فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 1.1 ویژگیها و مزایای اصلی
- 1.2 بازار هدف و جایگاهسازی
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق
- 2.2 مشخصات الکترواپتیکی
- 3. سیستم دستهبندی و درجهبندی
- 3.1 دستهبندی شدت نورانی
- 3.2 یکنواختی ولتاژ مستقیم
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 توزیع طیف
- 4.2 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
- 4.3 منحنی کاهش جریان مستقیم
- 5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
- 5.1 ابعاد فیزیکی
- 5.2 پیناوت و دیاگرام مدار داخلی
- 6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
- 6.1 پارامترهای لحیمکاری
- 6.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
- 6.3 شرایط ذخیرهسازی
- 7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
- 7.1 مشخصات بستهبندی
- 7.2 توضیح برچسب
- 8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی
- 8.1 سناریوهای کاربردی معمول
- 8.2 طراحی مدار درایور
- 8.3 مدیریت حرارتی
- 9. مقایسه و تمایز فنی
- 10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 11. مطالعه موردی طراحی و استفاده
- 12. اصل عملکرد
- 13. روندهای فناوری
1. مرور کلی محصول
نمایشگر ELS-2326SURWA/S530-A3 یک نمایشگر الفبایی-عددی هفتقطعهای با نصب سوراخدار است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند نمایش اعداد واضح و قابل اعتماد در شرایط نوری مختلف هستند. این قطعه متعلق به خانوادهای از قطعات با استاندارد صنعتی است که به دلیل دوام و عملکرد پایدار شناخته میشوند.
1.1 ویژگیها و مزایای اصلی
مزایای اصلی این ماژول نمایشگر از طراحی و انتخاب مواد آن نشأت میگیرد. این قطعه دارای ابعاد استاندارد صنعتی است که تضمینکننده سازگاری با طرحهای PCB موجود و سوکتهای طراحیشده برای قطعات مشابه است. یک مزیت کلیدی آن مصرف توان پایین است که آن را برای کاربردهای با منبع باتری یا حساس به انرژی مناسب میسازد. قطعه با استفاده از مواد بدون سرب ساخته شده و کاملاً با دستورالعمل RoHS مطابقت دارد که الزامات زیستمحیطی و قانونی مدرن را برآورده میکند. قطعات به رنگ سفید و روی زمینه خاکستری قرار گرفتهاند که نسبت کنتراست بالایی برای بهبود خوانایی فراهم میکند.
1.2 بازار هدف و جایگاهسازی
این نمایشگر برای استفاده در کاربردهای مقرونبهصرفه و متمرکز بر قابلیت اطمینان جایگاهسازی شده است که در آن نمایش عددی واضح از اهمیت بالایی برخوردار است. طراحی آن عملکرد بلندمدت در محیطهای عملیاتی استاندارد را بر شرایط حاد که نیازمند قطعات تخصصی است، اولویت میدهد.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
عملکرد نمایشگر ELS-2326SURWA/S530-A3 توسط مجموعهای از پارامترهای الکتریکی، نوری و حرارتی تعریف میشود که طراحان باید برای پیادهسازی موفق در نظر بگیرند.
2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق
این مقادیر محدودیتهای تنش را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشدهاند.
- ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. تجاوز از این ولتاژ در بایاس معکوس میتواند باعث شکست پیوند شود.
- جریان مستقیم پیوسته (IF):25 میلیآمپر. این حداکثر جریان DC است که میتوان به طور پیوسته به هر قطعه اعمال کرد.
- جریان مستقیم پیک (IFP):60 میلیآمپر. این مقدار فقط تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه ≤ 10%، فرکانس ≤ 1 کیلوهرتز) مجاز است و نباید برای عملیات DC استفاده شود.
- توان تلف شده (Pd):60 میلیوات. حداکثر توانی که میتواند به صورت گرما تلف شود، که به صورت ولتاژ مستقیم (VF) × جریان مستقیم (IF) محاسبه میشود.
- دمای عملیاتی (Topr):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیطی که قطعه برای عملکرد صحیح در آن مشخص شده است.
- دمای ذخیرهسازی (Tstg):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.
