LTS-4812CKR-PM LED顯示器規格書 - 0.39英吋字高 - 超紅光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-4812CKR-PM是一款表面黏著元件，設計為單一數位顯示器。它採用先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術，在GaAs基板上生長，以產生超紅光輸出。該顯示器具有灰色面板與白色發光段，提供高對比度以實現最佳可讀性。其主要應用於消費性電子產品、工業儀表與控制面板，這些應用需要緊湊、可靠且明亮的數位指示器。

1.1 主要特點

• 字元高度：0.39英吋（10.0公釐），提供清晰可見的字元尺寸。
• 發光段均勻性：所有發光段連續且均勻發光，確保外觀一致。
• 電源效率：低功耗需求，適合電池供電裝置。
• 光學性能：高亮度與高對比度，確保在各種照明條件下都具有出色的可見度。
• 視角：寬廣視角，允許從不同角度閱讀。
• 可靠性：固態結構確保長使用壽命，並具有抗衝擊與振動能力。
• 分級：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。
• 環境合規性：無鉛封裝，符合RoHS（有害物質限制）指令。

1.2 裝置配置

此裝置配置為共陽極顯示器。特定型號LTS-4812CKR-PM表示右側小數點配置。共陽極設計簡化了與提供電流的微控制器或驅動IC介面時的電路設計。

2. 技術規格深入探討

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極限。操作應始終保持在這些極限內。

• 每段功耗：最大70 mW。
• 每段峰值順向電流：90 mA（在脈衝條件下：1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）。
• 每段連續順向電流：在25°C時為25 mA。此額定值在環境溫度超過25°C時，以0.28 mA/°C線性遞減。
• 操作溫度範圍：-35°C 至 +105°C。
• 儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。
• 焊接溫度：可承受260°C烙鐵焊接3秒，測量點位於安裝平面下方1/16英吋處。

2.2 電氣與光學特性

典型性能是在環境溫度（Ta）為25°C時測量的。

• 平均發光強度（Iv）：在順向電流（IF）為1 mA時，範圍從最小201 µcd到典型值650 µcd。在10 mA時，典型強度為8250 µcd。
• 峰值發射波長（λp）：639 nm，定義了超紅光譜中的主要色點。
• 譜線半寬度（Δλ）：20 nm，表示發射光的光譜純度。
• 主波長（λd）：631 nm。
• 每晶片順向電壓（VF）：在IF=20mA時，典型值為2.6V，最大值為2.6V。最小值為2.0V。
• 每段反向電流（IR）：在反向電壓（VR）為5V時，最大100 µA。注意：此條件僅用於測試目的；裝置不適用於連續反向偏壓操作。
• 發光強度匹配比：在IF=1mA時，相似發光區域內的發光段最大為2:1，確保亮度均勻。
• 串擾：規定為≤ 2.5%，最小化相鄰發光段的不必要照明。

3. 分級系統說明

LTS-4812CKR-PM的發光強度被分類為不同等級以保證一致性。等級代碼（E, F, G, H, J）對應於以微燭光（µcd）測量的特定發光強度範圍。每個等級的公差為 +/-15%。

• 等級 E：201 - 320 µcd
• 等級 F：321 - 500 µcd
• 等級 G：501 - 800 µcd
• 等級 H：801 - 1300 µcd
• 等級 J：1301 - 2100 µcd

此系統允許設計師為多數位顯示器選擇亮度緊密匹配的元件，防止照明不均勻。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形曲線，但底層關係對於設計至關重要。

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：AlInGaP技術在20mA時表現出典型的順向電壓約為2.6V。設計師必須確保驅動電路能夠提供足夠的電壓，同時考慮潛在的壓降。
• 發光強度 vs. 順向電流：強度隨電流增加而增加，但並非線性。在建議的10-20mA範圍內操作可提供最佳亮度和效率。
• 溫度依賴性：與所有LED一樣，發光輸出隨著接面溫度升高而降低。連續電流的遞減（在25°C以上為0.28 mA/°C）對於高溫環境中的熱管理至關重要。
• 光譜分佈：在639nm附近窄半寬度（20nm）表示飽和、純淨的紅色，與其他一些LED技術相比，其對電流或溫度變化的敏感性較低。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

