LTS-5601AJG-J 0.56英吋七段式LED顯示器規格書 - 字高14.22mm - 綠色AlInGaP - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-5601AJG-J是一款單一位數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。其字元高度為0.56英吋（14.22 mm），提供極佳的視覺辨識度。裝置採用先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術作為其發光段，在灰色背景面板上呈現鮮明的綠色。此組合提供了高對比度，以實現最佳可讀性。顯示器採用共陽極電氣配置，這是數位電路設計中標準且廣泛支援的介面。

1.1 核心優勢

此顯示器為設計師和工程師提供了多項關鍵優勢。其主要優點是採用AlInGaP LED晶片，以其高效率和優異的發光強度著稱，能以相對較低的功耗產生明亮的輸出。連續且均勻的發光段確保了字元外觀一致且專業，無間隙或不規則。裝置已針對發光強度進行分級，確保不同生產批次的亮度一致性。此外，它具有寬廣的視角，使顯示器能從不同位置清晰閱讀，並提供無移動部件的固態可靠性。封裝亦為無鉛，符合現代環保法規（RoHS）。

1.2 目標市場與應用

此顯示器適用於各種需要數字指示的電子設備。典型應用包括測試與測量儀器（三用電錶、示波器）、工業控制面板、醫療設備、消費性家電（微波爐、烤箱、洗衣機）、汽車儀表板（用於售後或輔助顯示器），以及各種業餘愛好者或原型製作專案。其尺寸、亮度和可靠性的平衡，使其成為商業和工業嵌入式系統的多功能選擇。

2. 技術參數深度解析

本節對規格書中提供的電氣和光學規格進行詳細、客觀的分析。

2.1 光度與光學特性

光學性能是顯示器功能的核心。平均發光強度 (Iv)在順向電流 (IF) 為 1 mA 驅動時，其最小值為 125 µcd，典型值為 400 µcd，未標明最大值。這表示保證的最低亮度，大多數元件的性能會顯著更亮。峰值發射波長 (λp)為 571 nm，而主波長 (λd)為 572 nm，兩者均在 IF=20mA 下量測。這些數值將發射光明確定位在可見光譜的綠色區域。譜線半高寬 (Δλ)為 15 nm，這描述了綠色的純度；寬度越窄表示輸出越接近單色光。發光強度匹配比對於相似發光區域，規定最大值為 2:1，這意味著任何兩個發光段之間的亮度差異不應超過兩倍，確保外觀均勻。

2.2 電氣參數

電氣規格定義了裝置的操作限制與條件。每段順向電壓 (VF)在 IF=20mA 時，典型值為 2.6V，最大值為 2.6V。這是設計限流電阻網路時的關鍵參數。每段連續順向電流額定最大值為 25 mA，在環境溫度超過 25°C 時，降額因子為 0.33 mA/°C。這表示允許的電流會隨著溫度升高而減少，以防止過熱。峰值順向電流在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）允許達到 60 mA，可用於多工掃描或實現更高的瞬間亮度。逆向電壓 (VR)額定值為 5V，而逆向電流 (IR)在此電壓下最大值為 100 µA，表示二極體在關閉狀態下的漏電特性。

2.3 絕對最大額定值與熱考量

這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限。每段功耗不得超過 70 mW。操作溫度範圍為 -35°C 至 +105°C，而儲存溫度範圍相同。此寬廣範圍使裝置適用於惡劣環境。規格書亦規定了焊接條件：元件可在安裝平面下方 1/16 英吋（約 1.6 mm）處承受 260°C 達 3 秒。在 PCB 組裝過程中遵守這些限制至關重要，以避免對 LED 晶片或塑膠封裝造成熱損壞。

3. 分級系統說明

規格書指出此裝置已針對發光強度進行分級。這指的是製造過程中的分級作業，LED會根據其在標準測試電流（通常為1 mA，如註記所示）下量測到的光輸出進行分類。元件會被分組到定義了最小與最大強度範圍的級別中。這確保客戶能收到亮度一致的顯示器。雖然此摘要未詳述特定的分級代碼，但設計人員應知曉此類分級的存在，並可能需要在多個顯示器間亮度匹配至關重要的關鍵應用中，指定所需的分級。

