LTS-547AJG 0.52 اینچی AlInGaP دیجیت سبز LED - ارتفاع کاراکتر 13.2mm - ولتاژ مستقیم 2.6V - سند فنی

1. مرور کلی محصول

LTS-547AJG یک ماژول نمایش کاراکتر سون سگمنت با کارایی بالا است که به طور خاص برای کاربردهایی طراحی شده که نیاز به نشانگرهای عددی واضح و روشن دارند. عملکرد اصلی آن ارائه قرائت‌های عددی با خوانایی بالا است. فناوری هسته‌ای آن از ماده نیمه‌هادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) به عنوان تراشه نورافشان استفاده می‌کند، ماده‌ای که به خاطر تولید نور سبز با بازدهی بالا شناخته شده است. این قطعه با طراحی پنل خاکستری همراه با نشانه‌گذاری سگمنت سفید ساخته شده است که کنتراست را بهینه کرده و در نتیجه خوانایی را تحت شرایط نوری مختلف افزایش می‌دهد. این نمایشگر به عنوان نوع کاتد مشترک ساخته شده است، به این معنی که کاتدهای تمام سگمنت‌های LED منفرد به صورت داخلی به یک پایه مشترک متصل شده‌اند که طراحی مدار درایور را ساده می‌کند. این نمایشگر به عنوان یک جزء بدون سرب طبقه‌بندی می‌شود و با دستورالعمل‌های زیست‌محیطی مانند RoHS مطابقت دارد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

این نمایشگر دارای چندین مزیت کلیدی است که آن را برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای صنعتی و مصرفی مناسب می‌سازد. روشنایی بالا و کنتراست عالی آن، حتی در محیط‌های پرنور نیز دید واضحی را تضمین می‌کند. زاویه دید گسترده امکان خواندن کاراکترهای نمایش را از موقعیت‌های مختلف بدون کاهش قابل توجه روشنایی یا وضوح فراهم می‌کند. این دستگاه از قابلیت اطمینان حالت جامد برخوردار است، به این معنی که هیچ قسمت متحرکی ندارد و در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایش، در برابر ضربه و لرزش مقاوم است. نیاز به توان مصرفی پایینی دارد که آن را برای دستگاه‌های با باتری یا با بهره‌وری انرژی بالا بسیار مناسب می‌سازد. بخش‌های پیوسته و یکنواخت، ظاهری تمیز و حرفه‌ای به کاراکترها می‌دهند. بازارهای هدف معمول شامل تجهیزات تست و اندازه‌گیری، پنل‌های کنترل صنعتی، تجهیزات پزشکی، داشبورد خودرو (برای نمایش‌های کمکی)، لوازم خانگی مصرفی و هر دستگاه الکترونیکی دیگری است که نیاز به قرائت عددی فشرده و قابل اطمینان دارد.

2. تشریح پارامترهای فنی

این بخش تفسیری دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی و نوری تعریف‌شده در برگه مشخصات ارائه می‌دهد. درک این پارامترها برای طراحی صحیح مدار و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت حیاتی است.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر نامی محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که ممکن است منجر به آسیب دائمی قطعه شوند. عملکرد در این محدوده‌ها یا فراتر از آن تضمین نمی‌شود و باید از آن اجتناب کرد.

