LTS-3861JS LED顯示器規格書 - 0.3英吋字高 - AlInGaP黃光 - 2.6V順向電壓 - 40mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-3861JS是一款單一位數、七段式字母數字顯示模組，專為需要清晰、高可見度數字或有限字母數字讀數的應用而設計。其主要功能是將電氣訊號轉換為可見的段碼發光圖案，用以表示數字及部分字母。其核心技術基於磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料，此材料專為發射黃光波長區域的光線而設計。相較於舊式技術如標準磷化鎵（GaP），此材料系統以其高效率與卓越亮度而聞名。該元件配備灰色面板與白色段碼標記，與黃色發光結合，創造出高對比度、易於辨讀的字元，特別是在各種環境光照條件下。

1.1 核心優勢與目標市場

此顯示器提供多項關鍵優勢，使其適用於一系列工業與消費性應用。其高亮度與優異對比度確保了即使在明亮環境下仍具備可讀性。寬廣的視角允許從不同位置清晰觀看顯示內容，這對於面板儀表與儀器設備至關重要。LED技術的固態可靠性意味著其具有長使用壽命、耐衝擊與振動，以及快速響應時間。低功耗需求使其相容於電池供電或低電壓數位邏輯電路。典型的目標市場與應用包括測試與量測設備（如三用電錶、示波器）、工業控制面板、汽車儀表板指示燈、消費性電器，以及任何需要緊湊、可靠數字顯示的電子裝置。

2. 技術參數與客觀解讀

2.1 光度學與光學特性

光度學性能是顯示器功能的核心。在順向電流（If）為1 mA時，平均發光強度（Iv）規格介於200至600微燭光（µcd）之間。此範圍表示亮度分級或分選過程。典型值可能落在這個範圍的中間。峰值發射波長（λp）為588 nm，主波長（λd）為587 nm，兩者均在If=20mA下量測。這些數值明確將輸出定位在可見光譜的純黃色區域。15 nm的光譜線半寬度（Δλ）表示相對較窄的光譜頻寬，從而產生飽和、純淨的黃色，不會顯著擴散至相鄰的綠色或橙色波長。最大2:1的發光強度匹配比規定了同一數字內不同段碼間允許的亮度變化，確保外觀均勻。

2.2 電氣參數

電氣特性定義了顯示器與驅動電路之間的介面。每段順向電壓（Vf）在If=20mA時，典型值為2.6V，最大值為2.6V。這是設計限流電阻或恆流驅動電路的關鍵參數。低順向電壓有利於低電壓系統設計。每段反向電流（Ir）在反向電壓（Vr）為5V時，最大值為100 µA，表示LED反向偏壓時的漏電流，這對於多工掃描電路很重要。絕對最大額定值提供了硬性限制：每段連續順向電流為25 mA（在25°C以上需降額使用），脈衝條件下的峰值順向電流為60 mA，以及每段最大功耗為40 mW。超過這些額定值可能導致LED晶片立即或逐漸劣化。

2.3 熱與環境規格

此元件的額定工作溫度範圍為-35°C至+85°C。此寬廣範圍使其適用於嚴苛的室內外環境。儲存溫度範圍相同。焊接溫度規格對於組裝至關重要：元件可承受最高260°C的溫度，最長3秒，量測點位於封裝安裝平面下方1.6mm（1/16英吋）處。這定義了在PCB組裝過程中必須使用的迴流焊溫度曲線，以防止對內部晶粒、打線或塑膠封裝造成熱損傷。

3. 分級系統說明

規格書明確指出此元件已按發光強度分級。這指的是製造過程中執行的分級或分選程序。由於半導體磊晶生長與晶片製造過程中的固有變異，同一生產批次的LED可能具有略微不同的光學輸出。為了確保終端使用者的一致性，製造出的單元會根據其在標準測試電流（可能為1mA或20mA）下量測到的發光強度進行測試，並分選到不同的級別中。規定的200至600 µcd範圍代表了此產品所提供的各級別亮度分布。設計者必須知悉，特定單元的實際亮度將落在這個預先定義的範圍內。嚴格的光譜規格（波長）表明顏色分級也受到嚴格控制，確保所有單元具有一致的黃色色調。