4. 性能曲線分析

規格書參考了典型電氣/光學特性曲線。雖然文中未提供具體圖表，但此類裝置的標準曲線通常包括：

• 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)：此非線性曲線顯示電壓如何隨電流增加。對於確定正確的串聯電阻值以達到所需工作電流至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流 (I-L 曲線)：這顯示了驅動電流與光輸出之間的關係。在一定範圍內通常是線性的，但在較高電流下可能會飽和。
• 發光強度 vs. 環境溫度：此曲線展示了當 LED 接面溫度升高時，光輸出如何下降。理解此降額對於在高溫環境中運作的設計至關重要。
• 光譜分佈：顯示不同波長下光的相對強度圖，中心位於峰值波長 571 nm 附近。

設計人員應在可用時參考這些曲線，以優化性能並確保在預期的溫度和電流範圍內可靠運作。

5. 機械與封裝資訊

5.1 尺寸與公差

封裝圖（文中提及但未詳述）將顯示顯示器的物理外觀。規格書中的關鍵註記指出，所有尺寸單位均為毫米，除非另有說明，一般公差為 ±0.25 mm (0.01")。接腳尖端偏移的特定公差為 ±0.4 mm，這對於 PCB 焊墊設計以確保正確對位和可焊性非常重要。

5.2 接腳配置與內部電路

裝置採用 10 接腳單排配置。內部電路圖顯示為共陽極配置，所有 LED 段（A 至 G 及小數點）的陽極在內部連接到兩個共陽極接腳（接腳 3 和接腳 8）。各個段的陰極則引出到獨立的接腳。此配置很常見，因為在驅動多位數顯示器時可簡化多工掃描，透過切換共陽極來選擇哪一位數被點亮。

接腳連接表如下：

1. 接腳 1：陰極 E
2. 接腳 2：陰極 D
3. 接腳 3：共陽極
4. 接腳 4：陰極 C
5. 接腳 5：陰極 D.P. (小數點)
6. 接腳 6：陰極 B
7. 接腳 7：陰極 A
8. 接腳 8：共陽極
9. 接腳 9：陰極 F
10. 接腳 10：陰極 G

5.3 極性識別

裝置明確標示為共陽極類型。實體上，封裝上可能有一個凹口、圓點或斜角來指示接腳 1。設計人員必須將接腳圖與實體封裝交叉比對，以確保在 PCB 組裝時方向正確。極性錯誤將導致顯示器無法點亮。

6. 焊接與組裝指南

提供的主要指引是針對焊接製程。元件可承受峰值溫度為260°C 最長 3 秒的波焊或迴焊，量測點位於安裝平面下方 1.6 mm (1/16") 處。這是標準的 JEDEC 溫度曲線。控制焊接時間和溫度至關重要，以防止塑膠封裝變形或內部打線因過熱而損壞。建議進行預熱以減少熱衝擊。焊接後，應讓顯示器自然冷卻。在處理和組裝過程中，避免對接腳或顯示器面板施加機械應力。

7. 包裝與訂購資訊

料號為LTS-5601AJG-J。此類料號的典型分解可能為：LTS（產品系列）、5601（尺寸/代碼）、A（顏色/亮度分級？）、J（封裝類型？）、G（綠色）、-J（變體後綴，如右側小數點）。規格書確認描述為 "AlInGaP 綠色共陽極，右側小數點"。這表示小數點位於數字的右側。顯示器通常以防靜電管或托盤供應，以保護接腳並防止在運輸和處理過程中因靜電放電而損壞。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

對於共陽極顯示器，驅動電路通常涉及將共陽極接腳透過一個限流電阻或電晶體開關（用於多工掃描）連接到正電源電壓 (Vcc)。然後，每個獨立的陰極接腳（A-G, DP）連接到驅動 IC 的輸出端，例如 7 段解碼器/驅動器（例如，用於 BCD 輸入的 74LS47）或微控制器 GPIO 接腳。驅動器將電流導入地以點亮該段。限流電阻的值使用歐姆定律計算：R = (Vcc - VF) / IF，其中 VF 是 LED 的順向電壓（典型值 2.6V），IF 是所需的順向電流（例如，10-20 mA）。

