فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 مزایای کلیدی
- 2. تجزیه و تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 مقادیر حداکثر مطلق
- 2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
- 3. توضیح سیستم درجهبندی
- 4. تحلیل منحنی عملکرد
- نموداری که توان نوری نسبی هر طول موج را نشان میدهد، با طول موج مرکزی تقریباً 639 نانومتر و پهنای نیمحداکثر حدود 20 نانومتر. این ویژگیهای رنگی را تعریف میکند.
- ممکن است روی بستهبندی نشانههای فیزیکی (نقطه، شکاف یا لبه اریب) برای شناسایی پایه 1 وجود داشته باشد. جهت صحیح برای جلوگیری از آسیب در فرآیند لحیمکاری و عملیات حیاتی است.
- در محدوده دمای مشخص شده (35- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد)، در محیطی خشک و ضد الکتریسیته ساکن نگهداری شود. برای قطعات حساس به رطوبت، در صورت عدم پخت قبل از استفاده، باید در کیسههای مهر و موم شده همراه با ماده خشککن نگهداری شوند.
- 7. توصیههای کاربردی
- گزینهای ایدهآل برای پروژههای یادگیری الکترونیکی که شامل نمایش چندگانه و رابط میکروکنترلر است.
- 8. مقایسه و تمایز فنی
- 9. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 9.1 آیا میتوانم از یک میکروکنترلر 3.3V برای راهاندازی مستقیم این نمایشگر استفاده کنم، بدون نیاز به مبدل سطح ولتاژ؟
- 9.2 چرا شدت نور به صورت یک بازه (μcd 600-200) ارائه شده است؟ چگونه میتوان یکنواختی روشنایی را تضمین کرد؟
- 9.3 اتصالات "L1, L2, L3" که در کنار برخی کاتدها ذکر شدهاند، چه کاربردی دارند؟
- 9.4 چگونه میتوانم مصرف برق طراحی نمایشگر خود را محاسبه کنم؟
- 10. مطالعه موردی طراحی
- 11. معرفی اصول فنی
- 12. روندهای فناوری
1. مرور کلی محصول
LTC-2621JR یک ماژول نمایشگر دیجیتال LED فشرده، دو رقمی و هفت قسمتی است. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی دیجیتالی واضح و قابل خواندن در طیف گسترده ای از دستگاههای الکترونیکی و ابزار دقیق است. فناوری هسته آن بر پایه ماده نیمههادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) است که برای تولید نور قرمز فوقالعاده درخشان با بازده نوری بالا طراحی شده است. ویژگی این قطعه، جریان کاری پایین است که آن را برای کاربردهای مبتنی بر باتری یا حساس به مصرف انرژی مناسب میسازد، جایی که به حداقل رساندن مصرف برق بسیار مهم است. این نمایشگر با طراحی پنل خاکستری و بخشهای سفید رنگ، کنتراست و خوانایی را در شرایط نوری مختلف افزایش میدهد.
1.1 مزایای کلیدی
- نیاز به مصرف برق پایین:طراحی شده برای کار در جریان مستقیم بسیار پایین، بخشها حتی در جریانهای پایین تا 1 میلیآمپر نیز به طور مؤثر راهاندازی میشوند. این امر مصرف توان کلی سیستم را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد.
- روشنایی بالا و کنتراست بالا:با استفاده از فناوری AlInGaP، شدت نور بالایی را ارائه میدهد که دید عالی را تضمین میکند. طراحی پنل خاکستری/بخشهای سفید، کنتراست را بیشتر افزایش میدهد.
- ظاهر عالی کاراکتر:دارای سگمنتهای پیوسته و یکنواخت (ارتفاع کاراکتر 0.28 اینچ/7.0 میلیمتر) برای نمایش ارقامی یکدست و حرفهای.
- زاویه دید گسترده:ارائه دید واضح از محدوده زاویه گسترده، که برای رابط کاربری حیاتی است.
