LTS-3361JS 0.3英吋黃色七段式LED顯示器規格書 - 字高7.62mm - 順向電壓2.6V - 功率40mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-3361JS是一款單一位數、七段式字母數字LED顯示模組，專為需要清晰、明亮的數字或有限字母數字指示的應用而設計。其主要功能是在緊湊的外型尺寸中提供高度清晰的視覺輸出。

1.1 核心優勢與目標市場

此元件專為消費性電子產品、工業儀表及基本數位讀數顯示的可靠性和效能而設計。根據規格書，其核心優勢包括0.3英吋（7.62mm）的字元高度，在尺寸與可讀性之間取得良好平衡。其特點在於連續均勻的發光段，能呈現乾淨、專業的字元外觀，發光段中無可見斷點。此顯示器擁有高亮度與高對比度，這得益於在非透明基板上使用AlInGaP半導體技術，確保即使在光線充足的環境下也能輸出鮮明的影像。其寬廣視角增強了從不同角度觀看的可見度。此外，它依據發光強度進行分類，便於生產批次中的分級與一致性控制。主要目標市場包括面板儀表、家用電器、測試設備，以及任何需要簡單、高效能數字顯示的裝置。

2. 技術參數深度解析

以下章節針對規格書中指定的關鍵技術參數，提供詳細且客觀的分析。

2.1 光度學與光學特性

光學效能是此顯示器功能的核心。該元件採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）黃色LED晶片。此材料系統以其在黃-橙-紅光譜範圍內的高效率與穩定性而聞名。晶片製造於非透明的GaAs基板上，這有助於防止光線從晶片背面逸出，從而將更多光線導向前方，進而提升對比度。封裝具有灰色面板與白色發光段，當發光段未點亮時能進一步增強對比度。在Ta=25°C下的關鍵量測參數包括：

• 平均發光強度（I_V)）：在順向電流（I_F）為1mA時，範圍從200 μcd（最小值）到600 μcd（最大值）。典型值隱含在此範圍內。此強度是使用近似於CIE明視覺響應曲線的濾光片進行量測。
• 峰值發射波長（λ_p)）：典型值為588 nm，位於可見光譜的黃色區域。
• 主波長（λ_d)）：典型值為587 nm，非常接近峰值波長，表示其為相對純淨的黃色。
• 光譜線半高寬（Δλ）：約為15 nm，定義了發射光的光譜純度或色寬。
• 發光強度匹配比：規定最大值為2:1。這表示在同一數字、相同驅動電流下，最亮發光段的強度不得超過最暗發光段的兩倍，以確保均勻性。

2.2 電氣參數

電氣規格定義了可靠使用的操作限制與條件。

• 絕對最大額定值:
  • 每段功率消耗：40 mW。
  • 每段峰值順向電流：60 mA（在1/10工作週期、0.1ms脈衝寬度下）。
  • 每段連續順向電流：25°C時為25 mA，超過25°C時以每°C 0.33 mA的速率線性遞減。
  • 每段逆向電壓：5 V。
  • 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。
  • 焊接溫度：在安裝平面下方1.6mm處，最高260°C，持續時間最長3秒。
• Ta=25°C時的電氣/光學特性:
  • 每段順向電壓（V_F）：典型值為2.6V，在I_F=20mA時最大值為2.6V。最小值為2.05V。
  • 每段逆向電流（I_R）：在V_R=5V時，最大值為100 μA。

2.3 熱特性

熱管理透過連續順向電流的遞減規格間接處理。當環境溫度超過25°C時，電流必須以每攝氏度0.33 mA的速率降低。這對於維持長期可靠性、防止光通量加速衰減或災難性故障至關重要。-35°C至+85°C的寬廣操作溫度範圍，顯示其適用於各種環境條件的穩健性。

