LTA-1000KR LED顯示模組規格書 - 矩形光條 - 超紅光 - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTA-1000KR是一款固態發光二極體（LED）顯示模組，設計為十段式矩形光條。其主要功能是為需要連續視覺指示器或光源的應用提供一個大面積、明亮且均勻的照明區域。該元件採用先進的半導體材料，以實現一致的效能，專為可靠性和效率而設計。

1.1 核心優勢與目標市場

本產品的關鍵優勢包括其大面積且均勻的發光表面，非常適合需要清晰矩形圖案的狀態指示器、面板照明或背光應用。其運作功耗低，有助於實現節能的系統設計。高亮度與高對比度確保即使在光線充足的環境下也能提供出色的可見度。其固態結構相較於傳統的白熾燈或螢光指示器，提供了更優越的可靠性和使用壽命，沒有燈絲會斷裂或氣體會劣化的問題。該元件按發光強度進行分級，確保生產中亮度匹配的一致性。此外，它符合無鉛封裝要求，符合現代環保法規（RoHS）。這些特點的結合使其適用於工業控制面板、儀器儀表、消費性電子產品和汽車儀表板應用，這些應用對可靠且清晰的視覺信號至關重要。

2. 技術規格深入解析

本節根據規格書，對元件的電氣、光學和物理參數提供詳細、客觀的分析。

2.1 光度學與光學特性

光學效能是元件功能的核心。所使用的LED晶片基於AlInGaP（磷化鋁銦鎵）技術，並採用不透明的GaAs基板，此技術在紅光/橙光波長範圍內以高效率著稱。當順向電流（IF）為20 mA時，典型的峰值發射波長（λp）為639 nm，屬於超紅光顏色範圍。主波長（λd）規定為631 nm。譜線半寬度（Δλ）為20 nm，表示發射光的頻帶相對較窄，有助於提升色彩純度。

每段的平均發光強度（Iv）是一個關鍵參數。在IF=1 mA的測試條件下，強度範圍從最小值200 μcd到典型值675 μcd。相似發光區域之間的發光強度匹配比規定最大為2:1，這對於確保所有十段同時點亮時外觀均勻非常重要。

2.2 電氣參數與絕對最大額定值

了解電氣極限對於可靠的電路設計至關重要。絕對最大額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限。

• 每段功耗：最大值70 mW。這是單個LED段可以安全散發為熱量的最大功率。
• 每段連續順向電流：在25°C時最大值為25 mA。此額定值會隨著環境溫度（Ta）升高超過25°C而線性遞減，遞減率為0.33 mA/°C。設計人員必須根據其應用中的最高工作溫度計算降低後的最大電流。
• 每段峰值順向電流：最大值為90 mA，但僅在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1 ms脈衝寬度）允許。這允許短暫的超額驅動以實現更高的瞬時亮度。
• 每段順向電壓（VF）：在IF=20 mA時，典型值為2.6 V，最大值為2.6 V。最小值為2.0 V。此電壓降對於計算串聯限流電阻值非常重要。
• 每段逆向電壓：最大值5 V。超過此值可能損壞LED接面。
• 每段逆向電流（IR）：當施加5 V逆向電壓（VR）時，最大值為100 μA。

2.3 熱規格與環境規格

該元件額定工作溫度範圍為-35°C至+105°C。儲存溫度範圍相同。此寬廣範圍確保了在惡劣環境下的功能性。順向電流隨溫度遞減（0.33 mA/°C）是LED熱特性的直接結果；較高的溫度會降低效率和最大安全工作電流。規定的焊接條件為波焊或迴焊製程，其中封裝體溫度在3秒內不得超過260°C，測量點位於安裝平面下方1/16英吋（約1.6 mm）處。此指南對於組裝至關重要，可防止塑膠封裝或內部接線因熱損壞。

