LTS-360KR LED顯示器規格書 - 0.36英吋數位高度 - 超紅光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-360KR是一款單數位七段式字母數字顯示器，專為需要清晰、明亮數字讀數的應用而設計。其主要功能是為數位儀器、消費性電子產品、工業控制面板和測試設備提供高度易讀的視覺輸出。該裝置採用先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）LED技術，該技術生長在GaAs基板上，以產生高效率紅光而聞名。與舊式LED技術相比，這種特定的材料系統使顯示器能夠實現卓越的亮度和色彩純度。

此顯示模組的核心優勢包括其出色的字元外觀，這是透過連續均勻的段位形成平滑、輪廓分明的數字來實現的。它在灰色面板上提供高亮度和高對比度，確保即使在明亮環境中也能清晰可讀。寬廣的視角是另一個重要優點，允許從不同位置清晰讀取顯示內容。此外，該裝置經過發光強度分級，意味著元件經過分選和測試以符合特定的亮度標準，確保生產批次的一致性。該封裝也符合無鉛要求，遵守RoHS（有害物質限制）指令，使其適用於現代電子製造。

2. 深入技術參數分析

2.1 光度與光學特性

光學性能是顯示器功能的核心。關鍵參數是在環境溫度（Ta）為25°C的標準測試條件下測量的。

• 平均發光強度（Iv）：此參數定義了點亮段位的感知亮度。當順向電流（IF）為1mA時，典型值為975 µcd（微燭光）。規格最小值為320 µcd。此高強度確保顯示器易於辨識。
• 峰值發射波長（λp）：LED發射最大光功率的波長。對於LTS-360KR，在IF=20mA時，此值通常為639奈米（nm），使其穩定位於可見光譜的紅色區域。
• 主波長（λd）：在IF=20mA時為631 nm。它代表與人眼感知的LED顏色最匹配的單一波長，即鮮豔的超紅光。
• 譜線半高寬（Δλ）：約為20 nm，表示光譜純度或發射光帶的寬度。數值越小表示光源單色性越好。
• 發光強度匹配比（Iv-m）：此比率規定最大值為2:1，確保數位不同段位之間的一致性。這意味著在相同驅動條件下，最亮的段位亮度不會超過最暗段位的兩倍，從而提供一致的外觀。

所有發光強度測量均使用近似於CIE明視覺響應曲線的感測器和濾光片組合進行，確保數據與人類視覺感知相關。

.2 Electrical and Absolute Maximum Ratings

遵守這些額定值對於可靠運行和防止裝置永久損壞至關重要。

• 每段連續順向電流：每個獨立LED段位建議的最大連續直流電流為25 mA。超過此值可能導致加速劣化或故障。
• 每段峰值順向電流：對於脈衝操作，允許更高的電流。在特定條件下（頻率1 kHz，工作週期10%），裝置可承受每段90 mA的峰值電流。
• 每段功耗：單一段位可消耗的最大功率為70 mW。計算方式為順向電壓（VF）乘以順向電流（IF）。
• 順向電流降額：最大連續順向電流必須在超過25°C時降低。降額係數為每攝氏度0.33 mA。例如，在85°C時，最大允許連續電流約為25 mA - ((85-25) * 0.33 mA) ≈ 5.2 mA。
• 每段順向電壓（VF）：當IF=10mA時，典型值為2.6V，最大值為2.6V。最小值為2.1V。此參數對於設計限流電路至關重要。
• 逆向電壓（VR）：可施加於一段的最大逆向電壓為5V。超過此值可能導致崩潰並損壞LED。
• 逆向電流（IR）：施加最大逆向電壓5V時的漏電流通常為100 µA或更小。

2.3 熱與環境規格

• 工作溫度範圍：此顯示器設計用於在-35°C至+85°C的環境溫度下可靠運行。
• 儲存溫度範圍：裝置可在-35°C至+85°C的溫度下非工作狀態儲存。
• 焊接溫度：在組裝過程中，裝置可承受260°C的焊接溫度達5秒，測量點位於封裝安裝平面下方1/16英吋（約1.6 mm）處。這是波峰焊或迴流焊製程的標準要求。