- قابلیت اطمینان حالت جامد:به عنوان یک دستگاه مبتنی بر LED، در مقایسه با فناوریهای نمایش مکانیکی یا دیگر، دارای عمر طولانیتر، مقاومت در برابر ضربه و قابلیت اطمینان بالاتری است.
- درجهبندی بر اساس شدت تابش:دستگاهها بر اساس خروجی نور خود درجهبندی یا دستهبندی میشوند تا در کاربردهایی که نیاز به یکنواختی روشنایی چندین نمایشگر است، سازگاری بهتری حاصل شود.
2. تجزیه و تحلیل عمیق پارامترهای فنی
این بخش به تحلیل دقیق و عینی پارامترهای کلیدی الکتریکی و نوری تعریفشده در برگه مشخصات میپردازد. درک این پارامترها برای طراحی صحیح مدار و اطمینان از عملکرد بهینه نمایشگر حیاتی است.
2.1 مقادیر حداکثر مطلق
این مقادیر، محدودههای تنشی را تعریف میکنند که میتوانند منجر به آسیب دائمی قطعه شوند. عملکرد خارج از این محدوده تضمین نشده و باید از آن اجتناب کرد.
- مصرف توان هر بخش:حداکثر 70 میلیوات. این حد توسط توانایی خنککنندگی تراشه LED تعیین میشود. تجاوز از این مقدار ممکن است منجر به فرار حرارتی و خرابی شود.
- جریان مستقیم اوج هر بخش:حداکثر ۱۰۰ میلیآمپر، اما تنها در شرایط پالسی (چرخه کاری ۱/۱۰، عرض پالس ۰.۱ میلیثانیه). این مقدار نامی برای سناریوهای مالتیپلکس یا اوردرایو کوتاهمدت مناسب است و برای کارکرد DC پیوسته قابل استفاده نیست.
- جریان مستقیم پیوسته در هر سگمنت:حداکثر ۲۵ میلیآمپر در دمای ۲۵ درجه سلسیوس. این جریان با نرخ ۰.۳۳ میلیآمپر بر درجه سلسیوس به صورت خطی کاهش مییابد زمانی که دمای محیط (Ta) از ۲۵ درجه سلسیوس فراتر رود. به عنوان مثال، در دمای ۸۵ درجه سلسیوس، حداکثر جریان پیوسته مجاز تقریباً برابر است با: ۲۵ میلیآمپر - ((۸۵°C - ۲۵°C) * ۰.۳۳ میلیآمپر/°C) = ~۵.۲ میلیآمپر. این کاهش برای مدیریت حرارتی حیاتی است.
- ولتاژ معکوس در هر سگمنت:حداکثر 5 ولت. LEDها ولتاژ شکست معکوس پایینی دارند. اعمال ولتاژ معکوس بیش از این مقدار ممکن است منجر به خرابی فاجعهبار آنی پیوند PN شود.
- محدوده دمای کار و ذخیرهسازی:35- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد. این قطعه برای محدوده دمایی صنعتی مناسب است.
- دمای جوشکاری:حداکثر 260 درجه سانتیگراد، حداکثر 3 ثانیه، نقطه اندازهگیری در فاصله 1.6 میلیمتری زیر صفحه نصب. این راهنمای استاندارد منحنی دمای Reflow است که برای جلوگیری از آسیب به پکیج پلاستیکی و سیمهای باندینگ داخلی طراحی شده است.
2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
اینها پارامترهای کاری معمولی هستند که در دمای Ta=25°C اندازهگیری شدهاند. طراحان باید از این مقادیر برای محاسبات مدار استفاده کنند.
- میانگین شدت نور (IV):در IFمنحنی):
- طول موج انتشار اوج (λp):در IF= 20 میلیآمپر، 639 نانومتر (مقدار معمولی). این طولموجی است که در آن خروجی توان نوری حداکثر است. این طولموج، رنگ "قرمز فوقالعاده روشن" را تعریف میکند.
