LTS-3403LJS LED顯示器規格書 - 0.8英吋字高 - AlInGaP黃光 - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-3403LJS是一款單一位數七段顯示模組，專為需要清晰、低功耗數字指示的應用而設計。其主要功能是提供高度易讀的數位讀數。此元件的核心優勢在於其採用了磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術製造LED晶片，這些晶片製作在不透明的砷化鎵（GaAs）基板上。這種特定的材料組合旨在產生獨特的黃光發射。顯示器配備灰色面板與白色段標記，增強了各種照明條件下的對比度和可讀性。它被歸類為共陰極型顯示器，這是一種簡化多位數應用中多工驅動的標準配置。此元件的目標市場包括工業控制面板、測試與量測設備、消費性家電、汽車儀表板（用於非關鍵指示器），以及任何需要可靠單一位數數字顯示的嵌入式系統。

2. 技術規格深入解析

2.1 光度與光學特性

光學性能是顯示器功能的核心。關鍵參數平均發光強度（Iv）在順向電流（IF）為1mA驅動時，其最小值為320 µcd，典型值為900 µcd，並未標明最大值。這表示其亮度輸出適合室內使用。其光輸出特性為：在IF=20mA時，峰值發射波長（λp）為588 nm，主波長（λd）為587 nm，這使其發光穩定位於可見光譜的黃色區域。光譜線半高寬（Δλ）為15 nm，表示顏色相對純淨，光譜擴散極小。各段之間的發光強度匹配保證在2:1的比率內，確保整個數字亮度均勻，這對於美觀和可讀性至關重要。所有光度測量均符合CIE（國際照明委員會）標準明視覺人眼響應曲線。

2.2 電氣參數

電氣規格定義了可靠使用的操作邊界和條件。絕對最大額定值設定了硬性限制：每段功耗為70 mW，每段峰值順向電流為60 mA（在脈衝條件下：1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度），以及在25°C下每段連續順向電流為25 mA，並以0.33 mA/°C的速率線性遞減。每段最大反向電壓為5 V。在標準操作條件下（Ta=25°C），每段在測試電流10mA時的順向電壓（VF）範圍為2.05V（最小）至2.6V（最大）。在5V全反向電壓下，反向電流（IR）最大值為100 µA，顯示出良好的二極體特性。

2.3 熱與環境規格

此元件的額定操作溫度範圍為-35°C至+85°C，儲存溫度範圍相同。此寬廣範圍使其適用於非恆溫控制的環境。一個關鍵的組裝參數是焊接溫度額定值：元件可在安裝平面下方1/16英吋（約1.59 mm）處承受260°C達3秒鐘。這是波峰焊或迴流焊製程的標準額定值，但必須注意不要超過此熱曲線。

3. 分級與分類系統

規格書明確指出元件已按發光強度進行分類。這意味著一個分級過程，即根據在標準測試條件下（可能為IF=1mA）測得的光輸出對單元進行分類和標記。這使得設計師可以為特定應用或在整個生產批次中選擇亮度一致的零件，確保多位數顯示器的視覺均勻性。雖然本文件未詳細說明，但此類顯示器的典型分級可能涉及按強度範圍分類（例如，Iv > 500 µcd，Iv > 700 µcd）。嚴格的2:1發光強度匹配比是單一元件內的另一種性能分類形式。

4. 性能曲線分析

雖然提供的規格書摘錄提及典型電氣/光學特性曲線，但具體圖表並未包含在文本中。通常，LED顯示器的此類曲線會包括：順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：此圖顯示指數關係，有助於設計師選擇適當的限流電阻。膝點電壓約在典型VF值2.6V附近。發光強度 vs. 順向電流（L-I曲線）：此圖顯示光輸出如何隨電流增加，直至達到最大額定極限。在正常工作範圍內通常是線性的。發光強度 vs. 環境溫度：此曲線將顯示隨著接面溫度升高，光輸出會下降，這對於高溫或高電流應用很重要。相對光譜功率分佈：一個顯示各波長發射光強度的圖表，以587-588 nm為中心，並具有所述的15 nm半高寬。

