LTS-367KR-02 LED顯示器規格書 - 0.36英吋字高 - 超紅光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-367KR-02是一款單一位數的七段式發光二極體（LED）顯示器，專為需要清晰、明亮數字讀數的應用而設計。其主要功能是透過選擇性點亮七個獨立段（標記為A至G）以及一個可選的小數點，來視覺化呈現數字0-9及部分字母。該元件採用先進的AS-AlInGaP（磷化鋁銦鎵）LED晶片製成，該晶片生長於砷化鎵（GaAs）基板上。選擇此材料技術是因為其能夠產生高亮度、高效率的超紅光。顯示器配備灰色面板，可增強對比度，並採用白色段標，確保在未點亮時具有最佳的字元清晰度。其發光強度經過分級，意味著元件經過分類和測試，以確保一致的亮度水平，這對於要求均勻性的多位數顯示器至關重要。

1.1 核心優勢與目標市場

LTS-367KR-02提供多項關鍵優勢，使其適用於各種工業和消費性應用。其高亮度和高對比度確保即使在明亮環境或遠距離下仍具有極佳的可讀性。寬廣的視角允許從不同位置（不僅僅是正面）清晰看到顯示的字元。該元件具備固態可靠性，意味著它沒有活動部件，耐衝擊和振動，並且相較於白熾燈或真空螢光顯示器（VFD）等其他顯示技術，具有更長的使用壽命。其功耗低，節能高效，適合電池供電裝置。連續且均勻的段位提供了乾淨且專業的字元外觀。其主要目標市場包括儀表板（例如：三用電表、頻率計數器）、工業控制系統、銷售點終端機、汽車儀表板（用於輔助顯示）、醫療設備以及需要清晰數字指示的家用電器。

2. 技術參數深度客觀解讀

2.1 光度學與光學特性

光學性能定義於環境溫度（Ta）為25°C時。平均發光強度（Iv）是衡量亮度的主要指標。規格書規定，在順向電流（IF）為1mA測試時，最小值為200 µcd，典型值為2100 µcd，最大值為750 µcd。在較高的10mA驅動電流下，典型強度顯著上升至9750 µcd。電流與亮度之間的非線性關係是LED的典型特性，並在特性曲線中有詳細說明。峰值發射波長（λp）為639奈米（nm），位於可見光譜的紅色部分。主波長（λd）為631 nm。峰值波長是光譜功率的最大點，而主波長是人眼對顏色的單一波長感知，這對於顯示應用更為相關。譜線半寬度（Δλ）為20 nm，表示光譜純度或發射光在峰值波長周圍的擴散範圍；數值越小表示光色越單一。發光強度匹配比規定在同一發光區域內的段位，在1mA驅動下最大為2:1，這意味著最亮的段位亮度不應超過最暗段位的兩倍，確保視覺均勻性。

2.2 電氣參數

關鍵的電氣參數是每段順向電壓（VF）。當段位以10mA電流驅動時，其典型值為2.6伏特，最大值為2.6V。最小值標註為2.1V。此順向電壓對於設計限流電路至關重要。每段反向電流（IR）在施加5V反向偏壓時最大為100 µA，表示元件在關閉狀態下的漏電特性。每段連續順向電流在標準條件下的額定值為25 mA。提供了0.33 mA/°C的降額因子，這意味著環境溫度每升高1°C超過25°C，最大允許連續電流就減少0.33 mA，以防止過熱並確保可靠性。

2.3 絕對最大額定值與熱特性

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。每段峰值順向電流可達90 mA，但僅在脈衝條件下（1 kHz頻率，10%工作週期），允許短時間的高亮度而不會過熱。每段反向電壓絕不應超過5V。該元件的工作溫度範圍為-35°C至+85°C，其儲存溫度範圍與之相同。焊接溫度規格對於組裝至關重要：引腳可承受260°C持續3秒，測量點位於封裝體安裝平面下方1/16英吋（約1.59 mm）處。焊接時超過這些熱限值可能會損壞內部接線或LED晶片本身。

3. 分級系統說明

規格書明確指出該元件經過發光強度分級。這是一個分級過程，製造出的LED會根據其在特定測試電流下測量的光輸出進行測試和分組（分級）。這確保了為單一產品採購多個顯示器的設計師能夠獲得亮度緊密匹配的元件，防止多位數讀數看起來不均勻或斑駁。雖然此公開規格書中未詳細說明具體的分級代碼，但通常會在單獨的文件中提供，或可根據大量訂單的要求提供。631 nm的主波長也是一個關鍵的顏色參數，在製造過程中會控制在一定的公差範圍內，儘管此處未提及正式的波長分級方案。

