LTS-5703AKF 0.56吋黃橙色七段LED顯示器規格書 - 字高14.22mm - 順向電壓2.6V - 功耗70mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-5703AKF是一款高效能、單位的七段LED顯示器模組，專為需要清晰、明亮數字讀數的應用而設計。其字高為0.56吋（14.22毫米），適合用於中型面板和儀器儀表，在中等距離下仍能確保良好的可讀性。該元件採用先進的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術，並以砷化鎵（GaAs）為基板，產生獨特的黃橙色光。此材料系統以其高效率和卓越亮度而聞名。顯示器具有淺灰色面板和白色段劃，提供高對比度，確保在各種照明條件下都能呈現最佳的字符外觀。

其核心優勢包括低功耗需求、高亮度、寬視角以及固態可靠性。段劃設計連續且均勻，確保一致且專業的視覺輸出。該元件已按發光強度分類，並採用符合RoHS（有害物質限制）指令的無鉛封裝，使其適合考量環保的現代電子設計。

2. 技術參數深度解析

2.1 電氣特性

電氣參數定義了可靠使用的操作限制和條件。絕對最大額定值指定了不可超越的界限，以防止永久性損壞。在25°C下，每段劃的連續順向電流額定值為25 mA，隨著環境溫度升高，線性降額係數為0.33 mA/°C。在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）允許的峰值順向電流為60 mA。每段劃的最大功耗為70 mW。反向電壓耐受能力為5 V。在標準測試電流20 mA驅動下，每段劃的順向電壓（V_F）通常範圍為2.05V至2.6V。當施加5V反向偏壓時，反向電流（I_R）的最大值規定為100 µA。

2.2 光學特性

光學性能是其功能的核心。平均發光強度（I_V）是一個關鍵指標，在測試條件I_F= 1 mA下，最小值為800 µcd，典型值為1667 µcd，未指定最大值。這種高亮度確保了良好的可見度。顏色特性由波長定義：峰值發射波長（λ_p）典型值為611 nm，主波長（λ_d）典型值為605 nm，兩者均在I_F= 20 mA下量測，將輸出光牢牢定位在黃橙色光譜中。譜線半高寬（Δλ）約為17 nm，表示發射光顏色相對純淨。段劃之間的發光強度匹配（針對相似發光區域）最大比例為2:1，確保了整個數字的均勻性。

2.3 熱與環境規格

該元件的操作溫度範圍為-35°C至+85°C，儲存溫度範圍為-35°C至+85°C。此寬廣的範圍使其適用於從工業控制到消費性電子產品的各種環境。對於組裝，焊接溫度規定為260°C持續3秒，量測點位於安裝平面下方1/16吋（約1.59毫米）處，這是波峰焊或迴流焊製程的標準參考點。

3. 分級系統說明

規格書指出此元件已按發光強度分類。這意味著一個基於量測光輸出的分級或篩選流程。在LED製造中，會建立分級來將具有相似性能特徵的元件歸類，例如發光強度（亮度）、順向電壓和主波長。透過採購特定分級的元件，設計師可以確保產品中多個顯示器之間的亮度一致性，避免數字或單元之間出現明顯差異。雖然本文件未詳細說明具體的分級代碼或範圍，但設計師應在生產規劃時參考製造商的詳細分級文件，以確保其應用中的視覺均勻性。

4. 性能曲線分析

規格書提及典型電氣/光學特性曲線。雖然文中未提供具體圖表，但此類曲線是LED文件中的標準內容，對設計至關重要。通常包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流 (I-V曲線)：此圖表顯示光輸出如何隨驅動電流增加而變化。通常是非線性的，在極高電流下因熱效應導致效率下降。
• 順向電壓 vs. 順向電流：此圖顯示二極體的IV特性，對於設計限流電路至關重要。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：此曲線展示光輸出如何隨接面溫度升高而降低，突顯了在高亮度或高工作週期應用中熱管理的重要性。
• 光譜分佈圖：相對強度對波長的圖，顯示發射光的形狀和純度。

設計師應使用這些曲線來選擇適當的驅動電流、理解熱降額，並預測非標準條件下的性能。

5. 機械與封裝資訊

該元件採用標準LED顯示器封裝。封裝尺寸圖（文中提及但未詳述）通常會顯示模組的總長、寬、高，段劃視窗尺寸，以及十個接腳的精確間距和直徑。關鍵機械註記包括：所有尺寸單位為毫米，除非另有說明，標準公差為±0.25毫米。接腳尖端偏移允許額外公差±0.4毫米，這對於PCB焊盤設計和自動插件製程很重要。接腳連接圖清晰提供，標識了十個接腳各自的功能，包括段劃A-G、小數點（D.P.）以及兩個共陰極接腳。

6. 焊接與組裝指南

提供的主要組裝指南是焊接溫度規格：該元件可承受安裝平面下方1.59毫米（1/16吋）處260°C持續3秒的溫度。這是迴流焊溫度曲線的關鍵參數。設計師必須確保其迴流焊爐的溫度曲線在元件引腳處不超過此溫度-時間組合，以避免損壞內部打線或LED晶片。應遵守靜電敏感元件的標準操作預防措施。寬廣的儲存溫度範圍（-35°C至+85°C）為庫存管理提供了靈活性。