5. 機械與封裝資訊

LTS-3403LJS採用標準雙列直插式封裝（DIP）格式，適用於印刷電路板（PCB）的穿孔安裝或插入插座。封裝尺寸以毫米為單位提供，一般公差為±0.25 mm。關鍵機械特性包括0.8英吋（20.32 mm）的數字高度，這定義了顯示字元的物理尺寸。灰色面板和白色段是封裝成型的一部分。接腳排列設計用於與標準PCB佈局和插座相容。

6. 接腳連接與內部電路

此元件具有17接腳配置，但並非所有接腳都是有效的。接腳定義如下：接腳2：A段陽極，接腳3：F段陽極，接腳4、6、12、17：共陰極（內部全部連接），接腳5：E段陽極，接腳7：左小數點（L.D.P）陽極，接腳10：右小數點（R.D.P）陽極，接腳11：D段陽極，接腳13：C段陽極，接腳14：G段陽極，接腳15：B段陽極。接腳1、8、9和16標示為無接腳（未連接）。內部電路圖顯示為共陰極配置，所有LED段陰極在內部連接至共陰極接腳。每個段陽極均可單獨存取。兩個小數點（左和右）也是具有各自陽極的獨立LED。

7. 焊接與組裝指南

提供的主要指南是絕對最大焊接溫度曲線：在安裝平面下方1.59 mm（1/16英吋）處測量，260°C持續3秒。這對於波峰焊製程至關重要。對於手動焊接，應使用溫控烙鐵，並盡量縮短每個接腳的接觸時間，以防止對內部晶粒和塑膠封裝造成熱損壞。元件應儲存在指定的溫度範圍（-35°C至+85°C）內的乾燥環境中，以防止吸濕，若使用前未適當烘烤，可能在迴流焊時導致爆米花現象。

8. 應用建議

8.1 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。範例包括：儀器儀表：面板儀表、頻率計數器、計時器。消費性電子產品：微波爐時鐘顯示、恆溫器讀數、體重計。工業控制汽車改裝市場：輔助儀表（電壓、溫度）。教育套件：用於教授數位電子和微控制器介面。

8.2 設計考量

限流：每個段陽極必須透過限流電阻驅動。電阻值（R）的計算公式為 R = (Vcc - VF) / IF，其中 Vcc 是電源電壓，VF 是順向電壓（為可靠性起見使用最大值），IF 是所需的順向電流（不得超過25 mA DC）。對於5V電源和IF=10mA，R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 歐姆。驅動電路：由於是共陰極，陰極通常連接到地（或用於多工驅動的開關電晶體），而陽極被驅動至高電位以點亮段。通常使用微控制器或專用顯示驅動IC（如74HC595移位暫存器或MAX7219）。多工驅動：對於多位數顯示器，可以透過依序啟用每個數字的共陰極，同時提供該數字的段資料，來多工驅動多個LTS-3403LJS單元。這減少了所需的I/O接腳數量。視角：寬廣的視角對於顯示器可能從軸外位置觀看的應用非常有益。

9. 技術比較與差異化

LTS-3403LJS的主要差異化在於其採用了AlInGaP黃光LED技術。與較舊的技術（如標準GaP，其效率較低且產生偏綠的黃光）或濾光技術相比，AlInGaP提供了更高的發光效率和更飽和、純淨的黃色。其灰色面板配白色段在LED熄滅時提供了極佳的對比度，使數字輪廓始終可見，這與全黑面板不同。其低功耗（得益於高效率LED和低VF）使其適用於電池供電設備。發光強度分類是一個關鍵的品質差異化因素，確保了亮度一致性，這在低成本顯示器中並不總是能得到保證。

