LTS-4801JG LED顯示器規格書 - 0.4英吋數位高度 - AlInGaP綠色 - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗

1. 產品概述

LTS-4801JG是一款採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術發射綠光的單數位七段式數值顯示器。其設計為共陽極結構，意即所有LED段的陽極在內部連接並引出至共用接腳，而每個段的陰極則可獨立控制。此配置常見於多工顯示應用。顯示器採用灰色面板搭配白色段體設計，能在各種光照條件下增強對比度與可讀性。其主要應用於需要清晰、明亮的單數位數值讀數之電子設備，例如儀表板、消費性家電與工業控制裝置。

1.1 核心優勢

高亮度與高對比度：AlInGaP材料系統提供高發光效率，帶來卓越的亮度。灰色面板/白色段體設計進一步提升對比度，使字元外觀更為出色。
低功耗：元件在相對較低的順向電流下運作，適合電池供電或注重能源效率的應用。
固態可靠性：作為LED元件，相較於白熾燈或真空螢光顯示器等傳統技術，其具備長使用壽命、抗震性與快速切換時間。
分級性能：發光強度經過分級，確保在多數位顯示器中能匹配一致的亮度。
寬廣視角：封裝與晶片設計提供寬廣的視角，確保從不同位置觀看顯示器皆清晰可辨。
無鉛封裝：本元件符合RoHS（有害物質限制）指令。

1.2 目標應用

此顯示器適用於一般電子設備。典型應用包括辦公室自動化設備（如影印機、印表機）、通訊裝置、家用電器（如微波爐、烤箱、洗衣機）、測試與量測儀器，以及工業控制面板。本產品並非為需要極高可靠性的應用所設計，若故障可能危及生命或健康（例如航空、醫療生命維持系統），則必須事先諮詢並進行資格認證。

2. 技術規格深入解析

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限。不保證在此條件下或超出此條件運作。

每段功耗：70 mW。這是單一LED段在不造成損壞的情況下所能承受的最大功耗。
每段峰值順向電流：60 mA。僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）使用，以防止過熱。
每段連續順向電流：在25°C時為25 mA。當環境溫度（Ta）超過25°C時，此電流必須以0.33 mA/°C的速率線性降額。
工作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。元件可在此完整範圍內儲存與運作。
焊接溫度：最高260°C，持續5秒，測量點位於安裝平面下方1/16英吋（約1.6mm）處。

2.2 電氣與光學特性

這些是在Ta=25°C下測量的典型工作參數，定義了元件在正常條件下的性能。

平均發光強度（I_V）：在順向電流（I_F）為1 mA時，範圍為320至850 μcd（微燭光）。此寬廣範圍表示元件的強度經過分類（分級）。
峰值發射波長（λ_p）：571 nm（典型值）。這是發射光強度最高的波長，位於光譜的綠色區域。
主波長（λ_d）：572 nm（典型值）。這是人眼感知的波長，與峰值波長非常接近。
譜線半高寬（Δλ）：15 nm（典型值）。此參數指定了發射光的頻寬，表示其為相對純淨的綠色。
每晶片順向電壓（V_F）：在I_F=20 mA時，範圍為2.05V至2.6V。這是LED運作時的跨壓。電路設計必須考量此範圍。
每段反向電流（I_R）：在反向電壓（V_R）為5V時，最大值為100 μA。此參數僅供測試用途；不允許連續反向偏壓操作。
發光強度匹配比：在相似光區內的段體之間，最大值為2:1。這確保了整個數位顯示的外觀均勻性。
串擾：規格值小於2.5%。這是指因電氣洩漏或光耦合導致非驅動段體產生非預期發光的現象。

3. 分級系統說明

規格書指出發光強度是分級的。這通常意味著元件在生產後會根據其在標準測試電流（此處為1mA）下測得的發光輸出進行測試與分類（分級）。分級確保了在多數位應用中一起使用的顯示器具有匹配的亮度，防止某個數位明顯比相鄰數位更暗或更亮。設計師在訂購時應指定或了解強度分級，以確保其應用的一致性。

4. 性能曲線分析

規格書提及典型電氣/光學特性曲線。雖然文本摘錄中未提供具體圖表，但此類曲線通常說明了關鍵參數之間的關係。根據標準LED行為，預期的曲線包括：

I-V（電流-電壓）曲線：顯示順向電壓（V_F）與順向電流（I_F）之間的指數關係。曲線將顯示約2V的導通電壓，然後是相對陡峭的上升。
發光強度 vs. 順向電流（I_V vs I_F）：顯示光輸出如何隨電流增加。在一定範圍內通常是線性的，但在極高電流下會因熱效應而飽和。
發光強度 vs. 環境溫度（I_V vs T_a）：說明隨著接面溫度上升，光輸出會下降。這是高溫環境下的關鍵考量因素。
光譜分佈：相對強度對波長的圖表，顯示峰值約在571-572 nm，半高寬約為15 nm。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

