LTS-546AJG 0.52英吋七段式LED顯示器規格書 - 字高13.2mm - 綠色 (AlInGaP) - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-546AJG是一款單一位數、七段式的字母數字顯示模組。其主要功能是在電子設備中提供清晰、易讀的數字或有限的字母數字讀數。其核心技術基於生長在砷化鎵（GaAs）基板上的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料，該材料被設計為發出綠光。此材料選擇非常重要，因為AlInGaP LED以其在光譜中紅色到黃綠光部分的高效率和亮度而聞名。該元件具有灰色面板和白色段劃分，這增強了對比度，並改善了在不同光照條件下的字元外觀。它根據發光強度進行分類，這意味著元件會根據其測量的光輸出進行分級和排序，以確保在多個顯示器並排使用的應用中具有一致性。

1.1 主要特性與核心優勢

• 數字尺寸：0.52英吋（13.2 mm）的字高在可讀性和緊湊性之間取得了平衡，適用於面板儀表、測試設備和消費性電器。
• 光學品質：顯示器提供連續、均勻的段劃，具有高亮度和高對比度，從而實現出色的字元外觀。
• 視角：它擁有寬廣的視角，確保即使在離軸位置觀看，顯示器仍保持清晰可讀。
• 電源效率：它具有低功耗需求，適合電池供電或注重能源效率的設備。
• 可靠性：作為固態元件，與機械式或真空管式顯示器相比，它提供了高可靠性和長使用壽命。
• 環保合規：封裝為無鉛設計，製造符合RoHS（有害物質限制）指令。

1.2 元件識別與配置

型號LTS-546AJG指定了一個採用共陽極配置的AlInGaP綠光LED晶片元件。Rt. Hand Decimal標記表示包含一個右側小數點。在共陽極顯示器中，所有LED段的陽極（正極端）在內部連接在一起。要點亮特定段，必須將其對應的陰極（負極端）接腳驅動為低電位（接地或低電壓），同時將共陽極保持在正電壓。這種配置很常見，並且在使用微控制器或電晶體汲極驅動器時，通常能簡化電路設計。

2. 技術參數：深入客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不保證在或超過這些極限下運作。

• 每段功耗：最大70 mW。超過此值可能導致過熱和災難性故障。
• 每段峰值順向電流：在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）為60 mA。此額定值適用於多工掃描中使用的短暫、高電流脈衝。
• 每段連續順向電流：在25°C時為25 mA。當環境溫度（Ta）高於25°C時，此電流必須以0.33 mA/°C的線性比例降額。例如，在50°C時，最大連續電流約為25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA。
• 溫度範圍：操作和儲存溫度範圍為-35°C至+85°C。
• 焊接條件：波焊或迴焊應在最高260°C下進行，焊點位於安裝平面下方1/16英吋（≈1.6mm）處，持續3秒。

2.2 電氣與光學特性

這些是在指定測試條件下（Ta=25°C）測量的典型性能參數。

• 平均發光強度（I_V）：在順向電流（I_F）為1 mA時，範圍從200 µcd（最小值）到577 µcd（典型值）。發光強度使用匹配CIE明視覺響應曲線的濾光片測量，公差為±15%。
• 波長參數：
  • 峰值發射波長（λ_p）：571 nm（在I_F=20mA時）。
  • 主波長（λ_d）：572 nm（在I_F=20mA時），公差為±1 nm。這是人眼感知與LED顏色匹配的單一波長。
  • 譜線半高寬（Δλ）：15 nm（在I_F=20mA時）。這表示光譜純度；數值越小表示光越接近單色光。
• 每晶片順向電壓（V_F）：在I_F=20mA時為2.1V至2.6V，公差為±0.1V。這是驅動電路設計的關鍵參數。
• 逆向電流（I_R）：在逆向電壓（V_R）為5V時，最大100 µA。此測試僅用於特性描述；禁止連續逆向偏壓操作。
• 發光強度匹配比：同一顯示器內各段最大為2:1。這意味著在最亮的段與最暗的段之間，在相同驅動條件下，亮度差異不應超過兩倍，以確保均勻性。
• 串擾：規定為≤ 2.5%。這指的是當相鄰段被驅動時，某一段出現不期望的發光，由內部光學或電氣洩漏引起。

3. 分級系統說明

規格書明確指出此元件已根據發光強度進行分類。這意味著一個分級流程，製造完成的LED會經過測試，並根據其在標準測試電流下的測量光輸出，被分組（分級）。這對於使用多個顯示器的應用至關重要，因為它能防止不同單元之間出現明顯的亮度差異。設計師應指定或確保收到來自相同或相鄰分級的顯示器，以維持產品整體的視覺一致性。雖然此摘要未詳細說明，但分級也可能適用於順向電壓（VF）和主波長（λd），後者已標明公差為±1 nm。_F) and dominant wavelength (λ_d), the latter having a stated tolerance of ±1 nm.