- پهنای نیمارتفاع خط طیفی (Δλ):در IFدر جریان 20 میلیآمپر، 20 نانومتر (مقدار معمول). این مقدار خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطعشده را اندازهگیری میکند. مقدار 20 نانومتر برای LED قرمز AlInGaP معمول است و نشاندهنده رنگ نسبتاً خالص است.
- طول موج اصلی (λd):در IFدر جریان 20 میلیآمپر، 631 نانومتر (مقدار معمول). این طول موج منفردی است که چشم انسان آن را به عنوان بهترین تطابق با رنگ LED درک میکند. این مقدار کمی کوتاهتر از طول موج اوج است.
- ولتاژ مستقیم به ازای هر قطعه (VF):در IFدر جریان 20 میلیآمپر، 2.0 ولت (حداقل)، 2.6 ولت (مقدار معمول). این افت ولتاژ هنگام روشن شدن LED است. برای محاسبه مقدار مقاومت سری بسیار مهم است. مقدار معمول 2.6 ولت بالاتر از LED قرمز استاندارد GaAsP است که مشخصه فناوری AlInGaP میباشد.
- جریان معکوس هر بخش (IR):در VR= 5 V، 100 μA (حداکثر). این جریان نشتی کوچکی است که زمانی که LED تحت بایاس معکوس در حداکثر مقادیر نامی خود قرار میگیرد، جاری میشود.
- نسبت تطبیق شدت نور (IV-m):2:1 (حداکثر). این پارامتر حداکثر نسبت مجاز بین روشنترین و تاریکترین بخش را در داخل یک دستگاه یا بین دستگاهها تعیین میکند. نسبت 2:1 به این معنی است که روشنایی تاریکترین بخش نباید کمتر از نصف روشنترین بخش باشد، که یکنواختی را تضمین میکند.
3. توضیح سیستم درجهبندی
مشخصات فنی اشاره میکند که دستگاه "بر اساس شدت نور درجهبندی شده است". این به فرآیند درجهبندی اشاره دارد.
- درجهبندی شدت نور:پس از ساخت، LEDها بر اساس خروجی نوری که در جریان تست استاندارد (مثلاً 1 میلیآمپر یا 20 میلیآمپر) اندازهگیری میشود، آزمایش و در درجات مختلف دستهبندی میشوند. محدوده IV(200-600 μcd) ممکن است شامل چندین درجه باشد. استفاده از LEDهای همدرجه در کاربردهای چند رقمی یا چند سلولی، یکنواختی روشنایی در سراسر نمایشگر را تضمین میکند که برای زیبایی محصول و خوانایی آن حیاتی است. طراحان معمولاً میتوانند در زمان سفارش، کد درجه شدت نور خاصی را مشخص کنند.
- طبقهبندی ولتاژ مستقیم:اگرچه این دستگاه به صراحت ذکر نشده است، اما طبقهبندی ولتاژ نیز بسیار رایج است. گروهبندی LEDهایی با VFمشابه به طراحی شبکههای محدودکننده جریان سادهتر و یکنواختتر کمک میکند، به ویژه در پیکربندیهای موازی یا مالتیپلکس.
4. تحلیل منحنی عملکرد
برگه مشخصات به "منحنیهای مشخصه الکتریکی/نوری معمول" اشاره میکند. اگرچه نمودارهای خاصی در متن ارائه نشده است، میتوانیم محتوای معمول و اهمیت آن را استنباط کنیم.
- منحنی رابطه شدت نور نسبی با جریان مستقیم (IV/ IFمنحنی):این نمودار نشان میدهد که چگونه خروجی نوری با افزایش جریان تغییر میکند. برای LED، رابطه در جریانهای پایین معمولاً خطی است، اما در جریانهای بالاتر ممکن است به دلیل اثرات حرارتی به اشباع برسد. این منحنی قابلیت استفاده دستگاه را در جریان بسیار پایین (1 mA) تأیید میکند.
- منحنی رابطه ولتاژ مستقیم با جریان مستقیم (VF/ IFمنحنی):این منحنی نمایی برای تعیین مقاومت دینامیکی LED و طراحی درایور جریان ثابت ضروری است. این منحنی نشان میدهد که VFبا IF.
