LTS-5701AJF 0.56吋黃橙色七劃LED顯示屏規格書 - 字高14.22mm - 正向電壓2.6V - 功耗70mW - 粵語技術文件

1. 產品概覽

LTS-5701AJF係一款高性能、單位數、七劃LED顯示屏模組。佢嘅主要功能係喺電子設備中提供清晰、明亮嘅數字同有限嘅英數字元顯示。核心技術基於磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料，專門設計用於發出黃橙色光譜嘅光。相比舊技術（例如標準磷化鎵GaP），呢種材料系統以高效率同出色嘅亮度而聞名。器件採用灰色面板配白色劃線，顯著增強咗唔同光照條件下嘅對比度同可讀性。佢設計為共陽極配置，簡化咗好多基於微控制器嘅應用中嘅電路設計，因為喺呢啲應用中提供電流（sourcing current）通常更直接。

1.1 主要特點同優點

呢款顯示屏提供多個明顯優點，令佢適合廣泛嘅應用：

• 最佳字元尺寸：字高為0.56吋（14.22 mm），喺保持細小佔位面積嘅同時，提供極佳嘅遠距離可見度。
• 卓越光學性能：採用AlInGaP晶片，提供高亮度同高對比度。連續、均勻嘅劃線確保字元外觀一致且悅目，冇黑點或唔規則。
• 寬廣視角：設計允許從廣闊角度清晰可見，呢點對於面板儀錶、儀器同消費電子產品至關重要。
• 低功耗操作：佢需要相對較低嘅正向電流即可達到良好嘅發光強度，令其節能且適合電池供電設備。
• 增強可靠性：作為固態器件，相比機械或真空熒光顯示屏，佢提供更高可靠性、更長使用壽命，以及抗衝擊同振動能力。
• 品質保證：器件會根據發光強度進行分類（分級），確保生產批次間亮度一致，令面板外觀均勻。

2. 深入技術參數分析

本節對規格書中指定嘅電氣同光學參數提供詳細、客觀嘅解讀。理解呢啲數值對於正確設計電路同確保長期可靠性至關重要。

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗器件可能遭受永久損壞嘅應力極限。喺呢啲極限下或超出極限操作並唔保證可靠，為咗可靠設計應該避免。

• 每劃功耗（70 mW）：呢個係單一LED劃喺連續操作下可以安全以熱量形式消散嘅最大功率。超出呢個限制會令半導體結過熱，導致加速老化或災難性故障。
• 每劃峰值正向電流（60 mA，1/10佔空比，0.1ms脈衝）：呢個額定值允許短暫嘅較高電流脈衝，以實現亮度嘅瞬間峰值，例如喺多工顯示或高亮顯示時。嚴格嘅佔空比同脈衝寬度限制係關鍵；平均電流仍必須符合連續額定值。
• 每劃連續正向電流（25 mA）：單一劃喺穩態、非脈衝操作下嘅建議最大電流。當環境溫度（Ta）高於25°C時，指定咗0.33 mA/°C嘅線性降額因子。即係話，如果環境溫度上升到50°C，最大允許連續電流會係：25 mA - ((50°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 25 mA - 8.25 mA =16.75 mA.
• 每劃反向電壓（5 V）：可以施加喺LED劃上反向偏壓方向嘅最大電壓。超出此值可能導致擊穿並損壞PN結。如果可能出現反向電壓瞬變，正確嘅電路設計應包含保護措施。
• 操作及儲存溫度範圍（-35°C 至 +85°C）：定義咗可靠操作同非操作儲存嘅環境極限。
• 焊接溫度（260°C，持續3秒）：為波峰焊或回流焊製程提供指引，指定喺特定點喺有限時間內嘅最高溫度，以防止損壞塑料封裝同內部引線鍵合。