7. 內部電路與接腳配置

內部電路圖顯示為共陰極配置。這意味著所有LED段劃的陰極（負極端）在內部連接在一起。LTS-5703AKF有兩個共陰極接腳（接腳3和接腳8），它們在內部相連。這為PCB佈局提供了靈活性。每個段劃（A、B、C、D、E、F、G）和小數點（D.P.）的陽極（正極端）則引出到獨立的接腳。接腳定義如下：接腳1：E，接腳2：D，接腳3：共陰極，接腳4：C，接腳5：D.P.，接腳6：B，接腳7：A，接腳8：共陰極，接腳9：F，接腳10：G。要點亮一個段劃，必須透過一個限流電阻將正電壓施加到其對應的陽極接腳，同時將共陰極接腳連接到接地。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此顯示器非常適合任何需要清晰、單位數字讀數的設備。常見應用包括：測試與量測設備（三用電錶、頻率計數器）、工業控制面板、醫療設備、消費性家電（微波爐、烤箱、咖啡機）、汽車儀表板顯示（用於行車電腦、空調控制）以及銷售點終端機。

8.2 設計考量

• 電流限制：始終為每個段劃陽極使用一個串聯電阻（或在共陰極上使用一個電阻進行多工驅動）來設定順向電流。根據電源電壓（V_CC）、LED順向電壓（V_F~最大2.6V）和所需電流（例如，10-20 mA可獲得良好亮度）計算電阻值。公式：R = (V_CC- V_F) / I_F.
• 多工驅動：對於多位數顯示器，通常使用多工驅動方案，即快速輪流點亮每個數字。LTS-5703AKF的共陰極設計非常適合此方案。其峰值電流額定值（60 mA）允許在多工驅動期間使用更高的脈衝電流，以達到與連續驅動段劃相當的感知亮度。
• 視角：寬視角確保從不同位置都能清晰讀取，這對於面板安裝設備至關重要。
• 熱管理：雖然該元件具有良好的操作範圍，但如果要在高環境溫度或高連續電流下工作，應確保充分的通風，以維持使用壽命和穩定的光輸出。

9. 技術比較與差異化

LTS-5703AKF的關鍵差異化優勢在於其材料技術和特定的性能特徵。與較舊的技術（如標準磷化鎵（GaP）紅色或綠色LED）相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，在相同驅動電流下能產生更明亮的顯示效果。與一些基於氮化銦鎵（InGaN）的高亮度白色或藍色LED相比，黃橙色光具有獨特的美學和功能應用，常因其特定的面板配色方案或感知的溫暖和清晰度而被選用。0.56吋的尺寸填補了小型（0.3吋）緊湊設備顯示器和大型（1吋以上）遠距離觀看顯示器之間的利基市場。其符合RoHS標準是現代全球市場的標準但至關重要的特性。

10. 常見問題 (FAQ)

問：為什麼要有兩個共陰極接腳？

答：這兩個接腳（3和8）在內部是連接的。這為PCB佈局提供了靈活性，允許從封裝的任一端進行接地連接，這可以簡化佈線，特別是在密集設計或使用單面PCB時。

問：我可以直接用5V微控制器接腳驅動這個顯示器嗎？

答：不行。您必須始終使用限流電阻。微控制器接腳通常無法安全地提供20 mA電流，即使可以，沒有電阻的情況下，LED會試圖汲取過量電流，可能損壞LED和微控制器。請計算適當的串聯電阻值。

問：發光強度匹配比為2:1是什麼意思？

答：這意味著在同一個元件中，最暗的段劃亮度不會低於最亮段劃亮度的一半（在相同測試條件下）。這確保了整個數字的視覺均勻性。

問：這個顯示器適合戶外使用嗎？

答：其操作溫度範圍可達-35°C，涵蓋了許多戶外條件。然而，規格書並未指定防塵防水的防護等級（IP等級）。對於戶外使用，顯示器可能需要安裝在密封視窗後面或受保護的外殼內。

11. 實務設計與使用案例

案例：設計一個簡單的數位計時器顯示。一位設計師正在設計一個帶有單位顯示的倒數計時器。他們選擇LTS-5703AKF是因為其清晰度和尺寸。他們使用一個5V邏輯的微控制器。對於目標段劃電流15 mA，他們計算限流電阻：R = (5V - 2.4V) / 0.015A ≈ 173歐姆。他們選擇一個標準的180歐姆電阻。他們將兩個共陰極接腳透過一個NPN電晶體連接到微控制器的接地接腳（用於切換/多工驅動，以便後續添加更多位數）。七個段劃陽極接腳連接到微控制器的I/O接腳，每個都透過自己的180歐姆電阻。小數點在此設計中未使用。軟體循環顯示數字9到0。高對比度和亮度確保了在光線充足的房間內數字易於讀取。

12. 工作原理介紹

LTS-5703AKF基於固態半導體發光二極體（LED）。其主動發光材料是生長在砷化鎵（GaAs）基板上的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）。當施加超過二極體閾值電壓（約2V）的順向電壓時，電子和電洞分別從n型和p型半導體層注入主動區域。這些電荷載子復合，以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定成分決定了半導體的能隙能量，這直接決定了發射光的波長（顏色）——在本例中為黃橙色（約605-611 nm）。顯示器的每個段劃包含一個或多個這種微小的LED晶片。共陰極配置在內部連接了所有這些晶片的負極端，從而簡化了外部驅動電路。

13. 技術趨勢與背景

AlInGaP LED技術代表了一種成熟且高度優化的紅、橙、琥珀和黃光發射解決方案。由於其相較於舊技術具有卓越的效率和可靠性，幾十年來一直是這些顏色在高亮度應用中的主導材料系統。當前顯示技術的趨勢包括開發更高效的微型LED，以及有機LED（OLED）在彩色、柔性顯示器中的廣泛採用。然而，對於需要極高亮度、長壽命、在寬廣溫度範圍內穩定性的單色、分段數字顯示器——特別是在工業、汽車和儀器儀表領域——像本規格書中這種基於AlInGaP的LED仍然是首選且具成本效益的選擇。如本例所示，轉向無鉛（RoHS）封裝是受環境法規驅動的整個行業的標準演進。