LTS-4301JG LED顯示器規格書 - 0.4英吋數位高度 - AlInGaP綠色 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-4301JG是一款緊湊、高效能的單數位數值顯示模組，專為需要清晰、明亮且可靠的數值讀數之應用而設計。其核心功能是使用七個獨立可控的段和一個小數點，以視覺方式呈現數字0-9及一些有限的字母數字字元。此元件專為整合到各種空間有限但可讀性至關重要的電子設備中而設計。

此顯示器採用先進的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術作為其發光元件。此材料系統以在紅、橙、琥珀和黃綠光譜中產生高效率發光而聞名。在此特定元件中，它被調諧以產生獨特的綠色。在非透明的砷化鎵（GaAs）基板上使用AlInGaP，有助於提高顯示器的對比度，因為基板有助於防止內部光散射，使未點亮的灰色面看起來較暗，而點亮的白色段看起來明亮且鮮豔。

此元件的目標市場廣泛，涵蓋工業控制面板、測試與量測設備、消費性家電、汽車儀表板（用於次要顯示）、醫療設備和銷售點終端機。其主要價值主張在於提供卓越的視覺性能套件——以高亮度、出色的對比度和寬視角為特點——同時保持固態可靠性和相較於真空螢光顯示器（VFD）或白熾燈泡等舊式顯示技術更低的功耗。

2. 技術參數深入解析

2.1 光學特性

光學性能是顯示器功能的核心。平均發光強度（Iv）在順向電流（I_F）為1 mA時，其典型值指定為850 µcd（微燭光）。最小值為320 µcd，表格中未指定最大值，這表示這是一個目標導向的規格。此參數定義了在標準操作條件下一個段的感知亮度。測量是使用校準至CIE明視覺光度函數的感測器和濾波器進行的，該函數模擬了人眼在正常光照條件下的光譜敏感度，確保報告的值與視覺感知直接相關。

色彩特性由波長參數定義。峰值發射波長（λ_p)為571 nm，這是光功率輸出最大的波長。主波長（λ_d)為572 nm；這是與LED輸出的感知顏色最匹配的單色光波長。這兩個值（571 nm vs. 572 nm）非常接近，表示光譜純度高的綠色，物理峰值與感知色調之間的偏移極小。光譜線半寬度（Δλ）為15 nm，代表發射光強度至少為其峰值一半的頻寬。較窄的半寬度通常表示更飽和、更純淨的顏色。

發光強度匹配比（I_V-m)指定為最大值2:1。這是顯示均勻性的關鍵參數，確保在相同條件下驅動時，單一數位內最暗段與最亮段之間的亮度差異不超過兩倍。此比率對於實現一致且專業外觀的數字字元至關重要。

2.2 電氣特性

電氣規格定義了可靠使用的操作邊界和條件。每段順向電壓（V_F)在I_F=20 mA時，典型值為2.6V，最大值為2.6V。最小值列為2.05V。此順向電壓是AlInGaP技術的特性，對於設計每個段的限流電路（通常是電阻）至關重要。

每段反向電流（I在反向電壓（V_R)）為5V時，最大值為100 µA。此參數表示LED反向偏壓時的漏電流水平，對於固態元件來說通常非常低。_R絕對最大額定值

設定了元件存活的硬性限制。關鍵額定值包括：每段連續順向電流：
- 25 mA（從25°C開始線性降額）。每段峰值順向電流：
- 60 mA（允許在脈衝條件下：1/10工作週期，0.1 ms脈衝寬度）。每段功率消耗：
- 70 mW。每段反向電壓：
- 5 V。操作或超過這些限制可能會對LED晶片造成永久性損壞。
2.3 熱與環境特性

此元件的

操作溫度範圍額定為-35°C至+85°C。此寬廣範圍使其適用於從嚴寒室外條件到炎熱工業環境的惡劣環境應用。儲存溫度範圍相同（-35°C至+85°C）。一個關鍵的組裝參數是

焊接溫度規格：元件可承受在安裝平面下方1/16英吋（約1.6 mm）處260°C持續3秒。這是波峰焊接或迴流焊接製程的標準參考，指導製造商設定熱曲線以避免損壞塑膠封裝或內部打線接合。3. 分級系統說明