- افزایش مییابد.منحنی رابطه شدت نور نسبی با دمای محیط:
- این منحنی مشخصات کاهش حرارتی خروجی نور را نشان میدهد. برای LEDهای AlInGaP، شدت نور معمولاً با افزایش دما کاهش مییابد. این یک ملاحظه کلیدی برای کاربردهای در حال اجرا در محیطهای با دمای بالا است.توزیع طیفی:
نموداری که توان نوری نسبی هر طول موج را نشان میدهد، با طول موج مرکزی تقریباً 639 نانومتر و پهنای نیمحداکثر حدود 20 نانومتر. این ویژگیهای رنگی را تعریف میکند.
اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- LTC-2621JR در بستهبندی استاندارد LED هفتقطعهای دو رقمی عرضه میشود.ارتفاع رقم:
- 0.28 اینچ (7.0 میلیمتر).ابعاد بستهبندی:
- برگه مشخصات شامل نقشه ابعاد دقیق است (اینجا کپی نشده). تلرانس کلیدی ±0.25 میلیمتر (0.01 اینچ) است که تلرانس استاندارد برای این نوع قطعات میباشد. طراحان باید از این ابعاد برای طراحی پد PCB و باز کردن سوراخ در پنل استفاده کنند.پیکربندی پایهها:
- این دستگاه با پیکربندی 16 پین (برخی پینها "بدون اتصال" یا "بدون پایه" هستند) ارائه میشود. این دستگاه از نوع آند مشترک مالتیپلکس است. آرایش پینها به شرح زیر است:
- آند مشترک: پین 2 (بیت 1)، پین 5 (بیت 2)، پین 8 (بیت 3) و پین 13 (L1, L2, L3).
- کاتد سگمنت: پین 1 (D)، پین 3 (D.P.)، پین 4 (E)، پین 6 (C, L3)، پین 7 (G)، پین 12 (B, L2)، پین 15 (A, L1)، پین 16 (F).
- پایههای 9، 10، 11 و 14 به عنوان بدون اتصال یا بدون پایه مشخص شدهاند.نمودار مدار داخلی:
- دیتاشیت اتصالات الکتریکی داخلی را نشان میدهد. ساختار مالتیپلکس آند مشترک را تأیید میکند: تمام آندهای مربوط به یک رقم معین (و همچنین الایدیهای اختیاری L1-L3) به طور داخلی به یکدیگر متصل هستند، در حالی که کاتد هر سگمنت جداگانه است. این امر امکان کنترل ترتیبی سه رقم را تنها با استفاده از یک مجموعه درایور سگمنت فراهم میکند (مالتیپلکس).شناسایی قطبیت:
ممکن است روی بستهبندی نشانههای فیزیکی (نقطه، شکاف یا لبه اریب) برای شناسایی پایه 1 وجود داشته باشد. جهت صحیح برای جلوگیری از آسیب در فرآیند لحیمکاری و عملیات حیاتی است.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- رعایت این راهنماها برای جلوگیری از آسیب حرارتی در فرآیند مونتاژ PCB ضروری است.پروفیل دمای Reflow:
- حداکثر شرایط توصیهشده دمای اوج 260 درجه سانتیگراد به مدت حداکثر 3 ثانیه است. این مقدار در فاصله 1.6 میلیمتر (1/16 اینچ) زیر صفحه نصب پکیج (یعنی روی PCB) اندازهگیری میشود. پروفیل استاندارد Reflow بدون سرب معمولاً در این محدوده قرار دارد، اما زمان بالای خط مایع (TAL) باید کنترل شود.手工焊接:<如果必须进行手工焊接,应使用温控烙铁。每个引脚的接触时间应最小化(通常
- 3 ثانیه) و میتوان از یک هیتسینک (مانند پنس) روی پایه بین هویه و بدنه بستهبندی استفاده کرد.تمیز کردن:
- تنها از مواد شوینده سازگار با مواد پلاستیکی لنز LED استفاده کنید تا از مهآلودگی یا آسیب شیمیایی جلوگیری شود.شرایط نگهداری:
در محدوده دمای مشخص شده (35- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد)، در محیطی خشک و ضد الکتریسیته ساکن نگهداری شود. برای قطعات حساس به رطوبت، در صورت عدم پخت قبل از استفاده، باید در کیسههای مهر و موم شده همراه با ماده خشککن نگهداری شوند.
