目錄
1. 產品概覽
LSHD-F101係一款單位數、七段加小數點嘅LED顯示屏模組。佢採用先進嘅磷化鋁銦鎵（AlInGaP）外延層，生長喺砷化鎵（GaAs）基板上，以產生高效率嘅紅光。呢款器件主要用於需要清晰、明亮同可靠數字讀數嘅電子設備，例如儀錶板、消費電器同工業控制裝置。佢嘅核心優勢包括：由於連續均勻嘅發光段而擁有出色嘅字符外觀、高亮度同高對比度帶來卓越嘅可視性，以及固態可靠性確保長久嘅使用壽命。
1.1 主要特點
- 數字高度：0.39吋（10.0毫米）。
- 連續均勻嘅發光段，令字符外觀平滑。
- 低功耗要求，提升能源效率。
- 高亮度同高對比度，提供極佳嘅可讀性。
- 廣闊視角，適合唔同嘅安裝位置。
- 固態可靠性，冇活動部件。
- 按發光強度分類，方便喺多位數應用中匹配亮度。
- 無鉛封裝，符合RoHS（有害物質限制）指令。
2. 技術參數：深入客觀解讀
2.1 絕對最大額定值
呢啲額定值定義咗器件可能受到永久損壞嘅應力極限。為確保可靠性能，唔建議喺接近或達到呢啲極限嘅情況下操作。
- 每段功耗：70 mW。呢個係單個LED段可以安全散熱而唔會造成熱損壞嘅最大功率。
- 每段峰值正向電流：90 mA。呢個額定值適用於脈衝條件（1/10佔空比，0.1ms脈衝寬度），高於連續電流額定值。
- 每段連續正向電流：喺25°C時為25 mA。當環境溫度高於25°C時，呢個電流會以0.28 mA/°C嘅速率線性遞減。喺較高溫度下，需要適當嘅散熱或降低電流。
- 每段反向電壓：5 V。喺反向偏壓下超過呢個電壓可能會導致即時同災難性嘅故障。
- 工作同儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。器件喺呢個寬廣嘅工業溫度範圍內操作同儲存都符合規格。
- 焊接條件：封裝可以承受260°C嘅焊接，最多5秒，測量點喺安裝平面下方1/16吋（約1.6毫米）。
2.2 電氣同光學特性
呢啲係喺指定測試條件（Ta=25°C）下測量嘅典型性能參數。
- 每段平均發光強度（Iv）：喺1mA驅動電流下範圍為200-750 ucd，喺10mA下為3400-9750 ucd。呢種高強度確保咗明亮嘅顯示輸出。
- 峰值發射波長（λp）：650 nm（典型值）。呢個指定咗光功率輸出最大時嘅波長。
- 主波長（λd）：639 nm（典型值）。呢個係人眼感知到嘅單一波長，將顏色定義為紅色。
- 譜線半寬（Δλ）：20 nm（典型值）。呢個表示發出紅光嘅光譜純度。
- 每芯片正向電壓（Vf）：喺20mA測試電流下為2.10V至2.60V。電路設計必須適應呢個範圍，以確保一致嘅驅動電流。
- 每段反向電流（Ir）：喺5V反向電壓下最大為100 µA。呢個參數僅供測試用途；禁止連續反向偏壓操作。
- 發光強度匹配比：喺1mA驅動下，段與段之間最大為2:1。呢個確保咗整個顯示屏亮度均勻。
3. 分級系統說明
規格書指出器件按發光強度分類。呢個意味住一個分級過程，顯示屏會根據喺標準測試電流（例如1mA或10mA）下測量到嘅光輸出進行分類。咁樣設計師就可以從相同或相鄰嘅強度級別中選擇部件，以確保多位數顯示屏嘅視覺一致性，防止某啲數字睇落比其他數字更光或更暗。雖然呢段摘錄冇提供具體嘅分級代碼細節，但呢種分類係確保最終應用美觀同功能一致性嘅關鍵質量控制步驟。
4. 性能曲線分析
規格書參考咗典型電氣/光學特性曲線，呢啲對於詳細設計至關重要。通常包括：
