7.62mm 白色七段顯示器規格書 - 0.3英吋字高 - 2.4V順向電壓 - 25mA順向電流

1. 產品概述

本文件詳細說明一款7.62mm（0.3英吋）字高的七段字母數字顯示器規格。此裝置設計用於穿孔安裝（THT），其特點是在灰色背景表面上具有白色發光段。此組合即使在明亮環境光線下也能提供高對比度和出色的可讀性，適用於各種指示器和讀數應用。本產品已按發光強度進行分級，並符合無鉛和RoHS環保標準。

1.1 核心優勢與目標市場

此顯示器的主要優勢包括其工業標準的佔位面積，確保與現有PCB佈局和插座的相容性，以及其低功耗特性。該裝置專為可靠性和長壽命而設計。其主要目標市場包括消費性家電、工業與汽車儀表板，以及需要清晰顯示單色數字或有限字母數字資訊的通用數位讀數顯示器。

2. 技術參數深入解析

顯示器的性能由一組絕對最大額定值和在環境溫度（Ta）25°C下測量的標準電光特性所定義。

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極限。在任何操作條件下均不得超過。

逆向電壓（V_R）：5 V - 可施加於LED發光段上的最大逆向電壓。
順向電流（I_F）：25 mA - 單一發光段允許的最大連續直流電流。
峰值順向電流（I_FP）：60 mA - 最大脈衝電流，僅在1 kHz頻率、1/10工作週期下允許。
功率消耗（P_d）：60 mW - 單一發光段所能消耗的最大功率。
操作溫度（T_opr）：-40°C 至 +85°C - 裝置設計可正常運作的環境溫度範圍。
儲存溫度（T_stg）：-40°C 至 +100°C - 非運作狀態下的儲存溫度範圍。
焊接溫度（T_sol）：260°C - 波峰焊或手工焊接的最高溫度，暴露時間不得超過5秒。

2.2 電光特性

這些是在指定測試條件下的典型性能參數。

發光強度（I_v）：每段5.6 mcd（最小）、11.0 mcd（典型），於 I_F= 10 mA 下測量。公差為 ±10%。
峰值波長（λ_p）：632 nm（典型），於 I_F= 20 mA 下測量。此為發光強度最高的波長。
主波長（λ_d）：624 nm（典型），於 I_F= 20 mA 下測量。此為人眼感知的波長，定義了顏色（在本例中，基於晶片材料為白色）。
光譜輻射頻寬（Δλ）：20 nm（典型），於 I_F= 20 mA 下測量。此定義了發射光的光譜寬度。
順向電壓（V_F）：2.0 V（典型）、2.4 V（最大），於 I_F= 20 mA 下測量。公差為 ±0.1V。此為LED運作時的跨壓。
逆向電流（I_R）：100 µA（最大），於 V_R= 5 V 下測量。

3. 分級系統說明

規格書指出裝置已按發光強度分級。這意味著存在一個分級系統。

3.1 發光強度分級

雖然提供的摘要中未列出具體的分級代碼，但典型發光強度為11.0 mcd，在10mA下最小為5.6 mcd。製造商通常根據測量的發光輸出將LED分組到不同等級，以確保生產批次內的一致性。設計師應查閱製造商的完整分級文件，為其應用選擇合適的強度等級，確保在多段顯示器中所有數字的亮度均勻。

4. 性能曲線分析

規格書參考了典型的特性曲線，這些曲線對於理解裝置在非標準條件下的行為至關重要。

4.1 光譜分佈

光譜分佈曲線（在Ta=25°C下）將以圖形方式顯示圍繞典型峰值波長632 nm的不同波長下的相對發光強度。此曲線有助於理解色純度以及在光學濾波場景中的潛在應用。

4.2 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

此曲線（在Ta=25°C下）說明了流經LED發光段的電流與其跨壓之間的非線性關係。對於設計限流電路（通常是串聯電阻器）至關重要，以確保在所需亮度下穩定運作，且不超過最大順向電流。

4.3 順向電流降額曲線

這是可靠設計中最關鍵的曲線之一。它顯示了當環境操作溫度超過25°C時，最大允許連續順向電流（I_F）必須如何降低。例如，在85°C下操作，所需的驅動電流將顯著低於25mA的絕對最大額定值，以防止過熱和加速老化。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此顯示器遵循工業標準的7.62mm字高穿孔安裝佔位面積。詳細的尺寸圖提供了所有關鍵測量值，包括總高度、數字尺寸、引腳間距和引腳直徑。除非另有說明，尺寸的預設公差為±0.25mm。精確遵守這些尺寸對於正確的PCB佈局和機械配合是必要的。

