فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 ویژگیهای فوتومتریک و نوری
- 2.2 ویژگیهای الکتریکی و حداکثر مقادیر مطلق مجاز
- 2.3 مشخصات حرارتی و محیطی
- 3. سیستم دستهبندی و بینینگ
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
- 5.1 ابعاد فیزیکی و تلرانسها
- 5.2 پیکربندی پایهها و نمودار اتصال
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی
- 7.1 سناریوهای کاربردی معمول
- 7.2 ملاحظات طراحی حیاتی
- 8. مقایسه و تمایز فنی
- 9. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- 10. مثال عملی طراحی و استفاده
- 11. معرفی اصل فناوری
- 12. روندها و زمینه فناوری
1. مرور کلی محصول
LTC-4724JS یک ماژول نمایشگر سهرقمی هفتقطعهای فشرده و با کارایی بالا است که برای کاربردهای نیازمند نمایش عددی واضح طراحی شده است. عملکرد اصلی آن نمایش بصری سه رقم (0-9) و نقاط اعشار مرتبط با استفاده از قطعات LED مجزا میباشد. این دستگاه برای یکپارچهسازی در سیستمهای الکترونیکی مختلفی مهندسی شده است که در آنها راندمان فضایی، خوانایی و قابلیت اطمینان از ملاحظات کلیدی هستند.
فناوری هسته از ماده نیمههادی فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم (AlInGaP) برای چیپهای LED استفاده میکند. این سیستم ماده به دلیل بازدهی بالا و عملکرد عالی در ناحیه طیفی زرد تا قرمز شناخته شده است. چیپها بر روی یک زیرلایه غیرشفاف آرسنید گالیم (GaAs) ساخته شدهاند که به هدایت خروجی نور به سمت جلو کمک کرده، روشنایی و کنتراست را افزایش میدهد. نمایشگر دارای صفحهای خاکستری با نشانهگذاری قطعات سفید است که یک پسزمینه با کنتراست بالا فراهم میکند و خوانایی کاراکترها را تحت شرایط نوری مختلف بهبود میبخشد.
نمایشگر از پیکربندی کاتد مشترک مالتیپلکس استفاده میکند. این طراحی به طور قابل توجهی تعداد پایههای درایور مورد نیاز را در مقایسه با روش درایو استاتیک کاهش میدهد. به جای نیاز به یک پایه اختصاصی برای هر قطعه از هر رقم، کاتدهای هر رقم به هم متصل شده و به صورت متوالی (مالتیپلکس) کنترل میشوند، در حالی که آندهای هر نوع قطعه (A-G, DP) بین تمام ارقام مشترک هستند. این امر آن را برای سیستمهای مبتنی بر میکروکنترلر با پایههای I/O محدود بسیار کارآمد میسازد.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
2.1 ویژگیهای فوتومتریک و نوری
عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. پارامترهای کلیدی تحت شرایط آزمایش استاندارد، معمولاً در دمای محیط (Ta) 25 درجه سانتیگراد اندازهگیری میشوند.
- شدت نور متوسط (IV):این پارامتر روشنایی درک شده یک قطعه را تعریف میکند. با جریان آزمایش (IF) 1 میلیآمپر، مقدار معمول 650 میکروکاندلا (µcd) است، با حداقل مقدار تضمین شده 200 µcd. محدوده وسیع نشاندهنده یک فرآیند دستهبندی یا بینینگ برای شدت است که در تولید LED برای اطمینان از سطوح حداقل عملکرد رایج است.
- طول موج اوج تابش (λp):در IF=20mA اندازهگیری شده، طول موج اوج معمول 588 نانومتر (nm) است. این امر تابش را به طور قطعی در ناحیه زرد طیف مرئی قرار میدهد.
- طول موج غالب (λd):این مقدار 587 نانومتر است، بسیار نزدیک به طول موج اوج. طول موج غالب، طول موج واحدی است که به بهترین نحو رنگ درک شده نور را نشان میدهد و برای کاربردهای حساس به رنگ حیاتی است.
- نیمعرض خط طیفی (Δλ):در 15 نانومتر (معمول)، این پارامتر خلوص طیفی یا پهنای باند نور ساطع شده را نشان میدهد. یک نیمعرض نسبتاً باریک، همانطور که اینجا مشاهده میشود، مشخصه LEDهای AlInGaP است و به رنگ زرد اشباع و خالص کمک میکند.
