LTS-5601AJG 0.56吋七劃LED顯示屏規格書 - 數字高度14.22mm - 綠色AlInGaP - 粵語技術文檔

1. 產品概覽

LTS-5601AJG係一款高性能、單位數、七劃字母數字顯示模組。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字母字符顯示。核心技術基於磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料，呢種材料專門為咗喺綠黃色光譜範圍內實現高效率發光而設計。呢款器件屬於共陽極配置，即係話所有LED劃嘅陽極都喺內部連接到公共腳位，簡化咗電流驅動電路。顯示屏採用灰色面板，可以增強對比度，並通過減少反射喺各種環境光線條件下提高可讀性。劃本身發出獨特嘅綠色光，選擇呢種顏色係因為佢具有高發光效率同對人眼極佳嘅可見度。呢款產品專為需要可靠、耐用同節能嘅數字指示應用而設計。

1.1 核心優勢同目標市場

呢款顯示屏提供咗幾個關鍵優勢，令佢適合廣泛嘅工業同消費類應用。佢嘅低功耗要求係一個顯著優點，可以整合到電池供電或注重能源嘅系統中。高亮度同高對比度確保咗即使喺光線明亮嘅環境中亦清晰易讀。寬廣嘅視角提供咗從唔同角度睇都一致嘅視覺性能，呢點對於面板儀錶同儀器嚟講至關重要。LED技術嘅固態可靠性，冇活動部件，並且對衝擊同振動有高抵抗力，確保咗長久嘅使用壽命。器件亦按發光強度分類，意味住產品經過分級同測試以符合特定亮度標準，保證生產批次中嘅性能一致性。呢款元件嘅目標市場包括測試同測量設備、工業控制面板、醫療設備、汽車儀錶板（用於改裝或輔助顯示）、消費類電器，以及任何需要耐用同清晰數字讀數嘅電子系統。

2. 技術參數深入分析

呢部分對規格書中指定嘅關鍵電氣、光學同熱參數進行詳細、客觀嘅分析。理解呢啲數值對於正確設計電路同確保顯示屏喺其安全同最佳性能範圍內運行至關重要。

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。佢哋唔係用於正常操作嘅。

• 每劃功耗：70 mW。呢個係單一劃可以轉化為熱（同光）而唔會損壞嘅最大電功率。超過呢個值，特別係持續超過，會導致過熱、光通量加速衰減，最終導致故障。
• 每劃峰值正向電流：60 mA（喺1/10佔空比，0.1ms脈衝寬度下）。呢個額定值允許更高電流嘅短暫脈衝，以實現亮度嘅瞬間峰值，對於多路復用方案或高亮顯示非常有用。指定嘅佔空比同脈衝寬度係關鍵；平均電流仍然必須符合連續額定值。
• 每劃連續正向電流：25 mA（喺25°C下）。呢個係建議用於劃嘅穩態、連續照明嘅最大電流。規格書指定咗高於25°C時嘅降額因子為0.33 mA/°C。呢個意思係如果環境溫度（Ta）升高，最大允許連續電流必須線性降低以防止過熱。例如，喺50°C時，最大電流會係 25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA。
• 每劃反向電壓：5 V。LED嘅反向擊穿電壓較低。施加超過5V嘅反向偏壓會導致反向電流突然增加，可能損壞PN結。
• 工作同儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。器件額定可以喺呢個寬廣嘅溫度範圍內工作同儲存，令佢適合惡劣環境。
• 焊接溫度：260°C 持續3秒，測量位置喺安裝平面下方1/16吋（≈1.6mm）。呢個定義咗回流焊接曲線，以避免組裝期間對LED晶片造成熱損壞。