4. 性能曲線分析

雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類元件的典型曲線對於深入設計至關重要。這些通常包括：順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：此非線性曲線顯示施加於LED兩端的電壓與所產生電流之間的關係。對於確定適當的串聯電阻值以達到所需工作電流至關重要。發光強度 vs. 順向電流（L-I曲線）：此圖表顯示光輸出如何隨著驅動電流增加而增加。在一定範圍內通常是線性的，但在高電流下會飽和。發光強度 vs. 環境溫度：此曲線顯示光輸出如何隨著LED接面溫度升高而降低。了解此降額特性對於在高環境溫度下運作的應用至關重要。光譜分布曲線：相對強度與波長的關係圖，直觀地確認了15nm的半寬度以及588nm的峰值。

5. 機械與封裝資訊

此元件採用標準單一位數、10腳位、側視DIP（雙列直插式封裝）格式。封裝尺寸以公釐為單位提供，標準公差為±0.25 mm。0.3英吋字高（7.62mm）指的是發光字元的物理尺寸。灰色面板與白色段碼是塑膠成型的一部分。腳位連接圖至關重要：它顯示了共陽極配置，具有兩個共陽極腳位（1和6），用於冗餘或降低每腳位的電流密度。其他腳位（2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10）分別是段碼F, G, E, D, 小數點, C, B, 和A的陰極。內部電路圖確認該數字的所有LED段碼共用一個共用的正極連接（陽極），而每個段碼有其各自的負極連接（陰極）。此配置通常由灌電流驅動IC驅動，該IC將要點亮的段碼陰極接地。

6. 焊接與組裝指南

關鍵的組裝指南是焊接溫度規格：在安裝平面下方1.6mm處，最高260°C持續3秒。這對應於標準的無鉛迴流焊溫度曲線（例如，IPC/JEDEC J-STD-020）。該曲線必須確保元件本體不超過此溫度/時間限制，以防止對環氧樹脂、LED晶片或內部打線造成損壞。對於手工焊接，應使用溫控烙鐵，並盡量縮短接觸時間。在處理和組裝過程中應遵守標準的ESD（靜電放電）預防措施，因為LED晶片對靜電敏感。儲存應在規定的-35°C至+85°C範圍內的乾燥、常溫環境中，如果延長保存期限，最好使用防潮元件（MSD）袋。

7. 包裝與訂購資訊

料號為LTS-3861JS。LTS前綴可能表示Lite-On的顯示器產品，3861是特定系列/型號，JS可能表示顏色（黃色）和封裝樣式。規格書未指定批量包裝細節（管裝、托盤或捲帶），但此類顯示器通常以防靜電管或彈夾包裝供應，用於自動插件，或以捲帶包裝供應，用於帶狀包裝自動貼裝。包裝上的標籤通常會包含料號、數量、日期代碼，以及發光強度分級代碼（如適用）。

8. 應用建議

典型應用電路：共陽極配置最適合由具有開汲極或開集極輸出的微控制器或專用驅動IC驅動。必須在每個陰極腳位（或每個驅動器輸出）串聯一個限流電阻。電阻值使用公式 R = (Vcc - Vf) / If 計算，其中Vcc是電源電壓，Vf是LED的順向電壓（設計時使用2.6V以保留餘裕），If是所需的順向電流（例如，10-20 mA以達到全亮度）。對於多工掃描多位數字，共陽極會依序切換（掃描），同時為每個數字驅動相應的陰極。設計考量：1)電流限制：務必使用串聯電阻或恆流驅動器。2)熱管理：雖然功耗低，但在高環境溫度或高連續電流下運作時，仍需確保足夠的通風。3)視角：安裝顯示器時，需考慮預期使用者的視線與指定的寬廣視角之間的關係。4)亮度控制：亮度可透過改變順向電流（在額定值內）或對驅動器使用脈衝寬度調變（PWM）來調整。