5.2 引腳配置與極性識別

內部電路圖顯示了七段和小數點（如果存在）的共陽極配置。該圖標識了對應於每個段（a至g）的引腳編號以及共陽極引腳。安裝時必須注意正確的極性；施加超過5V的逆向電壓可能會損壞LED接面。

6. 焊接與組裝指南

6.1 焊接參數

絕對最大額定值規定了焊接溫度（T_sol）為260°C，持續時間不超過5秒。這適用於波峰焊或手工焊接製程。對於迴流焊，必須使用與裝置塑膠封裝相容的溫度曲線，通常保持在環氧樹脂的溫度限制內。

6.2 靜電放電（ESD）預防措施

顯示器內的LED晶片對靜電放電敏感。強烈建議採取處理預防措施：使用接地腕帶和工作站、鋪設導電地板墊和桌墊，並在絕緣材料區域使用離子發生器來中和電荷。組裝中使用的所有設備都必須正確接地。

6.3 儲存條件

裝置應儲存在指定的儲存溫度範圍-40°C至+100°C內，並置於乾燥環境中以防止吸濕，吸濕可能在焊接過程中導致爆米花現象。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

標準包裝格式為每管26件。這些管子再裝入紙箱，每箱88管。最後，4個紙箱裝入一個主箱。

7.2 標籤說明

產品標籤包含幾個關鍵欄位：客戶產品編號（CPN）、製造商產品編號（P/N）、包裝數量（QTY）、發光強度等級（CAT）和批號（LOT No）。強度等級（CAT）與前面提到的分級相關聯。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

作為共陽極顯示器，每個段的陰極獨立驅動，通常由微控制器GPIO引腳或專用驅動IC（如74HC595移位暫存器或MAX7219）驅動。必須在每個段陰極串聯一個限流電阻。電阻值使用公式 R = (V_supply- V_F) / I_F 計算，其中 V_F 和 I_F 是規格書中所需的工作點（例如，10mA時為2.0V）。對於5V電源，R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 歐姆。

8.2 設計考量

電流限制：務必使用外部限流電阻。直接從微控制器引腳或電壓源驅動LED很可能會超過最大順向電流並損壞發光段。
多工掃描：對於多位數顯示器，多工掃描常用於減少引腳數量。在多工操作中，考慮工作週期，確保峰值電流不超過 I_FP 額定值。
熱管理：遵守順向電流降額曲線。在高環境溫度應用中，降低驅動電流以保持可靠性。
視角：灰色背景在高環境光條件下提高了對比度，但與黑色背景相比，可能會影響視角特性。

9. 技術比較與差異化

與具有黑色背景的類似顯示器相比，此型號的灰色表面通過減少反射眩光，在明亮環境中提供了更優越的可讀性。使用AlGaInP晶片材料產生白光（可能是螢光粉轉換型）通常具有良好的效率和穩定性。穿孔設計提供了堅固的機械連接，使其適用於承受振動或焊接可靠性至關重要的應用，這與表面貼裝器件不同。

10. 常見問題（FAQ）

問：我可以直接用5V微控制器引腳以20mA驅動此顯示器嗎？

答：不行。您必須為每個段使用一個串聯限流電阻。在計算電阻時，必須同時考慮微控制器引腳的電流供應/吸收能力以及LED的 V_F。

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。主波長是人眼感知到的、與光色相匹配的單一波長。對於白光LED，兩者通常有顯著差異。

問：如何選擇正確的發光強度等級？

答：為了在多單元產品中獲得均勻的外觀，請向您的經銷商或製造商指定所需的強度等級（CAT代碼）。使用混合等級的裝置可能導致明顯不同的亮度水平。

問：是否需要散熱片？

答：若在操作溫度範圍上限附近以最大額定電流（25mA）連續運作，建議進行仔細的PCB佈局以利散熱。對於在溫和環境中以10-20mA的典型操作，則不需要特殊的散熱片。

11. 實務設計案例研究

情境：為汽車儀表板應用（環境溫度高達70°C）設計一個簡單的4位數電壓表讀數顯示。

設計步驟：

1. 驅動電路：使用具有4位數、7段驅動器外設的微控制器或外部驅動IC（如MAX7219）進行多工掃描，以簡化佈線。

2. 電流設定：參考降額曲線。在70°C時，最大連續電流低於25mA。選擇每段8-10mA的驅動電流可確保可靠性和足夠的亮度。

3. 電阻計算：假設電源為5V，且在10mA時 V_F= 2.0V，則 R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 歐姆。每個段陰極使用300Ω或330Ω的標準值電阻。

