LTS-2807SKG-P LED顯示器規格書 - 0.2英吋字高 - AlInGaP綠色 - 2.4V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-2807SKG-P是一款專為現代表面黏著應用設計的緊湊型、高效能單數位數值顯示器。其字高為0.2英吋（5.08公釐），非常適合空間有限但可讀性至關重要的裝置。本顯示器採用先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術來產生明亮的綠光。此材料系統生長在不透明的GaAs基板上，有助於減少內部光散射和反射，從而實現高對比度。裝置外觀獨特，具有灰色面板和白色筆劃，增強了字元清晰度。它根據發光強度進行分級，並提供符合RoHS指令的無鉛封裝，符合全球電子元件的環保標準。

1.1 主要特性與優勢

• 緊湊尺寸與高可讀性：0.2英吋的字高在極小的佔位面積內提供清晰的數值讀數，非常適合消費性電子產品、儀器儀表和控制面板。
• 卓越的光學性能：AlInGaP晶片技術提供高亮度和出色的對比度。連續且均勻的筆劃確保了字元外觀一致且美觀，沒有間隙或暗點。
• 能源效率：設計用於低功耗需求，適合電池供電或注重能源效率的應用。
• 寬廣視角：顯示器提供寬廣的視角，確保從不同角度都能看到數值讀數，這對使用者介面至關重要。
• 高可靠性：作為固態裝置，與機械式顯示器相比，它具有長使用壽命、抗衝擊和振動能力，以及隨時間推移的穩定性能。
• 品質保證：裝置根據發光強度進行分級（分檔），允許設計師選擇亮度水平一致的零件，以確保面板外觀均勻。

1.2 裝置配置

LTS-2807SKG-P配置為共陽極顯示器。這意味著所有LED筆劃的陽極在內部連接至共同的接腳（接腳3和接腳8）。透過對各自的陰極接腳施加接地（低電位）信號來控制各個筆劃（A、B、C、D、E、F、G和小數點DP）。特定的零件編號表示具有右側小數點的AlInGaP綠色共陽極顯示器。這種配置很常見，可以簡化驅動電路，因為可以在共陽極上施加恆定電壓，同時多工切換陰極信號以點亮不同的筆劃。

2. 技術參數與特性

本節提供裝置電氣和光學規格的詳細、客觀分析，這些是電路設計和系統整合的基礎。

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應力極限。不建議在正常使用中於或接近這些極限下操作。

• 每筆劃功耗：最大70 mW。超過此值可能導致LED晶片過熱並加速劣化。
• 每筆劃峰值順向電流：60 mA，但僅在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）。此額定值適用於短暫的高電流脈衝，不適用於連續操作。
• 每筆劃連續順向電流：在25°C時為25 mA。當環境溫度超過25°C時，此電流以0.28 mA/°C的速率線性降額。例如，在85°C時，最大允許連續電流約為25 mA - (0.28 mA/°C * 60°C) = 8.2 mA。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。裝置可以在非操作儲存期間和其規定的操作環境內承受這些極端溫度。
• 焊接溫度：引腳可承受260°C的烙鐵焊接，最多3秒，測量點位於封裝安裝平面下方1/16英吋（約1.6公釐）處。

2.2 電氣與光學特性

這些是在環境溫度（Ta）為25°C時測量的典型操作參數。設計師應將這些值作為正常操作條件的指南。

• 平均發光強度（I_V）：這是亮度的關鍵度量。
  • 在順向電流（I_F）為1 mA時，典型值為700 µcd（微燭光）。
  • 在10 mA時，典型強度顯著上升至8400 µcd。在操作範圍內，電流與光輸出之間的關係通常是線性的。
  • 適用±15%的公差，意味著實際強度可能在零件之間有所不同。
• 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。
  • 譜線半寬度（Δλ）：15 nm（典型值）。這表示光譜純度；寬度越窄意味著單色（純）綠色越純正。
  • 主波長（λ_d）：571 nm（典型值，公差為±1 nm）。這是人眼感知的波長，對於顏色規格至關重要。
• 每晶片順向電壓（V_F）：在I_F=20 mA時，典型值為2.4 V（最小值2.0 V，公差±0.1V）。此參數對於選擇適當的限流電阻或恆流驅動器至關重要。由於使用相同的LED晶片，各筆劃間的電壓降相對一致。
• 逆向電流（I_R）：在逆向電壓（V_R）為5V時，最大100 µA。此測試僅用於特性描述；裝置並非設計用於在逆向偏壓下操作。
• 發光強度匹配比：在同一數位內，任何兩個筆劃在1 mA驅動下，最大為2:1。這確保了視覺均勻性。
• 串擾：規定為≤ 2.5%。這指的是當相鄰筆劃被驅動時，由於內部光學或電氣洩漏導致某個筆劃出現不必要的發光。

