LSHD-7801 0.3英吋單一位數LED顯示器規格書 - 字高7.62mm - 綠色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LSHD-7801是一款單一位數、七段式的字母數字LED顯示器模組。其主要功能是在電子設備中提供清晰、可見的數字及有限的字母數字字元輸出。其核心應用在於需要緊湊、可靠且節能的數值讀取設備，例如儀表板、消費性電子產品、工業控制裝置與測試設備。

此裝置的主要優勢來自其固態設計。它提供優異的段位均勻性，確保所有點亮的段位亮度一致，呈現乾淨的外觀。其運作所需功耗低，有助於提升整體系統的能源效率。此外，它具備高亮度與高對比度，即使在各種環境光照條件下，顯示內容仍易於閱讀。廣視角確保從不同角度皆可清晰可見，這對於面板安裝的設備至關重要。

2. 技術規格與客觀解讀

2.1 光度學與光學特性

本顯示器採用綠色LED晶片，具體為GaP基板上的GaP磊晶層和/或非透明GaAs基板上的AlInGaP。此組合旨在產生綠色光發射。在每段順向電流（IF）為10mA時，典型的平均發光強度（Iv）為1600 ucd（微燭光），最小規格值為500 ucd。此參數定義了感知亮度。主波長（λd）典型值為569 nm，峰值發射波長（λp）典型值為565 nm，將輸出光色明確定位於可見光譜的綠色區域。譜線半高寬（Δλ）為30 nm，表示所發射綠光的光譜純度。

2.2 電氣參數與額定值

絕對最大額定值定義了操作極限。每點（段位或小數點）的平均功耗不得超過75 mW。每段的峰值順向電流為60 mA，但此僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）。每點的連續平均順向電流會隨著環境溫度升高，從25°C時的25 mA以0.28 mA/°C的速率遞減。每段在IF=20mA時的典型順向電壓（VF）為2.6V，最大值為2.6V。在反向電壓（VR）為5V時，最大反向電流（IR）規格為100 µA。必須特別注意，此反向電壓條件僅用於測試目的，裝置不應在反向偏壓下持續運作。

2.3 熱特性

本裝置的額定工作溫度範圍為-35°C至+105°C，儲存溫度範圍為-35°C至+105°C。順向電流遞減曲線（從25°C起0.28 mA/°C）是關鍵的熱管理參數。隨著環境溫度升高，必須降低最大允許連續電流，以防止過熱和過早失效。這需要在應用中進行謹慎的熱設計，特別是在密閉空間或高溫環境中。

3. 分級系統說明

規格書明確指出產品已根據發光強度進行分級。這意味著單元會根據其在標準測試電流下測得的發光輸出進行分類和分組（分級）。此過程確保在應用中並排使用多個顯示器時亮度的一致性，防止數字間出現明顯的亮度差異。相似點亮區域的發光強度匹配比規格為最大值2:1，這表示在最亮的段位與最暗的段位之間，在可接受的分級範圍內，亮度差異不應超過兩倍。

4. 性能曲線分析

雖然提供的內容摘錄提及典型電氣/光學特性曲線，但具體圖表未在文本中詳細說明。通常，LED顯示器的此類曲線會包括：

• 順向電流（IF）對順向電壓（VF）曲線：顯示非線性關係，對於設計恆流驅動器至關重要。
• 發光強度（Iv）對順向電流（IF）曲線：展示光輸出如何隨電流增加而增加，直至達到最大額定值。
• 發光強度（Iv）對環境溫度（Ta）曲線：說明光輸出隨溫度升高而降低，為熱設計提供依據。
• 光譜分佈曲線：相對強度對波長的圖表，顯示峰值波長、主波長和光譜寬度。

設計師必須參考這些曲線，以在整個工作溫度範圍內保持可靠性的同時，優化驅動電流以達到所需亮度。

5. 機械與封裝資訊

LSHD-7801是一款通孔封裝，字高為0.3英吋（7.62 mm）。封裝具有灰色面板和綠色段位。尺寸圖（文本中未完全詳細說明）將提供PCB佈局設計所需的關鍵尺寸，包括整體尺寸、引腳間距和安裝平面高度。公差通常為±0.25 mm。引腳連接定義為10引腳配置。這是一款共陽極型顯示器。引腳定義為：1 & 6（共陽極）、2（陰極F）、3（陰極G）、4（陰極E）、5（陰極D）、7（陰極DP - 小數點）、8（陰極C）、9（陰極B）、10（陰極A）。內部電路圖顯示了所有段位LED的共陽極連接。

6. 焊接與組裝指南

規格書規定了焊接條件：在260°C下，於安裝平面下方1/16英吋（約1.6 mm）處焊接3秒。這是波峰焊製程中的關鍵參數，以防止LED晶片或塑膠封裝受到熱損傷。對於儲存，建議採用標準條件：溫度介於5°C至30°C之間，濕度低於60% RH。對於SMD變體（注意事項中提及），如果打開工廠密封的包裝袋，應在相同的溫度/濕度條件下於168小時內（MSL Level 3）使用該裝置，以防止引腳氧化。如果拆封超過168小時，建議在焊接前於60°C下烘烤24小時。一般建議在出貨日期起12個月內使用顯示器。

