1. 產品概述
ELT-512SURWA/S530-A3是一款通孔安裝的七段數碼字母數字顯示模組。其採用標準工業尺寸，字元高度為14.22毫米，相當於0.56英吋。該裝置採用亮紅色的AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體晶片製成，並封裝在白色擴散樹脂中以增強發光效果和視角。顯示器的外表面為灰色處理，提供中性且專業的外觀，適用於各種面板設計。
此顯示器被歸類為低功耗元件，使其非常適合需要考慮能源效率的應用。它完全符合無鉛（Pb-free）和RoHS（有害物質限制）指令，確保其適用於在全球嚴格環境法規下銷售的產品。
此顯示器的主要設計目標，是在明亮的環境光線下仍能提供卓越的可靠性和可讀性。其標準尺寸和穿孔式封裝，使其成為原型設計和批量生產的通用選擇，能使用傳統焊接技術輕鬆整合到印刷電路板（PCBs）上。
1.1 核心優勢與目標市場
ELT-512SURWA/S530-A3的核心優勢源於其材料選擇與設計。採用AlGaInP技術的LED晶片，能提供高效率的亮紅色輸出與良好的色彩純度。白色擴散樹脂有助於將光線均勻散射到每個區段，減少熱點並確保照明均勻，這對於使用者的可讀性至關重要。
此裝置的目標市場廣泛，涵蓋任何需要清晰、可靠的數字或有限字母數字顯示的應用。其堅固性與標準介面使其成為工程師設計系統時的首選元件，這些系統需要以簡單有效的方式向最終使用者呈現數據。
2. Technical Parameter Deep Dive
透徹理解裝置規格對於正確的電路設計及確保長期可靠性至關重要。這些參數是在環境溫度(Ta)為25°C的標準測試條件下所定義。
2.1 Absolute Maximum Ratings
這些額定值定義了應力極限，超過此極限可能對裝置造成永久性損壞。不保證在此極限下或接近此極限的運作，在正常使用中應予以避免。
- Reverse Voltage (VR): 5V。反向偏壓超過此電壓可能導致接面立即崩潰。
- Continuous Forward Current (IF): 25mA。此為可連續施加的最大直流電流。
- 峰值順向電流 (IFP): 60mA。此僅允許在佔空比為10%或以下且頻率為1kHz的脈衝條件下。
- 功率耗散 (Pd): 60mW。裝置能以熱能形式消散的最大功率。
- Operating & Storage Temperature: -40°C 至 +85°C（工作），-40°C 至 +100°C（儲存）。
- 焊接溫度 (Tsol): 260°C，持續時間不超過5秒，此條件與標準波焊或迴流焊製程相容。
2.2 電光特性
這些特性描述了設備在正常操作條件下的性能。提供的典型值僅供設計參考，設計人員仍需考量最小與最大極限值。
- 發光強度 (Iv): 7.8mcd (最小值), 17.6mcd (典型值) 於 IF=10mA。此為每段之平均光輸出量。此參數適用 ±10% 的公差範圍。
- 峰值波長 (λp): 632nm (Typ) 於 IF=20mA。此為光譜輻射強度最高的波長。
- 主波長 (λd): 624nm (Typ) 於 IF=20mA。這是人眼感知到的波長，定義顏色為「亮紅色」。
- 頻譜帶寬 (Δλ): 20nm (典型值) 於 IF=20mA，表示發射的波長範圍。
- 順向電壓 (VF): 2.0V (典型值), 2.4V (最大值) 於 IF=20mA。設計人員必須確保驅動電路能提供足夠電壓。適用 ±0.1V 容差。
- 逆向電流 (IR): 100µA (最大值) 於 VR=5V.
