LTD-5435CKG-P LED顯示器規格書 - 0.56英吋字高 - AlInGaP綠色 - 2.6V順向電壓 - 25mA連續電流 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTD-5435CKG-P是一款表面黏著元件，採用雙位數、七段顯示器配置。其主要應用於需要清晰、明亮數字讀數的電子設備，例如儀表板、消費性電子產品、工業控制裝置與測試設備。此顯示器採用鋁銦鎵磷半導體技術製造LED晶片，並製作於不透明的砷化鎵基板上。此技術以能在紅、橙、黃及綠色光譜區域產生高效率發光而聞名。本裝置採用灰色面板與白色顯示段設計，提供高對比度以實現最佳可讀性。其專為反向安裝組裝製程而設計。

1.1 核心優勢

• 高亮度與高對比度：AlInGaP技術與設計帶來卓越的發光強度與字元清晰度。
• 低功耗：設計用於標準驅動電流下的高效運作。
• 寬廣視角：確保從不同位置皆可清晰可見。
• 固態可靠性：LED技術提供長使用壽命，並具備抗衝擊與抗振動能力。
• 分級輸出：元件依據發光強度與色調進行分級，以確保應用中的一致性。
• 符合RoHS規範：封裝為無鉛製程，符合環保法規。

2. 技術規格深入解析

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。不保證在此條件下運作。

• 每顯示段功耗：70 mW
• 每顯示段峰值順向電流：60 mA (於 1 kHz，10% 工作週期)
• 每顯示段連續順向電流：25 mA
• 順向電流降額：環境溫度超過25°C時，每°C降低0.28 mA。
• 操作溫度範圍：-40°C 至 +105°C
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +105°C

2.2 電氣與光學特性

於環境溫度25°C下量測，此為典型性能參數。

• 每顯示段平均發光強度 (I_V)：14,000 µcd (最小)，26,000 µcd (典型) 於 I_F= 10 mA。
• 峰值發射波長 (λ_p)：571 nm (典型) 於 I_F= 20 mA。
• 譜線半高寬 (Δλ)：15 nm (典型) 於 I_F= 20 mA。
• 主波長 (λ_d)：568 nm 至 572 nm 於 I_F= 20 mA。
• 每顯示段順向電壓 (V_F)：2.0 V (最小)，2.6 V (典型) 於 I_F= 20 mA。
• 每顯示段逆向電流 (I_R)：100 µA (最大) 於 V_R= 5V。註：此為測試條件；不支援連續逆向偏壓操作。
• 發光強度匹配比 (I_V-m)：2:1 (最大) 於 I_F= 10 mA，確保顯示段亮度均勻性。
• 串擾：≤ 2.5%，最小化相鄰顯示段的不必要發光。

3. 分級系統說明

為確保生產中的顏色與亮度一致性，顯示器被分類至不同等級。

3.1 發光強度分級

元件依據其在10 mA下每顯示段的平均發光強度進行分類。

• 等級 P：13,701 µcd 至 21,820 µcd
• 等級 Q：21,821 µcd 至 34,700 µcd
• 等級 R：34,701 µcd 至 55,170 µcd
• 整體發光強度容差為 ±15%。

3.2 色調分級

元件亦依據其在20 mA下的主波長進行分級，以控制綠色色調。

• 等級 5：568.1 nm 至 570.0 nm
• 等級 6：570.1 nm 至 572.0 nm
• 每個主波長等級的容差為 ±1 nm。

4. 性能曲線分析

規格書包含典型特性曲線。這些曲線以圖形方式呈現關鍵參數間的關係，有助於電路設計與性能預測。

• 順向電流 vs. 順向電壓 (I_F-V_F)：顯示非線性關係，對於選擇限流電阻或設計恆流驅動器至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流 (I_V-I_F)：說明光輸出如何隨電流增加而增加，通常在較高電流下由於熱效應呈現次線性增長。
• 發光強度 vs. 環境溫度 (I_V-T_a)：展示光輸出隨接面溫度升高而下降的趨勢，這對於應用中的熱管理至關重要。
• 光譜分佈：相對強度與波長的關係圖，顯示AlInGaP LED窄發射峰的特性，中心波長約為571 nm。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

本裝置字元高度為0.56英吋。詳細尺寸圖標明了整體封裝尺寸、顯示段位置與接腳位置。所有尺寸單位為毫米，除非另有說明，一般容差為±0.25 mm。

5.2 焊墊與防焊層圖示

此圖示對於PCB佈局至關重要。它定義了焊墊區域與防焊層區域，以確保形成正確的焊點並防止短路。關鍵注意事項包括：

• 塑膠接腳毛邊最大值：0.14 mm。
• PCB翹曲最大值：0.06 mm。
• 焊墊鍍層規格：銅最小1200 µin，鎳最小150 µin，金最小4 µin。
• 防焊層厚度：400 µin。

5.3 接腳連接與內部電路

此顯示器採用多工共陽極配置。內部電路圖顯示兩個共陽極與各顯示段的個別陰極。接腳定義如下：

• 接腳 1：無連接
• 接腳 2：陰極 E
• 接腳 3：共陽極 數位1
• 接腳 4：陰極 D
• 接腳 5：陰極 C
• 接腳 6：陰極 L1, L2
• 接腳 7：共陽極 數位2
• 接腳 8：陰極 B
• 接腳 9：陰極 A
• 接腳 10：無連接
• 接腳 11：陰極 F
• 接腳 12：陰極 G