- نسبت تطابق شدت نور (IV-m):این نسبت، که حداکثر 2:1 مشخص شده است، تغییرات مجاز در روشنایی بین قطعات مختلف درون یک نمایشگر را تعریف میکند. نسبت 2:1 به این معنی است که درخشانترین قطعه نباید بیش از دو برابر کمنورترین قطعه تحت شرایط درایو یکسان باشد، که ظاهر یکنواخت را تضمین میکند.
تمام اندازهگیریهای شدت نور با استفاده از ترکیب حسگر نور و فیلتری انجام میشود که برای تقریب منحنی پاسخ چشم فوتوپیک استاندارد CIE (کمیسیون بینالمللی روشنایی) کالیبره شده است، تا اطمینان حاصل شود که اندازهگیریها با ادراک بصری انسان همبستگی دارند.
2.2 ویژگیهای الکتریکی و حداکثر مقادیر مطلق مجاز
پایبندی به این محدودیتها برای طول عمر دستگاه و جلوگیری از خرابی فاجعهبار حیاتی است.
- جریان مستقیم پیوسته در هر قطعه:حداکثر جریان DC پیوسته مجاز از طریق هر قطعه LED منفرد در 25 درجه سانتیگراد 25 میلیآمپر است. فراتر از این دما، رتبهبندی باید به صورت خطی با نرخ 0.33 میلیآمپر به ازای هر درجه سانتیگراد افزایش دمای محیط کاهش یابد.
- جریان مستقیم اوج در هر قطعه:برای کار پالسی، جریان بالاتری مجاز است. تحت چرخه کاری 1/10 با عرض پالس 0.1 میلیثانیه، جریان اوج میتواند به 60 میلیآمپر برسد. این برای طرحهای مالتیپلکسینگ که در آن روشنایی لحظهای بالاتر در زمان کوتاه روشن بودن مورد نیاز است، مفید است.
- اتلاف توان در هر قطعه:حداکثر توانی که میتواند به صورت گرما توسط یک قطعه منفرد تلف شود 40 میلیوات است. این مقدار به عنوان ولتاژ آستانه (VF) ضربدر جریان آستانه (IF) محاسبه میشود. تجاوز از این حد خطر گرمای بیش از حد اتصال نیمههادی را دارد.
- ولتاژ آستانه در هر قطعه (VF):در جریان درایو 20 میلیآمپر، افت ولتاژ آستانه معمول در یک قطعه LED 2.6 ولت است، با حداقل 2.05 ولت. این پارامتر برای طراحی مدار محدودکننده جریان در درایور حیاتی است.
- ولتاژ معکوس در هر قطعه:حداکثر ولتاژ بایاس معکوسی که میتوان در یک قطعه LED اعمال کرد 5 ولت است. تجاوز از این مقدار میتواند به دلیل شکست اتصال، باعث آسیب فوری و غیرقابل برگشت به LED شود.
- جریان معکوس در هر قطعه (IR):با اعمال بایاس معکوس 5 ولت، جریان نشتی معمولاً 100 میکروآمپر یا کمتر است.
2.3 مشخصات حرارتی و محیطی
- محدوده دمای کاری:دستگاه برای عملکرد صحیح در محدوده دمای محیط 35- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد مشخص شده است. عملکرد خارج از این محدوده تضمین نمیشود.
- محدوده دمای ذخیرهسازی:دستگاه میتواند بدون عملیات در همان محدوده 35- درجه سانتیگراد تا 85+ درجه سانتیگراد ذخیره شود.
- دمای لحیمکاری:در طول مونتاژ، دستگاه میتواند حداکثر دمای لحیمکاری 260 درجه سانتیگراد را برای حداکثر مدت 3 ثانیه تحمل کند، که در 1.6 میلیمتر زیر صفحه نشیمن پکیج اندازهگیری میشود. این برای فرآیندهای لحیمکاری موجی یا ریفلو حیاتی است.
