7.62mm 橙紅色七段顯示器規格書 - 尺寸19.0x13.2x8.0mm - 正向電壓2.0V - 功率60mW - 粵語技術文件

1. 產品概覽

呢份文件詳細講解咗一款7.62mm（0.3吋）數碼高度、七段式字母數字顯示器嘅技術規格。呢款器件設計用於通孔安裝（THT），並採用AlGaInP晶片技術發出橙紅色光。佢嘅特點係灰色背景表面配上白色發光段，有效提升對比度同可讀性，特別係喺環境光線好強嘅情況下。產品按發光強度分級，並符合無鉛同RoHS環保標準，適合各種需要可靠數字或有限字母數字顯示嘅電子應用。

1.1 核心優勢同目標市場

呢款顯示器嘅主要優勢包括佢符合工業標準尺寸，確保同現有為呢個常見尺寸設計嘅PCB佈局同插座兼容。佢嘅低功耗對於電池供電或節能設備嚟講係一個關鍵好處。灰色表面樹脂通過減少反射嘅環境光，顯著提升咗對比度，令發光段更加清晰突出。呢款器件主要針對需要耐用、易讀同高性價比數字顯示嘅應用，例如消費類家電、工業儀錶板同各種數字讀數系統。

2. 技術參數深入分析

以下部分根據規格書，對器件嘅電氣、光學同熱規格進行詳細、客觀嘅分析。

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗器件可能遭受永久損壞嘅應力極限。喺呢啲極限下或超出極限操作並唔保證可靠，喺可靠設計中應該避免。

• 反向電壓（V_R）：5V。喺反向偏壓下超過呢個電壓會導致結擊穿。
• 連續正向電流（I_F）：25mA。呢個係建議用於連續操作嘅最大直流電流。
• 峰值正向電流（I_FP）：60mA。呢個只允許喺脈衝條件下（佔空比 ≤ 10%，頻率 ≤ 1kHz）使用，絕對唔可以用於直流偏壓。
• 功耗（P_d）：60mW。呢個係喺環境溫度（T_a）為25°C時，封裝可以散發嘅最大功率。對於更高溫度，必須參考功率降額曲線。
• 工作溫度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。保證器件喺呢個環境溫度範圍內正常工作。
• 儲存溫度（T_stg）：-40°C 至 +100°C。
• 焊接溫度（T_sol）：最高260°C，持續時間最長5秒，呢個係波峰焊或手動焊接過程嘅典型值。

2.2 電光特性

呢啲參數喺標準環境溫度25°C下測量，定義咗器件喺正常工作條件下嘅性能。

• 發光強度（I_v）：當以正向電流（I_F）10mA驅動時，每段嘅典型值為17.6 mcd。規定嘅最小值為7.8 mcd。發光強度嘅公差為±10%。設計師應使用最小值進行最壞情況亮度計算。
• 峰值波長（λ_p）：621 nm（典型值）。呢個係光譜發射最強嘅波長。
• 主波長（λ_d）：615 nm（典型值）。呢個波長描述咗光嘅感知顏色，對於人眼視覺嚟講比峰值波長更相關。
• 光譜輻射帶寬（Δλ）：18 nm（典型值）。呢個表示光譜純度；帶寬越細，顏色越單一。
• 正向電壓（V_F）：典型值2.0V，喺I_F=20mA時最大值為2.4V。公差為±0.1V。呢個參數對於設計限流電路至關重要。
• 反向電流（I_R）：喺V_R=5V時，最大值為100 µA。呢個係器件反向偏壓時嘅漏電流。

3. 分級系統說明

規格書指出器件按發光強度分級。呢個意味住製造後有一個分級或篩選過程。

• 發光強度分級：主要分級標準係發光強度（I_v）。器件經過測試並分組到特定強度範圍或CAT代碼（如包裝標籤所示）。咁樣確保單一生產批次或訂單內亮度一致。指定呢個部件嘅設計師應該知道，唔同CAT代碼之間嘅亮度可能會有差異。
• 顏色/波長：雖然無明確提及作為分級參數，但提供咗峰值（621nm）同主波長（615nm）嘅典型值。對於大多數使用AlGaInP發出橙紅色光嘅應用，顏色變化通常好細，但關鍵嘅顏色匹配應用應該同供應商確認。
• 正向電壓：規定嘅公差為±0.1V，相對較窄。雖然唔一定係正式分級，但呢個窄公差通過減少顯示器上電壓降嘅變化，簡化咗驅動器設計。

