LTD-322JS LED顯示器規格書 - 0.3英吋數位高度 - 黃色 - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTD-322JS是一款固態數位顯示裝置，專為需要清晰、明亮且可靠的數值讀取之應用而設計。它屬於發光二極體（LED）顯示器類別，具體採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術來產生黃光發射。此元件的主要功能是透過可單獨定址的段位，以視覺方式呈現數位（0-9）及部分英數字元。

其核心應用領域包括工業儀表、消費性電子產品面板、測試與量測設備，以及任何需要緊湊、低功耗數位顯示的嵌入式系統。該裝置的特點是其0.3英吋（7.62公釐）的數位高度，在可讀性與電路板空間消耗之間提供了良好的平衡。顯示器採用黑色面板與白色段位設計，可在各種照明條件下提供高對比度，以實現最佳的字符外觀。

其底層技術採用製造於不透明砷化鎵（GaAs）基板上的AlInGaP LED晶片。此材料系統以其在產生黃色和琥珀色波長時的高效率與穩定性而聞名。該裝置配置為雙位元共陰極顯示器，這意味著它包含兩個數位（或兩個獨立的顯示單元），共享共用的陰極連接，從而簡化了多工驅動電路。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能對裝置造成永久損壞的應力極限。不保證在這些極限或超出極限下運作，為確保可靠性能應避免此類操作。

• 每段位功耗：70 mW。這是在不造成熱損壞的情況下，單個點亮段位所能消耗的最大允許功率。超過此限制可能會使LED的內部量子阱結構和鍵合線劣化。
• 每段位峰值順向電流：60 mA。此額定值適用於佔空比為1/10、脈衝寬度為0.1毫秒的脈衝條件下。它允許短時間的過電流以實現更高的瞬時亮度，對於多工顯示器或閃爍效果很有用，但必須仔細管理以避免超過平均功率額定值。
• 每段位連續順向電流：25°C時為25 mA。這是建議用於連續運作的最大直流電流。規定了0.33 mA/°C的線性降額因子，這意味著允許的連續電流會隨著環境溫度（Ta）升高至25°C以上而降低。例如，在50°C時，最大連續電流約為25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA。
• 每段位逆向電壓：5 V。LED是二極體，具有相對較低的逆向崩潰電壓。施加超過5V的逆向偏壓可能導致雪崩崩潰，從而可能損壞段位。
• 工作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。這定義了裝置在運作期間和非運作儲存期間所能承受的環境條件。電氣/光學特性表中的性能通常是在25°C下指定的。
• 焊接溫度：最高260°C，最長3秒，測量點位於安裝平面下方1.6公釐處。這對於波峰焊或迴焊製程至關重要，以防止損壞塑膠封裝和內部晶片鍵合。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在標準測試條件（Ta=25°C）下測量的，代表了裝置的典型性能。

• 平均發光強度（I_V）：320 μcd（最小值），800 μcd（典型值），於 I_F=1mA 時。發光強度是衡量在特定方向上發射的光的感知功率。其寬範圍（最小值到典型值）表示存在分級過程。測量使用近似於CIE明視覺眼睛響應曲線（V(λ)）的濾光片，確保該值與人類的亮度感知相關。
• 峰值發射波長（λ_p）：588 nm（典型值），於 I_F=20mA 時。這是發射光的光譜功率分佈達到最大值時的波長。對於AlInGaP黃光LED，此值通常落在585-595 nm範圍內。
• 譜線半寬度（Δλ）：15 nm（典型值），於 I_F=20mA 時。此參數也稱為半高全寬（FWHM），描述了發射光譜的頻寬。15 nm的值表示相對單色的黃光，這是像AlInGaP這樣的直接帶隙半導體的特徵。
• 主波長（λ_d）：587 nm（典型值），於 I_F=20mA 時。主波長是人眼感知到的、最匹配光顏色的單一波長。它與峰值波長密切相關，但不總是相同。
• 每段位順向電壓（V_F）：2.05V（最小值），2.6V（典型值），於 I_F=20mA 時。這是LED在導通指定電流時的跨壓降。設計人員必須確保驅動電路能夠提供足夠的電壓來克服此壓降，以及串聯電阻或驅動電晶體中的任何壓降。
• 每段位逆向電流（I_R）：100 μA（最大值），於 V_R=5V 時。這是二極體在其最大額定電壓下反向偏置時的漏電流。
• 發光強度匹配比（I_V-m）：2:1（最大值），於 I_F=1mA 時。此參數規定了單一裝置內或同一批次裝置之間最亮與最暗段位之間的最大允許比率。2:1的比率確保了整個顯示器的視覺均勻性。

