LTS-3403LJG LED顯示器規格書 - 0.8英吋數位高度 - 綠色AlInGaP - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-3403LJG是一款高效能、單數位、七段式顯示模組，專為各種電子應用中清晰顯示數位讀數而設計。其主要功能是提供高度易讀的數位字元輸出。此元件的核心優勢在於其採用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術製造LED晶片。此材料系統以能在綠光至紅光光譜中產生高效率發光而聞名，相較於舊有技術，能提供更優異的亮度與色彩純度。本顯示器採用灰面白段的設計，能在各種照明條件下增強對比度與可讀性。其低功耗特性以及與標準積體電路的相容性，使其適用於廣泛的目標市場，包括消費性電子產品、工業儀表、測試與量測設備，以及需要可靠、低功耗數位指示的嵌入式系統。

2. 技術參數深入解析

2.1 光度學與光學特性

關鍵效能指標定義於環境溫度（Ta）為25°C的標準測試條件下。平均發光強度（Iv）在順向電流（IF）為1mA驅動時，其最小值為320 µcd，典型值為900 µcd，並未指定最大值。此參數表示點亮段位的感知亮度。其光輸出經過分級，意味著元件會根據測得的發光強度進行分類，以確保生產批次的亮度水準一致。

色彩特性由波長定義。峰值發射波長（λp）在IF=20mA時，典型值為571奈米（nm），這使得發出的光線明確位於可見光譜的綠色區域。主波長（λd）典型值為572 nm，這是一個描述感知色彩的密切相關指標。譜線半寬度（Δλ）典型值為15 nm，表示相對較窄的光譜頻寬，這有助於產生純淨、飽和的綠色。發光強度是使用校準至CIE明視覺響應曲線的感測器和濾光片進行測量，確保數值符合人類視覺感知。

2.2 電氣參數

電氣規格定義了操作限制與條件。每段順向電壓（VF）在IF=10mA時，典型值為2.6V，最大值為2.6V。這是設計限流電路的關鍵參數。每段逆向電流（IR）在施加5V逆向電壓（VR）時，最大值為100 µA，表示關閉狀態下的漏電流。

其絕對最大額定值設定了安全操作的邊界。每段最大連續順向電流為25 mA。從25°C開始，適用0.33 mA/°C的線性降額因子，這意味著允許的連續電流會隨著環境溫度升高超過25°C而降低，以防止熱損壞。每段最大逆向電壓為5V。超過這些額定值可能會對元件造成永久性損壞。

2.3 熱特性

熱管理透過連續順向電流的降額規格來體現。本元件額定的操作溫度範圍為-35°C至+85°C，其儲存溫度範圍亦相同。焊接溫度額定值規定，在波峰焊或迴流焊過程中，於安裝平面下方1/16英吋（約1.6mm）處，元件可承受260°C達3秒鐘。遵守此指南對於防止內部LED晶片和焊線損壞至關重要。

3. 分級系統說明

規格書明確指出，本元件根據發光強度進行分類。這意味著在製造過程中，LED顯示器會根據其在標準測試電流（通常為1mA，如Iv規格所述）下測得的光輸出進行測試並分類到不同的等級中。此分級過程確保終端用戶能獲得亮度水準一致的產品，這對於多個數位並排使用以避免段位亮度出現明顯差異的應用至關重要。雖然文件未詳細說明具體的分級代碼或範圍，但此做法保證了最低效能水準（320 µcd），並將具有相似輸出特性的元件歸類在一起。

4. 性能曲線分析

規格書中提及典型電氣/光學特性曲線。雖然文本摘錄中未提供具體圖表，但此類曲線是LED文件中的標準內容。它們通常包括：

• 順向電流（IF）對順向電壓（VF）曲線：此圖顯示電流與電壓之間的非線性關係，對於設計正確的驅動電路至關重要。膝點電壓通常約在所述的VF值2.05-2.6V附近。
• 發光強度（Iv）對順向電流（IF）曲線：此圖說明光輸出如何隨著驅動電流增加而增加。在一定範圍內通常是線性的，但在較高電流下會因熱和效率限制而飽和。
• 發光強度對環境溫度曲線：此圖展示了熱淬滅效應，即LED的光輸出會隨著接面溫度升高而降低。這強化了電流降額規格的重要性。
• 光譜分佈曲線：相對強度對波長的圖表，顯示峰值約在571nm處以及較窄的半寬度，證實了純綠色的光發射。