3. 分級系統說明
數據手冊指出發光強度是「已分級的」。這指的是依據量測到的光輸出，將製造完成的顯示器進行分類的分級流程。屬於特定分級（或標籤上註記的「CAT」）的裝置，其發光強度會落在典型值（例如17.6mcd ±10%）周圍的一個定義範圍內。這讓設計師能為其應用選擇亮度一致的顯示器，確保產品中多個單元的外觀均勻性。順向電壓也被控制在嚴格的公差內（±0.1V），這簡化了限流電阻的計算，並確保同一批裝置的功耗與熱行為保持一致。
4. 性能曲線分析
該數據手冊提供了說明關鍵參數之間關係的典型曲線。這些對於理解非標準條件下的行為至關重要。
4.1 頻譜分佈
光譜分佈曲線顯示了不同波長下光線發射的相對強度。對於 ELT-512SURWA/S530-A3，此曲線的中心波長約為 632nm（峰值），典型頻寬為 20nm，證實了 AlGaInP 技術所具有的窄頻、純紅光發射特性。這造就了高色彩飽和度。
4.2 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
此曲線描繪了流經LED的電流與其兩端壓降之間的非線性關係。初始階段，在順向電壓達到閾值（此元件約為1.8-2.0V）之前，僅有極微小的電流流動。超過此點後，電流會隨著電壓的微小增加而急遽上升。這就是為什麼LED總是需搭配限流機制（電阻或恆流驅動器）來驅動，而非直接使用電壓源。
4.3 Forward Current Derating Curve
這是一條關於可靠性的關鍵曲線。它顯示了最大允許連續順向電流（IF隨著環境工作溫度升高，必須降低驅動電流。當溫度上升時，LED的內部效率會下降，其散熱能力也會減弱。為防止過熱和加速老化，必須相應地降低驅動電流。例如，在25°C時允許25mA，但在環境溫度85°C時，顯著降低的電流才是最大安全值。
5. 機械與封裝資訊
該元件採用標準的穿孔式DIP（雙列直插式封裝）格式。封裝尺寸圖提供了所有PCB佈局所需的關鍵機械尺寸，包括：
- 整體高度、寬度和深度。
- 引腳間距（pitch）與直徑。
- 段顯示窗尺寸與位置。
- 建議的PCB焊盤尺寸與間距。
除非另有說明，否則這些尺寸的公差通常為±0.25mm。內部電路圖顯示了七段顯示器與小數點（如有）的共陰極或共陽極配置，這對於設計正確的驅動電路至關重要。接腳定義標明了哪個接腳控制哪個段（A-G及DP）。
6. 焊接與組裝指南
本元件適用於標準焊接製程。焊接溫度的絕對最大額定值為260°C，持續時間最長5秒。此條件符合典型的波峰焊或手工焊接溫度曲線。關鍵在於切勿超過此時間/溫度組合，以避免過度的熱應力。建議對電路板進行預熱，以減少熱衝擊。焊接後，應根據標準PCB清潔程序清洗元件，確保無殘留焊劑，以免影響長期可靠性。
7. 封裝與訂購資訊
本裝置遵循特定的包裝流程，以確保在運輸與搬運過程中受到保護。
- 單元包裝: 13個元件裝於一條防靜電管中。
- 中層包裝: 63管裝入一個內盒。
- 外箱: 每4盒裝入一個運輸箱，每箱總計3,276件（13 x 63 x 4）。
包裝上的標籤包含用於追溯和識別的關鍵資訊：
- CPN：客戶零件編號（若已指定）。
- P/N：製造商零件編號（ELT-512SURWA/S530-A3）。
- 數量: 包裝內含數量。
- CAT: 發光強度等級 (分檔類別)。
- LOT No: 用於追溯的製造批號。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
如數據手冊所列，主要應用包括：
- 家用電器: 用於烤箱、微波爐、洗衣機和空調上的計時器、溫度設定或狀態碼顯示。
- 儀表板適用於測試設備、工業控制、汽車改裝儀錶及醫療裝置的讀數顯示。
- 數位讀數顯示器適用於任何需要數值輸出的裝置，例如時鐘、計數器、秤或簡易數據記錄器。
8.2 設計考量
- 電流限制：務必使用串聯電阻或恆流驅動器。使用公式 R = (Vsupply - VF) / IF. 使用 datasheet 中的最大 VF 以確保在最差條件下仍有足夠電流。
- 多工傳輸: 對於多位數顯示器，通常會使用多工掃描技術，以較少的I/O接腳來控制多個區段。請確保在此多工方案中的峰值電流不超過IFP rating.