2.3 性能曲線分析

雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類裝置的典型曲線將包括：

• I-V（電流-電壓）曲線：顯示順向電壓與電流之間的指數關係。膝點電壓約為2.0-2.4V，之後電流隨著電壓的小幅增加而迅速增加。
• 發光強度 vs. 順向電流（I_V vs. I_F）：大致呈線性關係，確認在安全工作區域內，光輸出與驅動電流成正比。
• 發光強度 vs. 環境溫度：顯示隨著接面溫度升高，光輸出下降。與其他技術相比，AlInGaP LED通常具有良好的高溫性能，但輸出仍會隨熱量下降。
• 光譜分佈：一個以574 nm（峰值）為中心的鐘形曲線，寬度由15 nm半寬度定義，確認了綠色光發射。

3. 機械與封裝資訊

3.1 封裝尺寸

該裝置為表面黏著封裝。關鍵尺寸說明包括：

• 除非另有說明，所有尺寸均以公釐為單位，一般公差為±0.25公釐。
• 關鍵品質檢查包括筆劃內異物限制（≤10 mils）、表面油墨污染（可接受≥20 mils）、筆劃內氣泡（≤10 mils）以及封裝彎曲（≤反射器長度的1%）。
• 由於封裝尺寸小，裝置上標記的零件編號縮寫為"2807SKG-P"；省略了"LTS"前綴。

3.2 接腳配置與電路圖

顯示器具有10接腳配置。內部電路圖顯示為共陽極結構。接腳定義如下：

• 接腳 1：筆劃 E 的陰極
• 接腳 2：筆劃 D 的陰極
• 接腳 3：共陽極（CA）
• 接腳 4：筆劃 C 的陰極
• 接腳 5：小數點（DP）的陰極
• 接腳 6：筆劃 B 的陰極
• 接腳 7：筆劃 A 的陰極
• 接腳 8：共陽極（CA）
• 接腳 9：筆劃 F 的陰極
• 接腳 10：筆劃 G 的陰極

接腳3和接腳8在內部連接。這種雙陽極設計有助於電流分配和熱管理。在PCB佈局和組裝過程中，正確識別極性對於防止損壞至關重要。

3.3 建議焊接圖案（焊墊佈局）

提供了用於PCB設計的建議焊墊圖案（佈局）。遵循此圖案可確保在迴流焊接過程中形成正確的焊點、機械穩定性以及對準。該圖案通常包括考慮焊錫膏體積和散熱的焊墊尺寸和間距。

4. 組裝、操作與可靠性

4.1 SMT焊接說明

該裝置設計用於迴流焊接。必須控制關鍵參數以防止熱損壞。

• 迴流曲線：最多允許兩個迴流循環。循環之間需要冷卻至正常環境溫度。
  • 預熱：120–150°C，最多120秒。
  • 峰值溫度：最高260°C。
  • 液相線以上時間：在峰值溫度下最多5秒。
• 手工焊接：如有必要，烙鐵只能使用一次，烙鐵頭溫度不得超過300°C，接觸時間最多限制為3秒。

4.2 濕度敏感性與儲存

與大多數具有塑膠封裝的SMD元件一樣，此顯示器對吸濕敏感，這可能在迴流過程中導致"爆米花效應"（封裝開裂）。

• 儲存：未開封的防潮袋應儲存在≤30°C和≤60%相對濕度下。
• 烘烤：如果袋子被打開或零件暴露在超出規定限制的潮濕環境中，必須在迴流前進行烘烤以去除濕氣。
  • 捲帶上的零件：在60°C下烘烤≥48小時。
  • 散裝零件（批量）：在100°C下烘烤≥4小時或在125°C下烘烤≥2小時。
• 重要：烘烤應僅進行一次，以避免對封裝造成額外的熱應力。

4.3 包裝規格

該裝置以捲帶包裝供應，用於自動化組裝。

• 捲盤尺寸：提供與標準貼片設備（例如，13英吋或22英吋捲盤）的相容性。
• 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10個鏈輪孔距累積公差為±0.20公釐，以及在250公釐長度內彎曲度在1公釐以內。
• 包裝數量：標準13英吋捲盤包含1000件。22英吋捲盤可容納56.5公尺的載帶。剩餘捲盤的最小訂購量為250件。
• 前導/尾隨帶：包括至少400公釐的前導帶和40公釐的尾隨帶部分，以方便機器裝載。

5. 應用指南與設計考量

5.1 應用範圍與警告

本顯示器適用於辦公室、通訊和家庭應用中的普通電子設備。它並非為安全關鍵系統（例如，航空、醫療生命支持、交通控制）設計或認證，在這些系統中故障可能危及生命或健康。對於此類應用，必須諮詢製造商。