- دمای لحیمکاری (Tsol):260 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 5 ثانیه. این پارامتر برای فرآیندهای لحیمکاری موجی یا دستی جهت جلوگیری از آسیب حرارتی به رزین اپوکسی و اتصالات داخلی حیاتی است.
2.2 مشخصات الکترواپتیکی
این پارامترها که در دمای پیوند استاندارد (Ta= 25 درجه سلسیوس) اندازهگیری شدهاند، خروجی نور و رفتار الکتریکی قطعه را تحت شرایط عملیاتی عادی تعریف میکنند.
- شدت نورانی (Iv):15 میلیکاندلا (حداقل)، 34 میلیکاندلا (معمول) در IF= 10 میلیآمپر. این میانگین خروجی نور هر قطعه است. یک تلرانس ±10% به این مقدار اعمال میشود، به این معنی که قطعات بر اساس شدت اندازهگیری شده دستهبندی یا درجهبندی میشوند.
- طول موج پیک (λp):632 نانومتر (معمول). طول موجی که در آن تابش طیفی قویترین است. این یک پارامتر کلیدی برای رنگ درکشده (قرمز درخشان) است.
- طول موج غالب (λd):624 نانومتر (معمول). طول موج واحدی که بهترین تطابق را با رنگ درکشده نور دارد و ممکن است کمی با طول موج پیک متفاوت باشد.
- پهنای باند طیفی (Δλ):20 نانومتر (معمول). محدوده طول موجهای تابششده، که در نصف شدت پیک اندازهگیری میشود (عرض کامل در نصف بیشینه). پهنای باند باریکتر نشاندهنده رنگ طیفی خالصتر است.
- ولتاژ مستقیم (VF):2.0 ولت (معمول)، 2.4 ولت (حداکثر) در IF= 20 میلیآمپر. این افت ولتاژ در سراسر LED هنگام کار است. مدار درایور باید برای تأمین ولتاژ کافی طراحی شود. تلرانس ±0.1 ولت مشخص شده است.
- جریان معکوس (IR):100 میکروآمپر (حداکثر) در VR= 5 ولت. این جریان نشتی کوچکی است که وقتی قطعه در محدوده حداکثر مجاز خود تحت بایاس معکوس قرار میگیرد، جریان مییابد.
3. سیستم دستهبندی و درجهبندی
دیتاشیت نشان میدهد که قطعات"بر اساس شدت نورانی دستهبندی شدهاند."این به یک روش رایج در تولید LED اشاره دارد که به عنوان "دستهبندی" شناخته میشود.
3.1 دستهبندی شدت نورانی
به دلیل تغییرات ذاتی در رشد اپیتاکسیال نیمههادی و فرآیند تولید، خروجی نور LEDها میتواند متفاوت باشد. برای اطمینان از یکنواختی برای کاربر نهایی، تولیدکنندگان LEDها را بر اساس شدت نورانی اندازهگیریشده آزمایش و دستهبندی میکنند. ELS-2326SURWA/S530-A3 دارای شدت معمول 34 میلیکاندلا با حداقل 15 میلیکاندلا است. قطعات خریداریشده در یک محدوده شدت خاص (دسته) قرار خواهند گرفت که باید در یک دسته تولیدی یا سفارش واحد سازگار باشد. توضیح برچسب شامل "CAT: رتبه شدت نورانی" است که این روش را تأیید میکند.
3.2 یکنواختی ولتاژ مستقیم
اگرچه به صراحت به عنوان یک پارامتر دستهبندیشده توصیف نشده است، تلرانس دقیق روی ولتاژ مستقیم (±0.1V) نشاندهنده کنترل دقیق فرآیند است. یکنواختی VFبرای طراحی مدارهای ساده محدودکننده جریان با مقاومت سری مهم است، زیرا تغییرات روشنایی بین قطعات را هنگامی که از یک منبع ولتاژ مشترک تغذیه میشوند، به حداقل میرساند.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
دادههای گرافیکی بینشی در مورد چگونگی تغییر پارامترها با شرایط عملیاتی ارائه میدهند.
4.1 توزیع طیف
منحنی طیف، شدت نسبی نور تابششده در طولموجهای مختلف را نشان میدهد. برای این قطعه مبتنی بر AlGaInP، منحنی حول 632 نانومتر (پیک) با پهنای باند معمول 20 نانومتر متمرکز خواهد بود. این منحنی رنگ تکفام "قرمز درخشان" را بدون تابش قابل توجه در باندهای رنگی دیگر تأیید میکند.
