LTS-2801AJD 0.28英吋紅色LED顯示器規格書 - 尺寸14.0x19.0x8.5mm - 順向電壓2.6V - 功率70mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-2801AJD是一款單一位數、七段式的字母數字LED顯示器，專為需要清晰、低功耗數字指示的應用而設計。其數字高度為0.28英吋（7.0毫米），在緊湊的外形尺寸下提供了極佳的可讀性。本裝置採用高效率的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）紅光LED晶片，製作於不透明的砷化鎵（GaAs）基板上。此結構有助於實現高亮度和高對比度。顯示器具有灰色面板與白色段標記，可在各種照明條件下增強對比度和易讀性。

其核心優勢在於針對低電流操作進行了優化設計。各段位經過專門測試與匹配，即使在每段僅1 mA的極低電流下也能展現優異性能，使其非常適合電池供電或節能裝置。本裝置擁有寬廣的視角以及固態可靠性，確保在其使用壽命內性能穩定。其發光強度經過分類（分級），並提供符合RoHS指令的無鉛封裝。

1.1 主要特點

• 0.28英吋（7.0毫米）數字高度，確保清晰可見。
• 連續、均勻的段位外觀，呈現專業質感。
• 功耗極低，每段可從1 mA開始運作。
• 優異的字元外觀，具備高亮度與高對比度。
• 寬廣視角，提供安裝與觀看的靈活性。
• 固態可靠性，無任何活動部件。
• 發光強度經過分類（分級），確保性能一致。
• 無鉛封裝，符合RoHS環保標準。

1.2 裝置識別

型號LTS-2801AJD指定了一款採用AlInGaP高效率紅光LED、配置為共陽極電路，並包含右側小數點的裝置。

2. 技術參數深入解析

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致裝置永久損壞的極限。操作應始終維持在此範圍內。

• 每段功耗：最大70 mW。
• 每段峰值順向電流：最大100 mA，於脈衝條件下（1/10工作週期，0.1 ms脈衝寬度）。
• 每段連續順向電流：在25°C時最大25 mA。此額定值會隨著環境溫度（Ta）超過25°C而線性遞減，遞減率為0.33 mA/°C。
• 操作溫度範圍：-35°C 至 +85°C。
• 儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。
• 焊接溫度：當在安裝平面下方1/16英吋（約1.6毫米）處焊接時，本裝置可承受260°C達5秒。

2.2 電氣與光學特性

這些是在環境溫度（Ta）為25°C時測得的典型性能參數。

• 每段平均發光強度（I_V）：在順向電流（I_F）為1 mA時，最小200 ucd，典型600 ucd。這證實了其非常適合極低電流應用。
• 峰值發射波長（λ_p）：在I_F=20 mA時，典型值為650 nm，表示為亮紅色。
• 譜線半高寬（Δλ）：在I_F=20 mA時，典型值為22 nm。
• 主波長（λ_d）：在I_F=20 mA時，典型值為640 nm。
• 每晶片順向電壓（V_F）：在I_F=20 mA時，最小2.10 V，最大2.60 V。設計者在計算串聯電阻或設計驅動電路時，必須考慮此壓降。
• 每段逆向電流（I_R）：在逆向電壓（V_R）為5V時，最大100 µA。重要注意事項：此參數僅供測試用途；本裝置不適用於在逆向偏壓下連續操作。
• 發光強度匹配比：在I_F=1 mA時，相似發光區域內的段位之間最大為2:1，確保顯示器亮度均勻。
• 串擾：規格小於2.5%，可將相鄰段位的不必要發光降至最低。

3. 機械與封裝資訊

3.1 封裝尺寸

整體封裝尺寸為寬14.0毫米、高19.0毫米、深8.5毫米（不包含接腳）。除非另有說明，關鍵尺寸公差為±0.25毫米。重要的組裝注意事項包括：

• 接腳尖端偏移公差為±0.40毫米。
• 建議用於接腳的PCB孔徑為1.0毫米。
• 品質標準限制段位內的異物或氣泡不得超過10密耳（0.254毫米），表面油墨汙染不得超過20密耳（0.508毫米）。反射器的彎曲必須小於其長度的1%。

