LTS-5325CKR-P LED顯示器規格書 - 0.56英吋字高 - 超級紅光 - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-5325CKR-P是一款表面黏著元件，設計為單數位數值顯示器。其主要功能是在各種電子應用中提供清晰、高可見度的數值讀數。核心技術採用生長於GaAs基板上的AlInGaP磊晶層，以產生超級紅光發射。此材料系統以其高效率及在相對較低驅動電流下仍能保持優異亮度的特性而聞名。該元件採用灰色面板搭配白色發光段設計，增強了對比度並在不同光照條件下提升了可讀性。其發光強度經過分級，確保不同生產批次的亮度一致性，並採用符合RoHS指令的無鉛材料製造。

1.1 主要特性與優勢

此顯示器為整合至現代電子設計提供了多項顯著優勢：

• 0.56英吋字高 (14.22 mm)：提供適合需要從中等距離清晰可見的應用的字元尺寸。
• 連續均勻發光段：確保點亮字元呈現一致且不間斷的外觀，營造專業感。
• 低功耗需求：AlInGaP技術實現了高發光效率，能在最小化功耗的同時提供明亮的輸出。
• 高亮度與高對比度：明亮的超級紅光發射與灰色面板的結合，提供了卓越的對比度，提升了可辨識性。
• 寬廣視角：SMD封裝與光學設計提供了寬廣的視角，使顯示器從不同角度觀看皆有效。
• 固態可靠性：作為LED元件，與機械式顯示器相比，其具有長使用壽命、抗衝擊及耐振動的特性。
• 發光強度分級：元件根據強度進行分級，讓設計師能為其應用選擇亮度一致的元件。

2. 技術規格深入解析

本節根據規格書，對元件的電氣與光學參數進行詳細、客觀的分析。

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應力極限。不建議在此極限外操作。

• 每段功耗：70 mW。這是單一LED發光段可安全散逸的最大功率。
• 每段峰值順向電流：90 mA。此電流僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）使用，以防止過熱。
• 每段連續順向電流：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的速率線性遞減。例如，在85°C時，最大連續電流約為：25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。此寬廣範圍使元件適用於工業與汽車環境。
• 焊接溫度：在安裝平面下方1/16英吋（約1.6mm）處可承受260°C達3秒。

2.2 電氣與光學特性 (Ta=25°C)

這些是在指定測試條件下的典型性能參數。

• 平均發光強度 (I_V)：範圍從501 µcd（最小）到18000 µcd（典型），取決於驅動電流。在1mA標準測試電流下，典型強度為1700 µcd。在10mA時，可達18000 µcd，展現了高效率。
• 峰值發射波長 (λ_p)：639 nm（典型）。此定義了光譜輸出最強的波長，使其位於可見光譜的紅橙色區域。
• 主波長 (λ_d)：631 nm（典型）。這是人眼感知的單一波長顏色，略短於峰值波長。
• 譜線半高寬 (Δλ)：20 nm（典型）。這表示光譜純度；寬度越窄，顏色越接近單色光。
• 每晶片順向電壓 (V_F)：在I_F=20mA時為2.0V（最小），2.6V（典型）。此參數對於設計驅動電路及計算功耗至關重要。
• 逆向電流 (I_R)：在V_R=5V時為100 µA（最大）。規格書明確指出逆向電壓僅供測試用途，元件不應在連續逆向偏壓下操作。
• 發光強度匹配比：2:1（最大）。此規定了單一元件內最亮與最暗發光段之間的最大允許比值，確保外觀均勻。
• 串擾：≤ 2.5%。此指因電氣洩漏或光學耦合導致非選定發光段產生不必要的發光。

2.3 分級系統說明

規格書指出元件發光強度經過分級。這意味著一個分級過程，製造出的單元會根據其在標準測試電流（可能為1mA或10mA）下測量的光輸出進行分類。設計師可以指定分級代碼，以確保組裝中的所有顯示器亮度匹配，防止照明不均勻。具體的分級代碼範圍與標籤在此摘要中未詳細說明，但通常是訂購資訊的一部分。