4. 性能曲線分析

規格書提及典型電氣/光學特性曲線，這對於理解元件在單點規格之外的行為至關重要。這些曲線通常包括：

• I-V（電流-電壓）曲線：顯示順向電壓與順向電流之間的關係。它是非線性的，具有一個閾值電壓（AlInGaP約為1.8-2.0V），低於此電壓時幾乎沒有電流流動。此曲線有助於設計適當的限流電路。
• 發光強度 vs. 順向電流（I_Vvs. I_F）：顯示光輸出如何隨著驅動電流增加。在較低電流下通常是線性的，但在較高電流下可能因熱效應和效率下降而飽和。
• 發光強度 vs. 環境溫度：顯示光輸出如何隨著接面溫度上升而降低。這對於設計在寬廣溫度範圍內運作的系統至關重要。
• 光譜分佈圖：相對強度 vs. 波長的圖表，顯示峰值在571nm以及15nm的半高寬。

這些曲線讓工程師能夠針對特定的亮度、效率和壽命目標，優化驅動條件。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

顯示器符合標準的穿孔式DIP（雙列直插式封裝）樣式。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米，除非另有說明，一般公差為±0.25 mm。
• 接腳尖端偏移公差為±0.4 mm。
• 品質控制限制針對異物（≤10 mil）、油墨污染（≤20 mil）以及段內氣泡（≤10 mil）設定。
• 反射器彎曲限制為其長度的≤1%。

精確的尺寸圖（文中未完全詳述）將定義整體高度、寬度、深度、數字尺寸、段劃尺寸，以及10個接腳的精確間距和直徑。

5.2 接腳連接與極性識別

該元件採用10接腳配置（接腳1標記為未連接）。內部電路圖和接腳定義表顯示為共陽極設計，具有兩個共陽極接腳（3和8）。段陰極分配給特定接腳：E(1)、D(2)、C(4)、DP(5)、B(6)、A(7)、F(9)、G(10)。正確識別接腳1（通常在封裝上以凹口、斜角或圓點標示）對於PCB組裝期間的正確方向至關重要。

6. 焊接、組裝與儲存指南

6.1 焊接與組裝

規定了最大焊接條件。對於手工焊接，應使用溫控烙鐵，以避免接腳處超過260°C的限制。注意事項警告不要使用不適當的工具或方法對顯示器本體施加異常力。此外，如果在顯示器表面貼上裝飾膜，不應將其緊壓在前方面板上，因為外力可能導致其移位。

6.2 儲存條件

正確的儲存對於防止接腳氧化和吸濕至關重要。

• 對於LED顯示器（穿孔式）：應在原包裝中儲存於5°C至30°C且相對濕度低於60%的環境中。如果儲存在防潮袋外，或袋子已打開超過6個月，建議在使用前於60°C下烘烤48小時，並在一週內完成組裝。
• 一般原則：避免長期庫存。及時消耗庫存。不符合規定的儲存可能需要在使前對氧化接腳進行重新電鍍。

7. 應用建議與設計考量

7.1 目標應用與注意事項

此顯示器適用於普通電子設備：辦公設備、通訊設備和家用電器。明確指出，對於要求極高可靠性且故障可能危及生命或健康的應用（例如航空、醫療系統），需要進行諮詢。設計師必須遵守絕對最大額定值。

