目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與目標市場
- 2. 技術參數深入解析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣光學特性
- 3. 分級系統說明
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 光譜分佈
- 4.2 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 4.3 順向電流降額曲線
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 尺寸圖
- 5.2 引腳配置與極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 7.2 標籤說明
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量
- 遵守電流降額曲線。在高溫環境中，降低操作電流或改善通風。
- 明確定義的絕對最大額定值和降額曲線，與限制條件記錄不詳的零件相比，允許進行更可靠和更持久的設計。
- 答：CAT代碼指定了發光強度級別。雖然規格書給出了最小/典型值，但實際的分級確保同一批次中的所有裝置具有相似的輸出。為了產品中所有數字亮度一致，請使用相同 CAT 代碼的顯示器。
- 使用 5V 電源供電給段：R = (5V - 2.0V) / 0.015A ≈ 200 Ω。
- 七段 LED 顯示器是由多個發光二極體（LED）組成的組件，排列成8字形。每段（標記為 a 到 g）都是一個獨立的 LED。透過選擇性地為這些段的不同組合供電，可以形成從 0 到 9 的數字和一些字母。所述裝置使用 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體材料。當施加順向偏壓（陽極相對於陰極為正電壓）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 合金的特定成分決定了能隙能量，進而定義了發射光的波長（顏色）——在此例中為黃綠色（約 573 nm）。來自晶片的光透過模製的環氧樹脂透鏡發射，該透鏡也形成了段的形狀。
1. 產品概述
ELS-315SYGWA/S530-E2是一款採用穿孔安裝的七段字母數字顯示器，專為清晰的數位讀數而設計。其具備標準工業尺寸，字元高度為9.14mm（0.36英吋）。此裝置採用灰色背景表面搭配白色發光段，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。此顯示器已進行發光強度分級，並符合無鉛與RoHS環保標準，適用於現代電子應用。
1.1 核心優勢與目標市場
此顯示器的主要優勢包括低功耗、標準化佔位面積易於整合至現有設計，以及可靠的性能。其特別針對需要耐用、清晰易讀的數字或有限字母數字指示器的應用。主要目標市場包括消費性家電、工業儀表板，以及各種將可靠性和清晰度視為首要考量的數位讀數顯示系統。
2. 技術參數深入解析
本節根據規格書，對裝置的關鍵電氣與光學規格進行詳細、客觀的分析。
2.1 絕對最大額定值
絕對最大額定值定義了可能導致裝置永久損壞的應力極限。這些並非正常操作條件。
- 逆向電壓 (VR):5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
- 連續順向電流 (IF):25 mA。可連續施加的最大直流電流。
- 峰值順向電流 (IFP):60 mA。此僅允許在脈衝條件下（工作週期 1/10，頻率 1 kHz）使用，以短暫達到更高亮度。
- 功率消耗 (Pd):60 mW。裝置能以熱能形式消耗的最大功率。
- 操作溫度 (Topr):-40°C 至 +85°C。可靠操作的環境溫度範圍。
- 儲存溫度 (Tstg):-40°C 至 +100°C。
- 焊接溫度 (Tsol):最高 260°C，持續時間最長 5 秒，適用於波焊或手工焊接製程。
2.2 電氣光學特性
這些參數是在標準環境溫度 25°C 下測量，定義了裝置在典型操作條件下的性能。
- 發光強度 (Iv):在順向電流 (IF) 為 10 mA 時，每段的典型值為 3.2 mcd，最小值為 2.0 mcd。規格書註明此數值有 ±10% 的容差。此強度是在單一段上測量的平均值。