4.2 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)
این منحنی رابطه غیرخطی بین جریان و ولتاژ در یک دیود نیمههادی را نشان میدهد. برای LED، افزایش کوچک ولتاژ فراتر از آستانه روشن شدن (~1.8V) باعث افزایش نمایی و زیاد جریان میشود. به همین دلیل است که LEDها باید با یک منبع محدودکننده جریان (مانند یک درایور جریان ثابت یا یک مقاومت سری) و نه یک منبع ولتاژ ثابت راهاندازی شوند تا از فرار حرارتی و تخریب جلوگیری شود.
4.3 منحنی کاهش جریان مستقیم
این یکی از مهمترین نمودارها برای طراحی قابل اعتماد است. نشان میدهد که چگونه حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز (IF) باید با افزایش دمای محیط کاهش یابد. در دمای 25 درجه سلسیوس، تمام 25 میلیآمپر مجاز است. با افزایش دما به سمت حداکثر دمای عملیاتی 85 درجه سلسیوس، جریان مجاز به طور قابل توجهی کاهش مییابد. این کاهش ضروری است زیرا دمای پیوند داخلی LED با هر دو عامل دمای محیط و گرمایش خودی ناشی از جریان افزایش مییابد. تجاوز از دمای پیوند ایمن، خروجی نور را کاهش داده و طول عمر را به شدت کوتاه میکند. طراحان باید از این منحنی برای انتخاب جریان عملیاتی مناسب برای بدترین حالت دمای محیط کاربرد خود استفاده کنند.
5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
5.1 ابعاد فیزیکی
این قطعه دارای ارتفاع رقم 57.0 میلیمتر (2.24 اینچ) است که آن را به عنوان یک نمایشگر بزرگفرمت مناسب برای مشاهده از فاصله دور طبقهبندی میکند. نقشه ابعاد پکیج اندازهگیریهای دقیقی برای بدنه کلی نمایشگر، فاصله و اندازه پایههای سوراخدار و طرحبندی قطعات ارائه میدهد. یک تلرانس عمومی ±0.25 میلیمتر اعمال میشود مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. این نقشه برای ایجاد جای پای PCB، اطمینان از تناسب مناسب و تعریف منطقه ممنوعه روی برد ضروری است.
5.2 پیناوت و دیاگرام مدار داخلی
دیاگرام مدار داخلی، اتصال الکتریکی قطعات مجزا (a تا g) و اتصال مشترک را نشان میدهد. این نمایشگر از پیکربندی آند مشترک استفاده میکند، به این معنی که آندهای (طرف مثبت) تمام قطعات LED به طور داخلی به یک پایه مشترک (یا مجموعهای از پایهها) متصل شدهاند. کاتدهای (طرف منفی) هر قطعه به پایههای مجزا آورده شدهاند. برای روشن کردن یک قطعه، پایه آند مشترک به یک منبع ولتاژ مثبت متصل میشود و پایه کاتد مربوطه از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان به زمین کشیده میشود. دیاگرام پیناوت مشخص میکند که کدام پایه فیزیکی مربوط به کاتد هر قطعه و آند مشترک است.
6. راهنمای لحیمکاری و مونتاژ
برای حفظ یکپارچگی و عملکرد قطعه، نیاز به رسیدگی مناسب است.
6.1 پارامترهای لحیمکاری
حداکثر مقدار مجاز مطلق، دمای لحیمکاری 260 درجه سلسیوس را حداکثر به مدت 5 ثانیه مشخص میکند. این مربوط به دمای سیم/پایه در طول لحیمکاری موجی یا دستی است. برای لحیمکاری رفلو، باید از پروفیل استاندارد بدون سرب با حداکثر دمای پیک نه بیشتر از 260 درجه سلسیوس استفاده شود. قرار گرفتن طولانیمدت در معرض دمای بالا میتواند به اتصالات سیم داخلی آسیب برساند، پکیج اپوکسی را تخریب کند یا باعث لایهلایه شدن شود.