3. 分級系統說明

規格書明確指出此元件依據發光強度進行分類。這指的是製造後的分級或篩選過程。由於半導體磊晶生長與晶片製造的固有差異，同一生產批次的LED可能具有略微不同的光學輸出。分級涉及量測每個單元的發光強度，並將其分組到特定的強度範圍（等級）中。這使得設計師能為其應用選擇具有一致亮度等級的顯示器，確保在多數字顯示器中，所有數字的外觀均勻一致。規格書提供了整體的最小（200 μcd）和最大（600 μcd）範圍；具體的等級代碼通常會在單獨的文件或訂購資訊中定義。

4. 性能曲線分析

規格書提及典型電氣/光學特性曲線。雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類元件的標準曲線通常包括：

• I-V（電流-電壓）曲線：顯示順向電壓（V_F）與順向電流（I_F）之間的關係。此曲線為非線性，AlInGaP的導通電壓約為2V，之後電流會隨著電壓的微小增加而迅速上升。這凸顯了限流電阻或恆流驅動器的重要性。
• 發光強度 vs. 順向電流（I_V vs. I_F)）：此曲線顯示光輸出如何隨著驅動電流增加。在一定範圍內通常是線性的，但在極高電流下會因熱效應和效率下降而飽和。
• 發光強度 vs. 環境溫度：此曲線會顯示隨著接面溫度上升，光輸出會下降，強調了適當熱設計的必要性，特別是在接近最大額定值操作時。
• 光譜分佈：相對強度與波長的關係圖，中心約在587-588 nm，半高寬約15 nm，確認了其黃色色點。

5. 機械與封裝資訊

5.1 尺寸與外型

封裝為標準的單一位數七段式LED顯示器。規格書包含封裝尺寸圖（此處未完全擷取細節）。關鍵註記說明所有尺寸單位為毫米，公差為±0.25 mm（0.01英吋），除非另有規定。此公差對於PCB焊盤設計非常重要，以確保正確的安裝與對齊。

5.2 接腳定義與極性識別

此元件採用共陰極配置。這意味著所有LED發光段的陰極（負極端）在內部連接在一起。接腳連接定義明確：

1. 共陰極
2. 陽極 F
3. 陽極 G
4. 陽極 E
5. 陽極 D
6. 共陰極（註：接腳1和6均為共陰極，可能是為了佈局彈性或降低電阻）
7. 陽極 DP（小數點）
8. 陽極 C
9. 陽極 B
10. 陽極 A

內部電路圖顯示共陰極連接到接腳1和6，而各發光段A-G及DP則有獨立的陽極。型號描述中的RT. HANDE DECIMAL註記表示小數點位於右側。

6. 焊接與組裝指南

規格書提供了一個關鍵的焊接規範：封裝可承受的最高焊接溫度為260°C，最長持續3秒，此溫度量測點位於安裝平面下方1.6mm（1/16英吋）處。這是一個標準的回流焊接溫度曲線限制。設計師必須確保其PCB組裝製程（無論是波峰焊或回流焊）遵守此限制，以防止損壞內部LED晶片、打線或塑膠封裝。組裝前後也應遵守儲存溫度範圍（-35°C至+85°C）。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

此顯示器非常適合需要單一、高可見度數字的應用：電源供應器上的電壓/電流讀數、恆溫器或烤箱上的溫度顯示、計時器計數器、簡單記分板，或網路設備與家電上的狀態指示燈。

7.2 設計考量

• 驅動電路：作為共陰極元件，陰極（接腳1/6）應連接到地線或電流吸收端。每個發光段陽極必須透過限流電阻來驅動。電阻值需根據電源電壓（V_CC）、LED順向電壓（V_F，為求可靠性建議使用最大值2.6V）以及期望的順向電流（I_F）來計算。例如，使用5V電源且目標I_F=10mA：R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω。使用220 Ω或270 Ω的電阻是合適的。
• 多工掃描：對於多位數顯示器，此數字可以進行多工掃描。由於它具有獨立的陽極和一個共陰極，因此非常適合用於多工設計，其中不同數字的陰極被快速切換。
• 亮度控制：亮度可以透過改變順向電流（在絕對限制內）或在驅動信號上使用脈衝寬度調變（PWM）來調整。
• 視角：在機械外殼設計時應考慮其寬廣視角，以確保最終使用者能夠看到顯示內容。