3. 機械結構與封裝資訊

3.1 實體尺寸與結構

該元件被描述為矩形光條。封裝具有灰色面板和白色發光段，這可能通過為點亮的發光段提供深色背景來增強對比度。確切尺寸在圖紙中提供（規格書中有引用，但文本未詳細說明）。所有尺寸均以毫米為單位，除非另有說明，標準公差為±0.25 mm。接腳尖端偏移的特定公差為±0.4 mm，這對於PCB焊盤設計和自動化組裝非常重要。

3.2 接腳連接與內部電路

LTA-1000KR採用20接腳配置。接腳定義明確：接腳1至10是發光段A至K的陽極（注意：跳過'I'，使用J和K）。接腳11至20是對應的陰極，順序相反（陰極K至陰極A）。這種排列方式表明每個發光段採用共陰極連接方式，但每個LED的陽極和陰極均可單獨存取。這為多工掃描或單獨段控制提供了最大的靈活性。內部電路圖有被引用，通常顯示十個獨立的LED元件。

4. 應用指南與設計考量

4.1 典型應用情境

此光條專為需要線性排列的明亮指示器的應用而設計。潛在用途包括：

• 位準指示器：用於信號強度、音量、壓力或溫度計，其中點亮的長度對應一個數值。
• 進度條：用於儀器儀表或消費性設備，以顯示完成狀態。
• 背光：用於需要均勻矩形照明的側光式面板或標誌。
• 工業狀態顯示器：在控制面板上顯示機器狀態或多通道的警報狀況。

4.2 電路設計與驅動考量

為了安全有效地操作LTA-1000KR，必須遵循以下幾項設計規則：

1. 電流限制：LED是電流驅動元件。必須為每個發光段使用一個串聯電阻（或電流調節驅動電路），以將順向電流限制在安全值，通常等於或低於25 mA連續額定值。電阻值使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - VF) / IF，其中VF是LED的順向電壓（計算最壞情況電流時使用最大值）。
2. 熱管理：雖然每段功耗很低（最大70 mW），但十段的總功耗可達700 mW。如果所有段都在高電流下連續驅動，尤其是在高環境溫度下，可能需要足夠的PCB銅箔面積或其他散熱措施。
3. 多工掃描：獨立的陽極和陰極存取使該元件非常適合多工驅動方案。這減少了所需的微控制器I/O接腳數量。必須注意確保多工脈衝期間的峰值電流不超過90 mA額定值，並且隨時間的平均電流符合連續額定值。
4. 逆向電壓保護：在可能出現逆向電壓瞬變的電路中，可能需要外部保護二極體，因為LED自身的逆向電壓額定值僅為5V。

4.3 組裝與操作注意事項

必須遵守焊接溫度曲線（最高260°C，持續3秒），以防止封裝破裂或分層。在操作和組裝過程中應遵循標準的ESD（靜電放電）預防措施，因為LED晶片對靜電敏感。儲存應在指定的溫度和濕度範圍內，以防止吸濕，這可能導致迴焊焊接時產生爆米花現象。

5. 效能分析與技術比較

5.1 關鍵參數分析

使用AlInGaP技術是一個重要因素。與標準GaAsP（磷化鎵砷）紅光LED等舊技術相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，從而在相同驅動電流下實現更高的亮度。不透明的GaAs基板有助於將光線向上引導，提高頂部表面的有效光輸出。規定的發光強度匹配比2:1是此類顯示器的標準等級，確保了可接受的視覺均勻性。需要更嚴格均勻性的設計人員將需要實施電氣校準或選擇分檔元件（如果有的話）。

5.2 與替代方案之比較

與離散LED群組相比，這種整合式光條提供了更均勻且機械結構更穩固的解決方案，組裝更簡化（一個元件對比十個）。與真空螢光或電致發光顯示器相比，LED提供了更長的使用壽命、更低的工作電壓，且沒有氣體洩漏或螢光粉劣化的風險。主要的權衡可能是視角和特定的色座標點，對於此型號而言，其色座標點固定在深紅光譜中。

6. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以同時以25 mA驅動所有十個發光段嗎？

答：是的，從電氣角度可以，因為每個段都是獨立的。但是，您必須考慮總功耗（高達700 mW），並確保PCB和周圍環境能夠處理產生的熱量以維持可靠性，尤其是在接近溫度上限時。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長（λp=639nm）是發射光譜強度達到最大值時的波長。主波長（λd=631nm）是人眼感知為相同顏色的單色光波長。這種差異是由於LED發射光譜的形狀造成的。

問：如何理解發光強度是使用... CIE人眼響應曲線測量的註釋？

答：此註釋確認強度值（以微燭光μcd為單位）是光度學單位，經過標準人眼明視覺（適應日光）靈敏度曲線加權。這使得這些數字對於預測感知亮度具有意義，而不是測量總光功率（與顏色無關）的輻射度量單位（瓦特）。

問：接腳定義顯示了獨立的陽極和陰極。我可以將其接線為共陽極或共陰極顯示器嗎？

答：實體接腳定義是固定的。要模擬共陰極顯示器，您可以在PCB上將所有陰極接腳（11-20）連接在一起。要模擬共陽極顯示器，您可以在PCB上將所有陽極接腳（1-10）連接在一起。提供的配置提供了在硬體上實現任一方式的靈活性。

7. 設計與使用案例研究

情境：設計電池電量位準指示器

一位設計師正在為工具電池設計充電器。他們想要一個10段條形圖來顯示從0%到100%的充電位準。選擇LTA-1000KR是因為其明亮的紅光和矩形段形狀，易於讀取。

實作方式：系統微控制器的I/O接腳有限。設計師採用多工掃描方案。他們將十個陽極（接腳1-10）連接到十個配置為輸出的獨立微控制器接腳。他們將十個陰極（接腳11-20）連接在一起，並通過一個由另一個微控制器接腳控制的單一N通道MOSFET來吸收這個共接點。要點亮一個段，將其對應的陽極接腳設為高電位（通過限流電阻），並打開共陰極MOSFET。微控制器快速循環掃描每個段（例如，每個段1ms）。通過電阻計算將每段峰值電流設定為20 mA：R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120歐姆（使用120Ω或150Ω標準值）。每段平均電流為2 mA（20 mA * 1/10工作週期），遠低於連續額定值。由於視覺暫留，顯示器看起來均勻點亮。亮度可以通過軟體調整多工掃描的工作週期來輕鬆調整。

8. 技術原理介紹

發光二極體（LED）是半導體p-n接面元件。當施加順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，會釋放能量。在AlInGaP等材料中，此能量主要以光子（光）的形式釋放，而不是熱。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙決定，這是在晶體生長過程中通過調整鋁、銦、鎵和磷的比例來設計的。不透明的基板吸收向下發射的光，通過減少內部損耗並促使光從晶片頂部表面射出，從而提高整體效率。封裝的灰色面板和白色發光段分別作為反射器和擴散器，使安裝在下方離散LED晶片產生均勻的矩形外觀。

9. 技術趨勢與背景

LTA-1000KR代表了一種成熟的LED顯示技術。更廣泛的產業趨勢一直是朝向更高效率和更大整合度發展。雖然像這樣的離散LED光條對於特定外形尺寸仍然至關重要，但新技術正在不斷湧現。表面黏著元件（SMD）LED陣列提供了更小的佔位面積，更適合自動化取放組裝。此外，有機LED（OLED）和微型LED的發展使得完全可定址、可彎曲和超高解析度的顯示器成為可能。然而，對於需要特定條形格式的簡單、穩固、高亮度指示器的應用，基於AlInGaP的無機LED陣列（如LTA-1000KR）繼續在效能、可靠性和成本之間提供最佳的平衡。如本元件所示，轉向無鉛封裝反映了整個產業在RoHS和REACH等全球法規推動下，朝向環境永續製造流程的轉變。