LTS-6980HR LED顯示器規格書 - 0.56英吋數位高度 - 2.6V順向電壓 - 紅色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-6980HR是一款高效能的七段式數位LED顯示器模組。其主要功能是在各種電子設備中提供清晰、明亮的數位讀數。其核心技術採用先進的LED晶片，具體為GaP基板上的GaP磊晶層以及非透明GaAs基板上的AlInGaP，以實現其特有的高效率紅光發射。該裝置具有紅色面板與紅色發光段，確保了出色的對比度與可視性。

1.1 主要特性與優勢

此顯示器設計具備多項關鍵特性，使其適用於要求嚴苛的應用：

• 0.56英吋數位高度（14.22 mm）：提供易於從遠處辨識的字元尺寸，非常適合儀表板、工業控制裝置與消費性電子產品。
• 連續均勻的發光段：發光段設計追求視覺一致性，消除了可能影響可讀性的間隙或不規則性。
• 低功耗需求：為高效率而設計，使其能整合至電池供電或注重能耗的裝置中。
• 高亮度與高對比度：明亮的紅光發射與紅色面板相結合，創造出能在各種環境光照條件下保持清晰可見的高對比度顯示效果。
• 寬廣視角：光學設計確保顯示字元即使在偏軸角度觀看時仍能保持清晰可辨。
• 固態可靠性：作為LED裝置，相較於其他顯示技術，它提供了更長的使用壽命、抗衝擊性與耐振動性。
• 依發光強度分級：裝置根據其光輸出進行分級，讓設計師能為多位數顯示器選取亮度一致的單元。
• 無鉛封裝（符合RoHS規範）：製造過程符合環保法規，適合全球市場。

1.2 裝置配置

LTS-6980HR配置為共陰極顯示器。這意味著所有LED發光段的陰極在內部連接在一起。特定的零件編號表示這是一款帶有右側小數點的紅色顯示器。驅動共陰極顯示器通常需要將共陰極接腳連接到接地端，並透過限流電阻對應要點亮的發光段之個別陽極接腳施加正電壓。

2. 技術參數：深入客觀分析

本節提供裝置操作極限與性能特性的詳細、客觀解析。理解這些參數對於可靠的電路設計以及確保顯示器在其指定壽命內運作至關重要。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致裝置永久損壞的應力極限。不保證在這些極限下或接近極限的運作，正常使用中應避免。

• 每段功耗：最大75 mW。超過此值可能導致過熱並加速LED晶片的劣化。
• 每段峰值順向電流：在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）為100 mA。此額定值適用於多工方案中使用的短暫、高電流脈衝，不適用於連續操作。
• 每段連續順向電流：在25°C時為25 mA。此電流會隨著環境溫度（Ta）高於25°C而線性遞減，遞減率為0.33 mA/°C。例如，在85°C時，最大允許連續電流約為：25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) ≈ 5.2 mA。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。裝置可在此完整範圍內儲存或操作。
• 焊接條件：裝置可承受波峰焊接，焊錫槽位於裝置安裝平面下方1/16英吋（≈1.6mm）處，於260°C下持續3秒。組裝期間，裝置本體本身的溫度不得超過最大額定溫度。

2.2 電氣與光學特性

這些是在標準測試條件下（Ta=25°C）測得的典型性能參數。它們定義了裝置在設計良好的電路中將如何表現。

• 平均發光強度（Iv）：當以10 mA的順向電流（IF）驅動時，範圍從800 µcd（最小值）到2400 µcd（典型值）。這是亮度的主要衡量標準。
• 峰值發射波長（λp）：在IF=20mA時，典型值為635 nm。這是光輸出功率最大的波長。
• 譜線半高寬（Δλ）：典型值為40 nm。這表示光譜純度；半高寬越窄，表示光色越單一（顏色越純）。
• 主波長（λd）：典型值為623 nm。這是人眼感知到、最能匹配該光線顏色的單一波長。
• 每段順向電壓（VF）：在IF=20mA時，範圍從2.0 V（最小值）到2.6 V（典型值）。設計師必須確保驅動電路能提供足夠的電壓，以在此範圍內達到所需的電流。註明容差為±0.1V。
• 每段反向電流（IR）：當施加5V反向電壓（VR）時，最大值為100 µA。此參數僅供測試用途；裝置並非設計用於連續反向偏壓操作。
• 發光強度匹配比（Iv-m）：在IF=10mA時，各段之間最大為2:1。這確保了單一數位內所有發光段的亮度均勻性。
• 串擾：規定為≤ 2.5%。這指的是當相鄰發光段被驅動時，由於電氣洩漏或光耦合導致某段出現非預期的發光。

3. 分級系統說明

規格書指出，裝置是根據發光強度進行分類的。這是一個關鍵的品質控制與設計考量。在LED製造中，輸出存在自然變異。為了確保最終產品的一致性，LED會根據特定參數進行測試並分類到不同的"分級"中。