3. 分級與分類系統

規格書明確指出該裝置經過發光強度分類。這是品質控制和設計的一個關鍵面向。在LED製造中，即使在同一生產批次中，輸出也存在自然變化。分級是生產後根據特定測量參數對LED進行分類的過程。對於LTS-360KR，主要的分級標準是其發光強度（Iv）。通過採購分級元件，設計師可以確保其產品中的所有顯示器具有一致的亮度水平，避免單元之間出現明顯差異。雖然規格書提供了最小/典型/最大範圍（320-975 µcd），但製造商通常會以更嚴格、預定義的強度等級（例如，800-900 µcd，900-1000 µcd）提供這些元件。設計師應向供應商諮詢可用的分級代碼，以指定其應用所需的亮度一致性。

4. 性能曲線分析

雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類裝置的典型性能曲線將包括以下內容，所有這些對於穩健的電路設計都至關重要：

• 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著順向電流增加而增加。它通常是非線性的，由於熱效應，在非常高的電流下效率通常會下降。
• 順向電壓 vs. 順向電流（V-I曲線）：這顯示了二極體典型的指數關係。對於確定必要的驅動電壓和設計恆流驅動器至關重要。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：此曲線展示了光輸出的熱降額。隨著溫度升高，發光強度通常會降低。理解這一點有助於在預期的工作溫度範圍內設計一致的亮度。
• 光譜分佈：顯示在不同波長上發射的相對功率的圖表，以639 nm的峰值波長為中心，並具有由20 nm半高寬定義的特徵寬度。

5. 機械與封裝資訊

LTS-360KR是一款通孔（DIP）封裝，數位高度為0.36英吋（9.14 mm）。封裝尺寸在規格書中提供，標準公差為±0.25 mm，除非另有說明。一個關鍵的機械注意事項是引腳尖端的偏移公差為±0.4 mm，這對於PCB佈局和自動插入製程很重要。顯示器具有灰色面板和白色段位，提供了特性中提到的高對比度。內部電路圖確認其為共陽極配置。這意味著所有LED段位的陽極在內部連接在一起，並引出到兩個引腳（引腳1和引腳6，它們在內部相連）。每個段位陰極（A、B、C、D、E、F、G和小數點）都有其專用的引腳。這種配置很常見，需要驅動電路通過各個陰極引腳吸收電流，同時向共陽極提供正電壓。

6. 焊接與組裝指南

絕對最大額定值提供了焊接的關鍵指南：裝置可在安裝平面下方1.6 mm處承受260°C的溫度達5秒。這符合標準的無鉛迴流焊或波峰焊製程曲線。設計師應確保其組裝製程不超過此熱預算。在處理過程中應遵守標準的ESD（靜電放電）預防措施。對於儲存，應在乾燥環境中維持-35°C至+85°C的指定範圍，以防止吸濕，這可能在迴流焊過程中導致爆米花效應。

7. 應用建議與設計考量

7.1 典型應用場景

LTS-360KR非常適合任何需要清晰單數位數字顯示的設備。常見應用包括：

• 數位萬用表、示波器和其他測試與測量設備。
• 工業控制面板和製程指示器。
• 消費性家電，如微波爐、洗衣機和音響設備。
• 汽車改裝儀表和顯示器（考慮到其寬廣的溫度範圍）。
• 時鐘和計時器模組。

7.2 關鍵設計考量

• 限流：LED是電流驅動裝置。每個段位必須串聯一個限流電阻（或整合的恆流驅動器），以防止超過最大連續順向電流（25 mA）。電阻值使用公式計算：R = (Vcc - VF) / IF，其中Vcc是電源電壓，VF是LED的順向電壓（設計餘量使用2.6V），IF是所需的工作電流（例如，10-20 mA可獲得良好亮度）。
• 驅動電路：對於共陽極顯示器，微控制器或驅動IC必須配置為吸收電流。這通常涉及將共陽極引腳設置為邏輯高電位（Vcc），並將所需的段位陰極引腳拉至邏輯低電位（接地）以將其點亮。
• 多工掃描：對於多位數顯示器，多工掃描是一種用較少I/O引腳控制許多段位的常見技術。雖然LTS-360KR是單數位，但理解這一點對於系統設計至關重要。多工掃描涉及快速切換哪個數位處於活動狀態。如果使用高於25 mA的脈衝電流以在短暫的點亮時間內實現更高的感知亮度，則峰值電流額定值（90 mA，10%工作週期）在此變得相關。
• 熱管理：儘管每段功耗很低，但確保充分的通風並避免放置在其他發熱元件附近，將有助於維持LED效率和壽命，特別是在高環境溫度下運行時。
• 視角：寬廣的視角是有益的，但PCB佈局和產品外殼的設計應避免可能限制最終用戶視角的機械障礙。