6. 焊接與組裝指南

6.1 SMT焊接說明

正確的焊接對於可靠性至關重要。

• 迴流焊：
  • 預熱溫度：120–150°C
  • 預熱時間：最長120秒
  • 峰值溫度：最高260°C
  • 液相線以上時間：最長5秒
• 手動焊接：
  • 溫度：最高300°C
  • 時間：最長3秒
• 若需進行第二次迴流焊，需在兩次迴流焊週期間冷卻至室溫。

6.2 建議焊接圖案

提供焊墊圖案供PCB設計使用，指定最佳的銅焊墊尺寸，以確保可靠的焊錫圓角與機械強度。

7. 包裝與處理

7.1 包裝格式

• 捲盤尺寸：用於自動化組裝的載帶與捲盤包裝規格。
• 載帶尺寸：承載元件的凸版載帶詳細資訊。
• 拉出方向：明確標示以防止送料器設置時損壞。

7.2 濕度敏感性與烘烤

此SMD顯示器具有濕度敏感性。其以密封防潮袋包裝出貨，內含乾燥劑。

• 儲存：未開封的包裝袋應儲存於≤30°C且≤90% RH的環境中。
• 車間壽命：一旦包裝袋開啟，元件必須在指定時間內使用，或在迴流焊前進行烘烤。
• 烘烤條件：
  • 捲盤包裝：60°C烘烤≥48小時。
  • 散裝：100°C烘烤≥4小時或125°C烘烤≥2小時。
  • 烘烤應僅執行一次，以避免熱應力導致性能下降。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 數位萬用電錶與測試設備：用於清晰、明亮的數字讀數。
• 工業控制面板：顯示溫度、壓力或計數等製程變數。
• 消費性家電：微波爐、洗衣機或音響設備顯示器。
• 汽車改裝顯示器：適用於需要高亮度與寬廣視角的場合。

8.2 設計考量

• 驅動電路：考慮多工共陽極設計，為每個顯示段/陽極組合使用恆流驅動器或適當的限流電阻。必須遵守順向電壓與電流額定值。
• 熱管理：確保PCB設計允許充分的散熱，特別是在接近最大電流或高環境溫度下運作時，因為發光強度會隨溫度升高而下降。
• 視角：寬廣視角是一項優勢，但應考慮安裝高度與外框設計，以最大化最終使用者的可讀性。
• 靜電防護：在組裝過程中實施標準的ESD處理與防護措施，因為LED對靜電放電敏感。

9. 技術比較與差異化

與傳統GaP或新型InGaN基綠色LED等其他技術相比，LTD-5435CKG-P中的AlInGaP技術提供特定優勢：

• 相較於舊式GaP綠色LED：AlInGaP提供顯著更高的發光效率與亮度、更好的色純度以及更高的可靠性。
• 相較於InGaN綠色LED：AlInGaP綠色LED在純綠色光譜區域通常具有更高的效能，且不會隨時間發生螢光粉劣化或色偏。它們提供獨特、飽和的綠色。
• 關鍵差異化因素：高亮度、優異對比度與AlInGaP技術的可靠性相結合，使此顯示器適合要求長壽命與一致性能的應用。

10. 常見問題

10.1 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長 (λ_p)：光譜功率分佈達到最大值時的單一波長。主波長 (λ_d)：與LED感知顏色相匹配的單色光波長。此參數用於色調分級。

10.2 我可以用5V電源驅動此顯示器嗎？

可以，但不能直接驅動。典型順向電壓在20 mA時為2.6V。您必須在每個顯示段/陽極路徑中串聯一個限流電阻。電阻值計算為 R = (V_電源- V_F) / I_F。對於5V電源與20 mA目標電流：R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ω。請務必驗證電阻的功耗。

10.3 為什麼對迴流焊次數有限制？

多次迴流焊會使元件承受重複的熱應力，可能損壞內部接線、降低LED晶片性能或導致封裝材料分層。兩次循環的限制是出於可靠性考量。

10.4 "發光強度分級"對我的設計意味著什麼？

這意味著您在訂購時可以選擇特定的等級。對於所有單元亮度均勻性至關重要的產品，您會指定更嚴格的等級。這可能會影響成本與供貨，但能確保一致的視覺性能。

11. 設計案例研究

情境：設計一個新的桌上型電源供應器，需要明亮、可靠的電壓/電流顯示器。

選擇理由：選擇LTD-5435CKG-P是因為其0.56英吋字高、高亮度以及AlInGaP的可靠性。共陽極配置簡化了使用單一微控制器的多工驅動電路設計。

實作：使用恆流驅動IC為每個顯示段提供15 mA電流。PCB佈局精確遵循建議的焊墊圖案。元件在防潮袋開啟後儲存於乾燥櫃中，並在3天內使用以避免烘烤。

12. 技術原理介紹

此顯示器中的LED晶片基於鋁銦鎵磷半導體材料。透過改變Al、In、Ga和P的比例，可以調整半導體的能隙，使其在光譜的紅色到綠色區域發射特定波長的光。半導體接面中的電子與電洞在主動區複合，以光子形式釋放能量。晶片設計與封裝反射器經過優化，將光線導向顯示段頂部，實現高效率與高亮度。

13. 技術趨勢

儘管AlInGaP仍是紅、橙、琥珀及純綠色LED的主流高效技術，但更廣泛的LED產業存在持續趨勢：

• 微型化：持續縮小封裝尺寸以實現更高密度的顯示器。
• 效率提升：材料與磊晶生長技術的持續改進，帶來更高的每瓦流明數。
• 直接綠色InGaN：對銦鎵氮材料高效直接綠色發光的研究持續進行，未來可能為某些應用提供替代方案。
• 整合化：朝向整合驅動電路的顯示器發展，以簡化系統設計。

LTD-5435CKG-P代表了中型、高亮度數字顯示器領域中一個成熟、可靠且高性能的解決方案。