該裝置符合標準SMD佔位面積。關鍵尺寸注意事項包括公差為±0.25mm，除非另有說明。品質控制標準定義了異物、油墨污染、發光段內氣泡、反射器彎曲以及塑膠腳毛邊（最大0.1公釐）的標準。

5.2 腳位連接與電路圖

顯示器具有10腳配置。內部電路圖顯示所有發光段為共陽極連接。腳位定義如下：腳位3和腳位8是共陽極。其餘腳位（1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10）分別是發光段E, D, C, DP（小數點）, B, A, F和G的陰極。腳位5專門用於右側小數點（DP）。

5.3 建議焊接圖案

提供了焊墊圖案設計，以確保在迴焊過程中形成可靠的焊點，促進正確的自對準以及熱和電氣連接。

6. 焊接與組裝指南

6.1 SMT焊接說明

該裝置額定最多可承受兩次迴焊循環。在第一次和第二次循環之間必須完全冷卻至常溫。

• 迴焊溫度曲線：
  • 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
• 手動焊接（烙鐵）：烙鐵頭最高溫度300°C，每個焊點最長3秒。

6.2 濕度敏感性與儲存

SMD封裝對濕度敏感。元件以防潮包裝（內含乾燥劑）出貨。必須儲存在≤30°C且≤60%相對濕度的環境中。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（若已暴露）：如果元件在開袋後未儲存在乾燥櫃中，則必須在迴焊前進行烘烤，以防止焊接過程中發生\"爆米花效應\"或內部分層。

• 捲帶包裝：60°C烘烤≥48小時。
• 散裝：100°C烘烤≥4小時或125°C烘烤≥2小時。

重要：烘烤應僅進行一次，以避免塑膠封裝劣化。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

該裝置以壓紋載帶捲繞在捲盤上供應，與自動貼片設備相容。

• 捲盤尺寸：提供了元件載帶和整體捲盤（例如，13英吋或22英吋捲盤）的標準尺寸。
• 載帶：由黑色導電聚苯乙烯合金製成。尺寸符合EIA-481-D標準。關鍵規格包括翹曲度（在250mm內不超過1mm）和厚度（0.40±0.05mm）。
• 包裝數量：
  • 每13英吋捲盤：800件。
  • 每22英吋捲盤包裝長度：44.5公尺。
  • 零頭最小訂購量：200件。
• 前導帶與尾帶：捲盤包含用於機器處理的前導帶（最小400mm）和尾帶（最小40mm）。

8. 應用說明與設計考量

8.1 典型應用場景

• 消費性電子產品：數位時鐘、微波爐顯示器、音響設備讀數。
• 工業控制：面板儀表、製程指示器、計時器顯示。
• 汽車改裝市場：儀表與輔助顯示器（需針對汽車環境進行額外認證）。
• 醫療設備：非關鍵監測設備上的簡單數位讀數。

8.2 設計考量

• 限流：始終為每個發光段使用串聯限流電阻或專用的恆流LED驅動IC。根據電源電壓（Vcc）、LED順向電壓（Vf ~2.6V）和所需的順向電流（例如，10-20mA）計算電阻值。
• 多工掃描：對於多數位顯示器，多工驅動方案很常見。共陽極設計非常適合此方案。確保多工操作中的峰值電流不超過絕對最大額定值，並計算平均電流以保持在連續額定值內。
• 熱管理：儘管功耗低，但應確保足夠的PCB佈局以散熱，特別是在高環境溫度應用中或以較高電流驅動時。遵循25°C以上的電流遞減曲線。
• ESD防護：與所有半導體元件一樣，在處理和組裝過程中應遵守標準的ESD預防措施。