2.2 電氣同光學特性

呢啲參數喺特定測試條件下（通常Ta=25°C）測量，定義咗器件嘅典型性能。

• 平均發光強度（I_V）：320 μcd（最小值），900 μcd（典型值），喺 I_F=1mA 下。呢個係衡量一個劃發出嘅感知光功率。寬廣嘅範圍（最小值到典型值）表示製造過程中有自然變化；設計師應該使用最小值進行最壞情況亮度計算。1mA嘅測試電流係用於表徵亮度效率嘅標準低電流條件。
• 峰值發射波長（λ_p）：571 nm（典型值），喺 I_F=20mA 下。呢個係發出光嘅光譜功率分佈達到最大值時嘅波長。571 nm 位於可見光譜嘅綠黃色區域。
• 譜線半寬度（Δλ）：15 nm（典型值）。呢個表示發出光嘅光譜純度或帶寬。15 nm嘅值相對較窄，係AlInGaP LED嘅特徵，產生飽和嘅綠色。
• 主波長（λ_d）：572 nm（典型值）。呢個係人眼感知到嘅、最匹配光顏色嘅單一波長。喺呢個情況下，佢非常接近峰值波長。
• 每劃正向電壓（V_F）：2.05V（最小值），2.6V（典型值），喺 I_F=20mA 下。呢個係LED劃工作時嘅壓降。對於設計限流電路至關重要。驅動器電源電壓必須高於 V_F。典型值2.6V高於標準GaAsP紅色LED，但低於許多藍色/白色LED。
• 每劃反向電流（I_R）：100 μA（最大值），喺 V_R=5V 下。呢個係施加最大反向電壓時嘅漏電流。
• 發光強度匹配比（I_V-m）：2:1（最大值）。呢個指定咗喺相同條件下驅動時（I_F=1mA），單一器件內最亮同最暗劃之間嘅最大允許比率。2:1嘅比率確保外觀有合理嘅均勻性。

3. 分級系統解釋

規格書指出產品按發光強度分類。呢個係指生產後嘅分揀過程，叫做分級。製造完成後，每個顯示屏會根據關鍵參數進行測試，並分入唔同嘅性能組別（級別）。對於LTS-5601AJG嚟講，主要分級嘅特性係佢喺標準測試電流（可能係1mA或20mA）下嘅發光強度。咁樣可以確保客戶收到亮度水平一致嘅產品。雖然規格書提供咗完整嘅最小值/典型值範圍，但生產批次通常會喺更窄嘅亮度範圍內提供。設計師應該查閱具體嘅採購文件或者直接聯絡製造商，了解可用嘅分級代碼。對於需要並排使用多個顯示屏嘅應用嚟講，一致嘅分級係至關重要嘅，可以防止唔同單元之間出現明顯嘅亮度差異。

4. 性能曲線分析

規格書提到典型電氣/光學特性曲線。雖然文中冇提供具體圖表，但我哋可以推斷佢哋嘅標準內容同重要性。呢啲曲線以視覺方式表示關鍵參數之間嘅關係，提供比單點數據更深層次嘅洞察。

4.1 正向電流 vs. 正向電壓（I-V曲線）

呢條基本曲線顯示咗流經LED嘅電流同佢兩端電壓之間嘅指數關係。佢以圖形方式說明咗正向電壓（V_F）規格。曲線會顯示一個膝點電壓（大約2V），之後電流會隨住電壓嘅微小增加而快速增加。呢點突顯咗點解LED必須由限流源驅動，而唔係電壓源，以防止熱失控。

4.2 發光強度 vs. 正向電流

呢條曲線顯示光輸出點樣隨驅動電流增加。對於AlInGaP LED嚟講，喺廣泛嘅電流範圍內，關係通常係線性嘅，但喺極高電流下，由於效率下降（熱產生增加），最終會變成次線性。呢條曲線幫助設計師選擇工作電流，以實現所需亮度，同時平衡效率同壽命。

4.3 發光強度 vs. 環境溫度

呢條曲線描述咗光輸出嘅熱依賴性。隨住LED結溫升高，其發光強度通常會降低。呢條曲線嘅斜率量化咗亮度嘅熱降額。對於喺高溫環境下運行嘅設計嚟講，呢點至關重要，因為顯示屏喺室溫下可能會比預期暗。

4.4 相對強度 vs. 波長（光譜）

呢個圖表繪製咗光譜功率分佈，顯示每個波長發出嘅光強度。佢會以571-572 nm嘅峰值/主波長為中心，形狀由15 nm半寬度定義。呢條曲線確認咗LED嘅顏色特性。

