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PolyZen系列产品在电路EOS防护中有哪些应用

LED应用过程中的EOS故障

在LED的应用过程中,我们会经常遇到一种能够导致LED器件失效的EOS故障。EOS(electrical overstress)指的是过度电性应力,当电子元器件被施加的电流或者电压超过该元器件最大的设计规范要求时,该元器件便会发生性能减弱,甚至于直接损坏的现象。

LED器件很容易受到EOS的损伤,这种损坏有时能够直接击坏器件造成失效,而有时失效则可能在EOS发生一段时间后才发生。电源输出质量的不稳定,各种过电压过电流的噪音,以及热插入应用使用中的突入电流现像等都是能够产生EOS失效的诸多因素,这种EOS现像都属于短时间的过负荷,在短时间内(一般在一秒钟内)LED受到尖峰电?#22815;?#32773;尖峰电流的冲击,这种电?#22815;?#32773;电流?#21738;?#37327;超过了LED的设计额定值,从而损伤LED器件。

PolyZen系列产品在电路EOS防护中有哪些应用

本文将介绍一种保护LED器件,?#33322;釫OS故?#31995;?#26041;案,使用TE公司的PolyZen系列元器件将能够有效的减轻EOS侵扰,提高产品的可靠性。PolyZen系列元器件是具有纤薄外形的集成式过压和过流保护器件,具有强大的电路保护功能,以帮助保护敏感的电子产品,避免因为过压和过流失效而导致的代价昂贵的产品返修和?#26102;?#38382;题。PolyZen系列产品为电路板设计人员提供了方便的过压过流保护器件,让他们不再需要花费大量的时间去集成并测试低效的?#33267;?#22120;件及较昂贵的IC解决方案。

TE PolyZen集成保护方案提供可靠有效的过压过流保护

TE电路保护部的PolyZen产品是独立的表面贴装器件,它集成了一个可供选择齐纳电压(Vz)的精密齐纳二极管,以及一个PolySwitch聚合物正温度系数(PPTC)器件,产品原理图如图1所示。PolyZen系列适用于空间?#21015;?#30340;薄型紧凑?#31361;肪常?#23427;使用了具有热保护功能的齐纳二极管,以帮助保护电子产品避免电压瞬变、反向偏置和错误的电源使用造成的失效。如图2,PolyZen产品的典型应用框图,在故障状态时,精密齐纳二极管能快速有效的箝位电压并分流故?#31995;?#27969;,而PolySwitch PPTC组件则可以继而快速的关断过大的电流,从而帮助保护齐纳二极管和下游电子组件。

PolyZen系列产品在电路EOS防护中有哪些应用

PolyZen产品的典型故障响应如图3所示,图例中选用的是一个集成了5.6V齐纳电压的PolyZen器件,在24V过压条件(VIN)下,系统有10A的故?#31995;?#27969;(IFLT)通过,PolyZen器件中的精密齐纳二极管能够快速的将输出电压(VOUT)箝位在5.6V附近,保护了负载电路,同时器件中的PPTC能够快速的动作截?#31995;?#27969;,?#20013;?#38271;久保护齐纳二极管与整个电路。

PolyZen系列产品在电路EOS防护中有哪些应用

如今PolyZen系列产品已经有丰富的齐纳二极管与PPTC集成组合方便?#23548;?#24212;用选择。其小尺寸,独立贴装,多功能保护已经成为过流过压保护应用中一种具备显着性能与价格优势的创新型解决方案,超越了使用熔断器、齐纳二极管?#25512;?#23427;无源组件的?#33267;?#24335;解决方案。

如何使用PolyZen保护EOS

首先我们搭建一个基本测试平台用来仿真产生EOS故障信号,整个测试平台电路原理?#25216;笆导?#27979;试图如图4,图5所示,测试系统中使用Keithley Model 2410数字源表做为电压源输出,回路中串联了一个开关用来通断整个回路。另外我们选用了?#25345;?#21517;公司的一款LED产品用来评价EOS故障对该产品的影响,该LED对于浪涌电流的额定承受能力如表1红线框中所示,通过这个?#38382;?#21487;以计算得到能够导致LED发生故?#31995;?#30636;间能量如公式1:

I2tD = 22 x 0.016 x 0.05 = 0.0032(A2s) ------公式1

I:电流峰值,t:电流?#20013;?#26102;间,D:电流占空比

这样我们可以知道,如果测试系统电源输出的瞬间尖峰信号能量超过了这个值,就有可能损伤LED器件。

PolyZen系列产品在电路EOS防护中有哪些应用

PolyZen系列产品在电路EOS防护中有哪些应用

PolyZen系列产品在电路EOS防护中有哪些应用

我们开始试验,如图6所示,示波器捕捉了测试系统在起始工作时的瞬间电压电流波形,尖峰电压=4V,尖峰电流=1.5A,?#20013;?#26102;间=340us.

PolyZen系列产品在电路EOS防护中有哪些应用

图6:Keithley源表产生的瞬间脉冲波形

这样我们可以计算在该状态下的EOS能量,由于该波形近似于三角波,所以我们可以根据公式2来计算它?#21738;?#37327;:

0.5I2t = 0.5 x 0.152 x 0.00034 = 0.0038(A2s) ------公式2

I:电流峰值,t:电流?#20013;?#26102;间

从公式2得到的数据来看,这个尖峰噪音?#21738;?#37327;小于能损坏该款LED浪涌承受能力的额定值,所以在这种情况下该款LED是安全的,不过由于这次试验我们使用的是Keithley的源表,它能够提供高质量的电源。可见采用高质量的电源可以避免EOS对LED的损伤。但在?#23548;?#24212;用中,如果采用高质量的电源来防治EOS故障,我们就需要在LED电源的设计和应用上花费更多的精力与成本,这往往是不符合市场?#23548;?#30340;。

所以考虑到如?#31283;?#27169;拟?#23548;?#24212;用场合中可能会遇到的恶劣电源状况,我们在图4测试平台的基础上在电压源的输出端增加了一个220uF/450V的电容用来恶化EOS信号,原理电路及?#23548;?#27979;试图如图7,图8所示。在这组实验中我们将考察PolyZen器件对EOS的改善,如图7,我们选用了PolyZen系列中的一款器件ZEN056V130A24LS用来做EOS的保护,这个PolyZen器件集成了一个5.6V的齐纳二极管。

PolyZen系列产品在电路EOS防护中有哪些应用

首先我们考察回路中没有PolyZen器件保护的情况,合上开关,示波器可以捕捉到如图9所示的电流电压瞬间脉冲波形。

PolyZen系列产品在电路EOS防护中有哪些应用

图9:Keithley源表产生的瞬间脉冲波形(增加电容恶化EOS)

尖峰电压=23.2V,尖峰电流=12.8A,?#20013;?#26102;间=200us.根据公式3,我们可以得到这个EOS?#21738;?#37327;为0.054,这个值就超过了LED额定浪涌电流承受值。如果LED长时间的工作在这样的电源下,LED的寿命将会减少,而且可能会出?#31181;?#25509;损坏的情况。

0.5I2t = 0.5 x 23.22 x 0.0002 = 0.054(A2s) ------公式3

I:电流峰值,t:电流?#20013;?#26102;间

我们继续进行实验,如图6,在这次试验,我们在LED之前,并联了一个PolyZen的器件,我们已经介绍过PolyZen是一个过流过压综合保护的器件,它集成了一个性能优良的齐纳二极管,将能够有效的箝位输出电压,分流故?#31995;?#27969;,从而使得负载电路得到保护。在?#23548;?#30340;测试中,我们得到了如图10所示的尖峰电压电流波形。

PolyZen系列产品在电路EOS防护中有哪些应用

图10:Keithley源表产生的瞬间脉冲波形(增加电容恶化EOS以及PolyZen保护)

尖峰电压=6.4V,尖峰电流=6.4A,?#20013;?#26102;间=240us,这样我们继续计算这个EOS波形?#21738;?#37327;,如公式4:

0.5I2t = 0.5 x 6.42 x 0.00024 = 0.0049(A2s) ------公式4

I:电流峰值,t:电流?#20013;?#26102;间

我们可以看到PolyZen对于EOS的改善是非常显着的,EOS?#21738;?#37327;从0.054A2s降低到了0.0049A2s,PolyZen器件通过快速的箝位故?#31995;?#21387;,减小了故?#31995;?#27969;,这样就有效的改善了EOS故障。

我们使用PolyZen的器件再进行一组实验,这次我们将应用一颗PolyZen的器件去保护两颗LED,这在?#23548;?#30340;应用中会经常遇到,该方案也具有更好的成本优势。由于我们需要保护的LED VF=3V,所以为保护两颗LED,我们选用ZEN065V130A24LS来保护电路,它拥有一颗6.5V的齐纳二极管。测试系统的框图,及?#23548;?#27979;试图如图11,图12所示。

PolyZen系列产品在电路EOS防护中有哪些应用

示波器捕捉到了如图13的波形,尖峰电压=7.4V,尖峰电流=1.5A,?#20013;?#26102;间=400us,这样我们可以计算这个EOS波形?#21738;?#37327;,如公式5:

0.5I2t = 0.5 x 1.182 x 0.0004 = 0.00027(A2s) ------公式5

I:电流峰值,t:电流?#20013;?#26102;间

这个EOS?#21738;?#37327;已经小于了公式1中计算所得可以导致LED故?#31995;腅OS能量,所以LED能够在这样的电源系统中安全工作。在这个应用中,PolyZen器件完美的完成了EOS防护的工作,LED得到了良好的保护。

PolyZen系列产品在电路EOS防护中有哪些应用

图13:Keithley源表产生的瞬间脉冲波形(增加电容恶化EOS,一颗PolyZen器件保护两颗LED)

PolyZen还能做些什么

从上面的实验,我们已经可以明确的得到结果,PolyZen器件能够用来保护LED产品的EOS故障。另外PolyZen?#21738;?#21147;还不限于此,PolyZen是一个过压,过流的集成综合保护器件,普通的TVS器件虽然也能够箝位电压,但是只能用作短时间脉冲的保护,而PolyZen器件除了集成了一个高性能的齐纳二极管,还集成了一个PPTC过流保护器件,这使得它可以有更广泛的应用。

我们知道当过压故障发生,箝位二极管被击穿后,它的温度将会随着时间的增加而增加,如果故障没有消除,或者有较长时间的过压故障脉冲加载在电路上,我们就会需要大能量的TVS器件来保护电路,否则TVS器件本身也会被永久破坏,而大能量的TVS器件意味着更昂贵的价格,以及更大的封装尺寸。PolyZen器件中集成的PPTC能够快速有效的进行过流保护,在故障发生时,齐纳管首先保护,箝位电压,它本身温度上升,然后PPTC能够被齐纳管加热,在很短的时间内动作,成为高阻状态,这样的话,整个电路的电流就能够被限制住,而故?#31995;?#21387;会基本?#21152;蒔PTC来承受,PPTC可以长时间的承受故?#31995;?#21387;,使PolyZen可以胜?#25105;?#20010;长时间的?#20013;?#36807;压过流保护。PolyZen器件的这个独特功能,使得它能够以较小的封装尺寸来承受更大?#21738;?#37327;。

结束语

随着市场对于节能低功耗的需求逐渐增加,LED已经成为了新一代照明的趋势,而LED在应用过程当中的EOS保护也越来越受到人们的重视,本文仿真了恶劣EOS信号的产生,并通过测试?#23548;?#32771;察了它对LED器件的影响,继而进一步尝试应用了TE公司的PolyZen器件来?#31181;艵OS,并得到了良好的测试结果。我们可以总结一下PolyZen器件在LED的EOS故障防护中的优点:

1. 效果显着的改善EOS能量,保护LED器件,延长LED器件寿命。

2. 降低LED电源设计?#21738;?#24230;及成本。

3. 过流过压多功能保护,小尺寸封装,大能量保护,改善使用大功率TVS管做保护带来的成本及空间?#31995;?#21387;力。

PolyZen器件的诸多优点,使得它可以成为一种LED器件EOS故障防护中的理想解决方案。

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信息 BAS21AHT1G是采用SOD-323封装的低漏电开关二极管。该器件与BAS21HT1G相同,具有更好的反向漏电流(IR)规格性能。 电路图、引脚图和封装图
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BAS21AH 开关二极管,低漏电