8. 技術比較與差異化

LTS-360KR的主要區別在於其使用AlInGaPLED技術。與舊技術（如標準GaAsP紅光LED）相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率。這意味著它可以在較低的電流下產生相同的亮度，提高電源效率，或在相同電流下產生更高的亮度。它還提供了更好的色彩飽和度以及在溫度和壽命方面的穩定性。與具有擴散或著色面板的顯示器相比，灰色面板/白色段位設計提供了卓越的對比度。發光強度的分類（分級）是專業應用的關鍵特性，其中顯示器均勻性至關重要，這使其與未分級、成本較低的替代品區分開來，後者的亮度可能在單元之間有明顯差異。

9. 常見問題（基於技術參數）

Q1：為什麼有兩個共陽極引腳（引腳1和引腳6）？

A1：它們在內部相連。這種雙引腳設計在PCB插入過程中提供了機械穩定性，並在PCB上為共陽極提供了兩個連接點，這有助於佈線，當多個段位同時點亮時可能需要較高的電流。

Q2：我可以直接從5V微控制器引腳驅動此顯示器嗎？

A2：不行。您必須在每個段位串聯一個限流電阻。對於5V電源和10mA的目標電流，使用典型的VF 2.6V，電阻值為（5V - 2.6V）/ 0.01A = 240歐姆。始終驗證實際電流不超過最大額定值。

Q3："經過發光強度分類"對我的設計意味著什麼？

A3：這意味著您可以在特定、狹窄的亮度範圍內（例如，特定的分級代碼）指定和採購這些顯示器。這確保了您生產批次中的所有顯示器將具有幾乎相同的亮度，防止一個單元看起來比另一個更暗或更亮，這對於產品品質至關重要。

Q4：如何解讀順向電流降額規格？

A4：25 mA的最大連續電流僅在25°C時得到保證。對於超過25°C的每一攝氏度，您必須將最大電流降低0.33 mA。如果您的裝置在60°C下運行，降額為（60-25）*0.33 = 11.55 mA。因此，在60°C時，每段的最大安全連續電流為25 mA - 11.55 mA = 13.45 mA。

10. 實用設計與使用案例

案例：設計單數位電壓表讀數。一位設計師正在創建一個簡單的面板儀表來顯示0-9。他們選擇LTS-360KR是因為其清晰度和寬廣的視角。系統使用具有5V邏輯的微控制器。設計師將共陽極引腳（1和6）通過一個為總可能電流（例如，當顯示數字"8"時，所有7個段位都點亮）計算大小的單一限流電阻連接到5V電源軌。或者，他們將其直接連接到5V，並在8個陰極引腳（段位A-G和DP）上各放置一個單獨的限流電阻，每個電阻針對10-15 mA的段位電流計算。微控制器I/O引腳配置為開漏或簡單地設置為邏輯低電位，吸收電流到地以點亮段位。設計師從最小強度為800 µcd的分級中指定LTS-360KR元件，以確保最終產品外殼內有足夠的亮度。他們確保PCB佈局使顯示器遠離附近的穩壓器，以避免局部加熱可能降低亮度。

11. 工作原理介紹

七段式顯示器是由發光二極體（LED）組成的組件，排列成8字形。通過選擇性點亮特定段位（標記為A到G），它可以形成所有十個阿拉伯數字（0-9）和一些字母。LTS-360KR使用AlInGaP半導體材料。當施加超過二極體閾值（約2.1V）的順向電壓時，電子和電洞在半導體的有源區複合，以光子（光）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）——在本例中為約639 nm的超紅光。當使用更擅長吸收電流而非提供電流的微控制器埠時，共陽極配置簡化了驅動電路。

12. 技術趨勢與背景

雖然七段式顯示器在數字讀數方面仍然無處不在，但底層的LED技術仍在不斷發展。AlInGaP代表了一種成熟、高性能的紅光、橙光和黃光LED技術。顯示技術的當前趨勢包括轉向表面黏著裝置（SMD）封裝以實現自動化組裝、更高密度的多位數模組，以及在顯示器封裝內整合驅動器和控制器。像GaN（氮化鎵）用於藍光和綠光的材料以及使用螢光粉產生白光的技術也在持續發展。然而，對於專用的、高可靠性、高可見度的單數位指示器，像LTS-360KR這樣的通孔AlInGaP顯示器，由於其經過驗證的可靠性、出色的光學特性以及在原型設計和某些工業應用中的易用性，仍然是穩健且最佳的選擇。