目錄
- 1. 產品概覽
- 1.1 核心優勢同目標市場
- 2. 技術參數深入分析
- 2.1 光度學同光學特性
- 2.2 電氣參數
- 2.3 熱力同環境規格
- 規格書顯示,器件會根據發光強度進行分類。呢個係一種常見嘅分級(binning)做法,將同一批次生產嘅LED根據測量到嘅光輸出進行分類。咁樣可以確保客戶收到嘅顯示屏亮度水平一致。規格中仲規定咗同一器件內,各劃之間最大至最小強度匹配比為2:1,進一步保證咗視覺上嘅均勻性。雖然呢份文件冇詳細講波長或者正向電壓嘅分級,但呢啲參數喺生產過程中通常都會嚴格控制,以符合公佈嘅典型值同最大/最小值。 4. 性能曲線分析
- 5. 機械同封裝資料
- 5.1 物理尺寸同公差
- 5.2 腳位配置同極性識別
- 6. 焊接同組裝指引
- 7. 應用建議
- 7.1 典型應用場景
- 7.2 設計考慮同注意事項
- 8. 技術比較同差異化
- 9. 常見問題(基於技術參數)
- 10. 實用設計同使用案例
- 11. 工作原理介紹
- 12. 技術趨勢同發展
1. 產品概覽
呢款器件係一個雙位數、七劃發光二極管(LED)顯示模組。佢嘅主要功能係喺各種電子應用中提供清晰、易讀嘅數字顯示。核心組件採用先進嘅半導體材料,以實現其光學性能。
1.1 核心優勢同目標市場
呢款顯示屏具有多項關鍵優勢,令佢適合多種應用。佢採用連續且均勻嘅劃段設計,增強咗字符外觀同可讀性。器件功耗低,有助於終端產品嘅能源效率。佢提供高亮度同高對比度輸出,確保即使喺光線充足嘅環境下都清晰可見。寬廣嘅視角允許從唔同位置閱讀顯示內容。固態結構提供咗固有嘅可靠性同長使用壽命。發光強度經過分類,確保唔同生產批次嘅亮度一致性。最後,封裝符合無鉛要求。
呢款元件嘅目標市場包括消費電子產品、工業儀器、汽車儀錶板、測試同測量設備,以及任何需要緊湊、可靠數字顯示嘅裝置。
2. 技術參數深入分析
呢部分會根據規格書嘅定義,對器件嘅關鍵技術參數進行詳細、客觀嘅分析。
2.1 光度學同光學特性
光學性能係顯示功能嘅核心。發出嘅主要顏色係紅色光譜,透過特定半導體材料實現。喺20毫安(mA)正向電流驅動下,典型峰值發射波長約為639納米(nm)。主波長指定為631 nm。譜線半寬度(表示發射顏色嘅純度或寬度)為240 nm。平均發光強度(衡量感知亮度嘅指標)經過分類。喺1 mA正向電流下,強度範圍從最小350微坎德拉(μcd)到最大860 μcd。喺較高嘅10 mA驅動電流下,典型值為11150 μcd。規格規定,喺1 mA電流下,同一發光區域內各劃段嘅發光強度匹配比為2:1(最大至最小),確保視覺均勻性。
2.2 電氣參數
電氣特性定義咗器件嘅工作條件同限制。絕對最大額定值設定咗安全工作嘅界限。每劃段嘅功耗唔可以超過75毫瓦(mW)。每劃段嘅峰值正向電流喺脈衝條件下(1 kHz,10%佔空比)限制為90 mA。每劃段嘅連續正向電流喺25°C時額定為25 mA,當溫度高於25°C時,降額因子為每攝氏度0.33 mA。每劃段喺20 mA下測量嘅正向電壓,典型值為2.6伏(V),最大值為2.6 V(最小值為2.0 V)。每劃段喺5V反向電壓下嘅反向電流限制為最大100微安(μA);必須注意,呢個係測試條件,器件並非設計用於連續反向偏壓操作。
2.3 熱力同環境規格
器件設計用於喺-35°C至+85°C嘅環境溫度範圍內工作。儲存溫度範圍相同。呢啲額定值確保咗喺惡劣同標準環境下都能正常運作。提供咗特定嘅焊接溫度曲線,以防止組裝過程中造成損壞:波峰焊接喺安裝平面下方1.6mm處測量,溫度唔應超過260°C,最長5秒;而手動焊接喺同一參考點,溫度唔應超過295°C ±5°C,最長3秒。
3. 分級系統解釋
規格書顯示,器件會根據發光強度進行分類。呢個係一種常見嘅分級(binning)做法,將同一批次生產嘅LED根據測量到嘅光輸出進行分類。咁樣可以確保客戶收到嘅顯示屏亮度水平一致。規格中仲規定咗同一器件內,各劃段之間最大至最小強度匹配比為2:1,進一步保證咗視覺上嘅均勻性。雖然呢份文件冇詳細講波長或者正向電壓嘅分級,但呢啲參數喺生產過程中通常都會嚴格控制,以符合公佈嘅典型值同最大/最小值。
4. 性能曲線分析
規格書參考咗典型嘅電氣同光學特性曲線。雖然文本中冇提供具體圖表,但呢類器件嘅標準曲線通常會說明正向電流同發光強度之間嘅關係(顯示光輸出隨電流增加而增加)、正向電壓同正向電流之間嘅關係,以及發光強度隨環境溫度嘅變化。呢啲曲線對於設計師嚟講至關重要,可以喺器件操作限制內優化驅動條件,以達到所需亮度同效率。