4. 性能曲線分析

規格書提供咗典型特性曲線，對於理解器件喺非標準條件下嘅行為至關重要。

4.1 光譜分佈

光譜輸出曲線顯示出喺約621 nm處有一個特徵發射峰，確認咗橙紅色。18nm帶寬表示顏色飽和度合理。曲線形狀係AlGaInP材料嘅典型特徵。

4.2 正向電流 vs. 正向電壓（I-V曲線）

呢條曲線說明咗電流同電壓之間嘅非線性關係。佢顯示對於給定嘅正向電流（例如20mA），正向電壓通常會喺2.0V左右。曲線嘅斜率代表LED結嘅動態電阻。設計師用呢個嚟計算適當電流調節所需嘅電源電壓同串聯電阻值。

4.3 正向電流降額曲線

呢個係可靠設計中最關鍵嘅圖表之一。佢顯示當環境溫度升高超過25°C時，最大允許連續正向電流必須點樣降低。喺最高工作溫度85°C時，允許嘅連續電流明顯低於25°C時嘅25mA絕對最大額定值。忽略呢個降額會導致光通量加速衰減、顏色偏移，以及因過熱而導致災難性故障。

5. 機械同封裝信息

5.1 封裝尺寸

顯示器具有標準DIP（雙列直插封裝）尺寸。圖紙中嘅關鍵尺寸包括：

• 總高度：8.0 mm（最大）
• 本體寬度：13.2 mm（標稱）
• 本體長度：19.0 mm（標稱）
• 數碼高度：7.62 mm（0.3吋）
• 引腳間距：2.54 mm（0.1吋）標準間距。
• 引腳直徑：0.5 mm（典型）

除非另有說明，公差為±0.25mm。呢啲尺寸對於PCB佈局至關重要，確保喺安裝孔中正確安裝，並為波峰焊提供正確間距。

5.2 引腳排列同極性識別

內部電路圖顯示七段採用共陰極配置。呢個意味住所有段LED共用一個公共負極連接（陰極）。段a至g嘅單獨陽極位於唔同引腳上。公共陰極引腳必須連接到電路中嘅地（或較低電位）。PCB設計期間必須參考引腳排列圖，以正確將信號路由到每段。錯誤連接會導致段唔發光或顯示錯誤數字/字符。

6. 焊接同組裝指南

• 焊接：絕對最大焊接溫度為260°C，持續時間最長5秒。呢個適用於烙鐵手動焊接或波峰焊過程。應小心避免長時間受熱，以防止損壞塑料封裝同內部引線鍵合。
• ESD（靜電放電）預防措施：LED晶片對ESD敏感。推薦嘅處理預防措施包括使用接地腕帶、帶導電墊嘅ESD安全工作站，以及所有設備正確接地。絕緣材料應使用離子風機處理或保持喺受控濕度下以消散電荷。
• 清潔：雖然無明確規定，但可以使用與環氧樹脂封裝兼容嘅標準PCB清潔過程。具體化學兼容性請諮詢製造商。
• 儲存：器件應儲存在規定嘅儲存溫度範圍內（-40°C至+100°C），並處於低濕度、ESD安全嘅環境中。

7. 包裝同訂購信息

• 包裝格式：器件包裝喺管中，然後裝盒，最後裝箱。具體包裝為每管26件，每盒88管，每箱4盒，總計每箱9,152件。
• 標籤信息：包裝標籤包含用於追溯同識別嘅關鍵信息：
  • CPN：客戶部件編號
  • P/N：製造商部件編號（例如，ELS-321USOWA/S530-A4）
  • QTY：包裝內數量
  • CAT：發光強度等級（分級代碼）
  • LOT No.：製造批次編號，用於追溯。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

作為共陰極顯示器，佢通常由微控制器或專用顯示驅動器IC（例如74HC595移位寄存器、MAX7219）驅動。每個段陽極通過一個限流電阻連接到驅動器輸出。呢個電阻嘅值（R_series）使用歐姆定律計算：R_series= (V_supply- V_F) / I_F。為咗穩健設計，使用最大V_F（2.4V），並喺5V電源下期望I_F為10mA：R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ω。標準270 Ω電阻係合適嘅。公共陰極引腳由控制器切換到地以啟用數碼。

8.2 設計考慮因素

• 限流：務必使用串聯電阻或恆流驅動器。直接連接到電壓源會因電流過大而損壞LED。
• 多路復用：對於多位數顯示器，多路復用通常用於節省I/O引腳。確保多路復用設計中嘅峰值電流唔超過I_FP額定值（60mA），並且隨時間嘅平均電流符合所用佔空比嘅I_F降額要求。
• 視角：灰色背景提升咗對比度，但同黑色背景相比，可能會輕微影響視角。考慮最終產品嘅預期觀看位置。
• 熱管理：喺高環境溫度環境中或喺接近最大電流驅動時，確保顯示器周圍有足夠通風，以防止結溫超過安全極限。

