LTS-2806SKG-P LED顯示器規格書 - 0.28英吋數位高度 - AlInGaP綠色 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-2806SKG-P是一款單數位表面黏著元件（SMD）LED顯示器，專為需要在緊湊尺寸中提供清晰數字指示的應用而設計。其數位高度為0.28英吋（7.0公釐），適合整合到各種空間受限的電子裝置中。此顯示器採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術作為其發光段，能提供鮮明的綠色光輸出。封裝特點為灰色面板與白色發光段，增強了對比度與可讀性。本元件已根據發光強度進行分級，並符合無鉛與RoHS（有害物質限制）指令，適用於現代電子製造。

1.1 主要特點

• 數位尺寸：0.28英吋（7.0公釐）字元高度。
• 技術：採用AlInGaP LED晶片於不透明的GaAs基板上，實現綠色發光。
• 均勻性：連續且均勻的發光段照明。
• 電源效率：低功耗需求，適用於對能源敏感的應用。
• 光學性能：優異的字元外觀、高亮度與高對比度。
• 視角：寬廣視角，可從多個位置清晰觀看。
• 可靠性：固態結構確保長使用壽命。
• 品質控制：元件根據發光強度進行分級（分檔）。
• 環保合規：無鉛封裝，符合RoHS標準。

1.2 元件識別

料號LTS-2806SKG-P標識此特定型號。這是一款共陽極配置的AlInGaP綠色LED顯示器。

2. 技術參數：深入客觀解讀

本節詳細分析定義LTS-2806SKG-P顯示器性能邊界與操作條件的電氣及光學規格。

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應力極限。在這些極限下或超出極限的操作不予保證，在可靠的設計中應予以避免。

• 每段功耗：70 mW。這是單一LED段在不會造成熱損壞的情況下可安全消耗的最大功率。
• 每段峰值順向電流：60 mA。此電流僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1 ms脈衝寬度）使用，以防止過熱。
• 每段連續順向電流：25°C時為25 mA。此額定值在25°C以上以0.28 mA/°C的降額因子線性遞減。例如，在85°C時，最大連續電流約為：25 mA - (0.28 mA/°C * (85°C - 25°C)) = 25 mA - 16.8 mA = 8.2 mA。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。元件可在此完整範圍內儲存與操作。
• 焊接溫度：封裝可承受260°C的烙鐵焊接3秒，測量點位於安裝平面下方1/16英吋（≈1.6公釐）處。

2.2 電氣與光學特性

這些是在指定測試條件下（Ta=25°C）測得的典型性能參數，用於電路設計與性能預期。

• 平均發光強度（I_V）：這是亮度的主要衡量指標。
  • 最小值：201 µcd，典型值：在 I_F= 2 mA 時為 501 µcd。
  • 典型值：在 I_F= 20 mA 時為 5210 µcd。這顯示了電流與光輸出之間的非線性關係；在此範圍內，電流增加10倍，強度大約增加10倍。
  • 測量遵循CIE人眼響應曲線以確保準確性。
• 波長特性：
  • 峰值發射波長（λ_p）：574 nm（典型值）。這是發射光功率最大的波長。
  • 主波長（λ_d）：571 nm（典型值）。這是人眼感知的單一波長，定義了顏色（綠色）。
  • 譜線半高寬（Δλ）：15 nm（典型值）。這表示光譜純度；數值越小，顏色越接近單色光。
• 每晶片順向電壓（V_F）：2.6 V（典型值），在 I_F= 20 mA 時最大值為 2.6 V。設計者必須確保驅動電路能提供此電壓。
• 逆向電流（I_R）：在 V_R= 5V 時為 100 µA（最大值）。此參數僅供測試用途；不建議施加連續逆向電壓。
• 發光強度匹配比：2:1（最大值）。此規格定義了單一元件內各發光段之間允許的最大亮度差異，確保視覺均勻性。
• 串擾：≤ 2.5%。此定義了當相鄰發光段點亮時，未啟動的發光段產生非預期發光的最大量。

2.3 分級系統說明

規格書指出元件已根據發光強度進行分級。這意味著一個分級過程，製造出的單元根據在標準測試電流（可能為2 mA或20 mA）下測得的光輸出進行分類（分檔）。設計者可以選擇特定檔位，以確保產品中多個顯示器之間的亮度一致。本文件未詳細說明具體的檔位代碼或強度範圍，但通常可向製造商索取以進行採購。

3. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了具體的圖形曲線，但此處根據標準LED行為及提供的參數分析其典型含義。

3.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

在20mA時，典型的V_F值為2.05V至2.6V，顯示了二極體的導通特性。曲線將顯示在導通電壓（AlInGaP約為1.8-2.0V）之後電流呈指數上升，在較高電流時變得更為線性。建議使用恆流驅動器而非恆壓驅動器，以確保穩定的光輸出並防止熱失控。