4. PCB佈局：將顯示器放置在PCB的頂層。確保引腳孔與規格書尺寸相符。在顯示器區域周圍提供稍大的接地層以幫助散熱。

12. 工作原理

七段顯示器是由多個發光二極體（LED）以8字形排列組裝而成。七個矩形段（標記為a至g）中的每一個都是一個獨立的LED。通過選擇性地點亮這些段的特定組合，可以形成數字0-9和一些字母。在像這樣的共陽極配置中，所有段LED的陽極都連接在一起，接到一個共用的正電壓源。通過限流電阻將邏輯低電位（或接地路徑）施加到其相應的陰極引腳，即可點亮每個段。

13. 技術趨勢

顯示技術的趨勢正朝著更高密度、全彩和表面貼裝器件發展。然而，像這樣的穿孔式七段顯示器由於其簡單性、堅固性、低成本以及在原型製作、教育套件、工業控制以及需要極高可靠性和可見度的應用中的易用性，仍然具有高度相關性。即使對於這些經典的封裝類型，LED晶片材料的進步也在不斷提高效率（每瓦流明）和壽命。遵守RoHS和無鉛標準現已成為全球環保法規推動下的普遍要求。

LED規格術語詳解

LED技術術語完整解釋

一、光電性能核心指標

術語	單位/表示	通俗解釋	為什麼重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦電能發出的光通量，越高越節能。	直接決定燈具的能效等級與電費成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源發出的總光量，俗稱"亮度"。	決定燈具夠不夠亮。
發光角度（Viewing Angle）	°（度），如120°	光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。	影響光照範圍與均勻度。
色溫（CCT）	K（開爾文），如2700K/6500K	光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。	決定照明氛圍與適用場景。
顯色指數（CRI / Ra）	無單位，0–100	光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。	影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。
色容差（SDCM）	麥克亞當橢圓步數，如"5-step"	顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。	保證同一批燈具顏色無差異。
主波長（Dominant Wavelength）	nm（奈米），如620nm（紅）	彩色LED顏色對應的波長值。	決定紅、黃、綠等單色LED的色相。
光譜分佈（Spectral Distribution）	波長 vs. 強度曲線	顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。	影響顯色性與顏色品質。

二、電氣參數

術語	符號	通俗解釋	設計注意事項
順向電壓（Forward Voltage）	Vf	LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。	驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。
順向電流（Forward Current）	If	使LED正常發光的電流值。	常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。
最大脈衝電流（Pulse Current）	Ifp	短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。	脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。
反向電壓（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。	電路中需防止反接或電壓衝擊。
熱阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。	高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。
靜電放電耐受（ESD Immunity）	V（HBM），如1000V	抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。	生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。

三、熱管理與可靠性

術語	關鍵指標	通俗解釋	影響
結溫（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED晶片內部的實際工作溫度。	每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。
光衰（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"。
流明維持率（Lumen Maintenance）	%（如70%）	使用一段時間後剩餘亮度的百分比。	表徵長期使用後的亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麥克亞當橢圓	使用過程中顏色的變化程度。	影響照明場景的顏色一致性。
熱老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因長期高溫導致的封裝材料劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。

四、封裝與材料

術語	常見類型	通俗解釋	特點與應用
封裝類型	EMC、PPA、陶瓷	保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。	EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。
晶片結構	正裝、倒裝（Flip Chip）	晶片電極佈置方式。	倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。
螢光粉塗層	YAG、矽酸鹽、氮化物	覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。	不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。
透鏡/光學設計	平面、微透鏡、全反射	封裝表面的光學結構，控制光線分佈。	決定發光角度與配光曲線。

五、質量控制與分檔

術語	分檔內容	通俗解釋	目的
光通量分檔	代碼如 2G、2H	按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。	確保同一批產品亮度一致。
電壓分檔	代碼如 6W、6X	按順向電壓範圍分組。	便於驅動電源匹配，提高系統效率。
色區分檔	5-step MacAdam橢圓	按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。	保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。
色溫分檔	2700K、3000K等	按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。	滿足不同場景的色溫需求。

六、測試與認證

術語	標準/測試	通俗解釋	意義
LM-80	流明維持測試	在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。	用於推算LED壽命（結合TM-21）。
TM-21	壽命推演標準	基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。	提供科學的壽命預測。
IESNA標準	照明工程學會標準	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	行業公認的測試依據。
RoHS / REACH	環保認證	確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。	進入國際市場的准入條件。
ENERGY STAR / DLC	能效認證	針對照明產品的能效與性能認證。	常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。

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