3. 分級系統說明

規格書指出該裝置已按發光強度分類。這意味著存在基於關鍵性能參數的分級或篩選過程。

• 發光強度分級：針對 I_V指定的最小值（320 μcd）和典型值（800 μcd）表明產品被分選到不同的強度等級中。這允許購買者根據其特定的亮度要求選擇合適的零件，這可能會影響成本。設計人員必須考慮最小值，以確保在其應用中的可見性。
• 順向電壓篩選：雖然未明確說明為分級參數，但針對 V_F給出的範圍（2.05V 至 2.6V）是典型的生產分佈範圍。對於電壓降一致性至關重要的應用（例如，電壓餘裕緊張的電池供電裝置），製造商可根據要求提供電壓篩選過的零件。
• 波長一致性：針對 λ_p（588 nm 典型值）和 λ_d（587 nm 典型值）的嚴格規格表明良好的製程控制，從而實現跨生產批次一致的黃色。與白光LED相比，像這種黃光類型的單色LED，針對顏色進行顯著分級的情況較不常見。

4. 性能曲線分析

規格書中提及典型電氣/光學特性曲線。雖然文本中未提供具體圖表，但我們可以推斷其標準內容和重要性。

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：此圖將顯示典型的二極體指數關係。對於LTD-322JS，曲線將通過點 I_F=20mA, V_F=~2.6V。曲線在工作區域的斜率有助於確定動態電阻，這對於類比調光或脈衝操作很重要。
• 發光強度 vs. 順向電流（I-L曲線）：此圖顯示光輸出如何隨電流增加。對於LED，在飽和點以下的廣泛範圍內通常是線性的。該曲線將顯示在1mA時的強度（針對 I_V規格），並說明直到最大連續電流（25mA）的關係。
• 發光強度 vs. 環境溫度：此曲線對於熱管理至關重要。AlInGaP LED的光輸出通常隨著接面溫度升高而降低。了解此降額特性可讓設計人員在高溫環境下進行光學或電氣補償。
• 光譜分佈：顯示相對強度與波長關係的圖表，中心約在588 nm，半高全寬約為15 nm。這證實了輸出的單色性質。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

裝置的物理外形在封裝圖中定義。除非另有說明，所有尺寸均以公釐為單位，標準公差為±0.25公釐（0.01英吋）。關鍵尺寸通常包括封裝的總長度、寬度和高度、數位間距（節距）、段位尺寸和間距，以及引腳（接腳）間距和尺寸。此資訊對於PCB佔位面積設計、確保正確安裝以及規劃最終產品外殼中的覆蓋層或視窗至關重要。

5.2 接腳連接與極性

LTD-322JS採用10接腳配置。它是一種共陰極類型，這意味著每個數位的LED陰極（負極端）在內部連接在一起。

• 接腳 1：陽極 G（段位 G）
• 接腳 2：無連接（N/C）
• 接腳 3：陽極 A（段位 A）
• 接腳 4：陽極 F（段位 F）
• 接腳 5：數位 2 的共陰極
• 接腳 6：陽極 D（段位 D）
• 接腳 7：陽極 E（段位 E）
• 接腳 8：陽極 C（段位 C）
• 接腳 9：陽極 B（段位 B）
• 接腳 10：數位 1 的共陰極

內部電路圖顯示了每個數位的標準7段加小數點（DP）佈局，每個段位有獨立的陽極，每個數位有共用的陰極。此配置非常適合多工驅動。

6. 焊接與組裝指南

遵守指定的焊接溫度曲線對於防止熱損壞至關重要。

• 迴焊/波峰焊：最大允許焊接溫度為260°C，測量點位於封裝本體（安裝平面）下方1.6公釐處。在此峰值溫度下的暴露時間不得超過3秒。如果將高於液相線的時間控制在範圍內，峰值溫度為240-250°C的標準無鉛（SnAgCu）迴焊曲線通常是安全的。
• 手工焊接：如果需要手動焊接，應使用溫控烙鐵。每個引腳的接觸時間應最小化，理想情況下少於3秒，烙鐵頭溫度不超過350°C。
• 清潔：焊接後，如果需要清潔，請使用與LED環氧樹脂透鏡材料相容的溶劑。避免使用超音波清洗，因為高頻振動可能會損壞內部鍵合線。
• 儲存條件：在指定的溫度範圍（-35°C 至 +85°C）內，儲存在乾燥、防靜電的環境中。此規格書中未指定濕度敏感等級（MSL），但對於涉及迴焊的現代組裝製程，應向製造商確認。

