LTS-3403JS LED顯示器規格書 - 0.8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-3403JS是一款單色七段式字母數字顯示模組，專為需要清晰、明亮數字讀數的應用而設計。其主要功能是透過選擇性點亮各個LED段，以視覺方式呈現數字（0-9）和一些有限的字符。其核心技術基於磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料，該材料被設計為發射黃光波長。這種特定的材料選擇提供了效率、亮度和色彩純度之間的平衡。該元件被歸類為共陰極型，這意味著LED段的陰極（負極端）在內部連接在一起，當使用灌電流驅動器時可簡化驅動電路。其物理設計採用淺灰色面板和白色段輪廓，在段點亮時增強了對比度和可讀性。

2. 深入技術參數分析

本節詳細解析了元件在指定條件下的操作限制和性能特性。

2.1 絕對最大額定值

這些參數定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。為確保可靠性能，不建議在或接近這些極限下操作。

• 每段功耗：40 mW。這是單一段落在無損壞風險下，能轉換為熱和光的最大電功率。
• 每段峰值順向電流：60 mA。此電流僅允許在佔空比為1/10、脈衝寬度為0.1 ms的脈衝條件下使用。用於短暫的高強度閃爍。
• 每段連續順向電流：在25°C時為25 mA。當環境溫度（Ta）超過25°C時，此額定值會以0.33 mA/°C的速率線性下降，此過程稱為降額。
• 每段逆向電壓：5 V。在逆向偏壓方向超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。該元件額定可在此環境溫度範圍內運作和儲存。
• 焊接溫度：在波峰焊或迴流焊過程中，於元件安裝平面下方1.6mm（1/16英吋）處測量，最高溫度為260°C，最長時間為3秒。

2.2 電氣與光學特性

這些是在環境溫度（Ta）為25°C、指定測試條件下測得的典型性能參數。

• 平均發光強度（I_V）：當每段以順向電流（I_F）1 mA驅動時，範圍從320 μcd（最小）到700 μcd（最大），並隱含典型值。這是衡量光輸出感知亮度的指標。
• 峰值發射波長（λ_p）：588 nm（典型值）。這是光輸出功率最大的波長，定義了黃色。
• 譜線半高寬（Δλ）：15 nm（典型值）。這表示光譜純度；數值越小，表示黃色越單色（純淨）。
• 主波長（λ_d）：587 nm（典型值）。這是人眼感知的波長，與峰值波長非常接近。
• 每段順向電壓（V_F）：在I_F= 20 mA時，範圍從2.05 V（最小）到2.6 V（最大）。這是LED導通時兩端的電壓降。
• 每段逆向電流（I_R）：當施加逆向電壓（V_R）5 V時，為100 μA（最大）。
• 發光強度匹配比（I_V-m）：2:1（最大）。這規定了同一數字的不同段之間或數字之間允許的最大亮度變化，確保外觀均勻。

測量注意事項：發光強度是使用近似於人眼明視覺（適應日光）光譜靈敏度的感測器和濾光片組合進行測量，如國際照明委員會（CIE）所定義。

3. 分級系統說明

規格書指出該元件已按發光強度分類。這指的是稱為分級的生產後分類過程。在製造過程中，AlInGaP材料的外延生長和處理的微小變化可能導致順向電壓（V_F）和發光強度（I_V）等關鍵參數的差異。為了確保最終用戶的一致性，製造出的單元會根據這些測量值進行測試並分類到特定的級別或組別中。對於LTS-3403JS，主要的分級標準是1 mA下的發光強度，如指定的最小值（320 μcd）和最大值（700 μcd）所示。這使得設計師可以在其應用需要多個顯示器之間亮度嚴格匹配時，從特定的強度級別中選擇元件。

4. 性能曲線分析

規格書引用了典型電氣/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：

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：顯示指數關係。該曲線將指示在常見驅動電流（如1 mA和20 mA）下的典型V_F。
• 發光強度 vs. 順向電流：展示光輸出如何隨電流增加，通常在操作範圍內呈近線性關係，然後在極高電流下可能飽和。
• 發光強度 vs. 環境溫度：說明隨著接面溫度升高，光輸出會下降，這是高亮度或高溫應用中熱管理的關鍵因素。
• 光譜分佈：相對強度與波長的關係圖，顯示約588 nm處的峰值和半高寬，確認黃色光發射。

這些曲線對於設計師模擬顯示器在表格未明確涵蓋的不同操作條件下的行為至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

該元件具有定義的物理外形。所有尺寸均以毫米（mm）為單位提供，標準公差為±0.25 mm（0.01英吋），除非尺寸圖上另有註明。關鍵特徵是0.8英吋數字高度，對應20.32 mm，定義了字符大小。

5.2 接腳配置與內部電路

LTS-3403JS採用18接腳封裝。接腳定義如下：接腳4、6、12和17是共陽極。段陰極分配給特定接腳：A(2)、B(15)、C(13)、D(11)、E(5)、F(3)、G(14)。此外，它還具有左（L.D.P，接腳7）和右（R.D.P，接腳10）小數點。接腳1、8、9、16和18標記為無接腳（可能未使用或僅機械性存在）。內部電路圖顯示主數字段採用共陰極配置，這意味著所有段陰極是分開的，而陽極是共用的。小數點可單獨存取。