6.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
دیتاشیت حاوی هشدار قوی در مورد حساسیت ESD است. تراشه نیمههادی AlGaInP در برابر آسیب ناشی از الکتریسیته ساکن آسیبپذیر است که ممکن است باعث خرابی فوری یا نقص پنهان شود که قابلیت اطمینان بلندمدت را کاهش میدهد. اقدامات احتیاطی اجباری شامل: استفاده اپراتورها از بند مچ دست زمینشده؛ استفاده از ایستگاههای کاری، زیراندازها و ابزارهای ایمن در برابر ESD؛ اطمینان از زمینشدن صحیح تمام تجهیزات؛ و ذخیره/حمل قطعات در بستهبندیهای رسانا یا ضداستاتیک است. میتوان از یونیزهکنندهها برای خنثیسازی بار روی مواد غیررسانا در منطقه کار استفاده کرد.
6.3 شرایط ذخیرهسازی
قطعات باید در محدوده دمای ذخیرهسازی مشخصشده 40- تا 100+ درجه سلسیوس، در یک محیط خشک برای جلوگیری از جذب رطوبت و در بستهبندی محافظ ESD اصلی خود تا زمان آمادهسازی برای استفاده نگهداری شوند.
7. اطلاعات بستهبندی و سفارش
7.1 مشخصات بستهبندی
قطعه از یک فرآیند بستهبندی خاص پیروی میکند: 10 قطعه در یک تیوب برای محافظت مکانیکی و جابجایی بستهبندی میشوند. سپس 10 تیوب در یک جعبه قرار میگیرند. در نهایت، 4 جعبه در یک کارتن اصلی حمل و نقل بستهبندی میشوند. این بستهبندی سلسلهمراتبی (10 قطعه/تیوب → 10 تیوب/جعبه → 4 جعبه/کارتن) برای قطعات سوراخدار رایج است و به مدیریت موجودی و مونتاژ خودکار کمک میکند.
7.2 توضیح برچسب
برچسبهای روی بستهبندی حاوی چندین کد هستند: CPN (شماره قطعه مشتری)، P/N (شماره قطعه سازنده: ELS-2326SURWA/S530-A3)، QTY (تعداد)، CAT (دسته/رتبه شدت نورانی) و LOT No (شماره دسته تولید قابل ردیابی). کد "CAT" برای اطمینان از یکنواختی روشنایی در طول یک دسته تولید حیاتی است.
8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی
8.1 سناریوهای کاربردی معمول
دیتاشیت سه کاربرد اصلی را پیشنهاد میدهد: لوازم خانگی (مانند تایمرهای فر، نمایشگرهای ماشین لباسشویی)، پنلهای ابزار دقیق (برای تجهیزات صنعتی، تجهیزات آزمایشگاهی یا بازار پس از فروش خودرو) و نمایشگرهای خوانش دیجیتال عمومی. اندازه بزرگ و کنتراست خوب آن را برای کاربردهایی مناسب میسازد که نمایشگر نیاز است از فاصله چند متری یا در نور محیط نسبتاً روشن خوانده شود.
8.2 طراحی مدار درایور
طراحی مدار درایور نیازمند چندین محاسبه کلیدی است. ابتدا، جریان عملیاتی (IF) را بر اساس روشنایی مورد نیاز و دمای محیط با استفاده از منحنی کاهش تعیین کنید. یک مقدار معمول ممکن است 10-20 میلیآمپر باشد. برای یک طراحی مقاومت سری ساده با یک نمایشگر آند مشترک متصل به ولتاژ تغذیه VCC، مقدار مقاومت برای هر قطعه عبارت است از: R = (VCC - VF) / IF. با استفاده از VF معمول 2.0V و منبع تغذیه 5V با IF=15mA، مقدار R = (5 - 2.0) / 0.015 = 200 اهم به دست میآید. رتبه توان مقاومت باید حداقل IF2 × R = (0.015)2 × 200 = 0.045W باشد، بنابراین یک مقاومت استاندارد 1/8W (0.125W) کافی است. برای مالتیپلکس کردن چندین رقم، معمولاً از ICهای درایور اختصاصی (مانند شیفترجیسترهای 74HC595 یا درایورهای نمایشگر MAX7219) برای کنترل کاتدهای قطعات و آندهای ارقام استفاده میشود که به طور قابل توجهی تعداد پایههای I/O میکروکنترلر مورد نیاز را کاهش میدهد.