對於LTS-6980HR，主要的分級標準是發光強度（Iv）。當設計一個同時使用兩個或更多此類顯示器的應用時（例如，多位數計數器），強烈建議選用來自相同強度分級的顯示器。使用不同分級的顯示器可能導致數位之間的亮度出現明顯差異，造成不均勻且不專業的外觀。如應用筆記中所警示，設計師應與供應商諮詢，在訂單中指定分級要求，以避免此"色調不均"問題。

4. 性能曲線分析

雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類裝置的典型性能曲線將包括：

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：此非線性曲線顯示施加在LED兩端的電壓與所產生電流之間的關係。對於選擇適當的限流電阻值至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流（I-L曲線）：此圖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，但在高電流下會飽和。
• 發光強度 vs. 環境溫度：此曲線展示光輸出如何隨著LED接面溫度上升而下降。它突顯了熱管理的重要性，特別是在高電流或溫暖環境中操作時。
• 光譜功率分佈：顯示在波長光譜上發射的相對光功率圖，以主波長和峰值波長為中心。

這些曲線讓設計師能夠預測在非標準條件下（不同電流、溫度）的性能，並優化其設計以實現效率與長壽命。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與公差

顯示器具有定義的實體佔位面積。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為公釐。
• 除非另有規定，一般公差為±0.25 mm。
• 接腳尖端偏移公差為±0.4 mm。
• 對顯示器面板有特定的品質控制：發光段上的異物必須≤10 mils，表面油墨汙染≤20 mils，發光段內氣泡≤10 mils。
• 反射器彎曲必須≤其長度的1%。
• 建議使用1.0 mm的印刷電路板（PCB）孔徑來安裝接腳。

5.2 接腳配置與電路圖

裝置採用標準的10接腳單排配置。內部電路圖顯示為共陰極架構。接腳定義如下：

• 接腳 1：E段陽極
• 接腳 2：D段陽極
• 接腳 3：共陰極 1
• 接腳 4：C段陽極
• 接腳 5：右側小數點（R.D.P.）陽極
• 接腳 6：B段陽極
• 接腳 7：A段陽極
• 接腳 8：共陰極 2
• 接腳 9：F段陽極
• 接腳 10：G段陽極

兩個共陰極接腳（3和8）在內部相連。將其中一個或兩個連接到接地端即可啟用顯示器。

6. 焊接、組裝與儲存指南

6.1 焊接與組裝

規定了最大焊接回流條件。組裝期間：

• 避免使用不合適的工具或方法對顯示器本體施加異常力量，因為這可能導致物理損壞。
• 如果使用壓敏黏合劑將裝飾膜或覆蓋層貼附於顯示器表面，不建議讓此膜面與前面板或外殼緊密接觸。外力可能導致薄膜從其原始位置移位。

6.2 儲存條件

適當的儲存對於防止劣化至關重要，特別是接腳的氧化。

• 標準儲存（在原包裝中）：溫度：5°C 至 30°C。濕度：低於60% RH。
• 如果無法滿足這些條件，可能發生接腳氧化，使用前需要重新電鍍。不建議長期大量庫存儲存。
• 如果防潮袋開封超過6個月，建議將裝置在60°C下烘烤48小時，並在一週內完成組裝。

7. 應用建議與設計考量

LTS-6980HR適用於辦公室、通訊與家庭應用中的普通電子設備。對於需要極高可靠性、故障可能危及安全的應用（航空、醫療等），建議進行專門諮詢。

7.1 電路設計最佳實務

• 遵守絕對最大額定值：電路設計必須嚴格遵守電流、功率與溫度的限制。
• 防止過驅動：過大的電流或高操作溫度將導致嚴重的光輸出衰減或提早失效。
• 防止反向電壓與暫態：驅動電路應包含保護措施（例如，二極體），以防止在開機/關機期間因反向電壓或電壓突波造成損壞。
• 使用恆流驅動：這是推薦的方法，可確保一致的發光強度與顏色，不受順向電壓變化的影響。
• 考量順向電壓範圍：電路設計必須確保即使在LED的VF處於最大規定值（典型值2.6V + 容差）時，也能提供預期的驅動電流。
• 熱降額：考慮到0.33 mA/°C的電流降額因子，所選擇的操作電流對於預期的最高環境溫度必須是安全的。
• 避免反向偏壓：即使是很小的反向偏壓，也可能導致LED晶片內的金屬遷移，增加漏電流或造成短路。
• 管理環境條件：避免在高濕度環境中溫度急劇變化，以防止顯示器上形成凝結水。

7.2 典型應用場景

此顯示器非常適合各種需要清晰、可靠數位指示的應用，包括但不限於：

• 測試與量測設備（三用電錶、頻率計數器）
• 工業控制面板與製程計時器
• 消費性家電（微波爐、烤箱、音響設備）
• 銷售點終端機與計算機
• 汽車改裝儀錶與顯示器

8. 技術比較與差異化

雖然規格書中未提供與特定競爭零件的直接比較，但LTS-6980HR的規格使其具有競爭力。其主要差異化因素可能包括：

• 材料技術：同時使用GaP和AlInGaP晶片技術，可在性能上取得平衡，可能提供良好的效率與理想的紅色色點。
• 高亮度與對比度：規定的發光強度範圍（高達2400 µcd @10mA）以及紅光配紅面板的設計，旨在滿足需要極佳可視性的應用。
• 堅固的結構與規格：對於功率、電流降額與環境耐受性的詳細額定值，顯示其設計著重於可靠性。
• 全面的應用指導：包含詳細的注意事項與儲存指南，有助於設計師正確使用裝置，可能減少現場故障。