3. سیستم دستهبندی و بینینگ
دیتاشیت به صراحت بیان میکند که دستگاه \"برای شدت نور دستهبندی شده است.\" این به یک فرآیند مرتبسازی پس از تولید (بینینگ) اشاره دارد. در حالی که کدهای بین خاص در این گزیده ارائه نشدهاند، دستهبندی معمول برای چنین نمایشگرهایی شامل گروهبندی واحدها بر اساس شدت نور اندازهگیری شده در یک جریان آزمایش استاندارد است. این اطمینان میدهد که مشتریان نمایشگرهایی با سطوح حداقل روشنایی یکنواخت دریافت میکنند. مقادیر حداقل مشخص شده (200 µcd) و معمول (650 µcd) برای IVمرزهای این دستهبندی را تعریف میکنند. طراحان باید آگاه باشند که روشنایی میتواند بین واحدها درون نسبت تطابق مشخص شده 2:1 و در بین دستههای شدت متفاوت باشد، که ممکن است بر کالیبراسیون سیستم برای روشنایی یکنواخت در چندین نمایشگر تأثیر بگذارد.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
دیتاشیت به \"منحنیهای مشخصه الکتریکی/نوری معمول\" اشاره میکند که برای کار طراحی دقیق ضروری هستند. در حالی که نمودارهای خاص در متن ارائه نشدهاند، بر اساس ویژگیهای استاندارد LED، این منحنیها معمولاً شامل موارد زیر میشوند:
- جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V):این منحنی غیرخطی رابطه بین ولتاژ اعمال شده در LED و جریان حاصل را نشان میدهد. برای طراحی درایورهای جریان ثابت حیاتی است، زیرا یک تغییر کوچک در ولتاژ میتواند باعث تغییر بزرگی در جریان (و در نتیجه روشنایی) شود. زانوی منحنی، در حدود VFمعمول 2.6 ولت در 20 میلیآمپر، ناحیه کاری عادی است.
- شدت نور در مقابل جریان مستقیم (منحنی I-L):این نمودار نشان میدهد که چگونه خروجی نور با جریان درایو افزایش مییابد. این رابطه معمولاً در یک محدوده خطی است اما در جریانهای بسیار بالا به دلیل افت حرارتی و بازدهی اشباع میشود. نقطه آزمایش 1 میلیآمپر برای IVو نقطه 20 میلیآمپر برای پارامترهای دیگر دو مرجع کلیدی روی این منحنی را فراهم میکنند.
- شدت نور در مقابل دمای محیط:خروجی نور LEDها معمولاً با افزایش دمای اتصال کاهش مییابد. این منحنی برای کاربردهایی که در محدوده دمایی وسیعی کار میکنند حیاتی است تا اطمینان حاصل شود که خوانایی در دمای بالا حفظ میشود.
- توزیع طیفی:نموداری از شدت نسبی در مقابل طول موج، که اوج را در حدود 588 نانومتر و نیمعرض باریک 15 نانومتر نشان میدهد و تابش رنگ زرد خالص را تأیید میکند.
5. اطلاعات مکانیکی و پکیج
5.1 ابعاد فیزیکی و تلرانسها
نقشه پکیج دادههای مکانیکی حیاتی برای چیدمان PCB و طراحی محفظه را فراهم میکند. تمام ابعاد بر حسب میلیمتر ارائه شدهاند. تلرانس عمومی برای ابعاد نامشخص ±0.25 میلیمتر (که معادل ±0.01 اینچ است) میباشد. طراحان باید این تلرانسها را در طراحیهای مکانیکی خود بگنجانند تا از تناسب مناسب اطمینان حاصل کنند. نقشه طول، عرض و ارتفاع کلی ماژول نمایشگر، فاصله بین ارقام، اندازه قطعات و موقعیت و قطر پایههای نصب را به تفصیل شرح میدهد.
5.2 پیکربندی پایهها و نمودار اتصال
جدول اتصال پایهها نقشه رابط بین مدار داخلی و دنیای خارج است. LTC-4724JS از یک آرایش 15 پایهای استفاده میکند (با چندین پایه که به عنوان \"بدون اتصال\" یا \"بدون پایه\" علامتگذاری شدهاند).
- کاتدهای مشترک:پایههای 1، 5، 7 و 14 اتصالات کاتد هستند. پایه 1 برای رقم 1، پایه 5 برای رقم 2، پایه 7 برای رقم 3 و پایه 14 یک کاتد مشترک برای نقاط اعشار سمت چپ (L1, L2, L3) است. این ساختار امکان طرح مالتیپلکسینگ را فراهم میکند.