7. توصیههای کاربردی
- 7.1 سناریوهای کاربردی متداولمحصولات الکترونیکی مصرفی قابل حمل:
- مولتیمتر دیجیتال، تجهیزات تست دستی، پخشکنندههای صوتی فشرده یا ردیابهای تناسباندام که در آنها مصرف توان پایین از اهمیت حیاتی برخوردار است.ابزار دقیق صنعتی:
- پنلمترها، کنترلرهای فرآیند، نمایشگرهای تایمر و قرائتهای سنسور که نیازمند قابلیت اطمینان و محدوده کاری دمایی گسترده هستند.نمایشگرهای بازار پس از فروش خودرو:
- ابزارهای کمکی برای فضای داخلی (ولتمتر، ساعت)، اما ممکن است نیاز به آببندی محیطی داشته باشند.لوازم خانگی:
- نمایشگر برای مایکروویو، قهوهساز یا ترموستات.کیت آموزشی:
گزینهای ایدهآل برای پروژههای یادگیری الکترونیکی که شامل نمایش چندگانه و رابط میکروکنترلر است.
- 7.2 ملاحظات طراحیمحدود کردن جریان:حتماً از یک مقاومت سری محدودکننده جریان (یا درایور جریان ثابت) برای هر خط کاتد سگمنت استفاده کنید. فرمول محاسبه مقاومت: R = (Vمنبع تغذیهF- Vافت فشار محرک) / IF. برای منبع تغذیه 5 ولت، VFولتاژ 2.6 ولت، جریان مورد انتظار IF10 میلیآمپر است: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω. برای طراحی محافظهکارانه، لطفاً از حداکثر مقدار VFدر دیتاشیت استفاده کنید.
- رانندگی مالتیپلکس:由于它是共阳极多路复用显示器,微控制器或驱动器IC必须顺序使能每个数字位的共阳极(引脚2、5、8),同时在阴极线上输出相应的段码图案。刷新率必须足够高(>60 Hz)以避免可见闪烁。
- جریان پیک در مالتیپلکسینگ:هنگام مالتیپلکس کردن N رقم، جریان لحظهای هر بخش در مدت زمان روشن بودن آن معمولاً N برابر جریان متوسط مورد نیاز است. برای مالتیپلکس 3 رقمی، با جریان متوسط 3 میلیآمپر برای هر بخش، جریان پیک حدود ~9 میلیآمپر است. باید با مقادیر حداکثر مطلق (25 میلیآمپر پیوسته، 100 میلیآمپر پالس) مقایسه و بررسی شود.
- زاویه دید:با توجه به زاویه دید گسترده آن، نمایشگر را طوری قرار دهید که کاربر نهایی بهترین خوانایی را داشته باشد.
- محافظت در برابر ESD:LEDها نسبت به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. در طول فرآیند مونتاژ، روشهای استاندارد کنترل ESD را اجرا کنید.
8. مقایسه و تمایز فنی
LTC-2621JR از طریق انتخابهای فنی خاص در بازار متمایز میشود.
- AlInGaP در مقابل GaAsP/GaP سنتی:LEDهای قرمز قدیمیتر از بستر GaAsP یا GaP استفاده میکنند که بازدهی کمتری داشته و نوری متمایل به نارنجی-قرمز تولید میکنند. فناوری AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتر (نور بیشتر به ازای هر میلیآمپر)، خلوص رنگ بهتر (قرمز اشباع شده در محدوده تقریبی 631-639 نانومتر) و پایداری دمایی بهینهتری ارائه میدهد. این به معنای نمایشگرهای روشنتر، مصرف توان کمتر یا عمر باتری طولانیتر است.
