LTS-5701AKF LED顯示屏規格書 - 0.56吋數碼高度 - 黃橙色 - 2.6V正向電壓 - 70mW功耗 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

LTS-5701AKF係一個單數碼、七段字母數字顯示屏，專為需要清晰、明亮數字或有限字母數字指示嘅應用而設計。其核心功能係通過選擇性點亮其段（A至G同一個小數點）來形成字符，以提供視覺輸出。該器件採用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術製造，該技術生長喺砷化鎵（GaAs）襯底上。選擇呢種材料系統係因為佢喺產生高亮度黃橙色光方面效率高。顯示屏採用灰色面板，通過減少環境光反射來增強對比度，並有白色段輪廓，以便喺未點亮時清晰定義字符。佢被歸類為共陽極類型，即所有LED段嘅陽極內部連接，簡化咗典型微控制器驅動電路中嘅電流源設計。

1.1 核心優勢同目標市場

呢款顯示屏嘅主要優勢源於其AlInGaP結構同設計。佢提供高發光強度同出色嘅對比度，確保即使喺光線充足嘅環境中亦具有可讀性。寬視角係一個關鍵特徵，適用於顯示屏可能從唔同位置觀看嘅應用。其固態可靠性，冇活動部件同堅固嘅半導體結構，帶來長使用壽命同抗衝擊振動能力。低功耗要求使其適合電池供電或注重能源嘅設備。呢啲功能組合針對嘅市場包括工業儀表（例如面板儀表、計時器、計數器）、消費電器（例如微波爐、咖啡機）、汽車儀表板（用於輔助顯示）、測試測量設備，以及任何需要簡單、可靠數字讀數嘅嵌入式系統。

2. 深入技術參數分析

本節對規格書中指定嘅關鍵電氣同光學參數提供詳細、客觀嘅解讀，解釋佢哋對設計工程師嘅意義。

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗可能導致器件永久損壞嘅應力極限。佢哋唔係正常操作條件。

• 每段功耗（70 mW）：呢個係單一段可以轉化為熱（同光）而冇損壞風險嘅最大電功率。超過呢個限制，通常係由於施加過高電流或正向電壓，可能導致過熱、加速老化（光通量衰減）或災難性故障。
• 每段峰值正向電流（1/10佔空比，0.1ms脈衝下為60 mA）：呢個額定值允許比連續額定值更高嘅短暫電流脈衝。佢對於多路復用方案或實現瞬間更高亮度好有用。指定嘅佔空比同脈衝寬度至關重要；喺60mA下喺呢啲脈衝條件外操作係唔安全嘅。
• 每段連續正向電流（25 mA）：喺指定環境溫度條件下，可以無限期施加到一段嘅最大直流電流。規格書提供咗高於25°C時0.33 mA/°C嘅降額因子。例如，喺環境溫度（Ta）為85°C時，最大允許連續電流將為：25 mA - [(85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C] = 25 mA - 19.8 mA =5.2 mA。呢個降額對於熱管理至關重要。
• 每段反向電壓（5 V）：可以施加喺反向方向（陰極相對於陽極為正）而不會導致擊穿嘅最大電壓。超過呢個值可能會損壞LED嘅PN結。
• 工作及儲存溫度範圍（-35°C 至 +85°C）：定義咗可靠操作同非操作儲存嘅環境極限。

2.2 電氣及光學特性

呢啲係喺特定測試條件下（除非註明，Ta=25°C）測量嘅典型性能參數。

• 平均發光強度（I_V）：最小：800 µcd，典型：1667 µcd（I_F=1mA時）。呢個係點亮段嘅感知亮度度量。寬範圍表明咗一個分級系統（見第3節）。設計師必須使用最小值進行最壞情況亮度計算。
• 每段正向電壓（V_F）：典型：2.05V，最大：2.6V（I_F=20mA時）。呢個係LED喺導通指定電流時嘅壓降。佢對於計算所需嘅限流電阻值至關重要：R = (V_電源- V_F) / I_F。使用最大V_F確保足夠嘅電壓餘量。
• 峰值發射波長（λ_p）：661 nm。呢個係LED光譜輸出達到最大值時嘅波長。對於AlInGaP黃橙色LED，呢個通常落喺光譜嘅琥珀色/紅橙色部分。
• 主波長（λ_d）：605 nm。呢個係人眼感知到嘅、與LED光顏色相匹配嘅單一波長。對於顏色規格而言，佢係比峰值波長更相關嘅參數。
• 譜線半寬度（Δλ）：17 nm。呢個表示發射光嘅光譜純度或帶寬。較小嘅值意味著更單色（純色）嘅輸出。
• 每段反向電流（I_R）：最大：100 µA（V_R=5V時）。呢個係LED喺其最大額定值內反向偏置時流過嘅小漏電流。
• 發光強度匹配比：2:1（最大）。呢個指定咗單個數碼內或多位數系統中數碼之間最亮段同最暗段嘅最大允許比率。2:1嘅比率意味著最亮段嘅亮度唔可以超過最暗段嘅兩倍，確保外觀均勻。