- آندهای قطعه:پایههای باقیمانده (2, 3, 4, 6, 8, 11, 12, 15) آندهای قطعات خاص هستند: A, B, C, D, E, F, G و DP (نقطه اعشار). قطعات C و G به ترتیب با نقاط اعشار چپ L3 و عمومی مشترک هستند، همانطور که در نمودار مدار داخلی نشان داده شده است.
نمودار مدار داخلی به صورت بصری این معماری مالتیپلکس شده را نشان میدهد و نشان میدهد که چگونه سه کاتد رقم و آندهای قطعه مشترک به هم متصل شدهاند. درک این نمودار برای توسعه زمانبندی نرمافزاری صحیح و مدار درایو سختافزاری ضروری است.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
حداکثر مقدار مطلق مجاز برای دمای لحیمکاری (260 درجه سانتیگراد به مدت 3 ثانیه در 1.6 میلیمتر زیر صفحه نشیمن) راهنمایی واضحی برای فرآیند مونتاژ فراهم میکند. این رتبهبندی با پروفایلهای استاندارد لحیمکاری ریفلو بدون سرب (که اغلب دمای اوجی حدود 245-250 درجه سانتیگراد دارند) سازگار است. برای لحیمکاری موجی، زمان قرارگیری پایهها در معرض لحیم مذاب باید کنترل شود تا در این حد باقی بماند. توصیه میشود دستورالعملهای استاندارد IPC برای لحیمکاری قطعات سوراخدار دنبال شود. پیشگرم کردن برای به حداقل رساندن شوک حرارتی توصیه میشود. پس از لحیمکاری، باید اجازه داد نمایشگر به تدریج خنک شود. همیشه باید روشهای صحیح رسیدگی ESD (تخلیه الکترواستاتیک) در طول مونتاژ رعایت شود تا از آسیب به اتصالات حساس LED جلوگیری شود.
7. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی
7.1 سناریوهای کاربردی معمول
LTC-4724JS برای انواع کاربردهای نیازمند یک نمایشگر عددی فشرده، روشن و قابل اطمینان بسیار مناسب است. کاربردهای رایج شامل موارد زیر میشود:
- تجهیزات تست و اندازهگیری:مولتیمترهای دیجیتال، فرکانسشمارها، منبع تغذیهها، جایی که رزولوشن 3 رقمی کافی است (مثلاً نمایش 0-999).
- کنترلها و ابزار دقیق صنعتی:پنل متر برای دما، فشار، سرعت یا نمایشگرهای شمارش.
- الکترونیک مصرفی:تجهیزات صوتی (نمایشگرهای حجم آمپلیفایر)، لوازم آشپزخانه (تایمر، نمایشگرهای دما).
- بازار جانبی خودرو:گیجها و نمایشگرها برای ولتاژ، دور در دقیقه یا دما.
7.2 ملاحظات طراحی حیاتی
- مدار درایو:یک مدار درایور مالتیپلکسینگ مورد نیاز است. این معمولاً شامل یک میکروکنترلر یا IC درایور نمایشگر اختصاصی است که میتواند جریان را از کاتدهای رقم (معمولاً از طریق ترانزیستورها) سینک کند و جریان را به آندهای قطعه سورس کند. مقاومتهای محدودکننده جریان برای هر آند قطعه (یا احتمالاً مشترک اگر از یک درایور جریان ثابت استفاده میشود) اجباری هستند تا IFرا روی یک مقدار ایمن تنظیم کنند، معمولاً بین 10-20 میلیآمپر برای تعادل بین روشنایی و طول عمر.
- فرکانس مالتیپلکسینگ:نرخ تازهسازی باید به اندازه کافی بالا باشد تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود، معمولاً بالای 60 هرتز. با سه رقم، هر رقم تقریباً برای 1/3 چرخه روشن میشود. جریان اوج میتواند بالاتر تنظیم شود (تا رتبه پالسی 60 میلیآمپر) تا چرخه کاری کاهش یافته جبران شده و روشنایی متوسط حفظ شود.
- منبع تغذیه:نیازمندی ولتاژ آستانه (~2.6 ولت) به این معنی است که منبع تغذیه سیستم باید ولتاژی بالاتر از این فراهم کند تا افت ولتاژ در مقاومت محدودکننده جریان و مدار درایور امکانپذیر باشد. یک منبع تغذیه 5 ولتی رایج و مناسب است.