- بهینهسازی برای جریان پایین:بسیاری از نمایشگرهای هفتقطعه با جریان 20 میلیآمپر مشخص میشوند. LTC-2621JR به طور خاص برای عملکرد عالی در جریانهای بسیار پایین (معمولاً 1 میلیآمپر) آزمایش و غربالگری شده است و آن را به یک جزء تخصصی برای طراحیهای فوقکممصرف تبدیل میکند.
- پنل خاکستری/قطعات کد سفید:این انتخاب زیباییشناختی، کنتراست را هنگام خاموش بودن نمایشگر (ظاهر سیاه/خاکستری) افزایش داده و وضوح قطعات کد را هنگام روشن شدن بهبود میبخشد، در مقایسه با بستهبندی کاملاً سیاه یا خاکستری.
9. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
9.1 آیا میتوانم از یک میکروکنترلر 3.3V برای راهاندازی مستقیم این نمایشگر استفاده کنم، بدون نیاز به مبدل سطح ولتاژ؟
معمولاً بله. در جریان 20 میلیآمپر، ولتاژ مستقیم معمول (VF) 2.6 ولت است. در جریان راهاندازی پایینتر (مثلاً 5-10 میلیآمپر)، VFکمی کمتر خواهد بود (مثلاً 2.4 ولت). پین GPIO با ولتاژ 3.3 ولت میتواند با یک مقاومت سری و تزریق جریان مستقیم، یک سگمنت را روشن کند. محاسبه: برای تزریق جریان 5 میلیآمپر و VFبرای پین GPIO با ولتاژ 2.4V، مقدار مقاومت (3.3V - 2.4V) / 0.005A = 180 Ω است. اطمینان حاصل کنید که از کل ظرفیت جریان سینک میکروکنترلر تجاوز نشود.
9.2 چرا شدت نور به صورت یک بازه (μcd 600-200) ارائه شده است؟ چگونه میتوان یکنواختی روشنایی را تضمین کرد؟
این محدوده نشاندهنده توزیع درجهبندی شده است. برای تضمین یکنواختی، دو گزینه دارید: 1) مدار خود را طوری طراحی کنید که در کل محدوده به درستی کار کند (مثلاً اطمینان حاصل کنید که در حداقل 200 μcd همچنان خوانا باشد). 2) هنگام سفارش قطعات برای تولید، کد درجه شدت نور دقیقتری را مشخص کنید تا تمام واحدهای موجود در دسته شما خروجی مشابهی داشته باشند. لطفاً به مستندات کامل درجهبندی سازنده مراجعه کنید.
9.3 اتصالات "L1, L2, L3" که در کنار برخی کاتدها ذکر شدهاند، چه کاربردی دارند؟
اینها اتصالاتی هستند که به چراغهای نشانگر LED اختیاری و مستقل (ممکن است نقطهای کوچک یا آیکون باشند) متصل میشوند. این نشانگرها بخشی از همان پکیج هستند اما از نظر الکتریکی از رقمهای هفتبخشی مستقل میباشند. آنها یک آند مشترک (پین 13) دارند اما کاتدهای مستقل (پینهای 15/L1، 12/L2، 6/L3) دارند. میتوان از آنها برای نمادهایی مانند دونقطه، نقطه اعشار برای ارقام دیگر یا نشانگر وضعیت و غیره استفاده کرد.
9.4 چگونه میتوانم مصرف برق طراحی نمایشگر خود را محاسبه کنم؟
برای یک طراحی مالتیپلکس با N رقم، که هر رقم به طور میانگین M سگمنت روشن و جریان پیک سگمنت Iپیکدارد، توان متوسط تقریبی است: Pمیانگین≈ N * (M / 7) * Iپیک* VF* (1/N) = (M / 7) * Iپیک* VFفاکتور (1/N) از چرخه وظیفه مالتیپلکسینگ ناشی میشود. مثال: نمایش "88.8" (M=7 سگمنت)، Iپیک=10 mA، VF=2.6V: Pمیانگین≈ (7/7) * 0.01 * 2.6 = 0.026 W، یعنی مصرف توان کل نمایشگر 3 رقمی 26 mW است.