3. 性能曲線分析

雖然具體圖表未以文字重現，但規格書包含典型曲線。基於標準LED行為及提供的參數，這些曲線通常會說明：

• 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)：將顯示指數關係，膝點電壓約在2.0-2.6V附近。此曲線有助於選擇限流電阻值。
• 發光強度 vs. 順向電流：將展示光輸出隨電流增加而增加，但在較高電流下可能因熱效應與效率下降而開始飽和。
• 發光強度 vs. 環境溫度：將顯示輸出隨溫度升高而降低，這是高溫應用的關鍵考量。
• 光譜分佈：將繪製相對強度與波長的關係圖，顯示峰值約在639nm，半高寬約20nm。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸

元件封裝於SMD封裝中。關鍵尺寸註記包括：所有尺寸單位為毫米，一般公差為±0.25mm。註明了特定的品質控制，例如異物限制（≤10 mil）、油墨污染（≤20 mils）、發光段內氣泡（≤10 mil）、彎曲（≤反射器長度的1%）以及塑膠腳毛邊（最大0.14mm）。

4.2 接腳連接與電路圖

此顯示器採用共陰極配置，具有兩個共陰極接腳（接腳3和接腳8）。此配置在多工驅動方案中通常較受青睞。接腳定義如下：接腳1（陽極E）、接腳2（陽極D）、接腳3（共陰極）、接腳4（陽極C）、接腳5（陽極DP - 小數點）、接腳6（陽極B）、接腳7（陽極A）、接腳8（共陰極）、接腳9（陽極F）、接腳10（陽極G）。內部電路圖顯示了十個獨立的LED發光段（a, b, c, d, e, f, g及右側小數點DP），其陽極連接到各自的接腳，陰極則共同連接到共陰極接腳。

4.3 建議焊接圖案

提供了PCB設計用的焊墊圖案。遵循此圖案對於形成可靠的焊點、正確對位以及迴焊過程中的熱管理至關重要。

5. 焊接與組裝指南

5.1 SMT焊接說明

提供了關鍵說明以防止組裝過程中的損壞：

• 迴焊焊接（最多2次）：建議進行120-150°C的預熱階段，最長120秒。迴焊期間的峰值溫度不得超過260°C。若需要進行第二次迴焊，則在第一次與第二次焊接過程之間必須進行冷卻至常溫的過程。
• 手動焊接（烙鐵）：如有需要，烙鐵頭溫度不應超過300°C，且接觸時間應限制在最多3秒。
• 限制的重要性：超過溫度、時間或迴焊次數可能會損壞塑膠封裝、使LED環氧樹脂劣化或導致內部打線接合失效。

5.2 濕度敏感性與儲存

元件以防潮包裝出貨。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，元件便開始從大氣中吸收濕氣。如果未立即使用且暴露在超出指定限制的環境條件下，則必須在迴焊前進行烘烤，以防止焊接過程中因水氣快速膨脹而導致爆米花現象或分層。烘烤條件有規定：捲帶包裝時為60°C ≥48小時；散裝時為100°C ≥4小時 / 125°C ≥2小時。烘烤應僅執行一次。

6. 包裝與訂購資訊

6.1 包裝規格

元件以凸版載帶和捲盤供應，相容於自動貼片設備。關鍵包裝細節包括：

• 載帶：由黑色導電聚苯乙烯合金製成。尺寸符合EIA-481-D標準。翹曲度在250mm長度內小於1mm。厚度為0.30±0.05mm。
• 捲盤資訊：22英吋捲盤包含44.5公尺載帶。13英吋捲盤包含700個元件。
• 最小訂購量：剩餘/捲盤末端的最小包裝數量為200個。
• 前導/尾帶：捲盤包含用於機器送料的前導帶（至少400mm）和尾帶（至少40mm）。

7. 應用建議與設計考量

7.1 典型應用場景

LTS-5325CKR-P非常適合需要緊湊、可靠且明亮的數值顯示器的應用。範例包括：

• 工業控制面板與儀器（例如：計時器、計數器、溫度顯示器）。
• 消費性家電（例如：微波爐、洗衣機、空調控制器）。
• 汽車售後配件（例如：電壓監測器、轉速錶）。
• 醫療設備讀數顯示。
• 測試與量測設備。