5. 機械同封裝資料
5.1 物理尺寸同公差
器件嘅字高為0.3吋(7.62 mm)。封裝尺寸喺圖紙中提供,所有尺寸單位為毫米。除非另有說明,標準公差為±0.25 mm。其他機械注意事項包括:腳尖偏移公差±0.4 mm、劃段表面異物同油墨污染限制、反射器彎曲限制,以及劃段材料內氣泡限制。建議使用1.0 mm嘅印刷電路板(PCB)孔徑以獲得最佳配合。
5.2 腳位配置同極性識別
器件採用雙列直插式封裝配置,共有10個腳位。佢採用共陰極架構,每個數字(數字1同數字2)有一個共陰極。內部電路圖顯示咗兩個數字嘅劃段陽極(A, B, C, D, E, F, G)同小數點(DP)連接到特定腳位編號嘅方式。腳位連接表清晰地將每個腳位編號映射到其功能(例如,腳位1:G1,G2陽極;腳位4:數字2共陰極;腳位7:數字1共陰極)。呢啲資訊對於正確嘅PCB佈局同系統介面至關重要。
6. 焊接同組裝指引
正如熱力規格中所述,嚴格遵守焊接溫度同時間限制對於防止LED芯片、鍵合線或塑料封裝受到熱損壞至關重要。應使用建議嘅PCB孔徑(1.0 mm)以確保正確嘅機械對齊同焊點形成。設計師喺處理過程中應遵循標準嘅ESD(靜電放電)預防措施。儲存時,應喺乾燥環境中維持指定嘅溫度範圍(-35°C至+85°C)。
7. 應用建議
7.1 典型應用場景
呢款雙位數顯示屏非常適合需要緊湊兩位數字顯示嘅應用。常見用途包括:數字萬用錶、頻率計數器、時鐘顯示(顯示分鐘或秒)、溫度控制器、小型磅秤、電池電量指示器,以及控制面板狀態顯示。
7.2 設計考慮同注意事項
整合呢款顯示屏時,必須考慮以下幾個因素。限流:必須為每個劃段陽極或共陰極線路使用外部限流電阻,以設定所需亮度並確保每劃段嘅連續正向電流唔超過25 mA(需根據溫度降額)。電阻值可以根據電源電壓、LED正向電壓(Vf ~2.6V)同目標電流計算得出。驅動電路:需要微控制器或專用顯示驅動IC來對兩個數字進行多工掃描。呢個過程涉及依次啟動每個共陰極,同時提供該數字嘅劃段數據,掃描頻率必須足夠高以避免可見閃爍(通常>60 Hz)。串擾:規格書規定串擾規格為≤2.5%。呢個係指由於漏電或電容耦合,導致非選中數字中嘅劃段出現非預期發光。正確嘅多工掃描時序同驅動強度有助於將呢種影響降至最低。視角:寬廣嘅視角有好處,但喺機械外殼設計時應考慮與使用者典型視線對齊。
8. 技術比較同差異化
同舊技術(例如單色GaP LED)相比,使用AlInGaP材料為紅光發射提供咗更優越嘅亮度同效率。灰色面配白色劃段係一種設計選擇,相比全黑或全灰面,特別係喺環境光下,能增強對比度。發光強度分類係一個關鍵差異化因素,提供可預測嘅亮度水平,呢點喺未經分級嘅顯示屏中並唔總係有保證。無鉛封裝確保符合現代環保法規(RoHS)。
9. 常見問題(基於技術參數)
問:如果我想用5V電源以10 mA驅動一個劃段,應該用幾大嘅電阻?
答:使用歐姆定律:R = (電源電壓 - Vf) / I。R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 歐姆。標準嘅240Ω或220Ω電阻都適合。
問:我可唔可以用恆定電壓驅動呢個顯示屏而唔加限流?
答:唔可以。LED係電流驅動器件。喺冇串聯電阻嘅情況下,施加接近或高於Vf嘅恆定電壓會導致電流過大,可能超過絕對最大額定值並損壞劃段。
問:共陰極對我嘅電路設計嚟講係咩意思?
答:喺共陰極顯示屏中,一個數字內所有LED嘅陰極(負極)喺內部連接在一起。要點亮一個數字,你必須將其共陰極腳位接地(邏輯低電平),並對你想點亮嘅劃段陽極施加正電壓(透過限流電阻)。呢個同共陽極顯示屏相反。
問:點樣控制小數點?
答:內部電路圖顯示每個數字都有小數點(DP)陽極。佢哋同主劃段(A-G)一樣獨立控制。要點亮小數點,你必須喺其對應數字嘅共陰極啟動時,驅動其對應嘅陽極腳位。
10. 實用設計同使用案例
考慮使用微控制器設計一個簡單嘅兩位數計數器。微控制器嘅I/O腳位會透過限流電阻連接到劃段陽極(A1/A2至G1/G2,以及DP1/DP2)。另外兩個I/O腳位會連接到兩個共陰極腳位(數字1同數字2陰極)。韌體會實現多工掃描程序:喺陽極線上設定數字1嘅劃段圖案,啟動(接地)數字1陰極腳位幾毫秒,然後關閉。接著,設定數字2嘅劃段圖案,啟動數字2陰極腳位,然後重複。循環必須足夠快,以使人眼睇到一個穩定嘅兩位數字。必須根據電阻值同多工掃描嘅佔空比計算每劃段嘅電流,以確保平均功耗保持喺限制範圍內。