10. مطالعه موردی طراحی
سناریو:طراحی یک دماسنج دیجیتال کممصرف و سهرقمی با تغذیه باتری.
- میکروکنترلر:یک MCU کممصرف که با ولتاژ 3.3 ولت کار میکند و پینهای GPIO آن قادر به تامین جریان 10 میلیآمپر هستند.
- روش راهاندازی:مالتیپلکس. سه پین GPIO به عنوان خروجی پیکربندی شدهاند که از طریق ترانزیستورهای NPN کوچک یا MOSFET (برای مدیریت جریان ترکیبی سگمنتها) آند مشترک (بیتهای 1، 2، 3) را راهاندازی میکنند. هفت پین GPIO دیگر از طریق مقاومتهای محدودکننده جریان، کاتدهای سگمنت را راهاندازی میکنند.
- تنظیم جریان:جریان متوسط هدف برای هر سگمنت 2 میلیآمپر برای دید خوب و طول عمر باتری است. با استفاده از مالتیپلکسینگ 3 رقمی، جریان پیک هر سگمنت حدود ~6 میلیآمپر است. با استفاده از VF= 2.5V (تخمین زده شده در 6 میلیآمپر)، افت ولتاژ اشباع درایور 0.2 ولت است، مقدار مقاومت سری: R = (3.3V - 2.5V - 0.2V) / 0.006A ≈ 100 Ω.
- نرمافزار:تایمر MCU وقفهای را با فرکانس ۱۸۰ هرتز (هر رقم ۶۰ هرتز * ۳ رقم) ایجاد میکند. در روال سرویس وقفه، آند رقم قبلی خاموش شده، الگوی بخشهای رقم بعدی بهروزرسانی میشود و سپس آند رقم جدید روشن میشود.
- نتیجه:این نمایشگر با مصرف توان کمتر از ۱۵ میلیوات، خوانایی بدون سوسو ارائه میدهد و از عملکرد بهینهشده جریان پایین LTC-2621JR برای حداکثر کردن مدت زمان کار باتری استفاده میکند.
11. معرفی اصول فنی
LTC-2621JR بر پایه فناوری روشنایی حالت جامد است. هر بخش شامل یک یا چند تراشه LED از جنس AlInGaP میباشد. هنگامی که یک ولتاژ مثبت بیش از ولتاژ آستانه دیود اعمال میشود، الکترونها و حفرهها در ناحیه فعال نیمههادی بازترکیب شده و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد میکنند. ترکیب خاص لایه AlInGaP انرژی شکاف نواری را تعیین میکند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور گسیلشده را مشخص میسازد – در این مورد، قرمز با طول موج تقریبی 639 نانومتر. نور از بالای تراشه گسیل شده و توسط لنز پلاستیکی بستهبندی شکلدهی میشود تا بخشهای یکنواختی تشکیل دهد. پیکربندی مالتیپلکس با آند مشترک یک طرح داخلی سیمکشی است که تعداد پایههای رانندگی خارجی مورد نیاز را از (7 بخش + 1 نقطه اعشار) * 3 رقم = 24 به 7 خط بخش + 3 خط رقم = 10 کاهش میدهد، به اضافه چند پایه برای LEDهای اختیاری، که اینترفیس آن را با میکروکنترلر کاربردیتر میسازد.