• اتلاف توان هر سگمنت:حداکثر 70 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که یک بخش LED می‌تواند به طور مداوم و ایمن به صورت گرما تلف کند. فراتر رفتن از این مقدار ممکن است منجر به گرمای بیش از حد تراشه LED و تسریع در فرسودگی آن شود.
• جریان مستقیم پیک هر بخش:حداکثر 60 میلی‌آمپر، اما تنها در شرایط پالس خاص (چرخه کاری 1/10، عرض پالس 0.1 میلی‌ثانیه). این مقدار نامی برای پالس‌های کوتاه و با جریان بالا مورد استفاده در طرح‌های مالتی‌پلکسینگ مناسب است و برای کارکرد مداوم DC قابل اعمال نیست.
• جریان مستقیم مداوم هر بخش:حداکثر 25 میلی‌آمپر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد. این پارامتری کلیدی برای طراحی جریان راه‌اندازی DC است. نکته حیاتی این است که این مقدار نامی در دماهای بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد با نرخ 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد به صورت خطی کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در دمای محیط (Ta) برابر 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته مجاز برابر است با: 25 میلی‌آمپر - ((85°C - 25°C) * 0.33 میلی‌آمپر/°C) = 25 میلی‌آمپر - 19.8 میلی‌آمپر =5.2 میلی‌آمپر. این کاهش برای مدیریت حرارتی ضروری است.
• ولتاژ معکوس هر بخش:حداکثر 5 ولت. اعمال بایاس معکوس بالاتر از این مقدار ممکن است منجر به شکست پیوند LED و خرابی شود.
• محدوده دمای کار و ذخیره‌سازی:-35°C تا +105°C. دستگاه می‌تواند در این محدوده وسیع دمایی کار و ذخیره شود.
• دمای لحیم‌کاری:حداکثر 260°C، حداکثر 3 ثانیه، نقطه اندازه‌گیری در 1.6 میلی‌متر زیر صفحه نصب. این برای فرآیندهای لحیم‌کاری موجی یا بازجوشی برای جلوگیری از آسیب به پکیج پلاستیکی یا اتصالات داخلی حیاتی است.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای کاری معمولی هستند که در Ta=25°C و تحت شرایط آزمایش مشخص اندازه‌گیری شده‌اند. آنها عملکرد مورد انتظار دستگاه را تعریف می‌کنند.

• شدت نور متوسط (I_V):در I_F=1mA، 320 μcd (حداقل)، 750 μcd (مقدار معمول). این معیار خروجی نور است. محدوده وسیع نشان‌دهنده فرآیند درجه‌بندی است؛ قطعات بر اساس شدت اندازه‌گیری شده واقعی خود طبقه‌بندی می‌شوند.
• طول موج تابش اوج (λ_p):در I_F=20mA، 571 نانومتر (مقدار معمول). این طول‌موجی است که شدت نور تابشی در آن حداکثر است و آن را در ناحیه سبز طیف مرئی قرار می‌دهد.
• عرض نیمه‌باند طیفی (Δλ):15 نانومتر (مقدار معمول). این مقدار نشان‌دهنده خلوص طیفی یا توزیع طول‌موج تابش است. مقدار 15 نانومتر برای LED سبز AlInGaP معمول است که منجر به تولید رنگ سبز نسبتاً خالص می‌شود.
• طول‌موج غالب (λ_d):572 نانومتر (مقدار معمول). این طول‌موج منفردی است که چشم انسان آن را به‌عنوان نزدیک‌ترین تطابق با رنگ نور تابشی درک می‌کند و بسیار نزدیک به طول‌موج پیک است.
• ولتاژ مستقیم هر بخش (V_F):در I_Fدر جریان 20 میلی‌آمپر، 2.05 ولت (حداقل)، 2.6 ولت (حداکثر). این افت ولتاژ دو سر LED در حین کار است. طراح باید اطمینان حاصل کند که مدار درایو ولتاژ کافی برای غلبه بر این افت ولتاژ در جریان مورد نیاز فراهم می‌کند. این تغییرات نیازمند استفاده از روش درایو محدودکننده جریان به جای محدودکننده ولتاژ است.
• جریان معکوس هر بخش (I_R):در ولتاژ V_R=5 ولت، 100 میکروآمپر (حداکثر). این جریان نشتی کوچکی است که هنگام بایاس معکوس LED در محدوده حداکثر مقادیر نامی آن جاری می‌شود.
• نسبت تطابق شدت نور (I_V-m):2:1 (حداکثر). این حداکثر نسبت مجاز بین درخشان‌ترین و تاریک‌ترین بخش را در یک دستگاه واحد تحت شرایط درایو یکسان (I_F=1mA) مشخص می‌کند. نسبت 2:1 یکنواختی ظاهری رقم‌ها را تضمین می‌کند.