7. 包裝與訂購資訊

零件編號為LSHD-7801。描述指定為綠色、共陽極顯示器，帶有右側小數點。規格書識別號為Spec No. DS30-2002-152，修訂版A，生效日期2023年1月13日。具體包裝數量（例如，帶裝、管裝）在提供的摘錄中未詳細說明，但會是完整採購規格的一部分。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此顯示器適用於普通電子設備，包括辦公設備、通訊裝置和家用電器。例如數位萬用電錶、時鐘收音機、電器計時器、工業感測器讀數和面板儀錶。

8.2 設計考量與注意事項

驅動電路設計：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的順向電壓存在公差且隨溫度變化。電路設計必須能適應完整的VF範圍（典型值2.1V至2.6V）。必須提供防止反向電壓和電源循環期間瞬態尖峰的保護，以避免因金屬遷移和漏電流增加而造成的損壞。

電流選擇：必須考慮最高環境溫度，使用電流遞減規格來選擇工作電流。超過額定值會導致嚴重的光衰減或故障。

光學組裝：如果使用前面板或蓋板，不應直接壓在顯示器的圖案膜上，因為這可能導致其移位。對於多位數組裝，建議使用來自相同發光強度分級的顯示器，以避免亮度不均（色調不均勻）。

環境：避免在潮濕環境中讓顯示器暴露於快速的溫度變化，以防止凝結。

9. 技術比較與差異化

雖然未提供與其他型號的直接比較，但LSHD-7801在其類別（0.3英吋單一位數）中的關鍵差異化特點包括：使用特定的綠色LED晶片技術（GaP和AlInGaP）實現其顏色、明確的發光強度均勻性分級、寬廣的工作溫度範圍（-35°C至+105°C）以及符合無鉛/RoHS要求。高典型亮度（10mA時1600 ucd）和低功耗要求也是其競爭優勢。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：峰值波長（λp）和主波長（λd）有何不同？

答：峰值波長是發射光譜強度達到最大值時的波長。主波長是與LED輸出感知顏色相匹配的單色光波長。對於綠色LED，兩者通常很接近，如本例所示（565 nm 對 569 nm）。

問：為何建議使用恆流驅動？

答：LED亮度主要是電流的函數，而非電壓。順向電壓（VF）因單元而異，且隨溫度升高而降低。恆流源可確保無論VF如何變化，都能維持所需的光輸出，提供穩定的性能，並在VF下降時保護LED免於過電流。

問：我可以用5V電源和一個電阻來驅動它嗎？

答：可以，這是一種常見方法。串聯電阻值R的計算公式為 R = (電源電壓 - VF) / IF。使用典型VF=2.6V、IF=10mA和5V電源：R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 歐姆。您必須確保電阻的額定功率足夠（P = IF^2 * R）。如果電源電壓穩定且遠大於VF的變化範圍，此方法可提供近似的恆流效果。

問：共陽極是什麼意思？

答：這表示所有獨立段位LED的陽極（正極側）在內部連接在一起，並連接到一個或多個引腳（本例中為引腳1和6）。要點亮一個段位，必須將其對應的陰極引腳連接到較低的電壓（接地），同時將共陽極引腳保持在正電壓。

11. 實務設計與使用案例

案例：設計一個簡單的3位數電壓錶讀數顯示。

將使用三個LSHD-7801顯示器。一個具有足夠I/O引腳的微控制器將控制段位。通常會採用多工掃描技術以最小化引腳數量：每個數字的共陽極由微控制器依序驅動，而所有段位的陰極線路則共享。如果切換速度足夠快，就會產生所有數字同時點亮的視覺效果。設計必須在每條陰極線上包含限流電阻（或使用恆流驅動IC）。軟體必須計算0-9的正確段位圖案，並管理多工掃描的時序。熱考量涉及確保PCB佈局允許一定的散熱，特別是在溫暖的外殼內以較高電流驅動時。

12. 原理介紹

其工作原理基於半導體材料中的電致發光。當施加超過二極體導通閾值的順向電壓於LED晶片（GaP或AlInGaP）兩端時，電子和電洞在主動區複合，以光子（光）的形式釋放能量。特定半導體材料的能隙能量決定了發射光的波長（顏色）。在七段顯示器中，多個獨立的LED晶片以特定圖案排列，並封裝在具有段位形狀的遮罩後方。通過選擇性地對這些晶片的不同組合施加電流，可以形成數字和一些字母。

13. 發展趨勢

像LSHD-7801這樣的單一位數LED顯示器的發展趨勢集中在以下幾個領域：提升效率：開發能在更低驅動電流下提供更高發光強度（亮度）的晶片材料和結構，以降低功耗和熱量產生。微型化：雖然0.3英吋是標準尺寸，但持續努力在更小的外形尺寸中維持或改善可讀性。增強可靠性與壽命：改進封裝材料和晶片設計，以承受更高的工作溫度和更惡劣的環境條件，延長操作壽命。整合化：朝向整合驅動電路或智慧功能的顯示器發展，以簡化終端使用者的系統設計。顏色選項與性能：透過先進的半導體材料（如更新的螢光粉轉換或直接發射技術），擴大可用的顏色範圍，並改善顏色一致性和飽和度。