3.2 發光強度 vs. 順向電流（I-L曲線）

數據點（2mA -> 501 µcd，20mA -> 5210 µcd）表明在此操作範圍內，電流與光輸出大致呈線性關係。然而，效率（每單位電功率的光輸出）通常在極高電流下會因熱量增加而降低。連續電流隨溫度降額直接關係到維持此效率與元件壽命。

3.3 光譜分佈

主波長為571 nm，半高寬為15 nm，發射的光是相對純淨的綠色。574 nm的峰值略高，這很常見。對於顏色一致性或特定波長交互作用很重要的應用，此光譜資訊至關重要。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸

本元件符合標準SMD封裝尺寸。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為公釐，一般公差為±0.25公釐，除非另有說明。
• 針對顯示器面板定義了特定的品質控制：發光段上的異物≤ 10 mils，油墨污染≤ 20 mils，發光段內氣泡≤ 10 mils，反射器彎曲≤其長度的1%。
• 塑膠引腳的毛邊不得超過0.1公釐。

4.2 內部電路圖與接腳連接

此顯示器採用共陽極配置。這意味著所有LED發光段的陽極（正極端）在內部連接到共用的接腳（第4腳和第9腳）。每個發光段的陰極（負極端）都有其專用的接腳。要點亮一個發光段，必須將其對應的陰極接腳驅動為低電位（接地或連接至電流吸收端），同時將共陽極保持為高電位（透過限流電阻連接至正電源）。

接腳定義：

1：無連接（N/C）

2：陰極 D

3：陰極 E

4：共陽極

5：陰極 C

6：陰極 DP（小數點）

7：陰極 B

8：陰極 A

9：共陽極

10：陰極 F

11：無連接（N/C）

12：陰極 G

雙共陽極接腳（4 & 9）可能在內部相連，為PCB佈線提供了靈活性，並可能實現更好的電流分佈。

5. 焊接與組裝指南

5.1 SMT焊接說明

本元件適用於迴流焊接製程。關鍵說明包括：

• 最大迴流次數：元件最多可承受兩次迴流焊接製程。第一次與第二次製程之間需要完全冷卻至環境溫度。
• 建議迴流溫度曲線：
  • 預熱：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。
• 手工焊接（烙鐵）：如有必要，烙鐵溫度不應超過300°C，且接觸時間不應超過3秒。

5.2 建議焊接圖案

提供了焊墊圖案（封裝腳位）建議，以確保可靠的焊點形成與機械穩定性。此圖案考慮了焊墊尺寸、形狀及相對於元件端子的間距，以實現適當的焊錫圓角並避免橋接。

5.3 濕度敏感性與儲存

SMD顯示器以防潮包裝（可能包含乾燥劑與濕度指示卡）出貨。

• 儲存條件：未開封的包裝袋應儲存在≤ 30°C且相對濕度（RH）≤ 60%的環境中。
• 暴露：一旦密封袋被打開，元件便開始從環境中吸收濕氣。
• 烘烤要求：如果暴露在環境條件下的時間超過指定的車間壽命（未說明，但Level 3元件通常為168小時），則在進行迴流焊接前必須對零件進行烘烤以驅除吸收的濕氣。若不這樣做，可能會在高溫迴流過程中導致爆米花現象或內部分層。
• 烘烤參數（僅限一次）：
  • 捲帶包裝零件：60°C，≥ 48小時。
  • 散裝零件：100°C，≥ 4小時或125°C，≥ 2小時。

6. 包裝與訂購資訊

6.1 包裝規格

元件以捲帶包裝供應，適用於自動化取放組裝。

• 捲盤類型：標準13英吋（330公釐）直徑捲盤。
• 每捲數量：1000個。
• 包裝長度：每22英吋捲盤（這似乎指的是膠帶長度，可能適用於更大的主捲盤）的載帶長度為38.5公尺。
• 最小訂購量（MOQ）：對於剩餘數量，最小包裝為250個。
• 載帶：由黑色導電聚苯乙烯合金製成。尺寸符合EIA-481標準。膠帶在250公釐長度上的翹曲限制為1公釐，厚度為0.40 ± 0.05公釐。
• 前導帶與尾帶：膠帶包含用於機器送料的前導帶（≥ 400公釐）和尾帶（≥ 40公釐），元件末端與尾帶起始處之間至少有40公釐的間隙。

7. 應用建議與設計考量

7.1 典型應用場景

• 消費性電子產品：家電、音響設備、延長線或充電器上的數位讀數。
• 儀器儀表：面板儀表、測試設備顯示器或控制系統介面。
• 工業控制：機械上的狀態指示燈、計數器顯示或參數讀數。
• 汽車改裝市場：輔助儀表或客製化電子模組的顯示器（需考慮擴展的溫度要求）。