BAS16M3 100 V开关二极管

信息 BAS16M3T5G开关二极管是我们广受欢迎的SOT-23三引线器件的衍生产品。它专为开关应用而设计,采用SOT-723表面贴装封装。该器件非常适用于低功耗表面贴装应用,其中电路板空间非常宝贵。 引脚表面处理:100%无光泽锡(锡) 极小的SOT-723封装< / LI>
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BAS16M3 100 V开关二极管

BAS16L 100 V开关二极管

信息开关二极管专为高速开关应用而设计。该器件采用SOT-23表面贴装封装,非常适合自动插入。 无铅封装可用 适用于汽车?#25512;?#20182;应用的S前缀,需要独特的现场和控制变更要求; AECQ101合格且PPAP能力 电路图、引脚图和封装图
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BAS16L 100 V开关二极管

BAS16XV2 开关二极管

信息开关二极管专为高速开关应用而设计。 引线表面处理:100%哑光锡(锡) 合格回流温度:260°C 极小型SOD-523封装 适用于汽车?#25512;?#20182;应用的S前缀,需要独特的现场和控制变更要求; AECQ101合格且PPAP能力 电路图、引脚图和封装图
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BAS16XV2 开关二极管

BAS16T 100 V开关二极管

信息开关二极管专为高速开关应用而设计。 ?#21830;?#20379;无铅封装* 电路图、引脚图和封装图
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BAS16T 100 V开关二极管

BAS16W 100 V开关二极管

信息开关二极管设计用于超高速开关应用。该器件采用SC-70封装,专为低功耗表面贴装应用而设计。 ?#21830;?#20379;无铅封装 适用于汽车?#25512;?#20182;应用的S前缀,需要独特的站点和控制变更要求; AECQ101合格且PPAP能力 电路图、引脚图和封装图
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BAS16W 100 V开关二极管

BAS16SL 小信号二极管

信息小信号二极管 低正向压降 快速开关 非常小的薄型 最大剖面高度为0.43mm 尺寸为1.0 x 0.6mm
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BAS16SL 小信号二极管

BAS16P2 100 V开关二极管

信息 BAS16P2T5G开关二极管是我们广受欢迎的SOT-23三引线器件的衍生产品。它专为开关应用而设计,安装在SOD-923表面该封装非常适?#31995;?#21151;?#26102;?#38754;贴装应用,其中电路板空间非常宝贵。 极小的SOD-923封装
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BAS16P2 100 V开关二极管

BAS16 (Legacy Fairchild)开关二极管,85 V 200 mA

信息 SOT-23封装中的开关二极管。 高 - 速度?#35874;?#24212;用
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BAS16 (Legacy Fairchild)开关二极管,85 V 200 mA

BAS16DXV6 双开关二极管,100 V

信息采用SOT-563封装的双开关二极管。 引脚表面处理:100%无光泽锡(锡) 合格回流焊温度:260°C 超小型SOD-523封装 适用于汽车?#25512;?#20182;应用的S前缀,需要独特的现场和控制变更要求; AECQ101合格且PPAP能力 电路图、引脚图和封装图
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BAS16DXV6 双开关二极管,100 V

BAS116T 75 V开关二极管

信息开关二极管专为高速开关应用而设计。该器件采用SC-75表面贴装封装,非常适合自动插入。 低漏电流应用 中速开关时间 这些器件是无铅,无卤素/ BFR,符合RoHS标准
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BAS116T 75 V开关二极管

BAS16H 100 V开关二极管

信息开关二极管专为高速开关应用而设计。 S汽?#23548;?#20854;他应用的前缀,需要独特的现场和控制变更要求; AECQ101合格且PPAP能力 电路图、引脚图和封装图
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BAS16H 100 V开关二极管