2.2 電氣及光學特性（於Ta=25°C下）

呢啲係喺指定測試條件下嘅典型性能參數。用於設計計算同性能預期。

• 平均發光強度（I_V）：喺 I_F=1mA 時為 320-900 μcd。呢個係人眼感知亮度嘅量度。寬廣嘅範圍（最小：320，典型：900）表示存在分級過程。設計師必須使用最小值進行最壞情況亮度計算，以確保所有條件下嘅可見度。
• 峰值發射波長（λ_p）：喺 I_F=20mA 時為 611 nm（典型）。呢個係光譜輸出最強嘅波長。佢位於可見光譜嘅黃橙色區域。
• 主波長（λ_d）：喺 I_F=20mA 時為 605 nm（典型）。呢個係人眼感知到、最匹配發光顏色嘅單一波長。佢略低於峰值波長，對於光譜較寬嘅LED嚟講係常見嘅。
• 譜線半寬度（Δλ）：喺 I_F=20mA 時為 17 nm（典型）。呢個參數表示顏色純度。17 nm嘅值屬於中等寬度，產生飽和但非單色嘅黃橙色。
• 每劃正向電壓（V_F）：喺 I_F=20mA 時為 2.05V（最小），2.6V（典型）。呢個係LED操作時嘅壓降。對於計算限流電阻值至關重要：R = (V_電源- V_F) / I_F。使用典型值或最大值可確保電流唔會超過所需水平。
• 每劃反向電流（I_R）：喺 V_R=5V 時為 100 μA（最大）。呢個係當LED喺其最大額定值內反向偏壓時流過嘅小量漏電流。
• 發光強度匹配比（I_V-m）：2:1（最大）。呢個指定咗同一數字內唔同劃之間，或多位數顯示中唔同數字之間嘅最大允許亮度變化。2:1嘅比率意味住最光嘅劃唔應該超過最暗劃亮度嘅兩倍，確保外觀均勻。

3. 分級系統解釋

規格書指出器件按發光強度分類。呢個係指製造後嘅分級或篩選過程。

• 發光強度分級：由於半導體外延生長同晶片製造過程中嘅自然變化，LED嘅光輸出可能會有差異。生產後，器件會根據佢哋喺標準測試電流（例如1mA）下測量到嘅發光強度進行測試並分入唔同嘅級別。指定嘅320至900 μcd範圍可能包含幾個級別。對於需要嚴格亮度匹配嘅應用，製造商可能會提供特定嘅級別代碼。
• 正向電壓篩選：雖然冇明確提及作為分級參數，但V_F嘅給定範圍（2.05V至2.6V）係典型嘅。對於極大批量或敏感嘅設計，零件亦可以按正向電壓篩選，以確保整個顯示屏嘅功耗同熱特性一致。

4. 性能曲線分析

雖然提供嘅規格書摘錄提到典型電氣/光學特性曲線，但具體圖表並未包含喺文本中。基於標準LED行為，呢啲曲線通常會說明以下關係，對於理解器件喺非標準條件下嘅性能至關重要：

• 正向電流 vs. 正向電壓（I-V曲線）：顯示指數關係。曲線會隨溫度變化；對於給定電流，V_F會隨結溫升高而降低。
• 發光強度 vs. 正向電流：通常喺較低電流下顯示近乎線性嘅關係，喺極高電流下可能出現飽和或效率下降。呢個圖用於為所需亮度水平選擇操作電流。
• 發光強度 vs. 環境溫度：展示光輸出如何隨環境（從而結）溫度升高而降低。對於喺高溫環境中操作嘅設計至關重要。
• 光譜分佈：相對強度對波長嘅圖，顯示峰值約喺611 nm，半寬度約17 nm，定義咗確切嘅顏色特性。

5. 機械及封裝資料

5.1 封裝尺寸同腳位定義

器件封裝喺標準10腳、單位數、七劃LED顯示屏封裝內。規格書提供詳細嘅尺寸圖（此處未複製），所有關鍵尺寸以毫米為單位。主要特徵包括總高度、寬度同深度，數字窗口尺寸，引腳間距（pitch）同安裝平面。除非另有說明，公差通常為±0.25 mm。腳位連接定義清晰：