5. 機械同封裝資料

器件附有詳細嘅封裝尺寸圖（文中提及但未詳細說明）。關鍵機械特徵包括0.56吋（14.22 mm）數字高度，呢個係中大型數字顯示屏嘅標準尺寸。封裝係通孔類型（DIP - 雙列直插式封裝），有10個腳位，間距為0.1吋（2.54 mm），係易於PCB安裝同手動原型製作嘅通用標準。灰色面板同綠色劃係封裝設計嘅一部分。描述中嘅右側小數點註明咗小數點相對於數字嘅位置。右側小數點係大多數數字顯示屏嘅標準。內部電路圖顯示咗共陽極連接：腳位3同8喺內部連接埋一齊，作為所有劃嘅公共陽極，而腳位1、2、4、5、6、7、9同10分別係劃E、D、C、DP、B、A、F同G嘅單獨陰極。呢種配置最適合用微控制器進行多路復用，其中公共陽極按順序驅動（提供電源），而陰極通過限流電阻接地以點亮特定劃。

6. 焊接同組裝指引

正確處理對於保持可靠性至關重要。絕對最大額定值指定焊接溫度為260°C持續3秒，測量位置喺安裝平面下方1.6mm。呢個符合標準無鉛回流焊接曲線（例如，IPC/JEDEC J-STD-020）。喺波峰焊接或手動焊接期間，必須小心盡量減少總熱暴露時間，以防止損壞LED晶片、焊線或塑料封裝。建議手動焊接時喺引腳上使用散熱器。避免對封裝或引腳施加機械應力。儲存應喺指定嘅-35°C至+85°C溫度範圍內嘅乾燥、防靜電環境中，以防止吸濕（可能導致回流期間爆米花現象）同材料降解。

7. 應用建議

7.1 典型應用電路

對於像LTS-5601AJG呢類共陽極顯示屏，最常見嘅驅動方法係多路復用。喺多路復用電路中，共陽極腳位（3同8）連接到NPN晶體管（或N溝道MOSFET）嘅集電極（或漏極），該晶體管作為高側開關。發射極/源極連接到正電源（Vcc）。基極/柵極由微控制器GPIO腳位控制。每個劃陰極腳位連接到一個限流電阻，然後再連接到第二個晶體管或專用LED驅動器IC（配置為電流吸收器），由微控制器控制。微控制器快速循環，一次只打開一個數字嘅陽極晶體管，同時為該數字設置適當嘅陰極圖案。視覺暫留令所有數字看起來連續點亮。每劃通常使用10-20 mA嘅正向電流，電阻計算為 R = (Vcc - V_F- V_CE(sat)) / I_F。對於5V電源，V_F=2.6V，同 V_CE(sat)=0.2V，目標 I_F=15mA 得出 R = (5 - 2.6 - 0.2) / 0.015 ≈ 147 Ω（使用150 Ω）。

7.2 設計考慮因素

• 限流：務必使用串聯電阻或恆流驅動器。切勿將LED直接連接到電壓源。
• 多路復用頻率：使用足夠高嘅刷新率以避免可見閃爍，通常每個數字 >60 Hz。對於4位數多路復用，掃描速率應 >240 Hz。
• 多路復用中嘅峰值電流：由於每個數字只喺一小部分時間內點亮（對於N位數，佔空比 = 1/N），每劃嘅瞬時電流可以設置得高於連續直流額定值，以實現所需嘅平均亮度，但唔可以超過峰值正向電流額定值。例如，喺4位數多路復用（1/4佔空比）中，要實現相當於10mA直流嘅平均亮度，你可以用40mA脈衝驅動，呢個喺60mA峰值額定值範圍內。
• 視角：考慮到其寬廣嘅視角來放置顯示屏，以確保最終用戶嘅可讀性。
• ESD保護：雖然冇明確標明為敏感器件，但對於所有半導體器件，喺處理同組裝期間採取標準嘅ESD預防措施係明智嘅。

8. 技術比較同差異化

LTS-5601AJG主要通過使用AlInGaP技術來區分自己。同用於紅色同黃色LED嘅舊技術（如標準GaAsP）相比，AlInGaP提供顯著更高嘅發光效率，從而喺相同輸入電流下實現更亮嘅顯示屏，或者喺更低功率下實現同等亮度。佢仲提供更好嘅溫度穩定性同顏色飽和度。同GaP綠色LED相比，AlInGaP綠色通常具有更純嘅綠色（波長更短）同更高效率。同現代InGaN藍色/綠色/白色LED相比，AlInGaP喺紅-琥珀-黃-綠色光譜中通常更高效，但無法產生藍色或白色光。對於純綠色數字顯示屏，AlInGaP代表咗一個高性能、成熟嘅技術選擇。佢嘅共陽極配置對於基於微控制器嘅系統嚟講亦係一個實際優勢，因為佢簡化咗驅動電路嘅供電側。