- 視角: 白色擴散樹脂提供寬廣的視角。在進行機械設計時，請考量預期使用者相對於顯示器的位置。
- ESD Protection (靜電放電)：LED對靜電放擊敏感。組裝時應實施防靜電處理程序（使用接地工作站、防靜電手環）。若最終產品的輸入線路會暴露於使用者或外部環境，建議在輸入線路上添加瞬態電壓抑制元件。
9. 技術比較與差異化
與舊式技術如GaAsP（磷化砷化鎵）紅光LED相比，本顯示器採用的AlGaInP技術具有顯著更高的發光效率，能在相同驅動電流下產生更亮的輸出。其「亮紅色」色彩相較於標準紅色也更為飽和且視覺上更鮮明。在高振動或高可靠性應用中，通孔封裝相較於表面黏著元件能為PCB提供更優異的機械強度與熱傳導性能，儘管它需要手動或波峰焊接，且佔用較多的電路板空間。
10. 常見問題（基於技術參數）
Q: 我可以直接用5V微控制器引腳驅動這個顯示器嗎？
A: 不行。典型的順向電壓為2.0V。直接連接到5V會導致過大電流流動，從而損壞LED。您必須串聯一個限流電阻。例如，使用5V電源時，目標IF 電流為10mA，並使用最大安全電壓VF=2.4V：R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260Ω。使用270Ω的標準電阻是合適的。
Q: 對於這個顯示器，「共陰極」或「共陽極」是什麼意思？
A: 內部電路圖指定了配置。在共陰極顯示器中，所有段位LED的陰極（負極側）都連接到一個共同的引腳。您需要對其單獨的陽極引腳施加正電壓來驅動一個段位。在共陽極顯示器中，陽極是共用的。您必須查閱datasheet中的內部電路圖，以設計正確的驅動電路（源電流與汲電流）。
Q: 為何峰值順向電流額定值 (IFP) 會高於連續額定值 (IF)？
A> LEDs can handle short pulses of higher current without overheating, as there is time for the junction to cool between pulses. This allows for brighter display multiplexing or pulsed operation. The 1/10 duty cycle and 1kHz frequency are the defined safe conditions for this peak current.
11. 實務設計與使用案例
案例：設計一個簡易數位電壓表讀數顯示
一位工程師正在構建一個0-30V直流電壓表。類比數位轉換器（ADC）輸出一個BCD（二進制編碼十進制）訊號。此BCD資料需要使用解碼器/驅動器IC（例如用於共陽極顯示器的7447）轉換為7段顯示格式。ELT-512SURWA/S530-A3顯示器將連接到此驅動器IC的輸出端。工程師必須：
1. 確認驅動器IC的輸出電流能力與顯示器的IF 需求（例如，每段10-20mA）。
若驅動IC未內建限流功能，請計算並在驅動IC輸出端與顯示器引腳之間放置限流電阻。
根據封裝尺寸設計PCB佈局，確保引腳對位正確。
考慮在驅動器的消隱或強度控制引腳上使用PWM（脈衝寬度調變）來增加調光功能，該功能將調變各段的佔空比以控制亮度，而無需改變電流。
12. 原理介紹
七段顯示器是由七個矩形LED元件（段）組裝而成，排列成一個「8」字形。透過點亮這些段的特定組合，可以顯示所有十進制數字（0-9）以及部分字母（如A、C、E、F）。每個段都是一個獨立的LED。在ELT-512SURWA/S530-A3中，這些LED採用AlGaInP半導體材料製成。當施加超過二極體閾值的正向電壓時，電子和電洞在半導體的主動區域復合，以光子（光）的形式釋放能量。AlGaInP材料的特定能隙決定了發射光的波長（顏色），在此例中為亮紅色。光線隨後透過白色環氧樹脂封裝進行擴散和塑形，形成可見的段。
13. 發展趨勢
儘管像ELT-512SURWA/S530-A3這類穿孔式顯示器在維修、業餘愛好者及特定工業市場中仍至關重要，但電子產業的整體趨勢明顯朝向表面黏著技術（SMT）發展。SMT顯示器具有尺寸更小、高度更低、適合自動化取放組裝，且透過直接貼裝於PCB上通常能提供更好的熱性能。在高亮度應用中，會使用如InGaN（氮化銦鎵）等新材料來產生藍色、綠色和白色等色彩。然而，對於標準紅色顯示器，AlGaInP仍然是高效且具成本效益的解決方案。未來的發展可能包括整合驅動器和控制器的顯示器，以減少外部元件數量，並使用先進塑料或塗層來實現更寬的視角及陽光下更高的對比度。
LED規格術語
LED技術術語完整解說
光電性能
| 術語 | 單位/表示法 | 簡易說明 | 重要性 |
|---|---|---|---|
| 發光效率 | lm/W (流明每瓦) | 每瓦電力的光輸出，數值越高代表能源效率越佳。 | 直接決定能源效率等級與電費成本。 |
| Luminous Flux | lm (流明) | 光源發出的總光量，通常稱為「亮度」。 | 判斷光線是否足夠明亮。 |
| 視角 | ° (度)，例如：120° | 光強度降至一半時的角度，決定光束寬度。 | 影響照明範圍與均勻度。 |
| CCT (色溫) | K (克爾文)，例如 2700K/6500K | 光線的暖/冷調，數值越低越偏黃/暖，越高越偏白/冷。 | 決定照明的氛圍與適用的場景。 |
| CRI / Ra | 無單位，0–100 | 準確呈現物體顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、博物館等高要求場所。 |
| SDCM | MacAdam橢圓步階，例如「5步階」 | 色彩一致性指標，數值越小代表色彩一致性越高。 | 確保同一批次LED的色彩均勻一致。 |
| Dominant Wavelength | nm（奈米），例如：620nm（紅色） | 對應彩色LED顏色的波長。 | 決定紅色、黃色、綠色單色LED的色調。 |