3. توضیح سیستم درجه‌بندی

مشخصات فنی دستگاه نشان می‌دهد که این قطعه "بر اساس شدت نوردهی دسته‌بندی شده است". این به فرآیند درجه‌بندی یا طبقه‌بندی انجام شده در طول فرآیند تولید اشاره دارد. به دلیل تفاوت‌های ذاتی در رشد اپیتاکسیال نیمه‌هادی و فرآیند ساخت تراشه، LEDهای یک دسته تولید یکسان ممکن است ویژگی‌های نوری و الکتریکی کمی متفاوت داشته باشند. برای اطمینان از یکنواختی برای کاربر نهایی، سازنده LEDها را آزمایش و درجه‌بندی (دسته‌بندی) می‌کند تا در گروه‌هایی با پارامترهای کاملاً همسان قرار گیرند. برای LTS-547AJG، پارامتر اصلی درجه‌بندیشدت نوردهیاست، همانطور که مقادیر حداقل (320 μcd) و معمول (750 μcd) نشان می‌دهند. دستگاه تحت شرایط استاندارد (I_F=1mA) آزمایش شده و بر اساس شدت درجه‌بندی می‌شود. برای کاربردهایی که نیاز به تطابق دقیق روشنایی بین چندین نمایشگر دارند، مشتری می‌تواند درجه‌بندی خاصی را سفارش دهد. ولتاژ مستقیم (V_Fهمچنین دارای محدوده مشخصی (2.05V تا 2.6V) است که ممکن است شامل درجه‌بندی ثانویه باشد، یا به عنوان مشخصات حداکثر/حداقل تضمین شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

اگرچه گزیده PDF ارائه شده اشاره می‌کند که صفحه آخر شامل «منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول» است، اما منحنی‌های خاص در متن ارائه شده گنجانده نشده‌اند. معمولاً چنین برگه‌های مشخصاتی شامل نمودارهایی هستند که برای تحلیل طراحی عمیق حیاتی هستند. بر اساس عرف استاندارد برگه مشخصات LED، انتظار می‌رود منحنی‌های زیر وجود داشته باشند و تحلیل آنها ارائه شود:

4.1 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. برای LED، این یک منحنی نمایی است. ولتاژ "نقطه عطف" جایی است که جریان به طور قابل توجهی شروع به افزایش می‌کند - این مقدار نزدیک به V معمول در 20mA است._Fمقدار 2.6V. این منحنی نشان می‌دهد که چرا LED باید با یک منبع محدودکننده جریان راه‌اندازی شود؛ افزایش جزئی ولتاژ فراتر از نقطه عطف، منجر به افزایش شدید و بالقوه مخرب جریان می‌شود. شیب منحنی نیز با مقاومت دینامیکی LED مرتبط است.

4.2 شدت نور در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور (شدت) با افزایش جریان راه‌اندازی تغییر می‌کند. برای LEDهای AlInGaP، رابطه در محدوده جریان متوسط معمولاً خطی است، اما در جریان‌های بسیار بالا ممکن است به دلیل کاهش بازده (گرمایش و سایر اثرات غیرتابشی) زیرخطی شود. این منحنی به طراحان کمک می‌کند تا جریان کاری‌ای را انتخاب کنند که هم روشنایی مورد نیاز را تأمین کند و هم به LED فشار بیش از حد وارد نکند یا بازده آن را کاهش ندهد.

