LTS-2301AJD 0.28吋超紅光LED七段顯示器規格書 - 字高7mm - 順向電壓2.6V - 功率70mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-2301AJD是一款緊湊型、高效能的單一位數七段顯示器，專為需要清晰數字讀數的應用而設計。其主要功能是提供高可見度、可靠的數字指示器。此元件的核心優勢在於其採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）超紅光LED晶片，相較於傳統材料，能提供更優異的亮度與效率。該元件具有灰色面板與白色段區，增強了對比度與可讀性。其發光強度經過分級，確保不同生產批次的亮度一致性。目標市場包括工業控制面板、測試與量測設備、消費性電器，以及任何需要小型、明亮且可靠數字顯示的電子裝置。

2. 深入技術參數分析

2.1 光學特性

光學性能是此顯示器功能的核心。關鍵參數是平均發光強度（Iv），在順向電流（IF）為1mA時，範圍從最小值200 µcd到典型值600 µcd。此高亮度確保了在各種環境光照條件下的可見度。發出的光具有峰值發射波長（λp）為650 nm，以及主波長（λd）為639 nm的特徵，使其明確位於光譜的超紅光區域。光譜線半寬度（Δλ）為20 nm，表示其發射的顏色相對純淨。發光強度匹配比為2:1（最大值），確保各段之間的亮度差異極小，提供均勻的外觀。

2.2 電氣參數

電氣規格定義了顯示器的工作限制與條件。絕對最大額定值對於設計可靠性至關重要：每段最大連續功耗為70 mW。每段連續順向電流在25°C時額定為25 mA，超過此溫度後的降額係數為0.33 mA/°C。在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度），允許更高的峰值順向電流90 mA。每段的順向電壓（VF）在IF=20mA時，典型值為2.6V，最大值為2.6V。最大逆向電壓（VR）為5V，且在VR=5V時，最大逆向電流（IR）為100 µA。

2.3 熱特性

熱管理透過降額規格來體現。此元件的工作溫度範圍為-35°C至+85°C，其儲存溫度範圍相同。從25°C開始的順向電流降額（0.33 mA/°C）是其熱性能的直接指標；隨著環境溫度升高，最大允許連續電流線性下降，以防止過熱並確保長期可靠性。焊接溫度額定值（在安裝平面下方1.6mm處，最高260°C持續3秒）對於組裝製程至關重要。

3. 分級系統說明

規格書指出此元件已針對發光強度進行分級。這意味著LED會根據其在標準測試電流（通常為1mA或20mA）下量測到的光輸出進行分類（分級）。此分級過程確保設計師能獲得亮度一致的元件，這對於多個顯示器並排使用的應用至關重要，可避免各段亮度出現明顯差異。雖然本文件未詳細說明具體的分級代碼，但此做法保證了特定訂單的Iv參數將落在一個預先定義、比完整MIN到MAX規格更窄的範圍內。

4. 性能曲線分析

規格書中提及典型電氣/光學特性曲線。雖然文中未提供具體圖表，但此類元件的標準曲線通常包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流（I-V曲線）：此圖顯示光輸出如何隨電流增加，通常呈次線性關係，突顯不同工作點的效率。
• 順向電壓 vs. 順向電流：展示二極體的導通特性，有助於設計限流電路。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：顯示隨著接面溫度升高，光輸出會下降，這對於高溫或大電流應用至關重要。
• 光譜分佈圖：相對強度對波長的圖表，確認峰值波長、主波長以及發射光譜的形狀。

這些曲線對於優化驅動條件以達到所需亮度，同時維持效率與使用壽命至關重要。

5. 機械與封裝資訊

此元件採用標準LED顯示器封裝。字元高度為0.28英吋（7.0 mm）。封裝尺寸圖提供了詳細的機械外型輪廓，儘管文中未列出確切的毫米數值。公差通常為±0.25 mm。接腳連接表對於正確的PCB佈局至關重要。這是一個10接腳、共陰極的元件。接腳定義為：1(E)、2(D)、3(共陰極)、4(C)、5(DP)、6(B)、7(A)、8(共陰極)、9(G)、10(F)。兩個共陰極接腳（3和8）在內部相連，提供了設計靈活性。內部電路圖確認了共陰極架構，其中所有段的陽極是獨立的，而所有LED的陰極則連接在一起。

6. 焊接與組裝指南

關鍵的組裝規格是焊接溫度：最高260°C，最長3秒，量測點位於安裝平面下方1.6mm處。此參數對於波峰焊或迴焊製程至關重要，可防止對LED晶片或塑膠封裝造成熱損壞。設計師必須確保其組裝製程曲線保持在這些限制內。對於儲存，指定範圍為-35°C至+85°C。建議在使用前將元件儲存在乾燥、防靜電的環境中，以防止吸濕和靜電放電損壞。

7. 包裝與訂購資訊

主要訂購代碼為LTS-2301AJD。"LTS"前綴可能代表產品系列（LED顯示器），"2301"可能表示0.28英吋尺寸和超紅光類型，而"AJD"可能是特定版本或分級代碼。規格書未指定批量包裝細節，如捲帶尺寸、管裝數量或托盤配置。對於大量生產，需要聯繫供應商以獲取特定的包裝選項（捲帶包裝、防靜電管）。包裝上的標籤應清楚標示零件編號LTS-2301AJD。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此顯示器非常適合用於：

