فهرست مطالب
1. مرور کلی محصول
LTS-4301KD یک ماژول نمایشگر عددی تکرقمی با عملکرد بالا است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند نمایش عددی واضح، پرنور و قابل اعتماد هستند. عملکرد اصلی آن نمایش بصری یک رقم اعشاری (0-9) به همراه نقطه اعشار است که از فناوری پیشرفته نیمههادی برای دستیابی به بهینهترین عملکرد استفاده میکند.
موقعیتیابی اصلی:این قطعه به عنوان یک راهحل پریمیوم با روشنایی بالا برای پنلهای کنترل صنعتی، ابزار دقیق، تجهیزات آزمایشگاهی و لوازم خانگی که در آنها خوانایی عالی تحت شرایط نوری مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است، موقعیتیابی شده است. این محصول کاربردهایی را هدف قرار میدهد که نیازمند قابلیت اطمینان بلندمدت و عملکرد نوری یکنواخت هستند.
مزایای کلیدی:مزایای اصلی این نمایشگر ناشی از استفاده از ماده نیمههادی AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای تراشههای نورافشان است. این فناوری در مقایسه با فناوریهای قدیمیتر مانند GaAsP استاندارد، عملکرد برتر به ویژه از نظر بازده نوری، خلوص رنگ و عملکرد در دمای بالا ارائه میدهد. این قطعه بر اساس شدت نور دستهبندی (بینینگ) شده است که یکنواختی را در بین دستههای تولید تضمین میکند.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی مشخص شده در دیتاشیت را ارائه میدهد.
2.1 مشخصات فوتومتریک و نوری
عملکرد نوری در قلب عملکرد دستگاه قرار دارد. پارامترهای کلیدی تحت شرایط آزمایش خاص (معمولاً در دمای محیط Ta=25°C) اندازهگیری میشوند.
- شدت نور متوسط (IV):این معیار توان خروجی نور است که توسط چشم انسان درک میشود. دیتاشیت حداقل 200 μcd، مقدار معمول 650 μcd و حداکثر تحت جریان پیشرو (IF) برابر 1mA را مشخص میکند. در جریان راهاندازی بالاتر 10mA، شدت معمول به طور قابل توجهی به 9750 μcd افزایش مییابد. این رابطه غیرخطی بین جریان و روشنایی برای LEDها معمول است و در منحنیهای مشخصه به تفصیل شرح داده شده است.
- طول موج اوج تابش (λp):این پارامتر طول موج خاصی را تعریف میکند که در آن LED بیشترین توان نوری را ساطع میکند. برای LTS-4301KD، این مقدار 650 نانومتر (nm) است که در بخش قرمز عمیق طیف مرئی قرار میگیرد و به عنوان \"هایپر رد\" طبقهبندی میشود.
- طول موج غالب (λd):در 639 نانومتر، این طول موجی است که توسط چشم انسان درک میشود و ممکن است به دلیل شکل طیف تابش، کمی با طول موج اوج متفاوت باشد. این مقدار نقطه رنگ قرمز را تأیید میکند.
- نیمعرض خط طیفی (Δλ):این مقدار 20 نانومتر نشاندهنده خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطع شده است. نیمعرض باریکتر نشاندهنده رنگ تکفام و خالصتر است.
- نسبت تطابق شدت نور (IV-m):حداکثر نسبت 2:1 برای سگمنتهای داخل یک دستگاه تحت شرایط راهاندازی یکسان (IF=1mA) مشخص شده است. این امر یکنواختی بصری در بین تمام سگمنتهای رقم را تضمین میکند و از روشنتر به نظر رسیدن برخی سگمنتها نسبت به بقیه جلوگیری میکند.
2.2 مشخصات الکتریکی
درک رفتار الکتریکی برای طراحی صحیح مدار و اطمینان از طول عمر دستگاه بسیار مهم است.
- ولتاژ پیشرو به ازای هر سگمنت (VF):افت ولتاژ در یک سگمنت روشن هنگامی که با جریان مشخص شده راهاندازی میشود. مقدار معمول در IF=20mA برابر 2.6V است، با حداقل 2.1V. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان حیاتی است.
- جریان معکوس به ازای هر سگمنت (IR):حداکثر 100 μA هنگامی که ولتاژ معکوس (VR) برابر 5V اعمال میشود، مشخص شده است. این نشاندهنده سطح جریان نشتی هنگامی است که LED در بایاس معکوس قرار دارد که باید حداقل باشد.
- جریان پیشرو پیوسته به ازای هر سگمنت:حداکثر جریان DC که میتوان به طور پیوسته به یک سگمنت اعمال کرد بدون خطر آسیب، 25 میلیآمپر است.
- جریان پیشرو اوج به ازای هر سگمنت:برای عملکرد پالسی (در 1kHz، چرخه کاری 10%)، جریان اوج بالاتر 90 میلیآمپر مجاز است. این امکان طرحهای مالتیپلکسینگ یا اوردرایو کوتاه مدت برای افزایش روشنایی را فراهم میکند.