11. 工作原理介紹
器件基於半導體p-n結中嘅電致發光原理工作。當施加超過結內建電勢嘅正向電壓(正向電壓Vf)時,電子同電洞被注入到有源區,並喺嗰度復合。喺AlInGaP(磷化鋁銦鎵)LED中,呢個復合事件會以紅色波長範圍內嘅光子(光)形式釋放能量。AlInGaP層嘅特定成分決定咗發射光嘅確切顏色(波長)。顯示屏嘅每個劃段包含一個或多個呢啲微型LED芯片。塑料封裝用於封裝芯片、提供機械保護,並作為透鏡來塑造光輸出以獲得最佳觀看效果。
12. 技術趨勢同發展
雖然呢款特定器件使用AlInGaP技術進行紅光發射,但更廣泛嘅LED顯示市場持續發展。趨勢包括開發更高效率嘅材料,從而喺相同亮度下實現更低功耗。多劃段同點陣顯示屏正朝著更高像素密度同全彩能力發展。將驅動電子元件直接集成到顯示封裝中(智能顯示屏)簡化咗系統設計。此外,封裝材料嘅進步旨在改善熱管理,允許更高嘅驅動電流同亮度,並喺更寬嘅溫度範圍內增強可靠性。固態發光嘅基本原理保持不變,但性能同集成水平持續提升。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 點解重要 |
|---|---|---|---|
| 光效(Luminous Efficacy) | lm/W(流明/瓦) | 每瓦電能發出嘅光通量,越高越慳電。 | 直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。 |
| 光通量(Luminous Flux) | lm(流明) | 光源發出嘅總光量,俗稱"光亮度"。 | 決定燈具夠唔夠光。 |
| 發光角度(Viewing Angle) | °(度),例如120° | 光強降至一半時嘅角度,決定光束闊窄。 | 影響光照範圍同均勻度。 |
| 色溫(CCT) | K(開爾文),例如2700K/6500K | 光嘅顏色冷暖,低值偏黃/暖,高值偏白/冷。 | 決定照明氣氛同適用場景。 |
| 顯色指數(CRI / Ra) | 無單位,0–100 | 光源還原物體真實顏色嘅能力,Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性,用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差(SDCM) | 麥克亞當橢圓步數,例如"5-step" | 顏色一致性嘅量化指標,步數越細顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色冇差異。 |
| 主波長(Dominant Wavelength) | nm(納米),例如620nm(紅) | 彩色LED顏色對應嘅波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。 |
| 光譜分佈(Spectral Distribution) | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。 | 影響顯色性同顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓(Forward Voltage) | Vf | LED點亮所需嘅最小電壓,類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf,多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流(Forward Current) | If | 使LED正常發光嘅電流值。 | 常採用恆流驅動,電流決定亮度同壽命。 |
| 最大脈衝電流(Pulse Current) | Ifp | 短時間內可承受嘅峰值電流,用於調光或閃光。 | 脈衝寬度同佔空比需嚴格控制,否則過熱損壞。 |