8.2 設計考量

• 電流限制：始終為每個段使用串聯電阻或恆流驅動器。切勿將 LED 直接連接到電壓源。
• 多工掃描：要驅動多位數，請以高頻率（例如 >100 Hz）多工掃描共陽極。這可顯著減少所需的驅動接腳數量。
• 功耗：確保總功耗 (IF * VF * 點亮的段數) 不超過封裝的熱極限，特別是在高環境溫度下。
• 視角：安裝顯示器時需考慮其指定的寬廣視角，以確保目標觀眾能清晰看見。
• 靜電防護：雖然未明確說明，但 LED 對靜電放電敏感。在組裝過程中應採取適當的 ESD 防護措施。

9. 技術比較

與較舊的技術（如標準 GaP（磷化鎵）綠色 LED）相比，此顯示器採用的 AlInGaP 技術提供了顯著更高的發光效率，從而在相同電流下產生更亮的輸出，或在較低功率下達到等效亮度。與藍光晶片 + 螢光粉白光 LED 相比，這種單色綠光 LED 具有更窄的光譜，對於僅需要綠光的應用可能具有更高的效能。0.56 英吋的字元高度是常見尺寸，在可讀性和電路板空間消耗之間提供了良好的平衡，比 0.3 英吋顯示器更大以獲得更好的可見性，但比 1 英吋顯示器更小以保持緊湊。

10. 常見問題 (FAQ)

問：共陽極和共陰極有什麼區別？

答：在共陽極顯示器中，所有段的陽極連接到 Vcc，透過將其陰極拉至低電位（接地）來點亮該段。在共陰極顯示器中，所有陰極連接到地，透過向其陽極施加高電壓 (Vcc) 來點亮該段。驅動電路相應地有所不同。

問：我可以直接用微控制器接腳驅動此顯示器嗎？

答：典型的微控制器 GPIO 接腳只能吸入或輸出 20-25 mA。如果您包含一個串聯電阻並保持在 MCU 的電流限制內，可以直接驅動單一段。對於多個段或多工掃描，請使用專用的驅動 IC 或電晶體陣列來處理更高的累積電流。

問：規格書列出了兩個共陽極接腳（3 和 8）。我應該都連接嗎？

答：是的，為了獲得最大的可靠性和電流分佈，建議將兩個共陽極接腳都連接到電源。這有助於平衡電流負載，特別是在多個段同時點亮時。

問：對於 5V 電源和 10 mA 段電流，如何計算電阻值？

答：使用 VF(typ) = 2.6V：R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 歐姆。標準的 220 或 270 歐姆電阻將是合適的。請務必在實際電路中驗證亮度和電流。

11. 實際應用範例

專案：簡易數位電壓表顯示

在一個圍繞具有類比數位轉換器 (ADC) 的微控制器建構的基本數位電壓表中，LTS-5601AJG-J 可用於顯示量測到的電壓。微控制器讀取 ADC 值，將其轉換為電壓，並格式化為數字（例如 "12.5"）。使用多工掃描技術，MCU 將依序啟用每個數字的共陽極（對於由多個單元建構的多位數顯示器），並輸出該數字對應段資料的陰極圖案。可以使用像 MAX7219 這樣的驅動 IC 來簡化介面，為微控制器處理多工掃描和電流控制。AlInGaP 段的高亮度確保即使在光線充足的環境中，讀數也能清晰可見。

12. 技術原理介紹

LTS-5601AJG-J 基於AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料。當在 LED 晶片的 p-n 接面上施加順向電壓時，電子和電洞重新結合，以光子的形式釋放能量。AlInGaP 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）——在本例中，約為 571-572 nm 的綠色光。晶片安裝在不透明的 GaAs 基板上，這有助於將光線從晶片頂部導出。灰色面板濾光片吸收環境光，通過減少反射來提高對比度，使點亮的綠色段看起來更鮮明。

13. 技術趨勢

雖然離散式七段顯示器在許多應用中仍然至關重要，但顯示技術的整體趨勢是朝向整合性和靈活性發展。這包括點矩陣 LED 顯示器和 OLED 的增長，它們可以顯示任意圖形和字元。然而，對於專用的數字讀數，像 LTS-5601AJG-J 這樣的七段式 LED 因其簡單性、可靠性、低成本和卓越的可讀性而繼續受到青睞。LED 材料的進步，如改進的 AlInGaP 和 InGaN（用於藍/綠光），持續推動效率和亮度提高。此外，儘管像這樣的穿孔型元件因其堅固性和易於原型製作而持續存在，但仍有持續朝向小型化和表面黏著封裝發展的驅動力。