2.3 حداکثر مقادیر مجاز مطلق و ملاحظات حرارتی
این مقادیر محدودیتهای عملیاتی را تعریف میکنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. اینها شرایط برای عملکرد عادی نیستند.
- اتلاف توان به ازای هر سگمنت:حداکثر توانی که میتوان توسط یک سگمنت تلف شود 70 میلیوات است. تجاوز از این حد خطر گرمای بیش از حد و تخریب را به همراه دارد.
- کاهش جریان پیشرو:دیتاشیت یک فاکتور کاهش 0.28 میلیآمپر بر درجه سانتیگراد از 25°C را مشخص میکند. این بدان معناست که برای هر درجه سانتیگراد بالاتر از 25°C، حداکثر جریان پیشرو پیوسته مجاز باید 0.28 میلیآمپر کاهش یابد تا در محدوده حرارتی ایمن باقی بماند. این یک پارامتر حیاتی برای محیطهای با دمای بالا است.
- محدوده دمای عملیاتی و ذخیرهسازی:این قطعه برای عملکرد از 35- درجه سانتیگراد تا 105+ درجه سانتیگراد درجهبندی شده است و میتواند در همان محدوده ذخیره شود. این محدوده وسیع آن را برای محیطهای سخت مناسب میسازد.
- ولتاژ معکوس به ازای هر سگمنت:اعمال بیش از 5 ولت در بایاس معکوس میتواند باعث شکست و آسیب به LED شود.
3. توضیح سیستم دستهبندی (بینینگ)
دیتاشیت به صراحت بیان میکند که دستگاه \"بر اساس شدت نور دستهبندی شده است.\" این یک فرآیند کنترل کیفیت و مرتبسازی است.
پس از تولید، نمایشگرهای منفرد بر اساس شدت نور اندازهگیری شده آنها (معمولاً در یک جریان آزمایش استاندارد مانند 1mA یا 10mA) آزمایش و در \"بین\" یا گروههای مختلف دستهبندی میشوند. دستگاههای داخل یک بین سطوح روشنایی بسیار مشابهی خواهند داشت. این تضمین میکند که هنگامی که چندین نمایشگر در یک محصول استفاده میشود (مثلاً یک پنل چندرقمی)، تمام ارقام ظاهری یکنواخت خواهند داشت و از تغییرات محسوس روشنایی از یک رقم به رقم دیگر جلوگیری میشود. در حالی که دیتاشیت کدهای بین خاص یا محدودههای شدت را فهرست نمیکند، این روش تضمین میکند که مقادیر حداقل و معمول مشخص شده با ثبات بالا برآورده میشوند.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
دیتاشیت به \"منحنیهای مشخصه الکتریکی/نوری معمول\" اشاره میکند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه شده به تفصیل شرح داده نشدهاند، منحنیهای استاندارد برای چنین دستگاهی معمولاً شامل موارد زیر میشود:
- منحنی جریان پیشرو (IF) در مقابل ولتاژ پیشرو (VF):این رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان میدهد. ولتاژ \"زانو\" حدود VFمعمول 2.6V است. طراحان از این برای تنظیم ولتاژهای راهاندازی مناسب استفاده میکنند.
- شدت نور نسبی در مقابل جریان پیشرو (IF):این منحنی نشان میدهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش مییابد. این منحنی به طور کلی در یک محدوده خطی است اما در جریانهای بسیار بالا اشباع میشود. نقاط داده (200 μcd در 1mA، 9750 μcd در 10mA) نشاندهنده پاسخ بسیار کارآمد و فوق خطی است.
- شدت نور نسبی در مقابل دمای محیط:این منحنی کاهش خروجی نور را با افزایش دمای اتصال نشان میدهد. فاکتور کاهش (0.28 میلیآمپر بر درجه سانتیگراد) مستقیماً با شیب این مشخصه مرتبط است. فناوری AlInGaP به طور کلی عملکرد دمای بالای بهتری نسبت به مواد قدیمی دارد، اما خروجی نور هنوز با گرما کاهش مییابد.
- منحنی توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که یک قله در 650 نانومتر (λp) و عرض 20 نانومتر (Δλ) در نصف حداکثر شدت را نشان میدهد.
5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
LTS-4301KD از یک پکیج LED تکرقمی استاندارد با پایههای ترو-هول برای نصب روی برد مدار چاپی (PCB) استفاده میکند.
- ارتفاع رقم:0.4 اینچ (10.16 میلیمتر)، که اندازه فیزیکی عدد نمایش داده شده را تعریف میکند.
- ظاهر پکیج:این دستگاه دارای رویه خاکستری (پسزمینه نمایشگر) با سگمنتهای سفید است. این ترکیب رنگ کنتراست بالایی را هنگامی که سگمنتهای قرمز روشن میشوند، فراهم میکند.