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，但此類元件的標準曲線通常包括：1. 相對發光強度 vs. 順向電流（I-V曲線）：此圖表將顯示光輸出如何隨驅動電流增加而增加，在低電流時最初呈線性，然後在較高電流時由於熱效應和效率下降而趨於飽和。2. 順向電壓 vs. 順向電流：這顯示了指數關係，對於設計恆流驅動器至關重要。3. 相對發光強度 vs. 環境溫度：此曲線展示了光輸出的熱降額；對於AlInGaP LED，隨著溫度升高，發光強度通常會降低。4. 光譜分佈：顯示各波長相對發射功率的圖表，以639 nm峰值為中心，半寬度為20 nm。這些曲線對於理解元件在非標準條件（不同電流、溫度）下的行為，以及為性能和壽命優化設計至關重要。

5. 機械與封裝資訊

該元件採用標準通孔封裝，具有10個引腳，間距為0.1英吋（2.54 mm）。整體封裝尺寸在圖紙中提供（文中未完全詳述，但註明所有尺寸均以毫米為單位，一般公差為±0.25 mm）。特別註明提到，引腳尖端的偏移公差為±0.4 mm，這對於PCB孔位放置和波峰焊接製程非常重要。內部電路圖顯示這是一個共陰極配置。所有LED段位（及小數點）的陰極在內部連接，並引出到兩個引腳：引腳1和引腳6，這兩個引腳在內部也相互連接。這意味著要點亮一個段位，必須將其對應的陽極引腳驅動至高電位（透過限流電阻），同時將共陰極引腳接地。小數點位於數字的右側。

6. 焊接與組裝指南

主要指南是焊接溫度曲線：最高260°C持續3秒，測量點位於封裝體底部1/16英吋（1.59 mm）處。這通常透過受控的波峰焊接或選擇性焊接製程實現。對於手工焊接，必須極度小心，短暫加熱並避免烙鐵頭直接接觸封裝體。建議在接點與封裝體之間的引腳上使用散熱片。該元件被指定為無鉛封裝（符合RoHS），這意味著它與無鉛焊料合金相容，無鉛焊料的熔點通常高於傳統的錫鉛焊料，因此遵守溫度限制更為關鍵。焊接後可能需要清潔以去除助焊劑殘留物，但應注意溶劑的選擇，以避免損壞塑膠透鏡或標記。

7. 包裝與訂購資訊

零件編號為LTS-367KR-02。命名規則可能分解如下：LTS（產品系列/顯示器類型）、367（可能表示0.36英吋尺寸和7段）、KR（可能表示顏色：超紅光，或許還有封裝樣式）以及-02（修訂版或變體代碼）。該元件通常以防靜電管或托盤供應，以保護引腳免受損壞並防止靜電放電（ESD）。用於自動化組裝的捲帶包裝對於大量訂單也很常見，但具體的帶寬、口袋尺寸和捲盤直徑將在單獨的包裝規格文件中規定。包裝上的標籤應清楚標明零件編號、數量、日期代碼，可能還有發光強度分級代碼。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此顯示器非常適合任何需要單一、高度易讀數字的應用。範例包括：測試與測量設備：作為手持式三用電表上的量程指示器或模式指示器。工業控制：在控制面板上顯示設定點、計數器或錯誤代碼。消費性電子產品：在舊式影音設備上顯示頻道號碼，在家電上顯示定時器讀數。汽車改裝市場：用於電壓、溫度或增壓的輔助儀表。醫療設備：監視器或診斷工具上簡單的參數顯示，可靠性至關重要。

8.2 設計考量

限流：每個段位陽極必須透過串聯的限流電阻驅動。電阻值使用 R = (Vcc - VF) / IF 計算，其中 VF 是順向電壓（典型值2.6V），IF 是所需的順向電流（例如，10mA用於高亮度）。使用恆流驅動器IC可以提供更好的均勻性和亮度控制，尤其是在不同溫度下。多工掃描：對於多位數顯示器，使用多工掃描方案，其中數字一次快速點亮一個。LTS-367KR-02的共陰極設計非常適合此方案，因為可以將當前有效數字的陰極切換到地，同時驅動所需段位的陽極。峰值電流額定值允許在多工掃描期間使用更高的脈衝電流，以補償降低的工作週期。視角：在最終產品外殼中定位顯示器時，應考慮其寬廣的視角，以確保目標使用者能夠清晰看到。