- زاویه دید و کنتراست:دیتاشیت ادعا میکند \"زاویه دید وسیع\" و \"کنتراست بالا.\" صفحه خاکستری/قطعات سفید کنتراست را افزایش میدهند. برای دید بهینه، نمایشگر باید عمود بر جهت دید اصلی نصب شود. در شرایط نور محیطی بالا، روشنایی بالا (650 µcd معمول) مفید است.
- مدیریت حرارتی:در حالی که اتلاف توان هر قطعه کم است، گرمای تجمعی از چندین قطعه که همزمان روشن میشوند، به ویژه در جریانهای بالاتر، باید در نظر گرفته شود. تهویه مناسب در محفظه توصیه میشود، به خصوص اگر نزدیک حد بالای دمایی کار میکند.
8. مقایسه و تمایز فنی
عوامل تمایز کلیدی LTC-4724JS در فناوری ماده و پکیج آن نهفته است. در مقایسه با فناوریهای قدیمیتر مانند LEDهای استاندارد GaP یا GaAsP، AlInGaP بازده نوری به مراتب بالاتری ارائه میدهد که منجر به روشنایی بیشتر برای همان جریان درایو میشود. رنگ زرد تولید شده نیز اشباعشدهتر و خالصتر است. در مقایسه با جایگزینهای معاصر، ارتفاع رقم 0.4 اینچی آن تعادل خاصی بین اندازه و خوانایی ارائه میدهد. طراحی کاتد مشترک مالتیپلکس شده یک استاندارد برای نمایشگرهای چندرقمی است، اما پیکربندی پایه خاص و مدار داخلی (شامل کاتد مشترک برای اعشار چپ) منحصر به این شماره قطعه است و باید توسط نرمافزار درایور مطابقت داده شود. دستهبندی برای شدت نور سطحی از کنترل کیفیت را فراهم میکند که ممکن است در تمام نمایشگرها وجود نداشته باشد.
9. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- س: آیا میتوانم این نمایشگر را با یک میکروکنترلر 3.3 ولتی راهاندازی کنم؟ج: احتمالاً، اما طراحی دقیق مورد نیاز است. VFمعمول 2.6 ولت است. پس از محاسبه افت ولتاژ کوچک در ترانزیستور درایور و یک مقاومت محدودکننده جریان، حاشیه از منبع تغذیه 3.3 ولتی ممکن است بسیار محدود یا ناکافی باشد، به خصوص با در نظر گرفتن تغییرات VF. یک منبع تغذیه 5 ولتی قابل اطمینانتر است. ممکن است به یک شیفتدهنده سطح یا یک IC درایور که از یک ریل 5 ولتی جداگانه تغذیه میشود نیاز داشته باشید.
- س: چرا جریان اوج (60 میلیآمپر) از جریان پیوسته (25 میلیآمپر) بیشتر است؟ج: LEDها میتوانند جریانهای لحظهای بالاتری را تحمل کنند اگر چرخه کاری کم باشد، زیرا اتلاف توان متوسط و دمای اتصال در محدوده ایمن باقی میمانند. این در مالتیپلکسینگ برای دستیابی به روشنایی درک شده بالاتر مورد استفاده قرار میگیرد.
- س: هدف پایههای \"بدون اتصال\" چیست؟ج: آنها احتمالاً نگهدارندههای مکانیکی برای قرارگیری در یک جای پایه استاندارد 15 پایه DIP (بسته دو ردیفه) هستند. آنها پایداری فیزیکی در طول لحیمکاری فراهم میکنند اما هیچ عملکرد الکتریکی ندارند. آنها را به هیچ مداری متصل نکنید.
- س: چگونه مقدار مقاومت محدودکننده جریان را محاسبه کنم؟ج: از قانون اهم استفاده کنید: R = (Vمنبع- VF- Vافت_درایور) / IF. برای یک منبع تغذیه 5 ولتی، VF2.6 ولت، افت درایور 0.2 ولت و IFمورد نظر 15 میلیآمپر: R = (5 - 2.6 - 0.2) / 0.015 = 146.7 اهم. یک مقاومت استاندارد 150 اهم مناسب خواهد بود. همیشه اتلاف توان در مقاومت را تأیید کنید: P = I2* R.
10. مثال عملی طراحی و استفاده
طراحی یک ولتمتر ساده 3 رقمی با استفاده از یک میکروکنترلر را در نظر بگیرید. ADC میکروکنترلر یک ولتاژ را میخواند، آن را به عددی بین 0 و 999 تبدیل میکند و نیاز به نمایش آن دارد.