1. 腳位 1: 陰極 E
2. 腳位 2: 陰極 D
3. 腳位 3: 共陽極
4. 腳位 4: 陰極 C
5. 腳位 5: 陰極 D.P. （小數點）
6. 腳位 6: 陰極 B
7. 腳位 7: 陰極 A
8. 腳位 8: 共陽極
9. 腳位 9: 陰極 F
10. 腳位 10: 陰極 G

內部電路圖顯示，所有劃LED（A-G同DP）嘅陽極都內部連接喺一齊，連接到兩個共陽極腳位（3同8），呢兩個腳位亦都內部連接。呢種共陽極設計意味住要點亮一個劃，必須將其對應嘅陰極腳位驅動為低電平（接地或較低電壓），同時陽極腳位通過限流電阻保持正電壓。

6. 焊接同組裝指引

絕對最大額定值指定咗焊接條件：260°C持續3秒，測量點喺安裝平面下方1/16吋（約1.59 mm）處。呢個係波峰焊嘅標準參考。對於回流焊，採用峰值溫度唔超過260°C嘅標準無鉛溫度曲線係合適嘅。避免過度熱應力至關重要，否則可能導致環氧樹脂封裝破裂、損壞內部晶片粘接或斷開連接晶片同引腳嘅細引線鍵合。建議預熱以最小化熱衝擊。焊接後，應讓器件逐漸冷卻。對於儲存，應維持指定嘅-35°C至+85°C範圍，並保持乾燥、無冷凝環境，以保持可焊性並防止吸濕（吸濕可能導致回流時爆米花現象）。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

LTS-5701AJF非常適合需要清晰、可靠數字讀數嘅應用：

• 測試同測量設備：數字萬用錶、頻率計數器、電源供應器、感測器讀數顯示。
• 工業控制：用於溫度、壓力、流量、轉速同過程變量顯示嘅面板儀錶。
• 消費電子產品：時鐘、計時器、廚房電器顯示屏、音響設備電平錶。
• 汽車改裝市場：用於輔助系統嘅儀錶同顯示屏（由於溫度同可靠性認證要求，唔適用於主要儀錶）。
• 醫療設備：非關鍵監測設備上嘅簡單參數顯示（需符合相關監管批准）。

7.2 設計考慮同電路實現

• 電流限制：必須喺共陽極或每個陰極串聯一個電阻，以將正向電流限制喺安全值（例如10-20 mA）。電阻值使用電源電壓（V_CC）、LED正向電壓（V_F）同所需電流（I_F）計算：R = (V_CC- V_F) / I_F。為咗保守設計，確保電流永遠唔會超過目標值，請使用規格書中嘅最大V_F值。
• 多工掃描：對於多位數顯示屏，幾乎總係使用多工掃描技術來最小化驅動微控制器嘅腳位數量。呢個涉及快速順序點亮一個數字。視覺暫留令顯示屏看起來持續點亮。進行多工掃描時，每劃嘅峰值電流可以更高（喺60mA脈衝額定值內），以補償降低嘅佔空比並維持平均亮度。設計必須確保每劃嘅平均電流同功耗喺連續極限內。
• 微控制器驅動：共陽極顯示屏好容易由配置為開漏或開集電極輸出、將電流吸入地嘅微控制器端口腳位驅動。或者，可以使用專用LED驅動IC或電晶體陣列（例如ULN2003）以獲得更高電流能力或更簡單嘅邏輯。
• 視角同安裝：設計面板開口同安裝深度時，要考慮目標用戶嘅視角，以充分利用顯示屏嘅寬廣視角。

8. 技術比較同區分

LTS-5701AJF嘅主要區分點在於其使用AlInGaP材料實現黃橙色發光。相比舊式GaP黃色LED，AlInGaP提供顯著更高嘅發光效率，從而喺相同電流下實現更光嘅顯示，或喺更低功率下實現同等亮度。相比紅色GaAsP或AllnGaP LED，佢提供一種獨特嘅顏色，喺某啲環境光條件下可能更易閱讀，並且可能因特定美學或功能顏色編碼要求而更受青睞。0.56吋嘅數字尺寸使其屬於儀錶面板嘅常見類別，喺尺寸同可讀性之間取得良好平衡。