| Spectral Distribution | 波長與強度關係曲線 | 顯示跨波長的強度分佈。 | 影響色彩呈現與品質。 |
電氣參數
| 術語 | 符號 | 簡易說明 | 設計考量 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓 | Vf | 點亮LED所需的最低電壓，類似「啟動閾值」。 | 驅動器電壓必須≥Vf，串聯LED的電壓會累加。 |
| Forward Current | If | 正常LED運作時的電流值。 | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| 最大脈衝電流 | Ifp | 短時間可承受的峰值電流，用於調光或閃爍。 | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| 反向電壓 | Vr | LED可承受的最大反向電壓，超過此值可能導致擊穿。 | 電路必須防止反接或電壓突波。 |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | 從晶片到焊料的熱傳導阻力，數值越低越好。 | 高熱阻需要更強的散熱能力。 |
| ESD Immunity | V (HBM), e.g., 1000V | 耐受靜電放電的能力，數值越高表示越不易受損。 | 生產過程中需採取防靜電措施，特別是對於敏感的LED。 |
Thermal Management & Reliability
| 術語 | 關鍵指標 | 簡易說明 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 接面溫度 | Tj (°C) | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C可能使壽命倍增；過高會導致光衰、色偏。 |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (小時) | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的「使用壽命」。 |
| 光通維持率 | %（例如：70%） | 經過一段時間後保留的亮度百分比。 | 表示長期使用下的亮度保持能力。 |
| Color Shift | Δu′v′ 或 MacAdam 橢圓 | 使用期間的顏色變化程度。 | 影響照明場景中的色彩一致性。 |
| Thermal Aging | Material degradation | 因長期高溫導致的劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路故障。 |
Packaging & Materials
| 術語 | 常見類型 | 簡易說明 | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC, PPA, Ceramic | 外殼材料保護晶片，提供光學/熱介面。 | EMC：良好的耐熱性，成本較低；陶瓷：散熱效果更佳，使用壽命更長。 |
| Chip Structure | 正面，覆晶 | 晶片電極排列。 | 覆晶封裝：更佳的散熱效能、更高的發光效率，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG, Silicate, Nitride | 覆蓋藍光晶片，將部分轉換為黃/紅光，混合成白光。 | 不同的螢光粉會影響光效、CCT和CRI。 |
| 透鏡/光學元件 | 平面、微透鏡、全內反射 | 控制光分佈的表面光學結構。 | 決定視角與光線分佈曲線。 |
Quality Control & Binning
| 術語 | 分檔內容 | 簡易說明 | 目的 |
|---|---|---|---|
| Luminous Flux Bin | 代碼，例如：2G、2H | 按亮度分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批次亮度均勻。 |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動器匹配，提升系統效率。 |
| 色彩分箱 | 5-step MacAdam ellipse | 依據色彩座標分組，確保範圍緊密。 | 保證色彩一致性，避免燈具內部色彩不均。 |
| CCT Bin | 2700K、3000K等。 | 依相關色溫分組，每組有對應的座標範圍。 | 滿足不同場景的相關色溫要求。 |
Testing & Certification
| 術語 | Standard/Test | 簡易說明 | 重要性 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lumen maintenance test | 恆溫長期點亮，記錄亮度衰減。 | 用於估算LED壽命（配合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命估算標準 | 根據LM-80數據估算實際條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | 涵蓋光學、電學、熱學測試方法。 | 業界認可的測試基準。 |
| RoHS / REACH | 環境認證 | 確保不含任何有害物質（鉛、汞）。 | 國際市場准入要求。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能源效率認證 | 照明產品的能源效率與性能認證。 | 用於政府採購、補貼計畫，提升競爭力。 |