- IV曲線（正向電流 vs. 正向電壓）：顯示指數關係，對於設計恆流驅動器至關重要。
- 發光強度 vs. 正向電流：展示光輸出如何隨電流增加，有助於亮度校準同效率計算。
- 發光強度 vs. 環境溫度：顯示光輸出隨溫度升高而遞減，對於熱管理好重要。
- 光譜分佈：繪製相對強度對波長嘅圖表，確認主波長、峰值波長同光譜寬度。
設計師應參考呢啲曲線來優化驅動條件、了解溫度依賴性，並預測實際操作環境中嘅性能。
5. 機械同封裝信息
5.1 封裝尺寸
顯示屏具有淺灰色面板同白色發光段。關鍵尺寸註釋包括：
- 除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位，一般公差為±0.25mm。
- 引腳尖端偏移公差為±0.40 mm。
- 建議用於引腳嘅PCB孔直徑為1.0 mm。
- 質量規格限制咗異物、發光段內嘅氣泡、反射器彎曲同表面油墨污染，以確保光學清晰度同機械完整性。
5.2 引腳配置同電路圖
器件採用10引腳配置，具有共陽極架構。內部電路圖顯示兩個共陽極引腳（引腳1同引腳6）內部連接，提供冗餘並可能實現更好嘅電流分佈。段陰極（A-G同DP）連接到單獨嘅引腳。呢種配置係用於多路復用多位數嘅標準配置，雖然呢個係單位數單元。引腳排列如下：1-共陽極，2-F，3-G，4-E，5-D，6-共陽極，7-DP，8-C，9-B，10-A。
6. 焊接同組裝指南
6.1 自動焊接
推薦條件：260°C，持續5秒，測量點喺封裝安裝平面下方1.6mm（1/16吋）。喺呢個過程中，元件本體溫度不得超過其最大額定值。
6.2 手動焊接
推薦條件：350°C ±30°C，最多5秒，烙鐵頭位置喺安裝平面下方1.6mm。必須小心避免長時間受熱。
7. 應用建議
7.1 典型應用場景
呢款顯示屏適用於普通電子設備，包括辦公設備、通訊裝置同家用電器。佢嘅高亮度同可讀性使其適合用於面板儀錶、時鐘顯示、簡單控制單元讀數，以及需要清晰數字指示器嘅消費電子產品。
7.2 關鍵設計考慮因素
- 驅動方法：強烈建議使用恆流驅動而非恆壓驅動，以確保一致嘅發光強度同使用壽命，因為LED亮度係電流嘅函數，而非電壓。
- 電流限制：驅動電路必須將每段嘅電流限制喺絕對最大額定值內（25mA連續，隨溫度遞減）。超過呢個值會導致快速老化。
- 電壓範圍：電路設計必須適應2.10V至2.60V嘅全正向電壓（Vf）範圍，以便向所有單元提供預期電流。
- 反向電壓保護：驅動電路應包含保護措施（例如串聯二極管或集成電路功能），以防止喺通電、關機或故障情況下向LED陰極施加反向電壓或電壓尖峰。
- 熱管理：安全操作電流必須根據應用環境嘅最高環境溫度進行遞減，使用高於25°C時0.28 mA/°C嘅遞減係數。
8. 可靠性測試
器件根據軍用（MIL-STD）、日本工業（JIS）同內部標準進行一系列全面嘅可靠性測試。呢啲測試驗證咗其穩健性同壽命：
- 工作壽命（RTOL）：喺室溫下以最大額定電流運行1000小時。
- 環境應力：包括高溫/高濕儲存（65°C/90-95% RH下500小時）、高低溫儲存（105°C同-35°C下1000小時）、溫度循環同熱衝擊測試。
- 工藝穩健性：耐焊接性同可焊性測試確保封裝能夠承受標準組裝工藝。
9. 注意事項同使用限制
呢款器件唔係為安全關鍵應用而設計，呢類應用中嘅故障可能會危及生命或健康（例如航空、醫療生命支持、運輸安全系統）。對於呢類應用，必須諮詢製造商以獲取特別認證嘅組件。製造商對因超出絕對最大額定值操作或違反提供嘅說明而導致嘅損壞概不負責。需要特別注意避免反向偏壓，因為佢可能導致金屬遷移，從而增加漏電流或導致故障。