9. 常見問題（基於技術參數）

Q1: 使用5V電源以15mA驅動一個劃，應該用幾大嘅電阻值？

A1: 為安全設計，使用最大V_F值2.6V：R = (5V - 2.6V) / 0.015A = 2.4V / 0.015A = 160 Ω。最接近嘅標準值150 Ω或180 Ω都適合。務必驗證電路中嘅實際亮度同電流。

Q2: 我可唔可以將兩個共陽極腳位連接喺一齊？

A2: 可以，腳位3同8係內部連接嘅。喺PCB上將佢哋連接喺一齊係標準做法，有助於分配電流，可能改善亮度均勻性。

Q3: 點樣顯示數字 "7"？

A3: 要顯示 "7"，你需要點亮劃A、B同C。因此，對於共陽極配置，向共陽極施加正電壓（通過限流電阻），並將劃A（腳位7）、B（腳位6）同C（腳位4）嘅陰極腳位接地（低邏輯電平）。

Q4: 點解最大連續電流喺高於25°C時要降額？

A4: 功耗限制係固定嘅。當環境溫度升高時，LED結同環境空氣之間嘅溫差（熱梯度）減小，令散熱更困難。為防止結溫超過其安全極限，允許嘅功率（以及對於給定V_F下嘅電流）必須降低。

10. 實用設計範例

場景：設計一個4位數電壓錶顯示屏。

使用一個I/O腳位有限嘅微控制器。四個LTS-5701AJF顯示屏以多工掃描配置連接。所有四個數字嘅劃陰極（A-G，DP）並聯連接。每個數字嘅共陽極腳位由微控制器腳位驅動嘅獨立NPN電晶體控制。微控制器使用定時器中斷，每2-5毫秒循環掃描數字。佢計算活動數字嘅劃數據，並輸出到通過限流電阻連接到共陰極嘅端口。為咗喺1/4佔空比下保持良好亮度，活動期間嘅峰值劃電流可能設定為25-30 mA（遠低於60mA脈衝額定值），導致每劃平均電流約為~6-7.5 mA，呢個係安全且提供充足亮度嘅。如果預期器件喺高溫環境中操作，設計必須包含降額計算。

11. 技術原理介紹

LTS-5701AJF基於III-V族半導體化合物，磷化鋁銦鎵（Al_xIn_yGa_1-x-yP）。呢啲元素嘅特定比例決定咗材料嘅帶隙能量，直接決定發射光嘅波長（顏色）。喺呢個情況下，成分經過設計，對應於黃橙色光子（約605-611 nm）嘅帶隙。當正向電壓施加喺PN結兩端時，電子同電洞被注入有源區。佢哋輻射複合，以光嘅形式釋放能量。使用不透明嘅GaAs襯底有助於吸收雜散光，提高對比度。灰色面板同白色劃線由帶有擴散顏料嘅模壓環氧樹脂製成，有助於將光均勻分散喺每個劃上，並增強對未點亮背景嘅對比度。

12. 技術趨勢

雖然分立式七劃顯示屏對於許多應用仍然相關，但顯示技術嘅總體趨勢係朝向集成同靈活性。呢個包括：

集成化：內置驅動IC（例如帶SPI/I2C接口）嘅多位數模組變得越來越普遍，簡化咗微控制器接口。

材料：雖然AlInGaP對於紅-橙-黃色效率高，但更新嘅材料如InGaN（用於藍/綠/白色）提供更高效率。混合顯示屏或全彩可尋址LED矩陣正喺更複雜嘅信息顯示中越來越受歡迎。

外形尺寸：業界不斷追求更薄嘅封裝、更高亮度以實現陽光下可讀性，以及更低功耗以用於便攜設備。然而，像LTS-5701AJF呢類標準七劃LED嘅基本簡單性、穩健性同成本效益，確保咗佢哋喺需要簡單數字輸出嘅大量應用中繼續使用。