6. 焊接與組裝指南

絕對最大額定值提供了關鍵的焊接參數：在焊接過程中，元件可承受最高260°C的溫度，最長3秒。這對於波峰焊或紅外線迴流焊曲線是典型的。切勿超過此熱極限，以防止損壞內部焊線、LED晶片或塑膠封裝。設計師應遵循標準的JEDEC或IPC指南進行PCB焊盤設計，確保適當的焊盤尺寸和間距，以利於形成良好的焊點並避免橋接。元件在使用前應儲存在其原始的防潮袋中，以防止吸濕，這可能在迴流焊過程中導致爆米花現象（封裝開裂）。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

LTS-3403JS適用於需要清晰、可靠數字顯示的廣泛應用，包括：

• 測試與測量設備：三用電錶、頻率計數器、電源供應器。
• 工業控制：面板儀錶、製程指示器、計時器顯示。
• 消費性電子產品：音響設備（擴大機、接收器）、廚房電器。
• 汽車改裝市場：儀錶和讀數顯示（需符合環境規格）。
• 低功耗可攜式裝置：其優異的低電流性能（低至1mA/段）對於電池續航力是一大優勢。

7.2 設計考量

• 限流：LED是電流驅動裝置。每個共陽極必須串聯一個限流電阻，或者必須使用恆流驅動器，以防止超過最大連續電流，特別是考慮到V_F可能變化。
• 多工掃描：對於多位數顯示器，多工掃描（在數字間快速循環供電）常用於減少接腳數和功耗。LTS-3403JS的共陰極設計非常適合此應用。其峰值電流額定值（60mA）允許在多工掃描期間使用更高的脈衝電流以達到感知亮度。
• 視角：廣視角特性對於可能從軸外位置觀看顯示器的應用非常有益。
• 熱管理：雖然功耗低，但在高環境溫度下或以較高電流驅動時，應注意連續電流的降額曲線。

8. 技術比較與差異化

根據其規格書，LTS-3403JS的主要差異化優勢包括：

• 材料（AlInGaP）：與GaAsP等舊技術相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率和更好的溫度穩定性，從而實現更亮、更一致的輸出。
• 低電流操作：其在低至每段1 mA電流下的優異性能表徵和測試，使其在超低功耗應用中脫穎而出，而其他顯示器在該應用中可能昏暗或不穩定。
• 段匹配：該元件經過段匹配測試，確保數字所有段的亮度均勻，這對於專業級外觀至關重要。
• 高對比度封裝：淺灰色面板配白色段，即使在未通電時也能提供高對比度，提高了整體可讀性。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以直接從5V微控制器接腳驅動此顯示器嗎？

答：不行。典型順向電壓為2.05-2.6V。在沒有限流電阻的情況下將其直接連接到5V會導致過量電流，從而損壞LED。必須根據電源電壓（例如5V）、LED的V_F和所需的I_F.

計算串聯電阻。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長是發射光譜的物理峰值。主波長是人眼感知的、與光顏色匹配的單一波長。對於像這種黃光LED這樣的單色光源，它們非常接近（587nm vs 588nm）。_F問：最大連續電流是25mA，但V

的測試條件是20mA。我應該使用哪個進行設計？

答：20mA是標準測試條件，也是良好亮度的常見操作點。您可以設計為20mA。25mA額定值是絕對最大值；不建議在未考慮散熱的情況下在此極限附近設計，以確保長期可靠性。

問：如何使用左、右小數點？

答：它們是獨立的LED。接腳7（L.D.P）是左小數點的陰極，接腳10（R.D.P）是右小數點的陰極。要點亮其中一個，必須將其陰極接腳接地（透過一個電阻），並將電壓供應到其中一個共陽極（接腳4、6、12、17）。

10. 實用設計範例場景：

1. 設計一個由5V電源供電的單數字電壓錶讀數顯示，目標段電流為10 mA以獲得足夠亮度。電路配置：
2. 使用共陰極配置。將所有段陰極（A-G、DP）透過限流電阻連接到微控制器的各個I/O接腳。將所有四個共陽極（接腳4、6、12、17）一起連接到5V電源軌。電阻計算：_F假設在10mA下最壞情況的V_{為2.6V。電阻值 R = (V}電源_F- V_F) / I²= (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 歐姆。標準的220或270歐姆電阻將是合適的。電阻中的功耗 P = I²R = (0.01)
3. * 240 = 0.024W，因此標準的1/4W電阻即可。微控制器介面：
4. 要顯示一個數字（例如'7'），微控制器會將其連接到段A、B和C的接腳設定為邏輯低電位（灌電流），同時將其他接腳保持在高電位。這就完成了從5V（陽極）透過LED和電阻到微控制器接地的電路，點亮段A、B和C。多工掃描擴展：

對於4位數顯示器，您將需要四個LTS-3403JS單元。將所有對應的段陰極連接在一起（所有'A'接腳連接在一起，依此類推）。每個顯示器的共陽極將由電晶體開關單獨控制。微控制器快速循環，一次啟用一個數字的陽極，同時輸出該數字的段圖案。視覺暫留使所有數字看起來同時點亮。

11. 工作原理

LTS-3403JS基於半導體p-n接面的電致發光原理運作。活性材料是AlInGaP。當施加超過接面閾值（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活性區域。當這些電荷載子復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定成分決定了能隙能量，這直接決定了發射光子的波長（顏色）——在本例中，是約587-588 nm的黃光。數字的每一段都是一個具有自己p-n接面的獨立LED。共陰極配置意味著主數字所有這些接面的n側（陰極）在內部連接，而p側（陽極）則分開以進行單獨的段控制。

12. 技術趨勢