顯示器的數位高度為0.4英吋（10.0 mm）。詳細的機械圖提供了所有關鍵尺寸，包括總長、寬、高、段體尺寸與間距，以及接腳位置。圖中的關鍵註記包括：

除非另有說明，所有尺寸單位為毫米，一般公差為±0.25mm。
接腳尖端偏移公差為±0.40 mm。
建議用於接腳的PCB孔徑為1.10 mm。
針對異物、段體內氣泡、反射器彎曲以及表面油墨污染定義了品質標準。

5.2 接腳連接與電路圖

元件採用10接腳單排配置。內部電路圖顯示為共陽極結構。接腳定義如下：接腳1（陰極G）、接腳2（陰極F）、接腳3（共陽極）、接腳4（陰極E）、接腳5（陰極D）、接腳6（陰極小數點）、接腳7（陰極C）、接腳8（共陽極）、接腳9（陰極B）、接腳10（陰極A）。請注意，有兩個共陽極接腳（3和8），它們在內部相連。這提供了PCB佈線的靈活性，並有助於電流分配。

6. 焊接與組裝指南

6.1 自動焊接溫度曲線

對於波焊或迴焊，條件指定為最高260°C，持續5秒，測量點位於封裝安裝平面下方1.6mm（1/16英吋）處。組裝期間的元件本體溫度不得超過其最高額定溫度。遵守此溫度曲線對於防止塑膠封裝或內部打線損壞至關重要。

6.2 手動焊接

若需手動焊接，烙鐵頭應接觸安裝平面下方1.6mm處的接腳。焊接溫度應為350°C ±30°C，接觸時間不得超過5秒。使用較高溫度但極短時間，可將熱量傳遞至敏感的LED晶片的影響降至最低。

7. 應用設計考量

為確保可靠運作，提供了幾項重要的注意事項與建議：

驅動電路保護：電路必須保護LED免受反向電壓以及開機或關機期間的瞬態電壓突波影響，因為這些可能導致立即故障。
定電流驅動：強烈建議使用定電流驅動而非定電壓驅動。定電流源能確保亮度一致，並保護LED免於熱失控，因為順向電壓會隨著溫度升高而降低。
考量V_F變異：驅動電路必須設計成能在整個順向電壓範圍內（每晶片在20mA時為2.05V至2.6V）提供預期的電流。
電流降額：必須考慮應用的最高環境溫度後，選擇安全的工作連續電流，使用超過25°C時0.33 mA/°C的降額係數。
避免反向偏壓：應嚴格避免連續反向偏壓操作，因為這可能導致金屬遷移與元件過早失效。

8. 可靠性測試

元件經過一系列標準化可靠性測試以確保其穩健性。測試計畫包括：

工作壽命測試（RTOL）：在室溫下以最大額定電流進行1000小時。
環境測試：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）、低溫儲存（-35°C下1000小時）。
應力測試：溫度循環（-35°C至105°C之間30個循環）與熱衝擊（-35°C至105°C之間30個循環）。
製程相容性測試：耐焊性（260°C下10秒）與可焊性（245°C下5秒）。

這些測試參考了既定的軍用（MIL-STD）、日本工業（JIS）與內部標準，為元件在各種儲存與操作條件下的耐用性提供了信心。

9. 常見問題（FAQ）

問：我可以用5V微控制器接腳直接驅動此顯示器嗎？

答：不行。順向電壓最高約2.6V，必須串聯限流電阻。直接連接到5V會因電流過大而損壞LED。請使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F.