4.3 شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط

این یکی از مهم‌ترین منحنی‌ها از نظر قابلیت اطمینان است. این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش دمای محیط (یا اتصال) کاهش می‌یابد. LEDهای AlInGaP به ویژه به دما حساس هستند و با افزایش دما، خروجی به طور قابل توجهی افت می‌کند. این منحنی در ترکیب با مشخصات کاهش جریان، مبنایی برای تصمیم‌گیری‌های مدیریت حرارتی فراهم می‌کند. اگر نمایشگر در محیط‌های با دمای بالا استفاده شود، ممکن است نیاز به کاهش جریان (دریفت) باشد و انتظار می‌رود روشنایی نیز کاهش یابد.

4.4 توزیع طیفی

نموداری که شدت نسبی را بر حسب طول‌موج ترسیم می‌کند. یک قله در حدود 571-572 نانومتر با عرض مشخصه (عرض نیم‌عرض 15 نانومتر) نشان خواهد داد. این منحنی نقطه رنگ سبز را تأیید می‌کند و برای کاربردهایی که به مختصات رنگی خاصی نیاز دارند، بسیار مهم است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته‌بندی

این قطعه دارای شکل استاندارد نمایشگر تک رقمی است. ابعاد کلیدی در نقشه (که متن به طور کامل شرح نداده است) معمولاً شامل ارتفاع کل، عرض و عمق، ارتفاع کاراکتر (مشخص شده به عنوان 0.52 اینچ یا 13.2 میلی‌متر)، ابعاد سگمنت‌ها و فاصله پایه‌ها می‌شود. توضیحات مقرر می‌دارند که تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند و تلرانس استاندارد ±0.25 میلی‌متر است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. یک توضیح خاص به تلرانس انحراف نوک پایه‌ها به میزان +0.4 میلی‌متر اشاره می‌کند که برای قرارگیری سوراخ‌های PCB و فرآیند لحیم‌کاری موجی به منظور اطمینان از هم‌ترازی صحیح بسیار مهم است.

5.2 تعریف پایه‌ها و شناسایی قطبیت

این نمایشگر دارای 10 پین با فاصله 0.1 اینچ (2.54 میلی‌متر) است که در دو ردیف چیده شده‌اند. جدول اتصال پین‌ها ارائه شده است:

• پین 1: آند بخش E
• پایه 2: آند بخش D
• پایه 3: کاتد مشترک 1
• پایه 4: آند بخش C
• پایه 5: آند نقطه اعشار (D.P.)
• پایه 6: آند بخش B
• پایه 7: آند بخش A
• پایه 8: کاتد مشترک 2
• پایه 9: آند بخش F
• پایه 10: آند بخش G

این دستگاه ازکاتد مشترکپیکربندی. دو پایه کاتد مشترک (3 و 8) وجود دارد که به صورت داخلی به هم متصل شده‌اند. این امر انعطاف‌پذیری در مسیریابی PCB فراهم می‌کند و به توزیع جریان کمک می‌کند. برای روشن کردن یک سگمنت، باید پایه آند متناظر آن را به یک ولتاژ مثبت نسبت به کاتد مشترک راه‌اندازی کرد، در حالی که کاتد مشترک باید به زمین (یا ولتاژ پایین‌تر) متصل شود. نقطه اعشار یک LED مستقل است که آند مخصوص به خود (پایه 5) را دارد.

5.3 نمودار مدار داخلی

شماتیک ارائه‌شده در برگه مشخصات، معماری کاتد مشترک را به‌طور بصری تأیید می‌کند. این شماتیک هشت تراشه LED مستقل (بخش‌های A تا G به‌علاوه نقطه اعشار) را نشان می‌دهد. تمام کاتدها (طرف منفی) به یکدیگر متصل شده و به پین‌های 3 و 8 هدایت شده‌اند. هر آند (طرف مثبت) به پین مخصوص خود هدایت شده است. این نمودار برای درک نحوه اتصال نمایشگر به میکروکنترلر یا درایور IC حیاتی است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

رعایت این راهنماها برای جلوگیری از آسیب در فرآیند مونتاژ PCB حیاتی است.