9. 技術比較與差異化

LTS-3861JS的主要差異化特點在於其使用AlInGaP材料產生黃光。相較於舊式的GaP:Y（摻雜黃色的磷化鎵）技術，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，從而在相同驅動電流下產生更高亮度，或在較低功率下達到相似亮度。它還提供了更優異的色純度與飽和度。相較於使用彩色濾光片後方的濾光或螢光粉轉換白光LED來產生黃光，AlInGaP直接發射黃光效率更高，並且在溫度和電流變化下具有更穩定的色點。0.3英吋字高是標準尺寸，在可讀性與電路板空間消耗之間提供了良好的平衡，介於較小的0.2英吋與較大的0.5英吋或0.56英吋顯示器之間。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：對於5V電源，我應該使用多大的電阻值？答：對於目標電流20mA和Vf為2.6V，R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120歐姆。標準的120Ω或150Ω電阻是合適的。問：我可以直接從微控制器腳位驅動它嗎？答：不建議從MCU腳位提供共陽極所需的電流，因為整個數字的總電流（例如，8段 * 20mA = 160mA）會超過腳位額定值。請使用MCU來控制電晶體或驅動IC。如果每段電流不超過MCU腳位的灌電流額定值（例如，25mA），則可以透過MCU腳位來灌入陰極電流（每段）。問：為什麼有兩個共陽極腳位（1和6）？答：為了冗餘設計並分散總陽極電流。當所有段碼都點亮時，總電流會流入共陽極。擁有兩個腳位可以降低每腳位的電流密度，提高可靠性，並提供備用連接。它們應在PCB上連接在一起。問：發光強度匹配比2:1是什麼意思？答：這表示在相同測試條件下，數字中最亮的段碼亮度不會超過最暗段碼亮度的兩倍，確保視覺上的均勻性。

11. 實務設計與使用案例

案例：設計一個簡單的數位電壓表讀數顯示：一位設計師正在創建一個3位數的直流電壓表顯示。他們選擇了三個LTS-3861JS顯示器。微控制器的ADC讀取電壓，將其轉換為數值，並驅動顯示器。使用專用的7段顯示器驅動IC（如MAX7219或多工掃描移位暫存器）作為MCU少量I/O腳位與24條段碼線（3位數 * 8段）及3條共陽極線之間的介面。驅動IC處理多工掃描，以高頻率依序刷新每個數字以避免閃爍。設計師根據驅動器的輸出電壓和所需亮度計算串聯電阻。PCB佈局將顯示器排成一列，並仔細佈線以避免串擾。灰色面板與黃色段碼提供了經典、高對比度的儀器外觀。寬廣的工作溫度範圍確保了在工作室環境中的功能性。

12. 工作原理簡介

基本工作原理基於半導體p-n接面的電致發光。AlInGaP晶片由鋁、銦、鎵和磷化物層組成，磊晶生長在不透明的砷化鎵（GaAs）基板上。當施加超過接面內建電位（約2V）的順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入主動區域。當這些電荷載子復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定能隙決定了發射光的波長（顏色），在本例中為黃色（約587-588 nm）。不透明的GaAs基板會吸收向下發射的任何光線，通過防止可能使段碼模糊的內部反射來提高對比度。

13. 技術趨勢與背景

AlInGaP技術代表了紅、橙、琥珀和黃色可見光LED效率的重大進步。在性能關鍵的應用中，它已在很大程度上取代了舊式的GaAsP和GaP技術。顯示器技術的趨勢是朝向更高整合度與微型化。雖然像LTS-3861JS這樣的獨立7段顯示器在許多應用中仍然至關重要，但點矩陣LED顯示器和OLED的使用日益增長，以提供顯示圖形和文字的更大靈活性。然而，對於簡單、明亮、低成本且高度可靠的數字讀數，像這樣的專用7段LED，特別是採用AlInGaP等高效材料，由於其簡單性、穩健性和出色的可讀性，在電子設計中繼續扮演著重要且持久的角色。