10. 技術比較同區分
LSHD-F101通過喺GaAs基板上使用AlInGaP技術來區分自己。同舊有技術（如標準GaAsP或GaP）相比，AlInGaP LED提供顯著更高嘅發光效率，從而喺相同驅動電流下實現更大亮度。連續均勻發光段呢個特點表明咗高質量嘅模具同漫射器設計，消除咗段內可見嘅間隙或熱點，帶來更專業同易讀嘅字符外觀。廣闊視角同按發光強度分類，對於需要從唔同角度或多個單元中獲得一致視覺性能嘅應用而言，係進一步嘅優勢。
11. 常見問題解答（基於技術參數）
問：我可以用5V電源同一個簡單電阻嚟驅動呢個顯示屏嗎？
答：可以，但需要仔細計算。使用歐姆定律（R = (電源電壓 - LED正向電壓) / LED電流），並假設最壞情況下20mA時Vf為2.6V，電阻值為（5V - 2.6V）/ 0.02A = 120歐姆。然而，由於Vf存在差異，唔同段/顯示屏之間嘅亮度可能會有所不同。為確保一致性，建議使用恆流驅動器。
問：峰值波長同主波長有咩區別？
答：峰值波長（650nm）係發出光譜嘅物理峰值。主波長（639nm）係人眼感知到相同顏色嘅單一波長。主波長對於顏色規格更相關。
問：點解有兩個共陽極引腳？
答：咁樣提供機械對稱性，簡化PCB佈局，並可以幫助更均勻地分佈電流，可能提高可靠性同亮度均勻性。
12. 設計同使用案例研究
場景：設計一個簡單嘅數字電壓錶讀數顯示。
設計師為兩位數電壓錶顯示（需要兩個單元）選擇LSHD-F101。佢哋首先檢查強度分級信息，從同一級別採購兩個顯示屏以確保亮度均勻。微控制器以3.3V運行。為咗以10mA嘅目標電流驅動每段以獲得良好亮度，佢哋使用晶體管陣列IC設計咗一個恆流吸收驅動器。驅動電路包括保護二極管，用於鉗位連接顯示屏面板嘅長線引起嘅任何感性電壓尖峰。PCB佈局為顯示屏留出足夠間距以容納建議嘅1.0mm安裝孔，並包括接地層用於散熱。喺測試期間，佢哋喺預期最高環境溫度50°C下驗證段亮度，並確認電流已適當遞減至每段約18mA（25mA - (0.28mA/°C * (50-25)°C)）。
13. 工作原理介紹
LSHD-F101中嘅光發射基於由AlInGaP材料製成嘅半導體p-n結中嘅電致發光。當施加超過結內建電勢嘅正向電壓時，來自n型區域嘅電子同來自p型區域嘅空穴被注入到有源區域。喺度，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，佢直接對應於發出光嘅波長（顏色）——喺呢個情況下係紅色。GaAs基板係光吸收性嘅，所以芯片設計為頂部發射，然後由模製塑料封裝擴散以形成均勻嘅發光段。
14. 技術趨勢同背景
AlInGaP技術代表咗一種成熟且高效嘅紅、橙、黃色LED解決方案。雖然基於氮化鎵（GaN）嘅新技術主導咗藍色、綠色同白色照明市場，但AlInGaP由於其喺該光譜區域嘅卓越效率同顏色純度，仍然係高性能紅色指示器同顯示屏嘅首選材料。顯示技術嘅趨勢包括轉向表面貼裝器件（SMD）封裝以實現自動化組裝同更高密度。雖然LSHD-F101係一款通孔元件，但其高亮度、可靠性同分級性能嘅設計原則仍然係基本嘅。未來發展可能集中於進一步提高效率、更寬嘅溫度範圍以及同驅動電子設備嘅集成。
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。 |