• روش‌های جوشکاری:این قطعه برای فرآیندهای Wave Soldering یا Reflow Soldering مناسب است.
• پروفیل دما:حداکثر مطلق دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد است. دمای محل اتصال پایه‌ها/نقاط لحیم نباید از این مقدار تجاوز کند. برای لحیم‌کاری بازجریانی، منحنی استاندارد قطعات بدون سرب (با دمای اوج حدود 245-250 درجه سانتی‌گراد) مناسب است، اما زمان بالاتر از خط‌وط مایع باید کنترل شود.
• زمان قرارگیری در معرض:حداکثر زمان قرارگیری در معرض در دمای اوج 3 ثانیه است. قرارگیری طولانی‌مدت ممکن است باعث ذوب بسته‌بندی پلاستیکی یا آسیب به سیم‌های اتصال داخلی شود.
• نقطه اندازه‌گیری:دما در فاصله 1.6 میلی‌متری زیر صفحه نصب (نقطه‌ای که پایه‌ها از بدنه پلاستیکی خارج می‌شوند) اندازه‌گیری می‌شود. این دما معمولاً از دمای پد PCB پایین‌تر است.
• تمیزکاری:در صورت نیاز به تمیزکاری، از حلالی استفاده کنید که با مواد پلاستیکی بسته‌بندی LED سازگار باشد تا از ترک خوردن یا مات شدن جلوگیری شود.
• عملیات:از اعمال تنش مکانیکی به پایه‌ها خودداری کنید. در حین عملیات و مونتاژ، اقدامات احتیاطی مناسب ESD (تخلیه الکترواستاتیک) را رعایت کنید.
• شرایط نگهداری:در محدوده دمایی مشخص شده (35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد)، در محیطی خشک و ضد الکتریسیته ساکن نگهداری شود. از قرار گرفتن در معرض رطوبت بیش از حد خودداری شود؛ اگر قطعه در محیطی با رطوبت بالا نگهداری شده باشد، ممکن است قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت (بیکینگ) داشته باشد تا از پدیده "پاپ کورن" در حین فرآیند ریفلو جلوگیری شود.

7. توصیه‌های کاربردی

7.1 مدار کاربردی معمول

LTS-547AJG به یک مکانیسم محدودکننده جریان خارجی نیاز دارد. ساده‌ترین روش راه‌اندازی، استفاده از پین GPIO میکروکنترلر است که از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان به آند سگمنت متصل شده و کاتد مشترک به زمین وصل می‌شود. مقدار مقاومت با استفاده از فرمول R = (V محاسبه می‌شود._{منبع تغذیه}- V_F) / I_F محاسبه. برای منبع تغذیه 5V، جریان مورد انتظار I_Fبرای 20mA، V معمولی_Fبرای 2.6V: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. از مقاومت 120Ω استفاده خواهد شد. برای مالتی‌پلکس کردن چندین رقم، از درایور IC اختصاصی (مانند MAX7219 یا TM1637) یا آرایه ترانزیستور برای جذب جریان کاتد ترکیبی بالاتر استفاده کنید.

7.2 ملاحظات طراحی

• محدود کردن جریان:همیشه از مقاومت سری یا درایور جریان ثابت استفاده کنید. هرگز LED را مستقیماً به منبع ولتاژ وصل نکنید.
• مالتی‌پلکسینگ:هنگام راه‌اندازی چندین رقم، آندهای سگمنت می‌توانند از رتبه‌بندی جریان پالس پیک (60mA در چرخه کاری 1/10) استفاده کنند، اما میانگین جریان هر سگمنت در طول زمان نباید از رتبه‌بندی DC پیوسته تجاوز کند.
• خنک‌سازی:محیط کار را در نظر بگیرید. اگر نمایشگر در یک فضای محصور یا در دمای محیطی بالا قرار دارد، با استفاده از قانون 0.33 mA/°C جریان کار را به تناسب کاهش دهید تا از طول عمر آن اطمینان حاصل شود.
• زاویه دید:زاویه دید گسترده یک مزیت است، اما برای دستیابی به بهترین خوانایی، نمایشگر باید در موقعیتی قرار گیرد که خط دید ناظر معمولی تقریباً عمود بر پنل باشد.
• چیدمان PCB:اطمینان حاصل کنید که بسته‌بندی با نقشه ابعاد مطابقت دارد. دو پایه کاتد مشترک را می‌توان روی PCB به هم متصل کرد تا مقاومت مسیر کاهش یافته و توزیع جریان بهبود یابد.

