目錄
1. 產品概述
LTS-5825CKG-PST1是一款高效能、單數位、表面黏著元件(SMD)LED顯示器，專為需要清晰、明亮數字讀數的應用而設計。其核心技術基於磷化鋁銦鎵(AlInGaP)半導體材料，該材料生長在不透明的砷化鎵(GaAs)基板上。此材料系統以產生高效率的綠光而聞名。顯示器採用黑色面板以增強對比度，並使用白色段位以實現最佳的光線擴散和可見度。數位高度為0.56英吋(14.22毫米)，提供出色的字元外觀，適用於各種空間有限但可讀性至關重要的消費性和工業電子設備。
1.1 核心優勢與目標市場
此顯示器專為可靠性和效能而設計。主要優勢包括低功耗、高亮度輸出和寬廣視角，確保從不同位置都能清晰辨識。固態結構提供了固有的可靠性和長使用壽命。它根據發光強度進行分類，確保在多數位應用中亮度匹配一致。主要目標市場包括儀表板、測試與量測設備、銷售點終端機、工業控制系統以及汽車儀表板顯示器，這些應用都需要單一、高度可見的數字。
2. 技術參數深度客觀解讀
2.1 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限。每個段位的最大功耗為70 mW。每個段位的峰值順向電流額定為60 mA，但這僅允許在脈衝條件下(頻率1 kHz，工作週期10%)以管理熱量。每個段位的連續順向電流是穩態操作的安全限制，在環境溫度(Ta)為25°C時為25 mA。此額定值在環境溫度超過25°C後，每升高攝氏一度，電流額定值線性降低0.28 mA。元件可在-40°C至+105°C的溫度範圍內操作和儲存。焊接條件規定，在峰值溫度260°C下進行3秒迴焊時，元件本體應至少高於安裝平面1/16英吋。
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，並提供預期的性能表現。在順向電流(IF)為1 mA時，發光強度(Iv)範圍從最小值501 μcd到典型值1700 μcd。峰值發射波長(λp)為571 nm，主波長(λd)在IF=20mA時為572 nm，使其明確位於綠色光譜。譜線半寬(Δλ)為15 nm，表示顏色相對純淨。每個段位的順向電壓(VF)在IF=20mA時最大值為2.6V，典型值為2.05V。反向電流(IR)在反向電壓(VR)為5V時最大值為100 μA，但禁止在反向偏壓下連續操作。段位間的發光強度匹配比規定最大值為2:1，確保整個數位的亮度均勻。
3. 機械與封裝資訊
3.1 封裝尺寸與結構
此元件為表面黏著封裝。關鍵尺寸公差為±0.25mm，除非另有規定。結構細節包括塑膠毛邊(最大0.14 mm)和PCB翹曲(最大0.06 mm)的規格。焊盤表面處理對於可靠焊接至關重要，採用分層結構：至少1200微英吋的銅、至少150微英吋的鎳，以及4微英吋的鍍金。另施加一層400微英吋的塗層。
3.2 接腳連接與內部電路
顯示器採用10接腳配置，並使用共陽極電路設計。內部電路圖顯示，所有段位的陽極在內部連接到兩個共陽極接腳(接腳3和接腳8)。每個段位的陰極(A, B, C, D, E, F, G和小數點DP)都有其專用的接腳。這種配置常見於多工應用，其中多個數位共享驅動線路。
4. 焊接與組裝指南
4.1 SMT焊接說明
進行迴焊時，必須遵循特定的溫度曲線。預熱階段應在120-150°C之間，最長120秒。迴焊期間的峰值溫度不得超過260°C，且高於此臨界溫度的時間應限制在最多5秒。關鍵在於，迴焊製程的循環次數必須少於兩次。如果需要進行第二次迴焊(例如，用於雙面組裝)，則必須讓電路板在第一次和第二次製程之間完全冷卻至正常環境溫度。若使用烙鐵進行手工焊接，烙鐵頭溫度不應超過300°C，每個焊點的接觸時間應限制在最多3秒。
4.2 建議焊接圖案
提供建議的焊墊圖案(佔位面積)，尺寸以毫米為單位。遵循此圖案對於在操作期間形成正確的焊點、確保機械穩定性和散熱至關重要。
5. 包裝與處理
5.1 包裝規格
元件以捲帶包裝供應，便於自動化組裝。載帶由黑色導電聚苯乙烯合金製成，厚度為0.30±0.05 mm。載帶的彎曲度(翹曲)控制在250 mm長度內1 mm以內。每捲13英吋的捲盤包含700個元件，而22英吋捲盤上的總帶長為44.5米。包裝包括引導帶和尾帶部分(分別至少400 mm和40 mm)，以方便機器送料。對於剩餘批次，規定了最少包裝數量為200個。明確標示了從捲盤拉出載帶的方向。
5.2 濕度敏感性與烘烤
作為表面黏著元件，顯示器對濕氣吸收敏感，這可能在高溫迴焊過程中導致"爆米花"效應或分層。元件以密封防潮包裝出貨，應儲存在≤30°C和≤90%相對濕度的環境中。一旦密封袋被打開，元件的可使用時間有限。如果袋子在不符合儲存規格(低於30°C且低於60% RH)的條件下打開超過一週，則在迴焊前需要進行烘烤。烘烤條件取決於包裝狀態：捲帶包裝的元件在60°C下烘烤≥48小時，或散裝元件在100°C下烘烤≥4小時 / 125°C下烘烤≥2小時。烘烤應僅進行一次。