7.2 設計考量

• 驅動電路：為每個發光段陽極使用恆流驅動器或適當的限流電阻。共陰極配置簡化了多工驅動。根據電源電壓(V_CC)、典型順向電壓(V_F~2.6V)及所需的發光段電流(I_F)計算電阻值。例如，使用5V電源：對於10mA驅動，R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.01A = 240Ω。
• 熱管理：觀察電流遞減曲線。在高環境溫度環境中，相應降低驅動電流，以保持在功耗限制內並確保長期可靠性。
• PCB佈局：遵循建議的焊接圖案。確保走線寬度足以承載發光段電流。考慮相對於其他發熱元件的位置。
• 光學整合：灰色面板/白色發光段設計提供了良好的對比度。如需額外的擴散或濾色，請確保任何覆蓋材料在主波長（~631nm）處具有高透光率。

8. 技術比較與差異化

與標準GaP紅光LED等舊技術相比，基於AlInGaP的LTS-5325CKR-P提供了顯著更高的發光效率，從而在相同電流下產生更亮的輸出，或在較低功率下達到等效亮度。與某些白光LED背光LCD相比，這種直接LED發光段顯示器提供了更寬的視角、更高的對比度以及在明亮環境光下更好的性能。其SMD封裝比穿孔式LED顯示器提供了更高的機械穩固性與更簡易的自動化組裝。

9. 常見問題 (FAQ)

Q1: 峰值波長（639nm）與主波長（631nm）有何不同？

A1: 峰值波長是光譜發射的最大物理點。主波長是人眼感知的顏色，是從完整光譜計算而來。兩者通常略有差異。

Q2: 我可以用3.3V微控制器GPIO接腳直接驅動此顯示器嗎？

A2: 不能直接驅動。GPIO接腳必須透過限流電阻提供電流。在3.3V電源且V_F為2.6V的情況下，電阻上的壓降僅為0.7V。要達到10mA電流，您需要一個70Ω的電阻（R = 0.7V / 0.01A）。然而，請確保微控制器接腳能安全地持續提供10mA電流。

Q3: 既然不應施加逆向電壓，為何逆向電流規格很重要？

A3: 這是一個品質與漏電測試參數。高逆向電流可能表示LED晶片接面存在缺陷。此規格確保了元件的完整性。

Q4: 如何解讀2:1發光強度匹配比？

A4: 這意味著在單一元件內，在相同測試條件下（I_F=1mA），最亮發光段的測量強度不應超過最暗發光段強度的兩倍。這確保了視覺上的均勻性。

10. 實際使用案例

情境：設計一個簡單的數位計時器顯示。

計時器需要顯示分鐘與秒鐘（四位數）。將使用四個LTS-5325CKR-P顯示器。將採用具有足夠I/O接腳的微控制器進行多工驅動。四個數位中相同字母的發光段陽極（例如，所有A段）將連接在一起，並由單一微控制器接腳透過限流電阻驅動。每個數位的共陰極將連接到一個獨立的微控制器接腳，作為數位選擇開關。微控制器將快速循環點亮每個數位（例如，在10ms總週期中，每個數位點亮2.5ms），依靠視覺暫留使所有數位看起來同時點亮。此方法將所需的驅動接腳數量從40個（4位數 * 10接腳）大幅減少到14個（7個發光段陽極 + 1個小數點 + 4個共陰極 + 2個未使用）。設計必須確保每個發光段在其短暫的點亮時間內的峰值電流不超過絕對最大額定值，同時平均電流提供所需的亮度。

11. 工作原理

此元件基於半導體p-n接面的電致發光原理運作。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，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，進而定義了發射光的波長（顏色）——在此例中為超級紅光。光從主動區域發射出來，經由封裝的反射杯和環氧樹脂透鏡塑形，形成可見的發光段。

12. 技術趨勢

AlInGaP技術代表了紅光、橙光與黃光LED的成熟且高效率解決方案。當前顯示技術的趨勢包括開發更高效率的材料（例如基於氮化鎵的材料以覆蓋更廣的光譜），以及整合微型LED用於超高解析度的直視顯示器。對於單數位與小型字母數字顯示器，趨勢持續朝向微型化、更高亮度、更低功耗，以及改善與符合RoHS及現代SMT組裝線所需的無鉛高溫迴焊製程的相容性。先進塑膠與封裝材料的使用也提升了長期可靠性及對濕度與紫外線曝露等環境因素的耐受性。