這些曲線為設計人員提供了對元件在非標準條件下行為的更深入理解，從而實現更穩健和優化的系統設計。

5. 機械與封裝資訊

本元件提供詳細的封裝尺寸圖。所有尺寸均以毫米為單位指定，標準公差為±0.25mm，除非另有說明。此圖對於PCB（印刷電路板）佈局至關重要，確保佔位面積和禁置區被正確設計。顯示器設計用於輕鬆安裝在印刷電路板或插座上，這表明它具有適合穿孔焊接或插入相容插座的接腳。物理描述指出其具有灰色面板與白色段位，這是影響美觀性和可讀性的關鍵機械特徵。

6. 接腳連接與內部電路

LTS-3403LJG是一款共陰極型顯示器。這意味著所有LED段位的陰極（負極端）在內部連接在一起，並引出至共用的接腳，而每個段位的陽極（正極端）則有自己專用的接腳。接腳連接表列出了17個接腳，其中數個標記為"NO PIN"（推測為未使用或僅機械性存在）。有效接腳控制段位A至G、兩個小數點（左小數點和右小數點，L.D.P和R.D.P）以及五個共陰極連接（接腳4、6、12、17，以及由共陰極描述所暗示的一個）。內部電路圖將以視覺方式呈現此共陰極架構，顯示多個陰極接腳如何在內部連接在一起以分配電流，並可能協助散熱。

7. 焊接與組裝指南

提供的主要指南是焊接溫度規格：在安裝平面下方1/16英吋處，260°C持續3秒鐘。這是用於穿孔元件波峰焊或迴流焊的標準JEDEC規範。設計人員必須確保其組裝過程符合此限制，以避免熱衝擊，熱衝擊可能導致環氧樹脂封裝破裂或損壞半導體晶粒。一般處理應遵循半導體元件的標準ESD（靜電放電）預防措施。儲存條件由-35°C至+85°C的儲存溫度範圍定義。

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、高可見度數位數字的應用。常見用途包括：用於電壓、電流或溫度的面板儀表；數位時鐘和計時器；計分板單元；生產計數器；家電或工業設備上的狀態指示碼；以及作為系統中較大多位數顯示器的一部分，其中數字採用多工掃描方式。

8.2 設計考量

• 電流限制：務必為每個段位陽極使用串聯的限流電阻。電阻值根據電源電壓（Vcc）、LED順向電壓（VF，為可靠性起見使用最大值2.6V）以及所需的順向電流（IF，保持在25mA連續電流以下）計算。公式：R = (Vcc - VF) / IF。
• 驅動電路：作為共陰極顯示器，陰極通常連接到地，或由驅動IC（如七段解碼器/驅動器或配置為灌電流模式的微控制器GPIO接腳）切換到地。陽極則透過限流電阻被驅動至高電位。
• 多工掃描：對於使用類似顯示器的多位數系統，多工掃描是一種常見的技術，可以用較少的I/O接腳控制許多段位。這涉及快速循環供電給每個數位的共陰極，同時在共享的陽極線上呈現相應的段位資料。LTS-3403LJG的低功耗和相容性使其適合用於多工掃描應用。
• 視角：規格書聲稱具有寬廣的視角，應在機械圖中驗證或根據特定應用的需求進行確認。

9. 技術比較與差異化

LTS-3403LJG的主要差異化特點在於其使用AlInGaP技術及其特定的0.8英吋數位高度。與標準GaP或GaAsP LED等舊技術相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，從而在相同電流下實現更亮的顯示，或在較低功率下實現相似的亮度。0.8英吋（20.32mm）的高度是一個標準尺寸，在可見度和電路板空間使用之間提供了良好的平衡。灰面/白段的設計相較於全黑或全綠封裝提高了對比度。其共陰極配置是最常見的，並廣泛受到驅動IC和微控制器函式庫的支援。

