآمپر به ازای هر قسمت در یک پیکربندی مالتیپلکس راهاندازی شود. یک میکروکنترلر با بخشهای درایور LED یکپارچه میتواند 2-4 رقم را به طور کارآمد کنترل کند. زاویه دید گسترده به کاربر اجازه میدهد اندازهگیریها را از زوایای مختلف بخواند و کنتراست بالا خوانایی را در تنظیمات کمنور آزمایشگاه و محیطهای روشنتر تضمین میکند. ولتاژ آستانه پایین نیز به حداکثر کردن عمر باتری هنگام استفاده از منبع تغذیه باتری 3 ولت یا 4.5 ولت کمک میکند.
10.2 مطالعه موردی: تایمر/شمارنده صنعتی
برای یک تایمر صنعتی نصبشده روی پنل، قابلیت اطمینان و دید کلیدی هستند. قابلیت اطمینان حالت جامد نمایشگر LED از نظر مقاومت در برابر ضربه/ارتعاش و طول عمر از فناوریهای قدیمیتر مانند نمایشگرهای فلورسنت خلأ (VFD) پیشی میگیرد. پایداری ماده AlInGaP تضمین میکند که رنگ و روشنایی نمایشگر در طول سالها عملکرد پیوسته به طور قابل توجهی تغییر نکند. پیکربندی آند مشترک رابط با ماژولهای خروجی دیجیتال PLC صنعتی که اغلب طرحهای اتصال زمین مشترک دارند را ساده میکند.
11. معرفی اصل فناوری
LTD-5221AJF بر اساس فناوری نیمههادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) رشد یافته بر روی یک زیرلایه غیرشفاف آرسنید گالیم (GaAs) است. این سیستم ماده اجازه مهندسی دقیق گاف انرژی نیمههادی را با تنظیم نسبتهای Al، In، Ga و P میدهد. یک گاف انرژی بزرگتر با تابش نور با طول موج کوتاهتر (انرژی بالاتر) مطابقت دارد. ترکیب استفاده شده در اینجا یک گاف انرژی ایجاد میکند که منجر به گسیل فوتونها در ناحیه زرد نارنجی (حدود 611 نانومتر) هنگامی که الکترونها تحت بایاس مستقیم در سراسر پیوند PN با حفرهها بازترکیب میشوند، میشود.
"زیرلایه غیرشفاف GaAs" قابل توجه است. LEDهای قرمز اولیه از یک زیرلایه شفاف GaP استفاده میکردند، اما لایههای AlInGaP با GaAs تطابق شبکه بهتری دارند. زیرلایه خود مقداری از نور تولید شده را جذب میکند، اما طراحیهای چیپ مدرن از تکنیکهایی مانند بازتابندههای براگ توزیعشده (DBR) یا پیوند ویفر به زیرلایههای شفاف (مانند GaP) در دستگاههای با رده بالاتر برای بهبود بازده استخراج نور استفاده میکنند. این واقعیت که این دیتاشیت به یک زیرلایه غیرشفاف اشاره میکند نشاندهنده یک طراحی چیپ استاندارد و مقرونبهصرفه است.
12. روندها و زمینه فناوری
در حالی که این دیتاشیت خاص مربوط به سال 2000 است، فناوری زیربنایی AlInGaP به دلیل بازده و پایداری رنگ آن برای LEDهای قرمز، نارنجی و زرد همچنان بسیار مرتبط است. با این حال، چشمانداز گستردهتر نمایشگر تکامل یافته است.
- روند به سمت یکپارچهسازی:کاربردهای مدرن اغلب از نمایشگرهای OLED یا LCD ماتریس نقطهای برای انعطافپذیری بیشتر در نمایش متن و گرافیک استفاده میکنند. با این حال، LEDهای هفت قسمتی برای نمایشهای عددی ساده، پرنور و کمهزینه که در آن سفارشیسازی مورد نیاز نیست، بیهمتا باقی ماندهاند.
- بهبودهای بازده:تحقیقات مداوم در مواد AlInGaP و طراحی چیپ (مانند طراحیهای چیپ معکوس لایه نازک) همچنان بازده نوری (لومن بر وات) را بالاتر میبرد و اجازه نمایشگرهای حتی روشنتر در جریانهای پایینتر یا تولید گرمای کاهشیافته را میدهد.
- ترکیب رنگ:برای کاربردهای تمام رنگی، LEDهای قرمز AlInGaP با LEDهای آبی و سبز نیترید گالیم ایندیم (InGaN) ترکیب میشوند. نوع زرد نارنجی مانند LTD-5221AJF جایگاه خود را در کاربردهای تکرنگهای مییابد که رنگ خاص و بازده بالای آن مورد نظر است.
- یکپارچهسازی درایور:یک روند مدرن، یکپارچهسازی نمایشگر LED با IC درایور در یک بسته یا ماژول واحد است که طراحی را ساده و تعداد قطعات را کاهش میدهد، اگرچه ممکن است با هزینه واحد بالاتری همراه باشد.
در خلاصه، LTD-5221AJF نماینده یک راهحل بالغ و بهینهشده برای یک نیاز کاربرد خاص و پایدار است: نمایش عددی قابل اطمینان، روشن و کممصرف.
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. |