7.2 設計考量

• 限流：始終為每個共陽極連接使用一個串聯限流電阻。電阻值計算公式為 R = (V_電源- V_F) / I_F。對於5V電源，目標 I_F為10 mA，V_F約為2.4V時：R = (5 - 2.4) / 0.01 = 260 Ω。使用下一個標準值（270 Ω）。
• 多工掃描：對於多位數顯示器，可以使用多工掃描方案，其中不同位數的共陽極以高頻率順序驅動，而陰極（發光段）則根據當前啟動位數的圖案驅動。這顯著減少了所需的I/O接腳數量。
• 熱管理：注意環境溫度升高時的電流降額曲線。如果在接近最高溫度或電流限制下操作，請確保PCB銅箔或通風充足。
• 靜電放電（ESD）防護：雖然未明確說明，但在組裝過程中應遵守標準的ESD（靜電放電）處理預防措施。

8. 技術比較與差異化

與其他單數位SMD顯示器相比，LTS-2806SKG-P的主要差異點在於：

• 材料技術：使用AlInGaP晶片，與GaP等舊技術相比，為綠色發光提供了更高的效率和潛在更好的溫度穩定性。
• 亮度：在20 mA下典型強度超過5000 µcd，對於0.28英吋顯示器來說相當明亮，適合光線充足的環境。
• 對比度：灰色面板/白色發光段的設計針對高對比度進行了優化，提高了可讀性。
• 封裝：無鉛、符合RoHS標準的SMD封裝符合現代環保法規和自動化組裝線要求。

9. 常見問題解答（基於技術參數）

9.1 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長（λ_p=574 nm）是發射光譜的物理峰值。主波長（λ_d=571 nm）是人眼感知為具有相同顏色的單一波長。兩者通常略有差異。關注顏色匹配的設計者應參考主波長。

9.2 我可以用3.3V微控制器接腳直接驅動此顯示器嗎？

不行。順向電壓（V_F）典型值為2.05-2.6V。雖然3.3V高於此值，但您必須加入限流電阻。此外，微控制器的GPIO接腳通常無法提供或吸收足夠的電流（每段最大連續25 mA）進行直接驅動。請使用電晶體或專用的LED驅動IC。

9.3 為什麼有兩個共陽極接腳？

擁有兩個內部連接到共陽極的接腳（4和9），可以實現更靈活的PCB佈局，有助於更均勻地分配電流到整個顯示器，並在一個焊點故障時提供備援。

9.4 如何解讀2:1發光強度匹配比？

這意味著在單一元件內，在相同驅動條件下（I_F=2mA），最亮的發光段亮度不會超過最暗發光段的兩倍。這確保了顯示數字的視覺均勻性。

10. 實務設計與使用案例研究

情境：為原型裝置設計一個簡單的數位溫度讀數顯示。微控制器的I/O接腳有限。

實作：使用類似顯示器的3位數版本（或三個LTS-2806SKG-P單元）。將三個位數所有對應的發光段陰極（A, B, C, D, E, F, G, DP）連接在一起，使用8個微控制器接腳。將每個位數的共陽極透過一個小型NPN電晶體（例如2N3904）連接到單獨的微控制器接腳，以處理較高的累積發光段電流。微控制器韌體快速循環（多工掃描），一次啟用一個位數的陽極電晶體，同時輸出該位數的發光段圖案。100 Hz或更高的刷新率可防止可見閃爍。限流電阻放置在共陽極線路上（電晶體之前）。這種方法僅使用8+3=11個I/O接腳控制3位數，而不是直接驅動所需的8*3=24個接腳。

11. 原理介紹

LTS-2806SKG-P基於半導體p-n接面的電致發光原理運作。當施加超過二極體導通電壓的順向電壓時，來自n型AlInGaP層的電子與來自p型層的電洞復合。此復合事件以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定成分決定了能隙能量，這直接決定了發射光的波長（顏色）——在本例中為綠色（約571 nm）。不透明的GaAs基板有助於將光向外反射，提高效率。數位的每個發光段由一個或多個這些微小的LED晶片在封裝內並聯或串聯形成。

12. 發展趨勢

像LTS-2806SKG-P這樣的SMD LED顯示器的演進遵循光電領域更廣泛的趨勢：

• 效率提升：持續的材料科學研究旨在提高每瓦流明數（發光效率），在相同亮度下降低功耗。
• 微型化：雖然0.28英吋是標準尺寸，但超緊湊裝置對更小數位高度的需求，正推動封裝和晶片技術的極限。
• 增強色域與選項：螢光粉和直接半導體材料（如用於藍/綠光的InGaN）的進步，可能在類似尺寸下提供更明亮、更飽和的顏色或新的顏色選項。
• 整合化：未來的元件可能會將LED驅動IC或邏輯電路（例如BCD-to-7段解碼器）直接整合到顯示器封裝中，簡化系統設計。
• 改善熱性能：新的封裝材料與設計能更好地散熱，允許更高的驅動電流和亮度，或在較高環境溫度下延長使用壽命。