- رابط سختافزاری:سه پایه I/O میکروکنترلر به عنوان خروجی پیکربندی میشوند تا ترانزیستورهای NPN (یا یک آرایه ترانزیستور) را کنترل کنند که جریان را از سه پایه کاتد رقم (1,5,7) سینک میکنند. هشت پایه I/O دیگر (یا یک شیفت رجیستر برای صرفهجویی در پایهها) به عنوان خروجی پیکربندی میشوند تا جریان را به هشت پایه آند قطعه (A,B,C,D,E,F,G,DP) از طریق مقاومتهای محدودکننده جریان 150 اهمی مجزا سورس کنند.
- روال نرمافزاری:حلقه اصلی مالتیپلکسینگ را پیادهسازی میکند. ابتدا تمام کاتدهای رقم را خاموش میکند. سپس الگوی قطعه را روی پایههای آند برای رقم 1 تنظیم میکند (مثلاً برای نمایش \"5\"). سپس کاتد برای رقم 1 را فعال میکند (از طریق ترانزیستور یک مسیر زمین فراهم میکند). برای مدت کوتاهی منتظر میماند (مثلاً 2-3 میلیثانیه). سپس رقم 1 را غیرفعال میکند، الگوی قطعه را برای رقم 2 تنظیم میکند، کاتد رقم 2 را فعال میکند، منتظر میماند و برای رقم 3 تکرار میکند. این چرخه به طور مداوم تکرار میشود. جریان اوج در هر قطعه میتواند روی حدود 20 میلیآمپر تنظیم شود. با چرخه کاری 1/3، جریان متوسط حدود 6.7 میلیآمپر است که به خوبی درون رتبه پیوسته قرار دارد.
- نتیجه:به دلیل ماندگاری دید، به نظر میرسد هر سه رقم به طور همزمان و پایدار روشن هستند و ولتاژ اندازهگیری شده را نمایش میدهند.
11. معرفی اصل فناوری
LTC-4724JS بر اساس فناوری نورپردازی حالت جامد با استفاده از نیمههادیهای AlInGaP (فسفید گالیم ایندیم آلومینیوم) است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از ولتاژ گاف نیمههادی اعمال میشود، الکترونها و حفرهها به ناحیه فعال ساختار نیمههادی تزریق میشوند. آنها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد میکنند. ترکیب خاص آلیاژ AlInGaP انرژی گاف را تعیین میکند که مستقیماً طول موج (رنگ) نور ساطع شده را دیکته میکند - در این مورد، زرد (~587-588 نانومتر). زیرلایه غیرشفاف GaAs هر نوری را که به سمت عقب ساطع میشود جذب میکند و با کاهش بازتابهای داخلی که به خروجی نور مفید رو به جلو کمک نمیکنند، بازده کلی را بهبود میبخشد. فرمت هفت قطعهای یک روش استاندارد برای تشکیل کاراکترهای عددی با روشن کردن انتخابی هفت قطعه LED میلهای مستقل (با برچسب A تا G) است.
12. روندها و زمینه فناوری
در حالی که این قطعه خاص از فناوری بالغ AlInGaP استفاده میکند، چشمانداز گستردهتر نمایشگرهای LED همچنان در حال تکامل است. روندها شامل اتخاذ مواد حتی کارآمدتر مانند InGaN برای آبی/سبز/سفید، توسعه پکیجهای chip-on-board (COB) و surface-mount device (SMD) برای چگالی بالاتر و جای پای کوچکتر، و یکپارچهسازی درایورها و کنترلرها مستقیماً درون ماژول نمایشگر (نمایشگرهای هوشمند) میشود. با این حال، برای کاربردهای خاص نیازمند رنگ زرد خالص و کارآمد در یک پکیج استاندارد سوراخدار، نمایشگرهای مبتنی بر AlInGaP مانند LTC-4724JS همچنان یک راهحل قابل اطمینان و مقرونبهصرفه باقی میمانند. سادگی، استحکام و سهولت رابط با میکروکنترلرهای پایه، تداوم ارتباط آنها را در بسیاری از طراحیهای صنعتی و مصرفی که نمایشگرهای گرافیکی سفارشی ضروری نیستند تضمین میکند.
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. |