8. مقایسه فنی و تمایز

در مقایسه با سایر فناوری‌های نمایش هفت‌قطعه‌ای، LTS-547AJG دارای مزایای خاصی است:

• در مقایسه با LED قرمز GaAsP یا GaP:فناوری AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که منجر به نمایش روشن‌تر در جریان راه‌اندازی یکسان می‌شود. نور سبز (حدود 570 نانومتر) نیز به قله منحنی حساسیت دید روشن چشم انسان نزدیک است و باعث می‌شود در توان تابشی یکسان، به صورت ذهنی روشن‌تر از نور قرمز به نظر برسد.
• در مقایسه با نمایشگر LCD:LEDها خودتاب هستند (نور خود را تولید می‌کنند) که باعث می‌شود در تاریکی و بدون نور پس‌زمینه به وضوح دیده شوند. آنها زمان پاسخگویی سریع‌تر، محدوده دمایی کاری وسیع‌تر دارند و کمتر مستعد پدیده‌هایی مانند باقی‌ماندن تصویر یا پاسخ آهسته در دماهای پایین هستند.
• در مقایسه با VFD (نمایشگر فلورسنت خلاء):LEDها بادوام‌تر و مقاوم‌تر هستند، به ولتاژ کاری کمتری نیاز دارند (VFD: 20-50 ولت، LED: 3-5 ولت) و مدار درایو ساده‌تری دارند. همچنین به توان فیلامان نیازی ندارند.
• در نمایشگرهای AlInGaP:عوامل تمایز کلیدی LTS-547AJG ارتفاع کاراکتر خاص 0.52 اینچی، پیکربندی کاتد مشترک، طراحی پنل خاکستری/سگمنت سفید برای کنتراست، و دسته‌بندی شدت نور تضمین‌شده آن است که سطحی از یکنواختی روشنایی را فراهم می‌کند.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

Q1: آیا می‌توانم این نمایشگر را با منطق 3.3 ولت راه‌اندازی کنم؟
A: بله، اما باید ولتاژ مستقیم بررسی شود. در V_Fمعمولی 2.6 ولت، تنها 0.7 ولت حاشیه اطمینان وجود دارد (3.3V - 2.6V). مقاومت محدودکننده جریان بسیار کوچک خواهد بود: R = (3.3 - 2.6)/0.02 = 35 Ω. در جریان پایین (مثلاً 5mA)، به درستی کار می‌کند. برای روشنایی کامل در 20mA، مطمئن شوید که ریل منبع تغذیه 3.3V شما پایدار است و می‌تواند جریان را تأمین کند. برای سیستم‌های 3.3V، استفاده از درایور جریان ثابت توصیه می‌شود.

Q2: چرا دو پایه کاتد مشترک وجود دارد؟
A: استفاده از دو پایه برای توزیع جریان کاتد کل است که می‌تواند مجموع جریان تا 8 سگمنت (اگر همه روشن باشند) باشد. این کار چگالی جریان در یک پایه/ردیف PCB واحد را کاهش می‌دهد، قابلیت اطمینان را افزایش می‌دهد و انعطاف‌پذیری در چیدمان فراهم می‌کند.