6. 應用建議與設計考量
6.1 典型應用場景
此顯示器非常適合任何需要單一、高度清晰數字讀數的應用。常見用途包括數位時鐘(顯示秒或分)、電池電量指示器、單數位計數器、家電上的參數設定顯示器，以及電子設備上的狀態碼顯示器。其SMD格式使其適用於現代緊湊的PCB設計。
6.2 設計考量
- 電流限制：務必為每個段位陰極使用串聯的限流電阻。電阻值應根據電源電壓、LED的順向電壓(VF)以及所需的順向電流(IF)來計算，該電流不得超過25 mA連續值。
- 驅動電路：共陽極配置簡化了使用低側開關(電晶體或IC)從陰極吸收電流的驅動方式。
- 熱管理：確保足夠的PCB銅箔面積或散熱孔，特別是在接近最大電流或高環境溫度下操作時，以防止過熱和亮度衰減。
- 靜電防護：與所有半導體元件一樣，在處理和組裝過程中實施標準的ESD防護措施。
7. 性能曲線分析
規格書參考了典型的特性曲線，這些對於詳細設計至關重要。雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但工程師通常會期望看到順向電流與順向電壓關係曲線(IV曲線)、發光強度與順向電流關係曲線、發光強度與環境溫度關係曲線，以及可能的光譜分佈圖。這些曲線讓設計師能夠理解非線性行為，例如效率如何隨電流變化，或亮度如何隨溫度升高而下降，從而能夠針對特定應用環境優化驅動條件。
8. 技術比較與差異化
LTS-5825CKG-PST1的關鍵差異在於其使用AlInGaP技術產生綠光。與傳統GaP等舊技術相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率和亮度。黑色面板/白色段位的設計提供了卓越的對比度，特別是在光線明亮的環境中，相較於淺色面板的顯示器。0.56英吋的數位高度填補了較小指示燈和較大面板顯示器之間的特定利基市場。其發光強度分類是一項品質保證功能，確保在多數位應用中的一致性，這是基本LED元件不一定能保證的關鍵因素。
9. 常見問題解答 (基於技術參數)
問：峰值波長和主波長有什麼區別？
答：峰值波長(λp)是發射光功率達到最大值時的波長。主波長(λd)是與發射光感知顏色相匹配的單色光波長。對於像這樣光譜窄的LED，兩者非常接近(571 nm 對比 572 nm)。
問：我可以連續以20mA驅動此顯示器嗎？
答：可以，20mA低於最大連續順向電流額定值25mA。然而，您必須考慮環境溫度，因為電流額定值在超過25°C時會降低。
問：既然我不能反向操作，為什麼反向電流規格很重要？
答：IR規格是一項品質和漏電測試參數。高反向電流可能表示半導體接面存在製造缺陷。
問：發光強度分類是什麼意思？
答：這表示元件根據其在標準測試電流下測量的發光輸出進行測試和分類(分檔)。這使得設計師可以從相同強度檔位中選擇顯示器，以確保陣列中的亮度均勻，避免一個數字看起來比另一個暗淡。
10. 實際使用案例
考慮設計一個解析度為1秒的簡單數位計時器。計時器的秒數位可以使用LTS-5825CKG-PST1來實現。將使用微控制器來控制顯示器。如果多工驅動其他數位，共陽極接腳將通過適當的限流方案連接到正電源電壓(例如5V)。八個陰極接腳(段位A-G和DP)將連接到微控制器的GPIO接腳，每個都通過其自身的限流電阻(例如，在5V電源下，考慮Vf約為2.1V，約150Ω可得到20mA)。軟體將循環顯示數字0-9，每秒點亮適當的陰極接腳組合。高亮度和對比度確保數字從遠處也能輕鬆閱讀，而低功耗有助於提高整體系統效率。
11. 工作原理介紹
此元件基於半導體p-n接面的電致發光原理運作。當施加超過接面內建電位的順向電壓(陽極相對於陰極為正)時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入到主動區域，在那裡它們重新結合。在AlInGaP LED中，這種重新結合主要以綠色波長範圍內的光子(光)形式釋放能量。鋁、銦、鎵和磷化物的特定合金成分決定了能隙能量，從而決定了發射光的顏色。不透明的GaAs基板吸收任何向下發射的光，提高了從元件頂部提取光的整體效率。
12. 技術趨勢
LED顯示器技術的趨勢持續朝向更高效率、更小型化和更高的可靠性發展。雖然AlInGaP是紅光、橙光、琥珀光和綠光LED成熟且高效的技術，但像氮化銦鎵(InGaN)這樣的新材料現在能夠以非常高的效率覆蓋整個可見光譜，包括綠光和藍光。對於單數位顯示器，趨勢是朝向更薄的封裝、更高的像素密度(用於點矩陣字母數字顯示器)，以及與驅動IC或智慧功能的整合。然而，對於需要簡單、堅固、高亮度單一數位的特定應用，像LTS-5825CKG-PST1這樣的獨立段位顯示器仍然是具成本效益且可靠的解決方案。環境考量也正在推動有害物質的消除和包裝材料可回收性的改進。
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。 |