3. 分級系統解釋

規格書指出該器件按發光強度分類。呢個意味住製造後有一個分級或篩選過程。由於半導體外延生長同芯片製造嘅固有差異，LED嘅關鍵參數會出現變化。為咗確保最終用戶嘅一致性，製造商會測試並將LED分揀（分級）成特性相近嘅組別。

發光強度分級：平均發光強度嘅寬範圍（800至1667 µcd）表明器件被分到唔同嘅強度等級。訂購LTS-5701AKF時，可以指定特定嘅強度等級代碼（例如，最低強度水平），以確保應用達到某個亮度水平。設計師應查閱製造商詳細嘅分級文件以獲取可用代碼。

波長/顏色分級：雖然規格書冇詳細列出主波長（典型值605 nm以外）嘅最小/典型/最大範圍，但AlInGaP器件通常亦會按顏色（主波長或色度坐標）進行分級，以確保顯示屏內所有段同數碼嘅色調一致。超出指定等級嘅差異會喺視覺上呈現為唔同深淺嘅黃橙色。

4. 性能曲線分析

規格書提到典型電氣/光學特性曲線。雖然文本中冇提供具體圖表，但我哋可以推斷其標準內容同重要性。

正向電流 vs. 正向電壓（I_F-V_F曲線）：呢條非線性曲線顯示V_F點樣隨I_F增加。佢展示咗二極管典型嘅指數關係。曲線嘅膝點大約喺典型V_F（2.05V-2.6V）附近。呢個圖對於理解LED嘅動態電阻同設計高效驅動電路至關重要，特別係使用PWM調光時。

發光強度 vs. 正向電流（I_V-I_F曲線）：呢條曲線顯示喺正常工作範圍內，光輸出大致同正向電流成正比。然而，效率（每瓦流明）通常喺低於最大額定值嘅電流下達到峰值。以極高電流驅動LED會導致熱飽和同效率降低。

發光強度 vs. 環境溫度（I_V-T_a曲線）：對於AlInGaP LED，發光強度通常隨結溫升高而降低。呢條曲線量化咗呢個降額，對於喺高環境溫度下運行嘅應用至關重要。佢直接關聯到絕對最大額定值中指定嘅電流降額因子。

相對強度 vs. 波長（光譜分佈曲線）：呢條鐘形曲線會顯示喺整個光譜範圍內發出嘅光強度，以峰值波長（661 nm）為中心，寬度由半寬度（17 nm）定義。佢確認咗LED嘅顏色特性。

5. 機械及封裝信息

5.1 封裝尺寸及圖紙

該器件採用標準10引腳、單數碼、七段LED封裝。規格書中嘅關鍵尺寸註釋包括：所有尺寸均以毫米為單位，除非另有說明，一般公差為±0.25mm。對引腳尖端偏移給出特定公差：+/- 0.4 mm，呢個對於PCB封裝設計以確保正確對齊同可焊性非常重要。高度、寬度、數碼高度（14.22mm）、段尺寸同引腳間距嘅確切尺寸喺封裝圖紙中定義（文本中提及但未詳細說明）。工程師必須獲取完整嘅機械圖紙以進行準確嘅PCB佈局。

5.2 引腳連接及極性識別

引腳定義清晰：

• 引腳3同8：共陽極（CA）。佢哋內部連接，必須連接到正電源電壓。
• 引腳1、2、4、5、6、7、9、10：分別對應段E、D、C、DP（小數點）、B、A、F、G嘅陰極。呢啲引腳通過限流電阻連接到地（或電流吸收端）以點亮相應段。