8. 技術比較與差異化

與較舊的技術（如標準GaP或GaAsP LED）相比，LTS-3361JS中使用的AlInGaP技術提供了顯著更高的發光效率與亮度。與某些使用螢光粉轉換的白光或藍光LED相比，AlInGaP能直接從半導體產生純淨、飽和的顏色，通常在時間和溫度變化下具有更好的穩定性。非透明基板是與可能使用透明基板的廉價顯示器的一個關鍵區別，後者會導致光線向各個方向逸出，對比度較差。依據強度進行分類（分級）是優質元件的標誌，旨在滿足需要一致性的應用。

9. 常見問題解答（基於技術參數）

問：為何有兩個共陰極接腳（1和6）？

答：這為PCB佈線提供了設計彈性。如果同時以高電流驅動所有發光段，它可以幫助降低單一接腳的電流密度，並且透過提供兩個接地連接點，可以使電路板佈局更容易。

問：我可以直接從微控制器接腳驅動此顯示器嗎？

答：可以，但有重要的注意事項。典型的MCU接腳可以源出/吸入最多20-25mA的電流，這在其連續電流額定值範圍內。然而，您必須為每個發光段使用串聯的限流電阻。請勿將LED直接連接到接腳。此外，當多個發光段點亮時，請確保來自MCU電源或接地接腳的總電流不超過其封裝限制。

問：順向電壓列為2.05 2.6 V。這是什麼意思？

答：這表示順向電壓的範圍。預期的最小V_F為2.05V，而在I_F=20mA時量測的最大值為2.6V。您應該以最壞情況（最高）的V_F來設計您的驅動電路，以確保有足夠的電壓餘裕，能在所有元件上達到期望的電流。

問：依據發光強度進行分類對我的設計意味著什麼？

答：這意味著您在訂購時可以要求特定亮度等級的元件。如果您正在構建多位數儀器，為所有顯示器指定相同的等級代碼，將確保它們都具有幾乎相同的亮度，從而呈現專業且均勻的外觀。

10. 操作原理簡介

其操作原理基於半導體電致發光。AlInGaP晶片由多個磊晶層組成，形成一個p-n接面。當施加超過接面導通電壓（約2V）的順向偏壓時，電子和電洞會注入跨越接面。當這些電荷載子在半導體的主動區域復合時，能量會以光子（光）的形式釋放。AlInGaP合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）——在本例中為黃色（約587 nm）。非透明的GaAs基板吸收而非透射光線，從而改善了整體正向光提取效率和對比度。從晶片發出的光線穿過封裝的環氧樹脂透鏡，透鏡的形狀經過設計以增強視角，並照亮印刷在灰色面板上的白色發光段圖案，從而形成可識別的七段式字元。

11. 發展趨勢

雖然這是一個成熟的產品，但顯示技術的趨勢仍在不斷演進。總體趨勢是朝向更高密度和全矩陣可定址顯示器（如點矩陣或OLED）發展，以承載更多資訊內容。然而，對於簡單的數字讀數顯示，七段式LED因其簡單性、穩健性、低成本以及出色的可讀性而仍然廣受歡迎。此類元件未來的迭代可能專注於更高的效率，從而降低電池供電裝置的功耗，或將驅動IC整合到封裝內（智慧型顯示器）。使用先進材料（如矽基氮化鎵或改進的螢光粉）也可能擴大單色顯示器的可用色域和效率。儘管如此，在可預見的未來，像LTS-3361JS這樣的共陰極、基於AlInGaP的七段式顯示器的基本設計與應用，預計仍將在成本敏感、高可靠性的應用中保持其重要性。