12. روندهای فناوری
اگرچه LTC-2621JR نمایانگر یک فناوری بالغ و قابل اعتماد است، اما حوزه گستردهتر نمایش در حال تحول است. روند در نمایش اطلاعات به سمت یکپارچگی و انعطافپذیری بیشتر است. نمایشگرهای LED آلی (OLED) و ریز LED، نوردهی خودکار، کنتراست بالا و ابعاد فیزیکی انعطافپذیر ارائه میدهند. با این حال، برای قرائتهای دیجیتال ساده، نمایشگرهای سنتی LED قطعهبندی شده به دلیل حداقلی بودن، استحکام، هزینه کم، روشنایی بالا و محدوده دمایی کاری گسترده، همچنان بسیار رقابتی هستند. روند خاص در این بخش، حرکت به سمت مصرف توان کمتر، مواد با بازدهی بالاتر (مانند AlInGaP بهبودیافته یا InGaN برای رنگهای دیگر) و یکپارچهسازی مستقیم الکترونیک درایور (مانند رابطهای I2C یا SPI) در ماژول نمایش است که منجر به کاهش تعداد قطعات خارجی و سادهسازی طراحی میشود. تمرکز LTC-2621JR بر عملکرد با جریان فوقالعاده پایین، با نیاز پایدار به مؤلفههای با بهرهوری انرژی بالا در دستگاههای قابل حمل و اینترنت اشیا بسیار همخوانی دارد.
شرح دقیق اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
1. شاخصهای اصلی عملکرد نوری-الکتریکی
| اصطلاحات | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| کارایی نوری (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن بر وات) | شار نوری تولید شده به ازای هر وات انرژی الکتریکی، هرچه بیشتر باشد، صرفهجویی در انرژی بیشتر است. | به طور مستقیم سطح کارایی انرژی و هزینه برق چراغ را تعیین میکند. |
| شار نوری (Luminous Flux) | lm (لومن) | کل مقدار نور ساطعشده از یک منبع نور که معمولاً به آن "روشنایی" گفته میشود. | 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 را تعیین میکند. | بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ (CCT) | K (کلوین)، مانند 2700K/6500K | دمای رنگ نور: مقادیر پایینتر به زردی/گرمی و مقادیر بالاتر به سفیدی/سردی تمایل دارند. | جو روشنایی و صحنههای کاربردی مناسب را تعیین میکند. |
| شاخص نمود رنگ (CRI / Ra) | بدون واحد، ۰–۱۰۰ | توانایی منبع نور در بازتولید رنگ واقعی اجسام، Ra≥۸۰ مطلوب است. | تأثیر بر اصالت رنگ، برای استفاده در مکانهای با الزامات بالا مانند مراکز خرید و گالریهای هنری. |
| Color Tolerance (SDCM) | مراحل بیضی مکآدام، مانند "5-step" | A quantitative indicator of color consistency; the smaller the step number, the better the color consistency. | Ensuring no color variation among luminaires from the same batch. |
| 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 رنگدهی و رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاحات | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم (Forward Voltage) | Vf | حداقل ولتاژ مورد نیاز برای روشنشدن 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 روشنایی عادی LED میشود. | معمولاً از درایور جریان ثابت استفاده میشود، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس (Pulse Current) | Ifp | جریان پیک قابل تحمل در مدت زمان کوتاه، برای تنظیم نور یا فلاش. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به دقت کنترل شود، 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 منجر به 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 باعث افت شار نوری و تغییر رنگ میشود. |
| افت شار نوری (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعت) | مدت زمان لازم برای کاهش روشنایی تا 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 تبادل حرارتی بهتر و طول عمر بیشتری دارد. |
| ساختار تراشه | نصب معمولی، نصب معکوس (Flip Chip) | روشهای چیدمان الکترودهای تراشه. | Flip-Chip دارای خنککنندگی 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 به نور سفید ترکیب میشود. | 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. |
| Voltage binning | کدهایی مانند 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | برای تطبیق آسانتر منبع تغذیه درایو و بهبود بازدهی سیستم. |
| دستهبندی بر اساس ناحیه رنگی | 5-step MacAdam ellipse | گروهبندی بر اساس مختصات رنگی، اطمینان از قرارگیری رنگ 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 مداوم در شرایط دمای ثابت و ثبت دادههای کاهش روشنایی. | برای تخمین 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 | گواهینامه بهرهوری انرژی | گواهینامه بهرهوری انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | معمولاً در پروژههای خرید دولتی و یارانهای برای افزایش رقابتپذیری بازار استفاده میشود. |