7.2 關鍵設計考量

• 驅動方法：強烈建議使用恆流驅動而非恆壓驅動，以確保一致的發光強度和使用壽命，因為LED亮度是電流的函數，而非電壓。
• 電流限制：驅動電路必須設計成能適應順向電壓的全範圍（2.1V至2.6V），以便向所有元件提供預期的電流。
• 熱管理：安全工作電流必須根據最高環境溫度進行降額。過量電流或高溫會導致嚴重的光衰減或提前故障。
• 逆向偏壓保護：電路必須防止電源循環期間的逆向電壓和電壓尖峰，以避免金屬遷移和增加漏電流。
• 環境保護：避免在潮濕環境中快速溫度變化，以防止顯示器上凝結水氣。
• 多顯示器設置的一致性：始終使用來自相同發光強度分級的顯示器，以避免多位數讀數出現亮度（色調）不均勻。

8. 技術比較與差異化

與白熾燈或真空螢光顯示器（VFD）等舊技術相比，LTS-546AJG提供了卓越的固態可靠性、更低的功耗以及更高的抗衝擊/抗振動能力。在LED段式顯示器市場中，其使用AlInGaP技術產生綠光，比舊的GaP（磷化鎵）綠光LED具有更高的效率和潛在更亮的輸出。共陽極配置是兩種標準類型之一（另一種是共陰極），兩者之間的選擇主要取決於驅動IC或微控制器輸出配置（源電流 vs. 汲電流）。

9. 常見問題解答（基於技術參數）

1. 問：峰值波長和主波長有什麼區別？答：峰值波長是發射光譜最高點的單一波長。主波長是與人眼感知的LED顏色相匹配的單色光波長。它們通常很接近但不完全相同，尤其是對於較寬的光譜。
2. 問：為什麼建議使用恆流驅動？答：LED的光輸出與順向電流成正比。恆流源可以補償不同元件之間以及隨溫度變化的順向電壓（VF）差異，確保穩定且均勻的亮度。_F) between devices and over temperature, ensuring stable and uniform brightness.
3. 問：我可以直接從5V微控制器接腳驅動此顯示器嗎？答：不行。您必須使用限流電阻或專用的驅動電路。直接連接可能會超過最大連續電流，從而損壞LED。電阻值計算公式為 R = (V_電源- V_F) / I_F.
4. 問：根據發光強度分類對我的設計意味著什麼？答：這意味著您應向供應商指定您需要來自相同分級代碼的單元，尤其是在一個產品中使用多個顯示器時，以確保所有數字具有匹配的亮度。

10. 實際應用範例

情境：設計一個簡單的數位電壓表顯示。微控制器的類比數位轉換器讀取電壓。韌體將此值轉換為十進制數字。為了在LTS-546AJG上顯示，微控制器將使用驅動IC（例如帶有限流電阻的74HC595移位暫存器或專用LED驅動器如MAX7219）。共陽極接腳將連接到正電源（例如，如果進行多工掃描，則通過電晶體連接到5V）。微控制器將依次將適當的段陰極接腳設定為接地（低電位）以形成所需的數字。驅動電路將設計為每段提供恆定的15-20 mA電流，遠低於25 mA的連續額定值，電阻值基於最壞情況的VF（2.6V）計算。對於多位數電表，將使用來自相同發光強度分級的顯示器。_Fof 2.6V. For a multi-digit meter, displays from the same intensity bin would be used.

11. 工作原理

LTS-546AJG基於半導體p-n接面的電致發光原理運作。當施加超過二極體閾值的順向電壓（陽極相對於陰極為正）時，來自n型AlInGaP/GaAs材料的電子與來自p型材料的電洞復合。此復合事件以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定成分決定了能隙能量，進而定義了發射光的波長（顏色）——在本例中為約572 nm的綠光。七個段中的每一個（加上小數點）都包含一個或多個這些微小的LED晶片。共陽極配置在內部連接了所有陽極，需要外部控制各個陰極。

12. 技術趨勢

雖然七段式顯示器仍然是數字讀數的主力，但更廣泛的LED顯示技術領域正在不斷發展。趨勢包括：微型化與整合：開發更小間距和板上晶片（COB）顯示器。先進材料：持續研究更高效的材料，如氮化鎵（GaN），以獲得更廣的色域和更高的效率，儘管AlInGaP在高效率紅-琥珀-黃-綠光領域仍占主導地位。智慧顯示器：將驅動IC、記憶體和通訊介面（I2C、SPI）直接整合到顯示模組中，簡化系統設計。靈活與非常規外形：開發可彎曲或曲面段式顯示器，用於新穎的產品設計。 LTS-546AJG代表了其特定應用領域中一個成熟、可靠且經過優化的解決方案，平衡了性能、成本和可用性。