- پیکربندی پایهها:این دستگاه دارای 10 پایه در یک پکیج دو ردیفه است. نمودار مدار داخلی و جدول اتصال پایهها نشان میدهد که این دستگاه از نوعکاتد مشترکاست. این بدان معناست که تمام کاتدهای (ترمینالهای منفی) سگمنتهای LED منفرد (A-G و DP) به طور داخلی به دو پایه مشترک (پایه 3 و پایه 8) متصل شدهاند. آند (ترمینال مثبت) هر سگمنت پایه اختصاصی خود را دارد. این پیکربندی رایج است و مالتیپلکسینگ در نمایشگرهای چندرقمی را ساده میکند.
- ابعاد و تلرانسها:تمام ابعاد بر حسب میلیمتر ارائه شدهاند. تلرانسهای عمومی ±0.25mm هستند، با یک تلرانس جابجایی نوک پایه خاص ±0.4mm برای در نظر گرفتن تغییرات در طول فرآیند شکلدهی پایهها.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
دیتاشیت شرایط لحیمکاری خاصی را برای جلوگیری از آسیب حرارتی در طول مونتاژ ارائه میدهد.
- لحیمکاری موجی یا دستی:شرایط توصیه شده لحیمکاری در دمای 260 درجه سانتیگراد برای حداکثر 3 ثانیه است، با این شرط که نوک هویه باید حداقل 1/16 اینچ (تقریباً 1.6 میلیمتر) زیر صفحه نشیمن بدنه پکیج باشد. این از انتقال گرمای بیش از حد به سمت بالا از طریق پایهها و آسیب به دی نیمههادی داخلی و اتصالات سیمی جلوگیری میکند.
- ملاحظات حرارتی عمومی:دمای واحد در طول کل فرآیند مونتاژ نباید از حداکثر دمای درجهبندی شده در بخش حداکثر مقادیر مجاز مطلق تجاوز کند. باید از قرارگیری طولانیمدت در معرض دمای بالا، حتی زیر دمای لحیمکاری، اجتناب شود.
- شرایط ذخیرهسازی:دستگاهها باید در کیسههای اصلی ضد رطوبت خود در محیطی در محدوده دمای ذخیرهسازی مشخص شده (35- تا 105+ درجه سانتیگراد) و با رطوبت کم ذخیره شوند تا از اکسیداسیون پایهها جلوگیری شود.
7. پیشنهادات کاربردی
سناریوهای کاربردی معمول:
- ابزار دقیق صنعتی:پنل مترها، کنترلرهای فرآیند، نمایشگرهای تایمر.
- تجهیزات آزمایش و اندازهگیری:مولتیمترهای دیجیتال، فرکانسکانترها، منبع تغذیهها.
- لوازم خانگی مصرفی:اجاقهای مایکروویو، ماشینهای لباسشویی، نمایشگرهای تجهیزات صوتی.
- بازار جانبی خودرو:گیجها و نمایشگرها (در جایی که مشخصات محیطی مناسب باشد).
ملاحظات طراحی:
- محدود کردن جریان:همیشه از یک مقاومت سری محدودکننده جریان برای هر سگمنت یا یک مدار درایور جریان ثابت استفاده کنید. مقدار مقاومت را میتوان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R = (Vمنبع- VF) / IF. برای یک منبع 5 ولت، VFمعمول 2.6 ولت و IFمورد نظر 10 میلیآمپر: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 اهم.
- مالتیپلکسینگ:برای نمایشگرهای چندرقمی، پیکربندی کاتد مشترک برای مالتیپلکسینگ ایدهآل است. با فعال کردن متوالی کاتد مشترک یک رقم در حالی که آندهای سگمنتهای مورد نظر راهاندازی میشوند، میتوان ارقام زیادی را با پینهای I/O کمتری کنترل کرد. درجهبندی جریان اوج (90mA در چرخه کاری 10%) این امکان را فراهم میکند.
- زاویه دید:دیتاشیت ادعا میکند که دارای \"زاویه دید وسیع\" است که برای کاربردهایی که نمایشگر ممکن است از کنار دیده شود، مفید است.
- مدیریت حرارتی:در کاربردهای با دمای محیط بالا یا هنگام راهاندازی با جریانهای بالا، فاکتور کاهش جریان را در نظر بگیرید. اطمینان حاصل کنید که فاصله کافی روی PCB برای اتلاف حرارت وجود دارد.
8. مقایسه و تمایز فنی
متمایزکننده اصلی LTS-4301KD استفاده آن از فناوریAlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید)برای تراشههای LED است، در مقایسه با نمایشگرهای قدیمی که از GaAsP یا قرمز استاندارد GaP استفاده میکنند.
- در مقابل LEDهای قرمز سنتی GaAsP/GaP:AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه میدهد، به این معنی که خروجی روشنتری در همان جریان راهاندازی دارد. همچنین اشباع رنگ بهتری (قرمز عمیقتر و خالصتر در 650nm در مقابل ~630nm برای قرمز استاندارد) و پایداری عملکرد برتر در برابر دما و زمان را فراهم میکند.
- در مقابل رنگها/اندازههای دیگر:در خط تولید یک سازنده، این دستگاه 0.4 اینچی هایپر رد با سایر ارتفاعات رقم (مانند 0.3\\
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.