8.3 مدیریت حرارتی
اگرچه یک قطعه پرتوان نیست، ملاحظات حرارتی هنوز برای طول عمر مهم هستند. اطمینان از فاصله کافی روی PCB برای گردش هوای مناسب حاصل کنید. از قرار دادن نمایشگر در نزدیکی سایر منابع گرمایی قابل توجه خودداری کنید. پایبندی به منحنی کاهش جریان، روش اصلی مدیریت حرارتی است. محدوده دمای عملیاتی گسترده (40- تا 85+ درجه سلسیوس) نشاندهنده استحکام برای اکثر محیطهای داخلی و بسیاری از محیطهای خارجی است.
9. مقایسه و تمایز فنی
نمایشگر ELS-2326SURWA/S530-A3 با ترکیب خاصی از ویژگیها متمایز میشود: ارتفاع رقم بزرگ 57.0 میلیمتر، نصب سوراخدار، تابش قرمز درخشان AlGaInP و پیکربندی آند مشترک. در مقایسه با نمایشگرهای کوچکتر (مانند 14.2 یا 20 میلیمتری)، دید بهتری از فاصله دور ارائه میدهد. در مقایسه با نمایشگرهای نصب سطحی (SMD)، نسخههای سوراخدار مانند این اغلب برای محیطهای با لرزش بالا یا کاربردهایی که نیاز به تعمیر دستی دارند، مقاومتر در نظر گرفته میشوند و معمولاً برای نمونهسازی اولیه آسانتر هستند. سیستم ماده AlGaInP در مقایسه با فناوریهای قدیمیتر، بازده بالا و خلوص رنگ خوبی در طیف قرمز/نارنجی/کهربایی ارائه میدهد.
10. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
س: آیا میتوانم این نمایشگر را مستقیماً از یک پایه میکروکنترلر 5 ولت راهاندازی کنم؟
ج: خیر. یک پایه میکروکنترلر نمیتواند جریان کافی (معمولاً حداکثر 20-40 میلیآمپر برای هر پایه، با محدودیت کل پکیج) برای راهاندازی چندین قطعه به طور روشن تأمین یا جذب کند. مهمتر از آن، جریان یک LED باید محدود شود. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ بدون مقاومت سری، باعث کشیدن جریان بیش از حد شده و هم به LED و هم احتمالاً به پایه میکروکنترلر آسیب میرساند. همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان یا یک درایور جریان ثابت اختصاصی استفاده کنید.
س: چرا نمایشگر من در دمای 85 درجه سلسیوس کمنور است، حتی با وجودی که از همان جریان دمای اتاق استفاده میکنم؟
ج: بازده نورانی LED (خروجی نور به ازای هر واحد ورودی الکتریکی) با افزایش دمای پیوند کاهش مییابد. این یک ویژگی ذاتی نیمههادیها است. علاوه بر این، منحنی کاهش جریان الزام میکند که شماکاهش دهیدجریان عملیاتی را در دمای محیط بالا برای جلوگیری از گرمای بیش از حد. هر دو اثر به کاهش روشنایی در دمای بالا کمک میکنند.
س: عبارت "بدون سرب و مطابق با RoHS" برای طراحی من چه معنایی دارد؟
ج: به این معنی است که قطعه حاوی سرب (Pb) یا سایر مواد خطرناک محدودشده طبق دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) نیست. این یک الزام قانونی برای فروش محصولات الکترونیکی در بسیاری از مناطق، از جمله اتحادیه اروپا است. همچنین بر فرآیند لحیمکاری شما تأثیر میگذارد و نیازمند استفاده از لحیم بدون سرب با نقطه ذوب بالاتر است، به همین دلیل است که رتبه لحیمکاری 260 درجه سلسیوس مهم است.
س: ولتاژ مستقیم معمولاً 2.0 ولت است. آیا میتوانم آن را از یک سیستم 3.3 ولتی تغذیه کنم؟
ج: بله، قطعاً. با منبع تغذیه 3.3 ولت (VCC)، مقدار مقاومت سری مجدداً محاسبه میشود. برای IF=15mA: R = (3.3 - 2.0) / 0.015 ≈ 87 اهم. اطمینان حاصل کنید که مدار درایور شما (میکروکنترلر، IC درایور) میتواند جریان قطعه را هنگام کشیدن کاتد به پایین تحمل کند.