BAS116L 75 V开关二极管

信息开关二极管专为高速开关应用而设计。该器件采用SOT-23表面贴装封装,非常适合自动插入。 低漏电流应用 中速开关时间 8 mm卷带和卷盘 - 使用BAS116LT1订购7英寸/ 3,000单位卷轴 Pb - 免费套餐。 汽车?#25512;?#20182;应用的S前缀,需要独特的站点和控制变更要求; AECQ101合格且PPAP能力 电路图、引脚图和封装图
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BAS116L 75 V开关二极管

BAR43 肖特基二极管

信息 BAR43 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。
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BAR43 肖特基二极管

BAR43C 肖特基二极管

信息 BAR43C 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。
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BAR43C 肖特基二极管

BAR43S 肖特基二极管

信息 BAR43S 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。
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BAR43S 肖特基二极管

BAL99L 70 V开关二极管

信息开关二极管专为高速开关应用而设计。该器件采用SOT-23表面贴装封装,非常适合自动插入。 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图
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BAL99L 70 V开关二极管

ESP32点亮一盏LED灯的程序免费下载

  我还记得当初学51单片机导师与我们说,当你点亮一盏灯,那么你已经学会了80%,就当个笑话吧,但也....
发表于 04-18 17:27 ? 25次 阅读
ESP32点亮一盏LED灯的程序免费下载

CT1642的参考驱动程序资料免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是CT1642的参考驱动程序资料免费下载此驱动有9个函数组成,其中6个为接....
发表于 04-18 17:27 ? 27次 阅读
CT1642的参考驱动程序资料免费下载

PCB抄板是什么?制造过程是怎样的?

  PCB抄板就是一种反向?#33455;?#25216;术,就是通过一系列反向?#33455;?#25216;术,来获取一款优秀电子产品的PCB设计电....
的头像 牵手一起梦 发表于 04-18 14:00 ? 280次 阅读
PCB抄板是什么?制造过程是怎样的?

国星光电: 首款MiNi LED IMD-M09已经量产,实现162寸4K的LED显示大屏

据了解,国星光电第1代Mini背光的产品已经由TCL在2019CES展上发布,TCL X10 QLE....
的头像 半导体投资联盟 发表于 04-17 17:47 ? 642次 阅读
国星光电: 首款MiNi LED IMD-M09已经量产,实现162寸4K的LED显示大屏

并表?#23454;?#19975;斯,木林森实现营业收入179.52亿元

报告期内,公司实现营业收入179.52亿元,同比增长119.76%,其中,LED材料实现营业收入63....
的头像 半导体投资联盟 发表于 04-17 17:44 ? 562次 阅读
并表?#23454;?#19975;斯,木林森实现营业收入179.52亿元

8279的数码显示器显示被按下的键的程序

8279 是键盘、显示专用接口芯片,一般来说,它可?#28304;?#21160; 8 个LED数码显示器和 64 个按键。
发表于 04-17 17:28 ? 39次 阅读
8279的数码显示器显示被按下的键的程序

单片机与?#24230;?#24335;系统实验教程之P1、P3 口的应用实验说明

一 、 实验目的 1.掌握 P3 口、P1 口简单使用。 2.学习延时程序的编写和使用。二 、 实验....
发表于 04-17 17:28 ? 55次 阅读
单片机与?#24230;?#24335;系统实验教程之P1、P3 口的应用实验说明

使用IO口输出点亮LED并间隔0.2秒?#20102;?#19968;下的程序免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是使用IO口输出点亮LED并间隔0.2秒?#20102;?#19968;下的程序免费下载。
发表于 04-17 17:28 ? 44次 阅读
使用IO口输出点亮LED并间隔0.2秒?#20102;?#19968;下的程序免费下载

TM1650芯片的介绍和使用STM8S控制TM1650芯片的程序

TM1650是-种带键盘扫描接口的LED (发光二极管显示器)驱动控制专用电路。内部集成有MCU输入....
发表于 04-17 17:27 ? 39次 阅读
TM1650芯片的介绍和使用STM8S控制TM1650芯片的程序