3.2 接腳配置與電路圖

本顯示器採用10接腳單排配置。內部接線為共陽極裝置，意即所有LED段位的陽極在內部連接在一起，並引出至兩個接腳（3和8），以提供冗餘並降低電流密度。內部電路圖清晰地顯示了此共陽極連接至七個段位（A至G）以及小數點（DP）。每個段位的陰極都有其專用的接腳。

接腳連接表：

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

4. 性能曲線分析

規格書包含典型的性能曲線，對於詳細的設計分析至關重要。雖然文本中未提供具體的圖表數據點，但這些曲線通常說明了關鍵參數之間的關係。設計者應參考原始規格書圖表以獲取精確數值。

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：此曲線顯示了流經LED段位的電流與其兩端電壓之間的非線性關係。對於選擇正確的限流電阻值以達到所需亮度而不超過最大額定電流至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流：此圖表展示了光輸出（以ucd或mcd為單位）如何隨順向電流增加。在正常工作範圍內通常呈現接近線性的關係，允許設計者透過調整電流來調節亮度。
• 發光強度 vs. 環境溫度：LED的光輸出通常會隨著接面溫度升高而降低。此曲線有助於設計者了解在較高操作溫度下亮度的遞減情況，這對於非恆溫環境中的應用至關重要。
• 光譜分佈：此圖表顯示了圍繞650 nm峰值波長的不同波長上的相對光強度，確認了紅色光輸出。

5. 焊接與組裝指南

5.1 焊接溫度曲線

正確的焊接對於防止LED晶片和塑膠封裝受到熱損壞至關重要。

• 自動焊接（波焊/迴焊）：本裝置可在安裝平面下方1/16英吋（1.6毫米）處（即接腳上）承受260°C溫度達5秒。組裝過程中，顯示器本體的溫度本身不應超過最大額定溫度。
• 手動焊接：規定烙鐵頭溫度為350°C ±30°C。每個接腳上的焊接時間不得超過5秒，同樣測量點為安裝平面下方1/16英吋處。

遵守這些時間和溫度限制對於避免熔化塑膠外殼、損壞內部接線或使LED半導體材料劣化至關重要。

6. 應用建議與設計考量

6.1 典型應用場景

LTS-2801AJD適用於各種需要清晰、低功耗數字讀數的電子設備。常見應用包括：

• 測試與量測設備（三用電錶、頻率計數器）。
• 消費性家電（微波爐、烤箱、咖啡機）。
• 工業控制面板與儀表。
• 電池供電裝置，如攜帶式監視器或手持工具。
• 嵌入式系統原型與教育套件。

6.2 關鍵設計考量

• 電流限制：務必為每個段位使用串聯的限流電阻，或採用恆流驅動電路。電阻值（R）可使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F，其中V_F是LED的順向電壓（為安全起見使用最大值），I_F是所需的順向電流（例如，1-20 mA）。
• 多工掃描：對於多位數顯示器，通常使用多工掃描技術以較少的I/O接腳控制多個位數。由於這是共陽極顯示器，透過對其共陽極接腳施加正電壓來選擇位數，而段位圖案則施加到陰極接腳。確保多工掃描脈衝期間的峰值電流不超過絕對最大額定值。
• 熱管理：儘管功耗低，但如果使用多個顯示器或在接近最大額定值的較高電流下操作，請確保通風良好。必須遵守連續電流在25°C以上的線性遞減規定。
• 逆向電壓保護：驅動電路應設計為防止在開機、關機或電氣噪聲環境中對LED陰極施加超過5V的逆向電壓或電壓突波。一個與LED並聯的簡單二極體（陰極對陽極）可以提供保護，但會影響順向電壓。
• 視角：安裝顯示器時應考慮其寬廣視角，以確保最終使用者的最佳可讀性。