計算電阻值。

問：為什麼有兩個共陽極接腳？

答：它們在內部相連。此設計允許更靈活的PCB佈線，若同時驅動多個段體有助於平衡電流，並提供機械穩定性。

問：如何在多數位顯示器中實現均勻亮度？

答：使用定電流驅動器，並確保使用來自相同或相近發光強度分級的顯示器。以適當的段體電流與工作週期實現多工掃描。

問：峰值波長與主波長有何不同？

答：峰值波長是光譜功率最高的物理波長。主波長是CIE色度圖上感知的顏色點。對於像此綠色LED這樣的單色光源，兩者非常接近。

10. 設計實例研討

考慮使用LTS-4801JG設計一個簡單的數位溫度計顯示器。系統使用具有多工輸出的微控制器。設計步驟包括：驅動器選擇：
選擇一個定電流LED驅動器IC，或設計能夠吸收所需段體電流（例如，10-15 mA以獲得良好亮度）的分立電晶體電路。電流設定：
決定工作電流。例如，選擇10 mA可提供良好亮度，同時遠低於25 mA的最大值，為溫度降額預留餘裕。多工掃描方案：
配置微控制器以快速循環掃描各個數位。共陽極由微控制器切換的PNP電晶體（或高側驅動器）驅動，而段體陰極則連接到驅動器IC的電流汲極輸出端。PCB佈局：
將顯示器放置在電路板上，確保使用建議的1.10mm孔徑。分別佈線兩個共陽極線路以平衡電流分配。保持高電流段體線路的走線短而寬。熱管理：_{若元件將用於高環境溫度環境（例如，>50°C），請使用降額係數重新計算最大允許連續電流：I}F(max)_a= 25 mA - [0.33 mA/°C * (T

- 25°C)]。

11. 技術與原理介紹

LTS-4801JG基於生長在不透明GaAs基板上的AlInGaP半導體技術。當順向電壓施加於p-n接面時，電子與電洞復合，以光子形式釋放能量。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——在此例中為綠色（約572 nm）。不透明基板有助於吸收雜散光以提升對比度。七段式格式是一種標準化的方式，透過選擇性點亮七個獨立的LED條（段體A-G）加上一個小數點，來表示數位數字（0-9）及部分字母。

12. 產業趨勢

LED規格術語詳解

LED技術術語完整解釋

一、光電性能核心指標

術語	單位/表示	通俗解釋	為什麼重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦電能發出的光通量，越高越節能。	直接決定燈具的能效等級與電費成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源發出的總光量，俗稱"亮度"。	決定燈具夠不夠亮。
發光角度（Viewing Angle）	°（度），如120°	光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。	影響光照範圍與均勻度。
色溫（CCT）	K（開爾文），如2700K/6500K	光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。	決定照明氛圍與適用場景。
顯色指數（CRI / Ra）	無單位，0–100	光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。	影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。
色容差（SDCM）	麥克亞當橢圓步數，如"5-step"	顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。	保證同一批燈具顏色無差異。
主波長（Dominant Wavelength）	nm（奈米），如620nm（紅）	彩色LED顏色對應的波長值。	決定紅、黃、綠等單色LED的色相。
光譜分佈（Spectral Distribution）	波長 vs. 強度曲線	顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。	影響顯色性與顏色品質。

二、電氣參數

術語	符號	通俗解釋	設計注意事項
順向電壓（Forward Voltage）	Vf	LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。	驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。
順向電流（Forward Current）	If	使LED正常發光的電流值。	常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。
最大脈衝電流（Pulse Current）	Ifp	短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。	脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。
反向電壓（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。	電路中需防止反接或電壓衝擊。
熱阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。	高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。
靜電放電耐受（ESD Immunity）	V（HBM），如1000V	抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。	生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。

三、熱管理與可靠性

術語	關鍵指標	通俗解釋	影響
結溫（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED晶片內部的實際工作溫度。	每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。
光衰（Lumen Depreciation）	L70 / L80（小時）	亮度降至初始值70%或80%所需時間。	直接定義LED的"使用壽命"。
流明維持率（Lumen Maintenance）	%（如70%）	使用一段時間後剩餘亮度的百分比。	表徵長期使用後的亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麥克亞當橢圓	使用過程中顏色的變化程度。	影響照明場景的顏色一致性。
熱老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因長期高溫導致的封裝材料劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。

四、封裝與材料

術語	常見類型	通俗解釋	特點與應用
封裝類型	EMC、PPA、陶瓷	保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。	EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。
晶片結構	正裝、倒裝（Flip Chip）	晶片電極佈置方式。	倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。
螢光粉塗層	YAG、矽酸鹽、氮化物	覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。	不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。
透鏡/光學設計	平面、微透鏡、全反射	封裝表面的光學結構，控制光線分佈。	決定發光角度與配光曲線。

五、質量控制與分檔

術語	分檔內容	通俗解釋	目的
光通量分檔	代碼如 2G、2H	按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。	確保同一批產品亮度一致。
電壓分檔	代碼如 6W、6X	按順向電壓範圍分組。	便於驅動電源匹配，提高系統效率。
色區分檔	5-step MacAdam橢圓	按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。	保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。
色溫分檔	2700K、3000K等	按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。	滿足不同場景的色溫需求。

六、測試與認證

術語	標準/測試	通俗解釋	意義
LM-80	流明維持測試	在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。	用於推算LED壽命（結合TM-21）。
TM-21	壽命推演標準	基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。	提供科學的壽命預測。
IESNA標準	照明工程學會標準	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	行業公認的測試依據。
RoHS / REACH	環保認證	確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。	進入國際市場的准入條件。
ENERGY STAR / DLC	能效認證	針對照明產品的能效與性能認證。	常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。

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