5.3 內部電路圖

參考圖將顯示內部電氣連接：八個獨立LED芯片（七個段加一個小數點），每個嘅陽極連接到共陽極引腳（3同8），其陰極連接到各自嘅專用引腳。呢個確認咗共陽極拓撲結構。

6. 焊接及組裝指引

規格書提供咗特定焊接條件：喺260°C下，喺安裝平面以下1/16吋處持續3秒。呢個係波峰焊接規格。意思係引腳可以浸入焊錫波中，深度約為顯示屏塑料本體下方1.6mm（1/16"），最長3秒，焊錫槽溫度為260°C。咁樣可以防止過多熱量沿引腳傳遞並損壞內部LED芯片或塑料封裝。

重要考慮事項：

• 回流焊接：如果使用回流焊接（SMT常用，但呢個係通孔部件），必須仔細控制溫度曲線。組裝期間器件嘅最高溫度額定值唔可以超過。峰值本體溫度通常應保持在最高儲存溫度（85°C）以下，或者按照製造商提供嘅更具體嘅回流曲線。
• 清潔：焊接後，僅使用與顯示屏塑料材料兼容嘅清潔劑，以避免開裂或變朦。
• 處理：避免對引腳施加機械應力。喺處理同組裝期間使用適當嘅ESD（靜電放電）預防措施。
• 儲存：喺指定溫度範圍（-35°C至+85°C）內，喺低濕度、防靜電環境中儲存。

7. 應用建議及設計考慮

7.1 典型應用電路

最常見嘅驅動方法係多路復用，特別係對於多位數顯示屏。由於佢係共陽極顯示屏，陽極（引腳3同8）會連接到微控制器嘅I/O引腳，配置為輸出並設為高電平（或連接到用作高側開關嘅晶體管）。所有段（A-G，DP）嘅陰極會連接到電流吸收驅動器，呢啲驅動器可以係分立晶體管、專用LED驅動IC（如帶恆定電流嘅74HC595移位寄存器或MAX7219）、或者具有足夠吸收能力嘅微控制器引腳。每個陰極路徑都需要串聯一個限流電阻（或者如果每個數碼嘅電流受調節，則每個共陽極一個電阻）。電阻值計算為：R = (V_電源- V_F- V_CE(飽和)或 V_壓降) / I_F。為安全設計，使用最大V_F。

7.2 設計考慮事項

• 電流限制：務必使用限流電阻或恆流驅動器。切勿將LED直接連接到電壓源。
• 多路復用頻率：對於多路復用顯示屏，使用足夠高嘅刷新率以避免可見閃爍（通常每個數碼>60 Hz）。佔空比決定平均電流。對於N位數，每段嘅峰值電流可以達到所需平均電流嘅N倍，但唔可以超過峰值電流額定值（指定條件下為60mA）。
• 視角：考慮其寬視角來放置顯示屏，以確保最終用戶嘅可見性。
• 對比度增強：灰色面板有幫助，但對於高環境光條件，考慮添加對比度濾光片或遮光罩。
• 熱管理：喺高環境溫度下遵守電流降額規則。如果喺密閉空間中使用多個顯示屏，請確保足夠通風。

8. 技術比較及區分

與其他七段顯示屏技術比較：

• 對比標準GaAsP或GaP LED（紅色、綠色）：AlInGaP提供顯著更高嘅發光效率（每mA更多光輸出）同更好嘅溫度穩定性，從而實現更明亮、性能更一致嘅顯示屏。
• 對比LCD：LED係自發光（產生自己嘅光），使佢哋喺黑暗中無需背光即可清晰可見，而反射式LCD需要環境光。LED亦具有更快嘅響應時間同更寬嘅工作溫度範圍。然而，對於靜態顯示，LCD通常消耗嘅功率少得多。
• 對比VFD（真空熒光顯示屏）：VFD可以提供高亮度同寬視角，但需要相對較高嘅驅動電壓並且更脆弱。LED更堅固，需要更低嘅電壓，並且壽命更長。
• 喺AlInGaP顯示屏內：LTS-5701AKF以其特定嘅0.56"數碼高度、黃橙色、共陽極配置、右側小數點及其分類（分級）嘅發光強度而區分開來，確保專業應用嘅質量同一致性水平。

