ELD-512SURWB/S530-A3 LED顯示器規格書 - 14.22mm字高 - 2.4V順向電壓 - 25mA順向電流 - 亮紅色

1. 產品概述

ELD-512SURWB/S530-A3是一款高可靠性的七段字母數字顯示器，專為穿孔式安裝設計。其採用標準工業尺寸，字元高度為14.22毫米（0.56英吋），非常適合需要清晰數字讀數的應用。此顯示器採用黑底白段的設計，即使在明亮的環境光線下也能提供卓越的對比度和可讀性。其結構與材料均符合無鉛與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低功耗、標準化的佔位面積便於整合至現有設計，以及發光強度的分級確保不同生產批次間的性能一致。其專為嚴苛環境下的可靠性而打造。主要目標應用領域為消費性與工業電子產品，包括家電（例如烤箱、微波爐）、各種用於測量與控制系統的儀表板，以及任何需要清晰、易讀數字的通用型數位讀數顯示器。

2. 技術參數深度解析

本節根據絕對最大額定值與電光特性表中的定義，對裝置的電氣、光學及熱特性進行詳細且客觀的分析。

2.1 絕對最大額定值

此裝置的最大連續順向電流（I_F）額定值為25 mA。對於工作週期為1/10、頻率1 kHz的脈衝操作，峰值順向電流（I_FP）可達60 mA。最大反向電壓（V_R）限制為5 V；超過此值可能損壞LED接面。總功耗（P_d）不得超過60 mW。工作溫度範圍規定為-40°C至+85°C，儲存溫度範圍則更寬，為-40°C至+100°C。此裝置可承受最高260°C的焊接溫度，持續時間最長5秒，這與標準無鉛迴焊及手工焊接製程相容。

2.2 電光特性

在標準測試條件下（Ta=25°C，I_F=10mA），單一段的典型發光強度（I_v）為17.6 mcd，規格最小值為7.8 mcd。在20mA電流下，順向電壓（V_F）典型值為2.0V，最大值為2.4V。發光顏色為亮紅色，是使用AlGaInP（磷化鋁鎵銦）晶片材料實現的。峰值波長（λ_p）典型值為632 nm，主波長（λ_d）典型值為624 nm，頻譜頻寬（Δλ）約為20 nm，這定義了紅色的純度與色調。反向電流（I_R）非常低，在5V反向偏壓下最大值為100 µA。

2.3 熱特性

裝置的性能與溫度相關。當環境溫度超過25°C時，必須降低順向電流額定值，以防止超過最高接面溫度並確保長期可靠性。所提供的順向電流降額曲線，以視覺化方式定義了在規定範圍內任何給定工作溫度下的最大允許連續電流。

3. 分級系統說明

規格書指出，裝置會根據發光強度進行分類（分級）。這意味著在製造過程中，LED會根據其在標準電流（例如10mA）下測得的光輸出進行測試並分組。這確保了終端用戶在亮度上的一致性，當單一產品中使用多個顯示器時尤其重要。發光強度的容差規定為±10%。同樣地，順向電壓圍繞典型值的容差為±0.1V，這有助於設計穩定的驅動電路。

4. 性能曲線分析

4.1 頻譜分佈

頻譜分佈曲線顯示了不同波長下發射光的相對強度。對於這款基於AlGaInP的紅色LED，曲線將以624-632 nm範圍為中心，並具有規定的20 nm頻寬。對於色彩純度或特定波長匹配至關重要的應用，此曲線非常重要。

4.2 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

這條基本曲線說明了施加在LED兩端的電壓與所產生電流之間的關係，此關係是非線性的。在20mA下典型V_F值為2.0V，是此曲線上的一個關鍵工作點。理解此關係對於設計適當的限流電路至關重要，因為LED是電流驅動裝置。

4.3 順向電流降額曲線

這張關鍵圖表繪製了最大允許連續順向電流與環境溫度的關係。隨著溫度升高，最大安全電流線性下降。遵守此降額曲線對於防止熱失控並確保裝置在其安全工作區（SOA）內運作至關重要，從而最大化其運作壽命。

5. 機械與封裝資訊

此裝置為穿孔式元件，採用標準14.22毫米字高的封裝。詳細的封裝尺寸圖提供了所有關鍵的機械尺寸，包括總高度、寬度、字元段尺寸，以及引腳間距與直徑。未指定尺寸的公差為±0.25mm。內部電路圖顯示了七段與小數點的共陽極配置，這對於正確設計多工或直接驅動電路至關重要。接腳定義標明了哪個接腳對應於哪個段（a-g）以及共陽極。

6. 焊接與組裝指南

焊接溫度的絕對最大額定值為260°C，持續時間不得超過5秒。在波峰焊或手工焊接過程中必須嚴格遵守此參數，以防止損壞內部LED晶片和環氧樹脂封裝。在處理和組裝過程中必須遵循標準的ESD（靜電放電）預防措施，因為LED晶片對靜電敏感。這包括使用接地腕帶、防靜電工作站和導電地墊。LED必須始終在順向偏壓條件下運作。