9. 技術比較

與舊式的紅色GaAsP（磷化砷化鎵）LED顯示器相比，LTS-367KR-02中的AlInGaP技術提供了顯著更高的亮度和效率，允許以更低的驅動電流實現相同的可見度，或在相似電流下實現更高的可見度。它還提供了更飽和的超紅顏色。與真空螢光顯示器（VFD）相比，此LED顯示器更堅固耐用，使用壽命更長，工作電壓更低，且不需要專用的高壓電源。然而，VFD可以提供更寬的視角和不同的美學效果。與現代OLED顯示器相比，此七段式LED更簡單，在極端溫度下更可靠，對於僅需顯示數字的應用來說更具成本效益。其簡單性也意味著驅動所需的微控制器開銷更低。

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？答：不行。典型順向電壓為2.6V，輸出5V的微控制器引腳需要一個串聯電阻來將電流限制在安全值（例如，10-20mA）。電阻值約為 (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 歐姆。

問：為什麼有兩個共陰極引腳（1和6）？答：它們在內部是連接的。這提供了設計靈活性（例如，在兩個位置接地以實現更好的電流分佈），並在一個引腳焊接失敗時提供備援。

問：發光強度分級對我的設計意味著什麼？答：這意味著您可以訂購來自相同強度分級的零件，以確保您的多位數顯示器中的所有數字都具有均勻的亮度。如果均勻性至關重要，您應在訂購時指定分級代碼。

問：我可以在戶外使用此顯示器嗎？答：工作溫度範圍擴展至-35°C至+85°C，涵蓋許多戶外條件。然而，塑膠封裝在長時間暴露於直接紫外線陽光下可能會劣化，且顯示器本身不防水。對於嚴苛的戶外使用，需要適當的保護罩或保形塗層。

11. 實務設計與使用案例

案例：設計一個簡單的數位計數器。一位設計師需要為工業生產線設計一個3位數計數器。他們選擇了三個LTS-367KR-02顯示器。他們設計了一塊PCB，將顯示器排成一列。使用一個微控制器（例如ATmega328）來計算來自感測器的脈衝。微控制器以多工掃描配置驅動顯示器。它使用7個I/O引腳，透過限流電阻（例如，從5V電源驅動約10mA時使用220Ω）連接到所有三個顯示器的段位陽極（A-G）。另外三個I/O引腳用於控制NPN電晶體（或專用驅動器IC如ULN2003），這些電晶體依次將每個數字的共陰極線切換到地。韌體將每個數字點亮幾毫秒，快速循環以產生三個數字同時點亮的錯覺。高亮度確保計數在工廠車間可見。顯示器經過發光強度分級，並要求同一分級，這保證了所有三個數字對操作員來說看起來同樣明亮。

12. 原理介紹

其工作原理基於半導體p-n接面的電致發光。AlInGaP半導體材料具有特定的能隙能量。當施加超過接面閾值（約2.1-2.6V）的順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入到主動區域，在那裡它們復合。這種復合以光子（光）的形式釋放能量。發射光的波長（顏色）直接由AlInGaP材料的能隙能量決定，該材料被設計成產生約631-639 nm的紅光。七個段位（及小數點）中的每一個都是一個獨立的LED，有自己的陽極連接，但它們共用一個共陰極連接，形成了規格書中所示的電路。

13. 發展趨勢

雖然像LTS-367KR-02這樣的獨立七段式LED顯示器對於簡單、可靠且具成本效益的數字讀數仍然至關重要，但顯示技術的更廣泛趨勢是朝向整合和靈活性發展。這包括：整合驅動器的顯示器：包含LED數字、限流電阻，甚至簡單微控制器或驅動器IC（如具有I2C或SPI介面）的模組，以減少系統設計師的元件數量和微控制器I/O需求。更高密度與多功能：在單一封裝中包含多個數字以及額外的圖示或符號。先進的LED技術：AlInGaP和InGaN（用於其他顏色）材料的不斷改進持續推動效率（每瓦流明）和亮度提高，從而實現更低的功耗或更高的可見度。然而，基本的通孔、共陰極七段式顯示器繼續作為無數應用的穩健、易於理解且高度可靠的解決方案，在這些應用中，其簡單性相較於更複雜的圖形或點矩陣顯示器是一個優勢。