9. 常見問題（基於技術參數）

Q1：如果我使用I/O引腳嘅電流限制，可以唔使用限流電阻直接用5V微控制器驅動呢個顯示屏嗎？
A：唔可以。僅依賴微控制器嘅內部引腳電流限制對於LED嚟講唔安全亦唔可靠。引腳限制係用於保護，唔係用於設定精確嘅工作點。LED嘅正向電壓約為2.1-2.6V。將佢直接連接到5V引腳會試圖強制通過極高電流，可能損壞微控制器引腳同LED。必須使用外部限流電阻。

Q2：點解有兩個共陽極引腳（3同8）？
A：呢個係改善電流分佈同可靠性嘅常見設計做法。所有點亮段嘅總電流流入共陽極。有兩個並聯引腳可以減少每個單獨引腳同內部鍵合線上嘅電流負載同熱應力，增強壽命並允許更高嘅整體亮度。

Q3：發光強度喺1mA時給出，但正向電壓喺20mA時給出。我應該用邊個嚟設計？
A：兩個都用，但用於唔同計算。使用V_F@ 20mA（或你選擇嘅工作電流）來計算串聯電阻值。使用I_V同 I_F嘅關係（從特性曲線）來估算你選擇嘅工作電流下嘅亮度。1mA嘅I_V值係用於比較同分級嘅標準化測試點。

Q4：無鉛封裝（符合RoHS）係咩意思？
A：意思係器件構造中使用嘅材料，包括引腳上嘅焊錫鍍層，符合有害物質限制（RoHS）指令。具體嚟講，佢表明唔含有鉛（Pb）、汞、鎘、六價鉻同某些超過允許水平嘅阻燃劑（PBB，PBDE）。呢個對於大多數全球市場嘅環境合規性非常重要。

10. 實用設計及使用示例

示例1：簡單4位數電壓表顯示。可以使用四個LTS-5701AKF數碼來顯示0.000至19.99V嘅電壓。帶ADC嘅微控制器會測量電壓。顯示屏將被多路復用：微控制器會計算每個數碼要點亮邊啲段，並快速循環切換四個共陽極，同時驅動活動數碼段嘅共享陰極線。必須注意根據多路復用佔空比限制每段嘅峰值電流（例如，1/4佔空比 = 峰值電流可以係所需平均亮度電流嘅4倍）。

示例2：工業計時器/計數器。喺工廠環境中，設備可能會計算生產線上嘅物品數量。LTS-5701AKF嘅高亮度同寬視角使其適合操作員從遠處查看計數。其堅固嘅固態結構可承受振動。設計需要確保顯示屏喺工廠照明條件下可讀，可能需要遮陽罩。

11. 技術原理介紹

LTS-5701AKF基於磷化鋁銦鎵（Al_xIn_yGa_1-x-yP）半導體技術。呢個係一種III-V族化合物半導體，其中鋁（Al）、銦（In）同鎵（Ga）嘅相對比例決定咗材料嘅帶隙能量。帶隙能量直接決定咗當電子喺結處同空穴復合時發出嘅光嘅波長（顏色）。AlInGaP喺產生光譜中黃色、橙色、琥珀色同紅色區域嘅光方面特別高效。外延層生長喺砷化鎵（GaAs）襯底上。當施加超過結內建電勢嘅正向電壓時，電子被注入P區，空穴被注入N區。佢哋喺有源區嘅復合以光子（光）嘅形式釋放能量。灰色面板吸收環境光以改善對比度，而白色段輪廓為未點亮段提供參考。

12. 技術趨勢及發展

雖然傳統七段LED顯示屏如LTS-5701AKF由於其簡單性、可靠性同成本效益，對於特定應用仍然高度相關，但顯示技術嘅更廣泛趨勢係明顯嘅。總體趨勢係向更高集成度同可尋址性發展。呢包括提供完整字母數字同圖形功能嘅點陣LED顯示屏同OLED嘅普及。集成驅動解決方案（如I2C或SPI控制嘅LED驅動芯片）正成為標準，簡化咗微控制器接口。喺材料方面，雖然AlInGaP對於其顏色範圍已經成熟且高效，但研究繼續致力於提高效率（每瓦流明）、顯色性以及喺溫度同壽命期間嘅穩定性。對於需要極簡、堅固同特定數字輸出嘅利基應用，分立七段顯示屏將繼續係一個可行且通常係最佳嘅解決方案。呢類元件嘅趨勢係朝向更低功耗、更高亮度效率，以及可能更細小嘅外形尺寸，同時保持可讀性。