7. 包裝與訂購資訊

標準包裝流程為：每管20件，每箱63管，每主箱4箱。包裝上的標籤包含幾個用於追溯和識別的關鍵欄位：CPN（客戶產品編號）、P/N（產品編號）、QTY（包裝數量）、CAT（發光強度等級/類別）和LOT No.（批號）。理解此標籤對於庫存控制和確保在生產中使用正確的元件版本非常重要。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

作為共陽極顯示器，每個段的陰極是獨立驅動的，通常是透過一個限流電阻和一個電晶體或一個能夠吸收所需電流的專用LED驅動IC。共陽極接腳連接到正電源電壓。多工驅動多位數是一種常見的技術，可減少微控制器上所需的驅動接腳數量。

8.2 設計考量與警告

限流：每個段都必須串聯一個電阻，以將順向電流設定為所需值（例如10-20 mA），此電阻值需根據電源電壓和LED的順向電壓計算。反向電壓保護：電路設計必須防止施加超過5V的反向電壓，因為這可能導致不可逆的損壞。如果驅動電路在關閉時可能使LED承受反向電壓，則可能需要一個與LED並聯的保護二極體（正常工作時反向偏壓）。熱管理：確保工作電流根據環境溫度進行降額。在高溫環境中，考慮降低驅動電流或改善通風。

9. 技術比較與差異化

與舊技術或更小的顯示器相比，ELD-512SURWB/S530-A3在尺寸（0.56英吋）、亮度和可靠性之間取得了平衡。其主要差異化特點包括使用高效的AlGaInP半導體材料實現亮紅色發光、黑白設計帶來高對比度，以及符合現代環保標準（無鉛、RoHS）。與表面黏著替代方案相比，穿孔式設計提供了機械穩固性和易於原型製作的特點，儘管它需要更多的電路板空間。

10. 常見問題（FAQ）

問：發光強度分類（CAT）的目的是什麼？

答：它將具有相似亮度等級的LED分組。這確保了當多個顯示器並排使用於同一產品中時，外觀均勻，避免亮度不匹配。

問：我可以直接用5V微控制器接腳驅動此顯示器嗎？

答：不行。您必須使用限流電阻。對於5V電源、典型V_F為2.0V、以及期望的I_F為20mA的情況，電阻值為 R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。同時，請確保MCU接腳能夠吸收所需的段電流。

問：共陽極是什麼意思？

答：這意味著所有LED段的陽極（正極側）都連接在一起，共用一個接腳。要點亮某一段，您需要將共陽極連接到Vcc，並將對應的陰極接腳驅動為低電位（透過電阻接地）。

問：需要散熱片嗎？

答：若要在接近溫度上限處以最大額定電流（25mA）連續運作，建議謹慎規劃電路板佈局以利散熱。對於大多數在中等電流和溫度下的應用，則不需要額外的散熱片。

11. 實務設計與使用範例

範例1：簡易4位數電壓表顯示器。可以使用四個ELD-512SURWB顯示器進行多工驅動，以顯示從0.000到19.99V的電壓讀數。微控制器會透過PNP電晶體依序啟用每個數位的共陽極，並在共用的陰極線上輸出該數位的正確七段圖案，每個陰極線上需有適當的限流電阻。刷新率必須足夠高（>60Hz）以避免閃爍。

範例2：工業計時器/倒數計時顯示器。用於控制面板上，其高對比度確保在光線充足的工廠環境中仍具可讀性。其寬廣的工作溫度範圍（-40°C至+85°C）使其適用於非恆溫控制的空間。驅動電路設計為每段以保守的15mA運作，以增強長期可靠性並最小化熱量產生。

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。每一段（標記為a到g）都是一個獨立的LED。當施加順向偏壓——即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（本例中為AlGaInP晶片）內復合，以光子（光）的形式釋放能量。特定的材料成分（AlGaInP）決定了發射光的波長（顏色），對於此裝置而言是亮紅色光譜。透過選擇性地點亮這七個段的不同組合，可以形成所有十進位數字（0-9）和一些字母。

13. 技術趨勢與背景

儘管像此類穿孔式顯示器因其穩固性和在某些應用中的易用性而仍然流行，但電子產品的整體趨勢是朝向小型化和表面黏著技術（SMT）發展。SMT顯示器佔用面積更小、高度更低，更適合自動化取放組裝。然而，穿孔式元件在原型製作、教育環境、以抗振性為關鍵的工業設備，以及預期需要手工焊接或維修的應用中仍然受到重視。底層的LED技術，如用於紅/橙/黃色的AlGaInP和用於藍/綠/白色的InGaN，在效率（每瓦更多光）和可靠性方面持續改進。未來的顯示器可能會整合更多智慧功能，例如內建驅動器或通訊介面（例如I2C），從而簡化終端工程師的設計工作。