- 峰值波長 (λp):典型值為 575 nm。這是發射光功率最大的波長。
- 主波長 (λd):典型值為 573 nm。這是人眼感知的波長，定義了顏色（此例為黃綠色）。
- 光譜輻射頻寬 (Δλ):典型值為 20 nm。這表示發射光的光譜純度或寬度。
- 順向電壓 (VF):典型值為 2.0 V，在 IF=20 mA 時最大值為 2.4 V。容差為 ±0.1V。這是設計限流電路的關鍵參數。
- 逆向電流 (IR):在逆向電壓 (VR) 為 5 V 時，最大值為 100 µA，表示關閉狀態下的漏電流。
3. 分級系統說明
規格書指出裝置已針對發光強度進行分級。這指的是分級或篩選過程。
- 發光強度分級:生產批次的LED會根據其在指定測試電流下測量的發光輸出，被測量並分類到不同的組別（級別）。這確保了終端產品亮度的一致性。典型值為 3.2 mcd，但裝置經過分級以保證至少 2.0 mcd，實際的級別代碼可能標示在包裝標籤上（CAT欄位）。
- 顏色/波長:晶片材料指定為 AlGaInP，通常產生紅色到黃綠色光譜的顏色。主波長受到嚴格控制（典型值 573 nm），但微小的變化也可能透過分級來管理，以維持顏色一致性，這在多數字顯示器中尤其重要。
4. 性能曲線分析
規格書參考了典型的性能曲線，這些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
此曲線繪製了相對發光強度與波長的關係。它直觀地確認了峰值波長 (λp~575 nm) 和光譜頻寬 (Δλ ~20 nm)。曲線越窄表示顏色光譜越純淨。
4.2 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
此圖表顯示流經 LED 的電流與其兩端電壓降之間的關係。它是非線性的。設計人員使用此曲線來確定所需操作電流所需的驅動電壓，這對於選擇適當的串聯電阻或設計恆流驅動器至關重要。
4.3 順向電流降額曲線
這是可靠性方面最關鍵的圖表之一。它顯示了當環境溫度超過 25°C 時，最大允許連續順向電流 (IF) 必須如何降低。在高溫環境下以高電流操作 LED 而未適當降額，將因接面溫度過高而顯著縮短其使用壽命。
5. 機械與封裝資訊
此裝置採用標準穿孔式 DIP（雙列直插封裝）格式。
5.1 尺寸圖
封裝圖提供了關鍵的機械尺寸，包括總高度、寬度、字元尺寸、引腳間距和引腳直徑。註明除非另有說明，公差為 ±0.25mm。工程師使用此圖進行 PCB 佔位設計，並確保在機殼內的正確安裝。
5.2 引腳配置與極性識別
內部電路圖至關重要。必須從此圖中識別出是共陽極或共陰極配置。它顯示了所有個別段（a-g）和小數點（dp，如有）的陽極和陰極在內部如何連接。正確識別對於電路連接是強制性的。引腳編號也在這裡定義。
6. 焊接與組裝指南
規格書提供了手工焊接製程的具體參數。
- 焊接溫度:建議的焊接烙鐵頭最高溫度為 260°C。
- 焊接時間:引腳與烙鐵接觸時間不應超過 5 秒，以防止內部晶粒和接合線受熱損壞。
- 靜電放電 (ESD) 防護:此裝置對 ESD 敏感。強烈建議使用接地腕帶、防靜電工作站、導電地板墊和離子產生器。在處理和組裝過程中，所有設備和人員必須妥善接地。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
裝置以管裝和盒裝形式包裝。標準包裝流程為：每管 35 個，每盒 140 管，每箱 4 盒。
7.2 標籤說明
包裝標籤包含多個代碼：CPN（客戶料號）、P/N（產品編號）、QTY（數量）、CAT（發光強度級別/分級）、HUE（顏色參考）、REF（參考）、LOT No.（生產批號）以及一個 REFERENCE 卷標代碼。這些用於追溯性和庫存管理。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
- 家電:微波爐/烤箱的計時器、恆溫器或加熱器的溫度顯示、洗衣機的循環指示器。
- 儀表板:測試設備、工業控制裝置和汽車改裝儀表上的電壓、電流、頻率或轉速讀數。
- 通用數位讀數:任何需要簡單、可靠的數字顯示的設備，例如時鐘、計數器或基本測量裝置。
8.2 設計考量
- 電流限制:務必使用串聯電阻或恆流驅動器將 IF限制在 25 mA 或以下（需考慮溫度降額）。使用公式 R = (V電源- VF) / IF.