9. 常見問題解答（基於技術參數）

Q1：峰值波長（635nm）與主波長（623nm）有何不同？

A1：峰值波長是物理上光功率最高的點。主波長是基於人眼色彩感知（CIE標準）計算出的數值，最能代表我們看到的顏色。兩者略有差異是常見的。

Q2：我可以用5V微控制器接腳直接驅動此顯示器嗎？

A2：不行。您必須在每個發光段陽極串聯一個限流電阻。電阻值取決於您的電源電壓（例如，5V）、LED的順向電壓（約2.0-2.6V）以及您期望的順向電流（例如，10-20mA）。例如，在5V、2.3V Vf和15mA下：R = (5V - 2.3V) / 0.015A ≈ 180 Ω。

Q3：為什麼有兩個共陰極接腳（3和8）？

A3：它們在內部相連。此設計允許更靈活的PCB佈線，或者如果以高電流同時驅動所有發光段，可用於分流接地電流，可能改善性能。

Q4："發光強度匹配比 ≤ 2:1"是什麼意思？

A4：這意味著在同一個裝置內，在相同驅動條件下，最亮的發光段亮度不會超過最暗發光段的兩倍。這確保了均勻性。

Q5：儲存濕度規格有多關鍵？

A5：對於長期儲存非常關鍵。暴露在高濕度環境中可能導致鍍錫接腳氧化，造成焊接性不良。遵循儲存與烘烤建議對於可靠的組裝至關重要。

10. 設計與使用案例研究

情境：設計一個4位數電壓錶顯示器。

一位設計師正在製作一個桌上型數位電壓錶。他選用了四個LTS-6980HR顯示器。基於此規格書的關鍵設計步驟將包括：

1. 驅動方法：為了最小化微控制器I/O接腳的使用，他們選擇多工驅動。他們將四個顯示器所有對應的發光段陽極（A, B, C...）連接在一起。每個顯示器的共陰極接腳連接到一個由MCU控制的獨立電晶體。
2. 電流計算：為了獲得良好的可視性，他們將目標設定為每段15mA。使用最大Vf 2.6V和5V電源，他們計算最壞情況下的限流電阻：R_min = (5V - 2.6V) / 0.015A ≈ 160 Ω。他們選擇了一個標準的150 Ω電阻，知道實際電流會隨著Vf略有變化。
3. 峰值電流檢查：在多工設計中，每個數位僅在1/4的時間內點亮（25%工作週期）。為了達到平均電流15mA，在其點亮期間的峰值電流必須是15mA / 0.25 = 60mA。他們必須驗證此60mA脈衝是否在100mA峰值電流額定值內，並且如果接近100mA，工作週期是否≤10%。
4. 熱考量：預計外殼最高溫度為50°C。每段降額後的連續電流為：25 mA - ((50°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) ≈ 16.75 mA。他們設計的15mA（平均）電流是安全的。
5. 採購：他們向供應商指定，所有四個顯示器必須來自相同的發光強度分級，以確保整個讀數的亮度均勻。
6. PCB佈局：他們使用建議的1.0mm孔徑來安裝接腳，並確保佈局不會對顯示器本體施加機械應力。

11. 工作原理

LTS-6980HR基於半導體材料中電致發光的基本原理運作。當在LED晶片的p-n接面施加足夠的順向電壓（超過其能隙電壓）時，電子與電洞在主動區複合，以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定顏色（波長）由半導體材料的能隙能量決定。在此裝置中，使用GaP和AlInGaP材料來產生紅光。七個發光段是排列成8字型的獨立LED。透過選擇性地對這些發光段的不同組合施加電流，可以形成數字0-9以及一些字母。

12. 技術趨勢與背景

LTS-6980HR代表了一種成熟且可靠的段式顯示器技術。在更廣泛的顯示技術趨勢背景下：

• 固態優勢：與LCD或VFD相比，LED顯示器在需要堅固性、寬溫操作與長壽命的環境中持續保有優勢。
• 材料演進：使用AlInGaP代表相較於舊式GaAsP LED的進步，提供了更高的效率與更好的色彩穩定性。
• 市場定位：雖然點矩陣OLED和LCD在圖形與文數字顯示上提供了更大的靈活性，但七段式LED顯示器由於其簡單性、高亮度、低成本以及在直射陽光或黑暗條件下出色的可讀性，仍然是專用數位讀數顯示的最佳選擇。
• 整合趨勢：此類顯示器有朝向表面黏著裝置（SMD）版本發展的趨勢，以利自動化組裝。LTS-6980HR的穿孔設計適用於常見手動組裝或維修，或需要更高功率處理能力的應用。
• 驅動器整合：現代設計通常將此類分立顯示器與專用的LED驅動器IC配對使用，這些IC負責處理多工、電流調節與介面，從而簡化微控制器的軟硬體設計。