10. 常見問題（FAQ）

問：共陰極和共陽極有什麼區別？

答：在共陰極顯示器中，所有LED陰極連接在一起。要點亮一個段，需將其陽極驅動至高電位（至Vcc），同時將共陰極連接到低電位（接地）。在共陽極顯示器中則相反。LTS-3403LJS是共陰極。

問：我可以直接用微控制器接腳驅動此顯示器嗎？

答：可以，但有重要注意事項。微控制器接腳只能提供/吸收有限的電流（通常為20-25mA）。您必須為驅動的每個段使用限流電阻。此外，如果從一個埠同時驅動多個段，請確保總電流不超過微控制器的埠或晶片總電流限制。使用驅動IC通常更安全。

問：I.C.相容是什麼意思？

答：這表示顯示器的電氣特性（順向電壓、電流需求）在標準積體電路（IC）輸出（如TTL或CMOS邏輯系列或微控制器）的輸出電壓和電流提供/吸收能力範圍內，尤其是在使用適當的限流電阻時。

問：如何計算一個段的電阻值？

答：使用歐姆定律：R = (電源電壓 - LED順向電壓) / 所需LED電流。為確保設計保守，即使存在零件間的差異也能確保電流永不超標，請始終使用規格書中的最大VF值（2.6V）。

11. 實務設計與使用範例

案例研究：使用Arduino構建單一位數計數器。目標是創建一個從0遞增到9的計數器。元件：Arduino Uno、LTS-3403LJS、八個220Ω電阻（用於A-G段和小數點各一個）、麵包板和跳線。接線：將顯示器的共陰極接腳（4,6,12,17）連接到Arduino GND。將每個段陽極（接腳2,3,5,7,10,11,13,14,15）透過一個220Ω限流電阻連接到Arduino的個別數位接腳（例如，接腳2到10）。軟體：在Arduino程式中，定義一個陣列，將數字（0-9）映射到需要點亮的段組合（段映射）。在迴圈中，循環數字0-9，使用段映射將正確的Arduino接腳設為HIGH以點亮對應的段，等待一秒，然後清除顯示並移至下一個數字。此範例演示了直接驅動、限流以及共陰極的使用。

12. 技術原理介紹

LTS-3403LJS基於發光二極體（LED）技術。LED是一種半導體p-n接面二極體。當施加順向偏壓（相對於n側，在p側施加正電壓）時，來自n區的電子和來自p區的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，它們會釋放能量。在標準矽二極體中，此能量以熱的形式釋放。在像AlInGaP這樣的直接能隙半導體中，此能量的很大一部分以光子（光）的形式釋放。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定。AlInGaP合金經過設計，其能隙對應於光譜中紅色、橙色、琥珀色和黃色區域的光發射。規格書中提到的不透明GaAs基板是生長AlInGaP層的基礎晶圓。其不透明特性有助於將光向上反射，提高了從晶片頂部提取光的整體效率。

13. 技術趨勢與背景

雖然此特定規格書來自2001年，但其背後的AlInGaP技術在當時代表了生產高亮度黃色、橙色和紅色LED的重大進步。它很大程度上取代了這些顏色中較舊、效率較低的技術，如GaAsP和GaP。在更廣泛的顯示技術領域中，像LTS-3403LJS這樣的離散式七段LED顯示器在新設計中已很大程度上被更整合的解決方案所取代。這些包括：點矩陣LED顯示器和OLED顯示器，它們提供完整的字母數字和圖形功能。整合顯示模組，帶有內建控制器（I2C、SPI），簡化了介面連接。LCD，用於超低功耗應用。然而，離散式七段LED在其特定優勢至關重要的利基市場中仍然具有相關性：極度簡單、非常高的亮度和對比度、寬廣的視角、堅固耐用、單一位數需求的低成本，以及有時所需的獨特復古美學。它們也是學習數位電子的基本教育工具。