- 計算電阻值。多工掃描:FP對於多數字顯示器，多工掃描方案很常見，可以用較少的 I/O 引腳控制許多段。確保多工設計中的峰值電流不超過 I
- (60mA)，並且每段的平均電流保持在限制範圍內。視角與對比度:
- 灰色背景改善了對比度。請考慮終端產品的視角要求。熱管理:
遵守電流降額曲線。在高溫環境中，降低操作電流或改善通風。
9. 技術比較與差異化
- 與通用七段顯示器相比，ELS-315SYGWA/S530-E2 提供特定優勢：標準化工業尺寸:
- 確保與許多現有 PCB 佈局和前面板開孔直接相容。強度分級:
- 提供保證的最低亮度水平，與未分級的顯示器相比，在多數字應用中能帶來更均勻的外觀。環保合規:
- 符合無鉛和 RoHS 標準對於在許多全球市場銷售的產品至關重要。穩健的規格:
明確定義的絕對最大額定值和降額曲線，與限制條件記錄不詳的零件相比，允許進行更可靠和更持久的設計。
10. 常見問題（基於技術參數）
問：我可以直接用 5V 微控制器引腳驅動此顯示器嗎？F答：不行。由於典型 V
為 2.0V，直接連接到 5V 會導致過大電流，損壞 LED。您必須使用限流電阻。例如，從 5V 電源驅動 10mA：R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 Ω。FP問：對於我的設計，峰值順向電流 (I
) 為 60 mA是什麼意思？
答：此額定值允許短暫的較高電流脈衝，這在多工掃描顯示器中很有用，因為每個數字僅在部分時間供電。整個週期內的平均電流仍必須在 25mA 連續額定值內。1kHz 下 1/10 的工作週期是一個特定的測試條件；其他脈衝方案需要仔細分析。
問：如何解讀標籤上的CAT代碼？
答：CAT代碼指定了發光強度級別。雖然規格書給出了最小/典型值，但實際的分級確保同一批次中的所有裝置具有相似的輸出。為了產品中所有數字亮度一致，請使用相同 CAT 代碼的顯示器。
11. 實務設計與使用案例
案例：設計一個 4 位數多工掃描電壓表顯示
1. 一位設計師正在創建一個簡單的 0-30V 直流電壓表。微控制器的 I/O 引腳有限。他們選擇使用四個 ELS-315SYGWA/S530-E2 顯示器以多工掃描配置。電路設計:
2. 每個數字的共陽極（或共陰極）透過電晶體開關連接到微控制器引腳。段線（a-g）透過限流電阻連接到微控制器引腳，並在所有數字之間共享。軟體:
3. 韌體快速循環掃描每個數字（例如，200Hz），一次開啟一個數字的共接腳，同時為該數字設定適當的段圖案。視覺暫留使所有數字看起來同時點亮。電流計算:FP rating.
4. 為了達到良好的亮度，設計師可能將峰值段電流目標設定為在其作用時間槽內達到 15mA。對於 4 位數，每個數字的工作週期為 1/4。每段的平均電流為 15mA / 4 = 3.75mA，遠低於 25mA 連續額定值。15mA 的峰值也安全地低於 60mA 的 I電阻值:
使用 5V 電源供電給段：R = (5V - 2.0V) / 0.015A ≈ 200 Ω。
12. 工作原理簡介
七段 LED 顯示器是由多個發光二極體（LED）組成的組件，排列成8字形。每段（標記為 a 到 g）都是一個獨立的 LED。透過選擇性地為這些段的不同組合供電，可以形成從 0 到 9 的數字和一些字母。所述裝置使用 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體材料。當施加順向偏壓（陽極相對於陰極為正電壓）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 合金的特定成分決定了能隙能量，進而定義了發射光的波長（顏色）——在此例中為黃綠色（約 573 nm）。來自晶片的光透過模製的環氧樹脂透鏡發射，該透鏡也形成了段的形狀。
13. 技術趨勢與背景七段 LED 顯示器代表了一種成熟且高度可靠的顯示技術。雖然像點陣 OLED 或 LCD 等新技術為圖形和字母數字提供了更大的靈活性，但七段 LED 在特定領域仍保持強大優勢：極佳可讀性:其簡單、高對比度的段在遠距離和各種照明條件下（包括陽光直射）都易於閱讀。堅固性與長壽命:它們是固態裝置，沒有活動部件，耐衝擊和振動，並提供非常長的操作壽命（通常數萬小時）。簡單性與成本效益:
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。 |