10. 常見問題（FAQ）

問：擁有多個共陰極接腳（例如接腳4、6、12、17）的目的是什麼？

答：多個陰極接腳有助於分配來自所有點亮段位的總回流電流，降低任何單一接腳和PCB走線中的電流密度。這提高了可靠性，並可能有助於LED晶片的散熱。它們在內部是連接的，因此在電氣上是同一個節點。

問：我可以直接從5V微控制器接腳驅動此顯示器嗎？

答：不行。您必須始終為每個段位串聯一個限流電阻。將5V電源直接連接到陽極（陰極接地）將試圖汲取非常大的電流，可能會損壞LED段位並損壞微控制器接腳。

問："發光強度匹配比（IV-m）為2:1"是什麼意思？

答：這規定了在相同條件下（IF=1mA）測量時，單一元件內最亮段位與最暗段位之間的最大允許比率。2:1的比率意味著最亮的段位亮度不會超過最暗段位的兩倍，確保整個數字的均勻性。

問：如何計算適當的限流電阻？

答：使用歐姆定律：R = (Vsupply - VF) / IF。例如，使用5V電源（Vsupply）、最大VF為2.6V以及所需的IF為10mA（0.01A）：R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240歐姆。標準的220或270歐姆電阻將是合適的。

11. 設計與使用案例研究

考慮設計一個顯示0-9.9V的簡單數位電壓表。系統使用帶有類比數位轉換器（ADC）的微控制器來測量電壓。微控制器的韌體讀取ADC，將數值轉換為兩個BCD（二進制編碼十進制）數字，並以多工掃描配置驅動兩個LTS-3403LJG顯示器。一個顯示器顯示十位數（0-9），另一個顯示個位數和小數點。每個顯示器的共陰極連接到配置為開漏/低輸出灌電流模式的獨立微控制器接腳。七個段位陽極（A-G）和右小數點陽極透過各自的220歐姆限流電阻連接到其他微控制器接腳，並在兩個顯示器之間共享。韌體在輸出特定數字的段位圖案時，快速切換哪個顯示器的陰極接地。這種方法僅使用8個接腳用於段位 + 2個接腳用於數位控制 = 10個I/O接腳，而不是靜態驅動所需的16+個接腳。AlInGaP技術確保即使在光線充足的環境中，讀數也能明亮清晰。

12. 技術原理介紹

LTS-3403LJG基於磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術。這是一種III-V族化合物半導體，其能隙能量——價帶和導帶之間的能量差——可以透過調整鋁、銦、鎵和磷的比例來調節。對於綠色發光，能隙被設計為約2.2-2.3電子伏特（eV）。當施加超過二極體導通電壓的順向電壓時，電子和電洞被注入到主動區域，在那裡它們重新結合。這種重新結合以光子（光）的形式釋放能量。發射光子的波長（λ）與能隙能量（Eg）成反比，如方程式λ = hc/Eg所述（其中h是普朗克常數，c是光速）。特定的成分導致光子波長約為571-572 nm，人眼將其感知為綠光。不透明的GaAs基板會吸收部分發射光，但設計和材料仍能產生高效率和亮度。

13. 技術趨勢

七段顯示器的演變反映了LED技術的進步。早期的顯示器使用GaAsP或GaP，其效率和色彩範圍有限。1990年代引入的AlInGaP代表了一個重大飛躍，在紅-橙-黃-綠光譜中提供了高效率和出色的色彩飽和度。對於純綠色和藍色，氮化銦鎵（InGaN）技術後來成為主流，現在也是白光LED的標準。目前數位顯示器的趨勢包括：轉向表面黏著元件（SMD）封裝以實現自動化組裝，儘管像這樣的穿孔類型在原型製作和某些行業中仍然很受歡迎；將驅動IC和控制器直接整合到顯示模組中（智慧型顯示器）；使用更高密度的矩陣用於字母數字和點矩陣顯示器，在許多應用中取代簡單的七段單元；以及持續關注提高效率（每瓦流明）和降低工作電壓，以滿足節能法規和電池壽命需求。雖然存在更新的技術，但基於AlInGaP的顯示器（如LTS-3403LJG）在單色綠色數位指示應用中，其特定性能特徵達到最佳時，仍然是一種具成本效益且高度可靠的解決方案。