11. مطالعه موردی طراحی و استفاده
سناریو: طراحی یک تایمر دیجیتال ساده برای انکوباتور آزمایشگاهی.
نمایشگر باید از آن سوی اتاق در نور محیط آزمایشگاه قابل خواندن باشد. ارتفاع 57.0 میلیمتری ELS-2326SURWA/S530-A3 برای دید انتخاب شده است. انکوباتور دارای یک میکروکنترلر داخلی است که با 5 ولت کار میکند. برای سادگی، پیکربندی آند مشترک انتخاب شده است. طراحی از یک شیفترجیستر 74HC595 برای کنترل 7 کاتد قطعه و یک آرایه ترانزیستور (مانند ULN2003) برای جذب جریان برای آندهای مشترک 4 رقم استفاده میکند که امکان مالتیپلکسینگ را فراهم میکند. جریان عملیاتی برای هر قطعه روی 12 میلیآمپر تنظیم شده است تا روشنایی خوبی حاصل شود و در عین حال به خوبی در محدوده 25 میلیآمپر باقی بماند و فضای کافی برای کاهش دما در داخل محفظه گرم انکوباتور (حداکثر ~40 درجه سلسیوس) فراهم شود. از مقاومتهای سری 220 اهم استفاده شده است ((5V - 2.0V)/0.012A ≈ 250Ω؛ 220Ω نزدیکترین مقدار استاندارد است که منجر به IF≈ 13.6mA میشود). طرحبندی PCB شامل جای پای دقیق از دیتاشیت است و در طول مونتاژ، تکنسینها از بندهای ESD و یک هویه کنترل دمای تنظیمشده روی 350 درجه سلسیوس با اتصالات سریع، کمتر از 3 ثانیه برای هر پایه استفاده میکنند.
12. اصل عملکرد
یک نمایشگر هفتقطعهای مجموعهای از هفت میله دیود نورافشان (LED) است که به صورت الگوی هشتتایی چیده شدهاند. هر میله یک LED مستقل است. با روشن کردن انتخابی ترکیبهای خاصی از این هفت قطعه، تمام ارقام اعشاری (0-9) و برخی حروف میتوانند تشکیل شوند. در یک نمایشگر آند مشترک مانند این، تمام آندهای (ترمینالهای مثبت) LEDهای قطعه به یک گره مشترک متصل شدهاند. کاتدها (ترمینالهای منفی) جداگانه هستند. برای روشن کردن یک قطعه، یک ولتاژ مثبت به آند مشترک اعمال میشود و کاتد قطعه مورد نظر از طریق یک مدار محدودکننده جریان به یک ولتاژ پایینتر (معمولاً زمین) متصل میشود. ماده نیمههادی AlGaInP (فسفید آلومینیوم گالیم ایندیم) مورد استفاده در این قطعه، یک ترکیب با شکاف انرژی مستقیم است که به طور خاص برای تابش نور در منطقه قرمز تا کهربایی طیف مرئی هنگامی که الکترونها با حفرهها در سراسر شکاف انرژی بازترکیب میشوند، مهندسی شده است. این فرآیند الکترولومینسانس نامیده میشود.
13. روندهای فناوری
بازار نمایشگرهای هفتقطعهای گسسته تا حد زیادی پایدار بوده است، با انواع سوراخدار مانند این که به طراحیهای قدیمی، بازار تعمیرات و کاربردهایی که استحکام ارزشمند است، خدمت میکنند. روند کلی در فناوری نمایشگر به سمت قطعات نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار، ماژولهای چندرقمی با چگالی بالاتر و ادغام کنترلرها و درایورها در پکیج نمایشگر است. همچنین روندی به سمت گاموت رنگی گستردهتر و استفاده از فسفرهای پیشرفته در LEDهای سفید وجود دارد، اما برای نشانگرهای تکفام قرمز، AlGaInP همچنان فناوری غالب با بازده بالا باقی مانده است. اصول راهاندازی جریان، مدیریت حرارتی و محافظت ESD پوشش داده شده در این دیتاشیت، اساسی هستند و به طور جهانی در تمام فناوریهای LED، از این نمایشگر گسسته تا LEDهای روشنایی پرتوان مدرن، اعمال میشوند.
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. |