9. 技術比較同差異化

同舊技術或更細顯示器相比，呢款器件提供特定優勢：

• 對比白熾燈或VFD顯示器：功耗低得多，壽命更長，抗衝擊/振動能力更高，工作溫度更低。
• 對比更細LED顯示器（例如5mm或3mm數碼）：7.62mm數碼高度提供更遠距離嘅卓越可讀性，使其適合面板儀錶同家電，用戶可能唔會近距離觀看。
• 對比LCD顯示器：LED係自發光，喺低光條件下無需背光即可提供出色可見度。佢哋仲有更寬嘅工作溫度範圍同更快嘅響應時間。
• 關鍵差異點：工業標準7.62mm尺寸、增強對比度嘅灰色表面，以及用於橙紅色發光嘅可靠AlGaInP技術相結合，使呢款顯示器成為工業同消費類數字讀數嘅穩健、易讀同節能選擇。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 我可以用20mA連續驅動呢款顯示器嗎？

可以，但要小心。喺25°C環境溫度下，絕對最大連續電流係25mA。用20mA驅動喺規格範圍內，但如果你必須預期環境溫度會升高，則必須參考正向電流降額曲線。喺85°C時，允許嘅最大連續電流明顯更低。為咗可靠長期運行，用10-15mA驅動通常係更安全嘅做法，仲可以延長使用壽命。

10.2 點解典型正向電壓（2.0V）低過某啲白色或藍色LED？

正向電壓主要由半導體材料嘅帶隙能量決定。用於橙紅色/紅色/琥珀色嘅AlGaInP，其帶隙能量低過用於藍色、綠色同白色LED嘅InGaN材料。較低帶隙需要較少能量（較低電壓）讓電子穿過並發射光子。

10.3 按發光強度分級對我嘅設計意味住乜？

呢個意味住來自唔同生產批次或標有唔同CAT代碼嘅顯示器可能具有唔同亮度水平。如果你產品中所有單元嘅亮度一致性至關重要，你應該指定並採購來自單一強度分級（CAT代碼）嘅器件。對於大多數應用，規定公差（±10%）內嘅變化係可以接受嘅。

11. 實用設計案例研究

場景：為一個工作環境最高達50°C嘅枱面電源設計一個簡單嘅3位數電壓錶。

設計步驟：

1. 驅動電流選擇：目標每段10mA，以獲得良好亮度同壽命。
2. 限流電阻：使用5V微控制器電源同最大V_F2.4V：R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260Ω。使用270Ω（最接近標準值）。
3. 多路復用：為咗用更少引腳控制3位數（21段 + 3個公共陰極），使用佔空比為1/3嘅多路復用。每段喺其活動時段嘅峰值電流將為30mA，以保持10mA嘅平均值（因為佢只喺1/3時間內亮起）。呢個30mA峰值遠低於60mA嘅I_FP rating.
4. 熱檢查：喺50°C環境溫度下，必須檢查降額曲線。允許嘅連續電流低過25mA。然而，由於我哋平均每段電流只有10mA，而且顯示器係多路復用（每位數有2/3時間熄滅），結溫升將非常輕微，使呢個設計喺熱方面安全。
5. 微控制器接口：使用像74HC595咁樣嘅移位寄存器控制段陽極，並用三個GPIO引腳通過晶體管（例如2N3904 NPN晶體管）吸收公共陰極電流。

12. 工作原理介紹

七段LED顯示器係七個獨立發光二極管（LED）嘅組裝體，排列成8字形。每個LED形成一段（標記為a至g）。通過有選擇地點亮呢啲段嘅特定組合，可以形成所有十進制數字（0-9）同某啲字母。喺呢款共陰極器件中，所有七段LED嘅陰極（負極）內部連接到一個或多個公共引腳。要點亮一段，必須向其單獨陽極引腳施加正電壓（通過限流電阻），同時將公共陰極引腳連接到地，完成電路。光發射本身係由於AlGaInP半導體晶片中嘅電致發光：當正向偏壓時，電子同空穴喺p-n結處復合，以光子形式釋放能量，光子波長對應於材料嘅帶隙（對於橙紅色約為615-621 nm）。

13. 技術趨勢同背景

像呢款咁樣嘅通孔七段顯示器代表咗一種成熟且高度可靠嘅技術。雖然表面貼裝器件（SMD）顯示器喺自動化組裝同小型化方面越來越普遍，但通孔顯示器仍然喺原型製作、教育用途、維修市場，以及優先考慮機械穩健性同易於手動焊接嘅應用中受歡迎。使用AlGaInP係高效率紅色、橙色同琥珀色LED嘅標準。更廣泛顯示市場嘅趨勢包括將控制器/驅動器集成到顯示模塊中、開發用於陽光下可讀性嘅超高亮度版本，以及向SMD封裝轉移。然而，標準七段顯示器嘅基本設計同電氣接口幾十年來一直保持穩定，確保咗長期可用性同設計熟悉度。