| 反向電壓(Reverse Voltage) | Vr | LED能承受嘅最大反向電壓,超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻(Thermal Resistance) | Rth(°C/W) | 熱量從芯片傳到焊點嘅阻力,值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計,否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受(ESD Immunity) | V(HBM),例如1000V | 抗靜電打擊能力,值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施,尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫(Junction Temperature) | Tj(°C) | LED芯片內部嘅實際工作溫度。 | 每降低10°C,壽命可能延長一倍;過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰(Lumen Depreciation) | L70 / L80(小時) | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED嘅"使用壽命"。 |
| 流明維持率(Lumen Maintenance) | %(例如70%) | 使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。 | 表徵長期使用後嘅亮度保持能力。 |
| 色漂移(Color Shift) | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色嘅變化程度。 | 影響照明場景嘅顏色一致性。 |
| 熱老化(Thermal Aging) | 材料性能下降 | 因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低;陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 芯片結構 | 正裝、倒裝(Flip Chip) | 芯片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高,適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、硅酸鹽、氮化物 | 覆蓋喺藍光芯片上,部分轉化為黃/紅光,混合成白光。 | 唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面嘅光學結構,控制光線分佈。 | 決定發光角度同配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼例如 2G、2H | 按亮度高低分組,每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼例如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配,提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組,確保顏色落喺極細範圍內。 | 保證顏色一致性,避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組,每組有對應嘅坐標範圍。 | 滿足唔同場景嘅色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 喺恆溫條件下長期點亮,記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命(結合TM-21)。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。 | 提供科學嘅壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認嘅測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質(例如鉛、汞)。 | 進入國際市場嘅准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品嘅能效同性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目,提升市場競爭力。 |