9. 技術比較與差異化

LTS-4812CKR-PM通過使用AlInGaP技術實現超紅光而與眾不同。

• 與傳統GaAsP/GaP紅光LED比較：AlInGaP在相同電流水平下提供顯著更高的發光效率和亮度。它還提供更好的溫度穩定性和更長的使用壽命。
• 與高效能紅光LED比較：雖然不是絕對最高的效率，但它為標準數位顯示應用提供了性能、成本和可靠性的絕佳平衡。
• 主要優勢：高亮度、良好對比度（灰色面板/白色發光段）、寬廣視角以及可靠的SMD封裝，結合0.39英吋的字元尺寸，使其成為許多應用的多功能選擇。

10. 常見問題（FAQ）

10.1 分級系統的目的是什麼？

分級系統確保不同生產批次之間以及多數位顯示器內的亮度均勻性。通過指定等級代碼（例如，等級G），您可以保證所有發光段在1mA時的發光強度都在501-800 µcd範圍內，防止一個數位比另一個更亮或更暗。

10.2 我可以在沒有限流電阻的情況下驅動此顯示器嗎？

No.LED是電流驅動裝置。將其直接連接到電壓源將導致電流不受控制地上升，迅速超過最大額定值並損壞LED。串聯電阻或恆流驅動器是必需的。

10.3 為什麼對迴焊循環次數有限制？

塑膠封裝和內部材料會吸收濕氣。在迴焊過程中，這些濕氣會變成蒸汽，可能導致內部裂紋或分層（\"爆米花效應\"）。兩次循環的限制（必要時進行適當烘烤）是為了確保封裝完整性保持在安全極限內。

10.4 \"共陽極\"對我的電路設計意味著什麼？

在共陽極顯示器中，所有LED發光段的陽極（正極側）在內部連接在一起。要點亮一個發光段，您需要將其陰極腳位連接到低電壓（接地），同時向共陽極腳位施加正電壓。這在使用吸收電流的驅動IC（如許多多工驅動器）時非常方便。

11. 實用設計範例

情境：使用LTS-4812CKR-PM設計一個4位數時鐘顯示器，由一個I/O腳位有限的5V微控制器驅動。

解決方案：使用專用LED驅動IC（例如MAX7219或類似的多工移位暫存器）進行多工掃描方案。

1. 連接：將四個共陽極腳位（每個數位的腳位3和8連接在一起）連接到配置為電流源的四個獨立驅動器輸出。
2. 發光段線路：將所有對應的發光段陰極（A, B, C, D, E, F, G, DP）在四個數位之間並聯，連接到驅動器的發光段吸收輸出。
3. 電流設定：將驅動器的恆流值設定為每段約15mA。這在連續額定值範圍內，並提供良好的亮度。
4. 多工掃描：驅動器將快速循環點亮每個數位。由於視覺暫留，所有四個數位看起來會同時點亮。確保刷新率足夠高（通常>100Hz）以避免可見閃爍。
5. 電阻：恆流驅動器消除了每個發光段需要單獨串聯電阻的需求。

這種方法在提供穩定、均勻照明的同時，最小化了微控制器I/O的使用。

12. 工作原理

LTS-4812CKR-PM是一個發光二極體顯示器。每個發光段由一個或多個AlInGaP半導體晶片組成。當施加順向偏壓（超過晶片的順向電壓，約2.6V）時，電子和電洞在半導體的主動區域重新結合，以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP層的特定成分決定了發射光的波長，在本例中為超紅光譜（峰值約639nm）。灰色面板和白色發光段分別作為擴散器和反射器，將光輸出塑造成可識別的數位字元。

13. 技術趨勢

使用AlInGaP製造紅/橙/黃光LED代表了一種成熟且穩定的技術，提供高效率和可靠性。顯示技術的當前趨勢集中在：

• 微型化：更小的字元高度和像素間距，以實現更高解析度的顯示器。
• 提高效率：持續的材料科學改進，以實現更高的每瓦流明數（lm/W），降低功耗。
• 整合：將LED陣列、驅動電路，有時還包括微控制器，整合到一個智慧顯示模組中。
• 柔性基板：研究用於新穎外形的柔性電路上的LED，儘管這與較新的OLED和微型LED技術更相關，而非傳統的段式顯示器。

對於標準、經濟高效的單數位數位顯示器，基於AlInGaP的SMD元件（如LTS-4812CKR-PM）仍然是主流且可靠的解決方案。