7. 應用建議

7.1 典型應用電路

共陰極配置專為多工驅動而設計。典型電路涉及使用微控制器或專用顯示驅動IC。

• 多工驅動（掃描）：兩個共陰極（接腳5和10）連接到NPN電晶體或N通道場效應電晶體（吸收電流）。段位陽極連接到限流電阻，然後連接到微控制器接腳或驅動IC的段位輸出。微控制器一次快速開啟一個數位的陰極，同時為該數位激勵相應的段位陽極。每個數位大於60 Hz的刷新率可防止可見的閃爍。
• 電流限制：每個段位陽極（或電流調節驅動器）必須串聯一個電阻來設定順向電流。電阻值計算為 R = (V_電源- V_F) / I_F。對於5V電源，目標 I_F為20mA，且 V_F=2.6V，則 R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω。電阻的額定功率應至少為 I_F²* R = 0.048W，因此標準的1/8W（0.125W）電阻就足夠了。
• 亮度控制：可以透過改變順向電流（透過串聯電阻上的PWM或使用可變電流源）或改變多工驅動程式中的佔空比來調整亮度。

7.2 設計考量

• 視角：規格書宣稱具有寬視角。為了獲得最佳可讀性，顯示器應垂直安裝於主要觀看方向。如果需要從斜角觀看，請考慮角度強度分佈。
• 對比度增強：黑色面板/白色段位設計提供了固有的對比度。對於戶外或高環境光使用，可能需要中性密度濾光片或專用的對比度增強濾光片。
• 熱管理：雖然功耗很低（每段位最大70mW），但在多工操作中，每段位的平均功率更低。然而，如果一個數位的所有段位在高電流下同時點亮，且環境溫度較高，則應確保充分的通風或散熱，並遵守電流降額曲線。
• 靜電放電（ESD）保護：LED容易受到靜電放電（ESD）的影響。請採取適當的ESD預防措施進行操作。在連接到顯示器的I/O線路上加入TVS二極體或串聯電阻可以提高系統級的ESD穩健性。

8. 技術比較與差異化

根據其規格，LTD-322JS與其他顯示技術相比具有多項優勢和權衡。

• 與較大/較小LED顯示器比較：0.3英吋數位是一種中等尺寸的選擇。較大的數位（例如，0.5\

  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	為什麼重要
  光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦電能發出的光通量，越高越節能。	直接決定燈具的能效等級與電費成本。
  光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源發出的總光量，俗稱"亮度"。	決定燈具夠不夠亮。
  發光角度（Viewing Angle）	°（度），如120°	光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。	影響光照範圍與均勻度。
  色溫（CCT）	K（開爾文），如2700K/6500K	光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。	決定照明氛圍與適用場景。
  顯色指數（CRI / Ra）	無單位，0–100	光源還原物體真實顏色的能力，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，如"5-step"	顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。	保證同一批燈具顏色無差異。
  主波長（Dominant Wavelength）	nm（奈米），如620nm（紅）	彩色LED顏色對應的波長值。	決定紅、黃、綠等單色LED的色相。
  光譜分佈（Spectral Distribution）	波長 vs. 強度曲線	顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。	影響顯色性與顏色品質。

  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點亮所需的最小電壓，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正常發光的電流值。	常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。
  最大脈衝電流（Pulse Current）	Ifp	短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。	脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。
  反向電壓（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受的最大反向電壓，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）	熱量從晶片傳到焊點的阻力，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），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晶片內部的實際工作溫度。	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的"使用壽命"。
  流明維持率（Lumen Maintenance）	%（如70%）	使用一段時間後剩餘亮度的百分比。	表徵長期使用後的亮度保持能力。
  色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓	使用過程中顏色的變化程度。	影響照明場景的顏色一致性。
  熱老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因長期高溫導致的封裝材料劣化。	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	保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。	EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。
  晶片結構	正裝、倒裝（Flip Chip）	晶片電極佈置方式。	倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。
  螢光粉塗層	YAG、矽酸鹽、氮化物	覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。	不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。
  透鏡/光學設計	平面、微透鏡、全反射	封裝表面的光學結構，控制光線分佈。	決定發光角度與配光曲線。

  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，確保顏色落在極小範圍內。	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，每組有對應的坐標範圍。	滿足不同場景的色溫需求。

  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	在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的壽命。	提供科學的壽命預測。
  IESNA標準	照明工程學會標準	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	行業公認的測試依據。
  RoHS / REACH	環保認證	確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。	進入國際市場的准入條件。
  ENERGY STAR / DLC	能效認證	針對照明產品的能效與性能認證。	常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。