• 數位萬用電錶與測試設備：需要單一、明亮的數字來顯示特定功能或範圍指示器。
• 工業控制面板：用於在機械上顯示設定點、錯誤代碼或狀態數字。
• 消費性電器：例如微波爐、咖啡機或音響設備，用於顯示時間、溫度或曲目編號。
• 醫療設備：用於監視器或手持工具上的簡單數字讀數。
• 教育套件：用於展示數位電子和七段解碼。

8.2 設計考量

• 限流：務必為每個段陽極使用串聯限流電阻。根據電源電壓（Vcc）、典型順向電壓（Vf ~2.6V）和所需的順向電流（例如，10-20 mA以獲得良好亮度）計算電阻值。公式：R = (Vcc - Vf) / If。
• 多工掃描：對於驅動多位數顯示，此共陰極顯示器非常適合多工掃描。微控制器可以依序啟用一個數字的陰極，同時驅動該數字的段陽極。這可以節省I/O接腳並降低功耗。
• 視角：寬廣的視角確保從不同位置都能清晰閱讀，但需考慮相對於使用者的安裝方向。
• 靜電防護：雖然未明確說明，但在處理和組裝過程中應遵守標準的ESD預防措施。

9. 技術比較與差異化

LTS-2301AJD主要透過其AlInGaP半導體材料來實現差異化。相較於舊式的GaAsP或GaP LED，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，在相同的驅動電流下能產生更大的亮度。超紅光顏色（639-650 nm）在人眼感知上通常比標準紅光更亮，非常適合用於警示指示器。0.28英吋的字元高度是常見尺寸，在可見度與電路板空間之間取得了良好平衡。其共陰極配置是標準的，並與大多數驅動IC和微控制器電路相容。發光強度分級是關鍵的品質差異化因素，確保了視覺一致性。

10. 常見問題（FAQ）

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長（λp）是發射光譜強度達到最大值時的波長。主波長（λd）是與發射光感知顏色相匹配的單色光波長。對於LED，它們通常很接近但不完全相同；λd對於顏色規格更為相關。

問：我可以不使用限流電阻來驅動此顯示器嗎？

答：不行。LED是電流驅動元件。將其直接連接到電壓源會導致過量電流流過，可能立即損壞該段。串聯電阻對於安全操作是必需的。

問：兩個共陰極接腳在內部相連。我需要將兩者都連接到電路嗎？

答：不需要，您只需將其中一個接地（或連接到您的電流吸收端）即可使顯示器工作。然而，將兩者都連接可以提供更穩固的電氣連接和更好的電流分佈，這是良好的實務做法。

問：如何實現不同的亮度等級？

答：亮度主要由順向電流（If）控制。您可以調整限流電阻值。或者，對於動態控制，您可以在陰極或陽極驅動器上使用脈衝寬度調變（PWM）。改變PWM信號的工作週期可有效改變平均電流，從而改變感知亮度。

問：已針對發光強度進行分級對我的設計意味著什麼？

答：這意味著LED已經過測試並根據其光輸出進行分類。當您訂購此零件編號時，您可以預期所有單元都具有相似的亮度水平，從而減少個別校準的需求或產品中顯示器亮度不均的風險。

11. 實務設計與使用範例

範例1：基於微控制器的單一位數顯示。一個簡單的設計使用具有8個I/O接腳的微控制器（例如Arduino）。七個接腳配置為輸出，透過220Ω電阻連接到段陽極（A-G）（對於5V電源：(5V-2.6V)/0.011A ≈ 220Ω）。一個接腳配置為輸出，連接到共陰極，設定為LOW以開啟數字。如果需要，小數點（DP）可以由第八個接腳控制。微控制器可以透過將適當的段接腳設定為HIGH來顯示數字0-9。

範例2：多工掃描的四位數時鐘顯示。可以使用四個LTS-2301AJD數字來顯示時和分（例如12:45）。這需要7條段線（A-G）加上小數點線，以及4條數字控制線（每條連接到一個顯示器的共陰極）。微控制器使用計時器中斷以高頻率（例如100Hz）刷新顯示。在每個中斷週期中，它關閉所有數字的陰極，設定下一個數字的段圖案，然後開啟該數字的陰極。這個過程發生得非常快，以至於人眼會感知所有數字都是持續點亮的。

12. 技術原理介紹

LTS-2301AJD基於發光二極體（LED）技術。LED是一種半導體p-n接面二極體。當施加順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。所使用的特定材料AlInGaP決定了半導體的能隙能量，進而決定了發射光的波長（顏色）——在本例中為超紅光。七段排列是七個矩形LED（段）的標準化圖案，可以單獨點亮以形成數字0-9和一些字母。共陰極配置意味著所有LED段的負極端（陰極）在內部連接到一個或多個接腳，簡化了微控制器將電流吸收到地的電路設計。

13. 技術趨勢與發展

雖然像LTS-2301AJD這樣的獨立七段顯示器在特定應用中仍然具有相關性，但顯示技術的更廣泛趨勢值得注意。整體趨勢正朝著整合式顯示模組（LCD、OLED、TFT）發展，這些模組在相似或更小的外形尺寸下提供字母數字和圖形功能。然而，LED段式顯示器在極端環境（寬溫範圍、高亮度）以及簡單、低成本的數字讀數方面仍保有優勢。基礎的LED技術持續進步，例如InGaN（用於藍/綠/白光）和改進的AlInGaP等材料提供了更高的效率和更長的使用壽命。此外，所有電子產品對小型化和低功耗的推動，支持了在需要其特定優勢的場合繼續使用高效、直視型LED指示器和顯示器。