7. 可靠性測試

本裝置根據軍事（MIL-STD）、日本工業（JIS）及內部標準進行一系列全面的可靠性測試，以確保長期性能與耐用性。關鍵測試包括：

• 操作壽命測試（RTOL）：在最大額定條件下連續操作1000小時，以驗證隨時間的性能穩定性。
• 環境應力測試：包括高溫/高濕儲存（65°C/90-95% RH下500小時）、高溫儲存（105°C下1000小時）及低溫儲存（-35°C下1000小時）。
• 熱應力測試：溫度循環（-35°C至105°C之間30個循環）和熱衝擊測試，以驗證對熱膨脹和收縮的穩健性。
• 可焊性測試：耐焊性（260°C下10秒）和可焊性（245°C下5秒）確保接腳能夠承受標準組裝製程。

8. 注意事項與重要說明

• 本產品適用於一般電子設備。需要特殊可靠性的應用，特別是故障可能危及生命或健康的應用（航空、醫療、安全系統），需要事先諮詢並獲得批准。
• 製造商不對因超出絕對最大額定值操作或產品誤用而造成的損壞負責。
• 超過建議的驅動電流或操作溫度可能導致嚴重的光輸出衰減或提早失效。
• 強烈建議使用恆流驅動而非恆壓驅動，以確保發光強度一致並保護LED免受電流突波影響。
• 電路設計必須考慮整個系統的性能，包括電源穩定性和潛在的電氣噪聲。

9. 技術比較與差異化

LTS-2801AJD透過以下幾個關鍵屬性，在單一位數顯示器市場中脫穎而出：

• 超低電流操作：其在每段1 mA下的特性化與匹配，對於功耗敏感的設計是一大優勢，因為許多同類顯示器僅在10-20 mA下規格化。
• AlInGaP技術：與舊式的GaAsP或GaP紅光LED相比，AlInGaP提供更高的效率，從而在相同電流下實現更高亮度，或在較低電流下實現同等亮度，有助於延長電池壽命。
• 強度分級：按發光強度分類允許設計者選擇亮度緊密匹配的顯示器，這對於視覺上均勻性很重要的多位數應用至關重要。
• 全面的可靠性測試套件：依據軍事和工業標準進行的廣泛測試，為產品在應力下的壽命和性能提供了高度信心。

10. 常見問題（FAQ）

問：我可以直接從5V微控制器接腳驅動此顯示器嗎？

答：不行。您必須為每個段位串聯一個限流電阻。對於5V電源供應，以及在10 mA下典型V_F為2.4V的情況，電阻值為 R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 歐姆。一個270歐姆的標準電阻是合適的。微控制器接腳充當電流吸收端（對於共陽極）或電流源端（對於共陰極）。

問：為什麼有兩個共陽極接腳（3和8）？

答：這兩個接腳在內部是連接的。它們有兩個主要目的：1) 當所有段位都點亮時（例如顯示數字'8'），降低單一接腳和PCB走線的電流密度；2) 在PCB安裝時提供機械穩定性和冗餘。

問：如何計算顯示器的總功耗？

答：每段功率 = V_F* I_F。例如，在I_F=10 mA且V_F=2.4V時，每段功率為24 mW。如果數字的所有7個段位都點亮（顯示'8'），總功率為7 * 24 mW = 168 mW。這遠低於每段70 mW的限制，但必須考慮電源供應和共陽極驅動器的能力。

問：此顯示器適合戶外使用嗎？

答：其操作溫度範圍-35°C至+85°C涵蓋了許多戶外條件。然而，規格書並未指定防塵防水的防護等級（IP等級）。對於戶外使用，顯示器可能需要安裝在密封視窗後方或保護殼內，以防止濕氣侵入和物理損壞。

11. 運作原理

七段式顯示器是一種電子顯示裝置，由排列成8字形的七個LED段位組成。透過選擇性地點亮這些段位（A至G）的特定組合，它可以表示數字0-9和一些字母（例如A、C、E、F、H、L、P）。LTS-2801AJD使用AlInGaP半導體材料。當對LED段位施加超過二極體閾值（約2.0V）的順向電壓（即共陽極相對於段位陰極為正電壓）時，電子和電洞在半導體的主動區域內復合，以材料特徵波長（此處為約650 nm的紅光）釋放光子（光）形式的能量。不透明的GaAs基板有助於將更多光線反射出晶片頂部，提高整體效率。灰色面板和白色標記吸收環境光，減少反射並增加對比度，使點亮的紅色段位看起來更明亮、更銳利。