Q3: چگونه می‌توان مصرف برق نمایشگر را محاسبه کرد؟
A: برای یک سگمنت: P = V_F* من_Fدر شرایط معمول 20mA و 2.6V، P_segment = 52 mW است. برای کل رقم، با روشن بودن تمام 7 سگمنت (بدون نقطه اعشاری)، P_total ≈ 7 * 52 mW = 364 mW می‌شود. با در نظر گرفتن کاهش حرارتی، همیشه اطمینان حاصل کنید که این مقدار کمتر از توان اتلاف کلی پکیج است.

Q4: "بسته‌بندی بدون سرب" برای فرآیند مونتاژ من به چه معناست؟
A: پایه‌های دستگاه با پوششی پوشش داده شده‌اند که با لحیم کاری بدون سرب سازگار است (مثلاً قلع-نقره-مس). در فرآیند مونتاژ، باید از خمیر لحیم بدون سرب و پروفیل ریفلو دمای بالا متناسب (با اوج دمای حدود 245-250°C) استفاده کنید.

10. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک دماسنج دیجیتال ساده برای ایستگاه هواشناسی داخلی/خارجی. این واحد باید دمای 35- درجه سانتیگراد تا 105 درجه سانتیگراد را نمایش دهد (مطابق با محدوده کاری نمایشگر). برای قابلیت حمل، با باتری کار خواهد کرد.

انتخاب‌های طراحی:
1. انتخاب نمایشگر:LTS-547AJG به دلیل محدوده دمایی گسترده، روشنایی بالا (قابل خواندن در فضای باز) و نیاز به مصرف انرژی پایین (که برای عمر باتری مهم است) مناسب است. رنگ سبز برای راحتی چشم مناسب است.
2. مدار درایور:استفاده از میکروکنترلر کم‌مصرف (مانند ARM Cortex-M0+ یا PIC) که بیشتر زمان در حالت خواب است و برای به‌روزرسانی نمایشگر بیدار می‌شود. برای صرفه‌جویی در توان و پایه‌ها، از آی‌سی درایور LED اختصاصی با مالتی‌پلکس داخلی و خروجی جریان ثابت استفاده کنید. این روش می‌تواند چندین رقم (برای ده‌گان و یکان) را به‌طور کارآمد راه‌اندازی کند.
3. تنظیم جریان:برای استفاده در محیط داخلی، جریان سگمنت را روی 5-10 میلی‌آمپر تنظیم کنید تا باتری ذخیره شود. برای استفاده در فضای باز و زیر نور روشن، می‌توانید با فشار دادن یک دکمه، جریان را موقتاً به 15-20 میلی‌آمپر افزایش دهید تا حداکثر روشنایی حاصل شود. تنظیم جریان درایو IC باید متناسب با این موارد برنامه‌ریزی شود.
4. ملاحظات حرارتی:اگر دستگاه در معرض نور مستقیم خورشید قرار گیرد، دمای داخلی ممکن است از 50 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند. طبق فرمول کاهش ظرفیت، در دمای 50 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان پیوسته mA 16.75 = 8.25 - 25 = mA 8.25 - (25)*0.33 - (50) است. تنظیم حداکثر mA 20 ما از این مقدار فراتر خواهد رفت، بنابراین طراحی باید حالت "روشنایی بالا" را به چرخه کاری یا عرض پالس محدود کند تا جریان متوسط در دمای محیط بالا در محدوده کاهش ظرفیت باقی بماند.