5.2 驅動電路設計

正確的設計對於可靠性和性能至關重要。

• 電流限制：始終使用串聯電阻或恆流驅動器將順向電流限制在建議的連續值（例如，對於典型亮度為10-20 mA）。超過最大額定值會導致嚴重的光輸出衰減和過早失效。
• 熱管理：如絕對最大額定值中所規定，順向電流必須隨著環境溫度的升高而降額。如果在高溫環境中操作，請確保有足夠的PCB銅面積或其他散熱措施。
• 逆向電壓保護：驅動電路應包含保護措施（例如，串聯或並聯二極體），以防止在LED筆劃上施加逆向電壓，這可能會損壞它們。
• 多工：對於多位數應用，這種共陽極顯示器非常適合多工驅動。刷新率必須足夠高（通常>60 Hz）以避免可見閃爍。

5.3 典型應用情境

• 消費性電子產品：數位時鐘、微波爐顯示器、音響設備讀數。
• 儀器儀表：面板儀表、測試設備、手持測量裝置。
• 工業控制：過程控制指示器、計時器顯示、計數器讀數。
• 汽車售後市場：非關鍵的內部顯示器（例如，用於音響系統）。

6. 技術比較與差異化

與其他單數位顯示器相比，LTS-2807SKG-P提供了特定的優勢：

• 與舊式紅色GaAsP/GaP顯示器相比：AlInGaP技術提供了顯著更高的發光效率（每mA更多的光輸出）、更好的高溫性能以及更飽和的綠色。
• 與藍色/白色InGaN顯示器相比：綠色AlInGaP LED通常具有較低的順向電壓（約2.4V，而InGaN約為3.2V+），這可能簡化低壓系統中的電源設計。
• 與更大字高顯示器相比：0.2英吋的尺寸在可讀性和電路板空間節省之間取得了平衡，介於較小的0.15英吋和較大的0.3英吋或0.5英吋數字之間。
• 與未分級的顯示器相比：發光強度的分級是要求面板亮度均勻的應用的關鍵區別，減少了對每個數字進行手動校準或電流調整的需求。

7. 常見問題（FAQ）

Q1：兩個共陽極接腳（3和8）的目的是什麼？

A1：它們在內部連接。擁有兩個接腳有助於分配總陽極電流，降低單個接腳/PCB走線中的電流密度，並可以改善封裝的散熱。

Q2：我可以直接從5V微控制器接腳驅動此顯示器嗎？

A2：不行。您必須使用限流電阻。對於5V電源和典型的V_F為2.4V，如果您希望通過一個筆劃的電流為10 mA，則電阻值為 R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 歐姆。270歐姆的電阻是接近此計算的標準值。

Q3：為什麼對迴流循環次數有限制？

A3：多次迴流循環會使塑膠封裝和內部焊線承受重複的熱應力，這可能導致分層、開裂或焊線失效，從而影響可靠性。

Q4："根據發光強度分級"在實踐中意味著什麼？

A4：製造商測試並將顯示器分類到不同的亮度檔位（例如，高亮度檔和標準檔）。當您訂購時，可以指定檔位代碼，以確保您批次中的所有顯示器都具有非常相似的亮度，避免產品顯示器出現明顯的差異。

8. 設計導入案例研究

情境：為廚房電器設計一個緊湊型數位計時器。

需求：清晰的1位數讀數（0-9）、低功耗、在最高60°C環境溫度下可靠運行，以及與自動化組裝相容。

解決方案：LTS-2807SKG-P是一個理想的選擇。

1. 電路設計：一個具有足夠I/O接腳的微控制器以靜態（非多工）配置驅動顯示器以簡化設計。在共陽極線路上放置一個限流電阻。順向電流設定為8 mA（考慮到60°C環境溫度，從25 mA降額，使用0.28 mA/°C降額係數）。這提供了足夠的亮度，同時確保了長期可靠性。
2. PCB佈局：使用建議的焊接圖案。在陽極焊墊上添加散熱連接，以便於焊接，同時保持良好的散熱路徑至接地層。
3. 組裝：使用貼片機從提供的捲帶上放置元件。使用峰值溫度為245°C的標準無鉛迴流曲線，完全在規定的260°C限制內。
4. 結果：最終產品具有明亮、均勻且可靠的數值顯示，滿足所有尺寸、性能和可製造性要求。

9. 技術與市場趨勢

AlInGaP技術：這種材料系統於1990年代推出，徹底改變了高亮度紅色、橙色和黃色LED，後來又實現了高效綠色LED。由於其卓越的效率和熱穩定性，它仍然是560-590 nm範圍內高效能綠色LED的主導技術。

市場方向：SMD指示器和顯示元件的趨勢繼續朝著以下方向發展：

• 微型化：更小的封裝，同時保持或提高亮度。
• 更高效率：每瓦更多流明，降低功耗和熱負載。
• 增強可靠性：改進封裝材料和製造工藝，以在苛刻環境中實現更長的使用壽命。
• 整合：將LED顯示器與驅動IC或微控制器結合在多晶片模組（MCM）或系統級封裝（SiP）解決方案中，以簡化最終產品設計。

LTS-2807SKG-P代表了在這個不斷發展的格局中一個成熟且經過優化的產品，為廣泛的應用提供了經過驗證的尺寸、性能和成本平衡。