9. 常見問題（基於參數）

9.1 點解要有兩個共陽極腳位（3同8）？

呢兩個腳位喺內部連接。呢個設計有多個目的：1）為封裝提供對稱性同機械穩定性。2）允許更好嘅電流分佈，降低單一腳位嘅電流密度，對於高亮度應用有益。3）為PCB佈局提供靈活性；設計師可以選擇將一個或兩個腳位連接到驅動電路。

9.2 我可以用3.3V微控制器系統驅動呢個顯示屏嗎？

可以，但需要仔細設計。典型正向電壓（2.6V）低於3.3V，所以係可行嘅。然而，對於簡單嘅串聯電阻嚟講，電壓餘量（3.3V - 2.6V = 0.7V）較低。呢個細小嘅壓降意味住 V_F或電源電壓嘅微小變化會導致電流嘅大變化。為咗穩定運行，最好使用專用嘅恆流LED驅動器IC或基於晶體管嘅電流源，佢哋可以喺低餘量電壓下工作，而唔係簡單嘅電阻。

9.3 點樣計算顯示屏嘅總功耗？

對於所有劃同小數點都點亮嘅靜態（非多路復用）顯示屏：功率 = 點亮劃嘅數量 * I_F* V_F。對於8個劃（7+DP），I_F=20mA 同 V_F=2.6V，P = 8 * 0.02 * 2.6 = 0.416 W。喺多路復用應用中，平均功率係每個點亮劃嘅功率隨時間嘅平均值。對於一次只激活一個數字嘅4位數多路復用，每劃嘅平均電流係 I_F/ 4。

10. 實用設計案例研究

場景：使用微控制器設計一個簡單嘅4位數電壓錶顯示屏。

實現：使用四個LTS-5601AJG顯示屏。每個數字嘅共陽極通過NPN晶體管（例如，2N3904）連接到四個獨立嘅GPIO腳位。所有四個顯示屏嘅八個劃陰極（A-G同DP）連接埋一齊，然後通過150Ω限流電阻連接到另外八個GPIO腳位。微控制器用其ADC測量電壓，將其轉換為十進制數字，並提取四位數。然後進入一個連續循環：關閉所有陽極晶體管，設置數字1數值嘅陰極圖案，打開數字1嘅陽極晶體管，等待短時間（~2ms），然後對數字2、3同4重複。呢個循環以超過100 Hz嘅速率重複，令顯示屏看起來穩定。亮度由限流電阻嘅值和/或每個數字週期內嘅佔空比（點亮時間）控制。

11. 工作原理

LTS-5601AJG基於半導體PN結中嘅電致發光原理。有源區由生長喺非透明GaAs襯底上嘅AlInGaP層組成。當施加超過結內建電勢嘅正向偏壓（陽極相對於陰極為正）時，來自N型材料嘅電子同來自P型材料嘅空穴被注入到有源區。喺嗰度，佢哋復合，以光子形式釋放能量。AlInGaP合金嘅特定成分決定咗帶隙能量，進而決定發出光嘅波長（顏色）——喺呢個情況下係綠色（~572 nm）。非透明襯底有助於將發出嘅光向外反射，提高整體光提取效率。灰色面板濾光片吸收環境光，通過減少底層材料嘅反射來增加對比度。

12. 技術趨勢

AlInGaP技術係一種成熟且高度優化嘅解決方案，適用於高效率紅色、琥珀色同純綠色LED。呢類指示器顯示技術嘅當前趨勢包括持續推動更高嘅發光效率（每瓦更多流明），以實現更低功耗同減少熱量產生。封裝技術亦喺持續發展，以允許更高嘅最大驅動電流同更好嘅熱管理，從而實現更亮嘅顯示屏。此外，集成係一個關鍵趨勢；雖然分立式七劃顯示屏因其簡單性同成本效益而仍然流行，但集成顯示模組嘅市場正喺增長，呢啲模組包括驅動器IC、微控制器接口（如I2C或SPI），有時甚至包括字符發生器，簡化咗最終工程師嘅設計過程。然而，對於需要定制、高亮度或特定機械外形嘅應用，像LTS-5601AJG呢類分立元件仍然係一個至關重要且可靠嘅選擇。