11. معرفی فنی

LTS-547AJG بر پایهAlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید)فناوری نیمه‌هادی. این سیستم ماده به صورت اپیتاکسیال بر رویبستر GaAs (گالیم آرسنید) کدررشد می‌یابد. AlInGaP یک نیمه‌هادی با گاف انرژی مستقیم است که انرژی گاف آن را می‌توان با تغییر نسبت آلومینیوم، ایندیوم، گالیم و فسفر تنظیم کرد. برای گسیل سبز در محدوده تقریبی 570-580 نانومتر، از ترکیب خاصی استفاده می‌شود. بستر کدر GaAs بخشی از نور تولید شده را جذب می‌کند که در مقایسه با دستگاه‌هایی که از بستر شفاف (مانند GaP که در برخی LEDهای سبز قدیمی استفاده می‌شد) استفاده می‌کنند، یک نقطه ضعف محسوب می‌شود. با این حال، فرآیند مدرن AlInGaP-on-GaAs به بازده کوانتومی داخلی بسیار بالایی دست یافته و نور عمدتاً از سطح بالایی تراشه گسیل می‌شود. پنل خاکستری و بخش‌های سفید بسته‌بندی بخشی از نیمه‌هادی نیستند؛ آن‌ها بخشی از قالب‌گیری پلاستیکی هستند. پنل خاکستری بازتاب نور محیط را کاهش می‌دهد، در حالی که بخش‌های سفید نور سبز تراشه LED زیرین را پخش و پراکنده می‌کنند و در نتیجه ظاهری یکنواخت و روشن برای بخش‌ها ایجاد می‌کنند.

12. روندهای فناوری

حوزه نمایشگرهای LED به طور مداوم در حال توسعه است. برای نمایشگرهای هفت قسمتی مجزا مانند LTS-547AJG، روندها بر افزایش کارایی، روشنایی بالاتر و گستره رنگی وسیعتر متمرکز هستند. در حالی که AlInGaP بر طیف‌های قرمز، نارنجی، کهربایی و سبز با کارایی بالا تسلط دارد، مواد جدیدی مانند InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) اکنون قادر به تولید LED‌های سبز و حتی زرد با کارایی بالا هستند که ممکن است نقاط رنگی و ویژگی‌های کارایی متفاوتی ارائه دهند. همچنین روندی به سوی یکپارچگی بیشتر وجود دارد، مانند نمایشگرهای دارای کنترلر داخلی (با رابط I2C یا SPI)، که رابط میکروکنترلر را به شدت ساده می‌کند. علاوه بر این، نیاز به مصرف توان کمتر، توسعه LED‌ها را به سمتی سوق داده که بتوانند در جریان‌های کمتر از 1 میلی‌آمپر، روشنایی قابل استفاده برای دستگاه‌های اینترنت اشیاء با توان فوق‌العاده پایین فراهم کنند. مقررات زیست‌محیطی همچنان به حذف مواد مضر فراتر از سرب ادامه می‌دهند و بر مواد آبکاری و بسته‌بندی تأثیر می‌گذارند.

شرح دقیق اصطلاحات مشخصات LED

توضیح کامل اصطلاحات فنی LED

یک. شاخص‌های اصلی عملکرد نوری-الکتریکی

اصطلاحات	واحد/نمایش	توضیح ساده	چرا مهم است
بازده 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 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 روشنایی 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.
تلرانس رنگ (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 difference 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 رنگ و نمایش رنگ تأثیر می‌گذارد.

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 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 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 پوششی که از تراشه محافظت کرده و رابط‌های نوری و حرارتی را فراهم می‌کنند.	EMC مقاومت حرارتی خوب و هزینه کم دارد؛ سرامیک دارای اتلاف حرارتی عالی و طول عمر طولانی است.
ساختار تراشه	نصب معمولی، نصب معکوس (Flip Chip)	روش‌های چیدمان الکترودهای تراشه.	در روش Flip-Chip، 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 مخلوط 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.

پنج. 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 درایور 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 طولانی‌مدت در شرایط دمای ثابت، ثبت داده‌های کاهش روشنایی.	برای تخمین عمر LED (در ترکیب با TM-21).
TM-21	استاندارد برون‌یابی عمر	تخمین عمر در شرایط استفاده واقعی بر اساس داده‌های LM-80.	ارائه پیش‌بینی علمی عمر.
استاندارد IESNA.	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.