64乘16点阵的LED显示面板调试心得详细说明

调试 32*16 点阵的LED显示面板,到今天为止 总算完成了最困难的一部分,现在做一个小小的总结。
发表于 04-17 17:27 ? 31次 阅读
64乘16点阵的LED显示面板调试心得详细说明

单片机是如何显示字符及字模提取的资料说明

单片机应用经常会用到液晶显示或者LED点阵屏,是用点阵的方式显示的,要显示汉字或字符的时候会用到字模....
发表于 04-17 17:27 ? 27次 阅读
单片机是如何显示字符及字模提取的资料说明

使用51单片机进行LED类的编程技巧资料说明

  第二个就是滚动效果的实现。   思路是:   一?#33655;?#25551;函数不变,?#21487;?#25551;一个屏幕,所有....
发表于 04-17 17:27 ? 40次 阅读
使用51单片机进行LED类的编程技巧资料说明

使用51单片机控制LED实现8X8点阵的电路图和程序及资料说明

本文档的主要内容详细介绍的是使用51单片机控制LED实现8X8点阵的电路图和程序及资料说明。
发表于 04-17 17:27 ? 44次 阅读
使用51单片机控制LED实现8X8点阵的电路图和程序及资料说明

用单片机IO口直接驱动段式LCD的方法详细说明

用IO口驱动段式LED(数码管)的方法相信大家比较清楚,但用IO口直接驱动段式LCD的方法相对复杂一....
发表于 04-17 17:27 ? 36次 阅读
用单片机IO口直接驱动段式LCD的方法详细说明

刚学完单片机到底可以用来干什么

单片机,又称微处理器,它将一个系统所需要的RAM、Rom、CPU等相关外设集成在一块集成电路上,我们....
发表于 04-17 17:27 ? 94次 阅读
刚学完单片机到底可以用来干什么

开路检测电路中的开关二极管

开关二极管是半导体二极管的一种,是为在电路上进?#23567;?#24320;?#34180;ⅰ?#20851;”而特殊设计制造的一类二极管。它由导通变....
的头像 发烧友学院 发表于 04-17 15:57 ? 124次 阅读
开路检测电路中的开关二极管

聚灿光电发布2018年年报 LED外延片及芯片的研发生产及销售成主营业务

4月16日,聚灿光电科技股份有限公司发布2018年年报,公司2018年全年实现营业收入5.59亿元,....
发表于 04-17 15:11 ? 104次 阅读
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开路检测电路中的发光二极管

发光二极管简称为LED。由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。当电子与空穴复....
的头像 发烧友学院 发表于 04-17 15:06 ? 187次 阅读
开路检测电路中的发光二极管

宝马迄今为止最大的一款SUV车型

新车侧面采用了双腰线设计,顶部行李架与银色踏板使侧面活力十足,尾部造?#22270;?#32422;富有层次感,C型尾灯由镀铬....
的头像 工业机器人 发表于 04-17 14:00 ? 489次 阅读
宝马迄今为止最大的一款SUV车型

究竟应该如何客观?#21019;?#34013;光照明的利弊?

在电子设备野蛮生长的时代,蓝光大量存在于数码产品、液晶显示屏、LED等光线中,长期相处下来,眼睛也会....
的头像 高工LED 发表于 04-16 16:52 ? 323次 阅读
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聚飞光电发布2018年年度报告,实现营业总收入23.45亿元

报告期内,聚飞光电背光LED产品的各细分市场平稳发展,产品销售收入及市场占有?#31034;?#20445;持稳定增长?#22351;?#30410;于....
的头像 高工LED 发表于 04-16 16:45 ? 840次 阅读
聚飞光电发布2018年年度报告,实现营业总收入23.45亿元

LED上市公司相继发布2019年第一季度?#23548;?#39044;告

东山精密表示,?#23548;?#19978;涨原因有三:报告期内,盐城维信、盐城东?#25509;?#19994;收入有所增长;此外,合并报表范围较上....
的头像 高工LED 发表于 04-16 16:41 ? 386次 阅读
LED上市公司相继发布2019年第一季度?#23548;?#39044;告
14086期4场进球开奖
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