規格書明確指出此元件

已針對發光強度進行分類。這表示製造商採用了分級或篩選製程。在LED製造中，由於磊晶生長與晶片處理的細微差異，輸出會存在自然變異。為了確保客戶獲得一致性，LED在生產後會經過測試，並根據關鍵參數被分選到不同的等級中。對於LTS-4301JG，主要的分級標準是在固定測試電流（可能為1 mA或20 mA）下的發光強度。元件會被分組，使得特定訂單或批次內的所有單元，其發光強度都落在一個定義的範圍內（例如，規格中提到的320-850 µcd範圍可能代表一個標準等級，或者可能有更嚴格的子等級可供選擇）。這讓設計師能夠選擇具有保證最低亮度的顯示器，確保在多數位安裝中所有數位的外觀均勻一致。雖然在這份簡短的規格書中未詳細說明，但彩色LED其他常見的分級參數可能還包括主波長（以確保顏色一致性）和順向電壓。

4. 性能曲線分析

規格書中提到了

典型的電氣/光學特性曲線。雖然文字片段中未提供具體圖表，但此類元件的標準曲線通常包括：相對發光強度 vs. 順向電流（I-V曲線）：

此圖表將顯示光輸出如何隨著驅動電流增加。對於LED，這種關係在很大範圍內通常是線性的，但在極高電流下會因熱效應和效率下降而飽和。此曲線讓設計師能夠選擇一個能提供所需亮度，又不會過度應力元件或縮短其壽命的工作電流。順向電壓 vs. 順向電流：

此曲線顯示了典型的二極體指數關係。它對於確定電源供應需求和計算串聯限流電阻上必要的壓降至關重要。相對發光強度 vs. 環境溫度：

LED的光輸出會隨著接面溫度升高而降低。此曲線量化了這種降額，顯示在高溫下（例如85°C）剩餘的光輸出百分比。這對於在高溫環境中運作的應用至關重要，以確保顯示器保持足夠明亮。光譜分佈曲線：

這將是相對強度對波長的圖，顯示以571-572 nm為中心、半寬度為15 nm的鐘形曲線。它直觀地確認了發射光的色彩純度。5. 機械與封裝資訊

LTS-4301JG採用標準的單數位七段式LED封裝。

封裝尺寸圖已參考，所有尺寸均以毫米為單位提供，標準公差為±0.25 mm，除非另有說明。物理佔位面積和段排列遵循業界標準模式，便於更換和PCB佈局。10接腳配置的

接腳連接定義明確。它是一個共陰極設計，意味著所有段和小數點的陰極（負極）在內部連接，並引出到兩個共接腳（接腳3和接腳8）。每個段陽極（正極）都有其專用的接腳（接腳1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10）。接腳6專門用於小數點（D.P.）陽極。這種共陰極配置被廣泛使用，並簡化了驅動電路，特別是在使用微控制器I/O埠的多工技術時。內部電路圖

直觀地表示了這種電氣配置，顯示了八個獨立的LED（段A-G加上DP），其陽極分開，陰極則連接在一起至共接腳。6. 焊接與組裝指南如熱特性中所述，關鍵指南是焊接溫度限制：

在安裝平面下方1/16英吋（1.6mm）處260°C持續3秒

。這是製程工程師設定迴流焊接爐或波峰焊接機的關鍵參數。必須設計熱曲線，使元件引腳處的溫度在指定時間內不超過此限制，以防止封裝破裂、分層或損壞內部晶片黏著和打線接合。在處理和組裝過程中應遵守標準的ESD（靜電放電）預防措施，因為LED晶片對靜電敏感。建議將元件存放在防靜電包裝中並使用接地工作站進行處理。對於焊接後的清潔，應使用與元件塑膠材料（可能是環氧樹脂或類似物）相容的標準製程。異丙醇或專用電子清潔劑通常是安全的，但如果使用強效溶劑，應驗證其相容性。

7. 應用建議

7.1 典型應用電路

對於像LTS-4301JG這樣的共陰極顯示器，最常見的驅動方法是使用微控制器。每個段陽極接腳通過一個限流電阻連接到微控制器的輸出接腳。此電阻（R

limit

）的值使用歐姆定律計算：R_limit= (V_supply- V_{) / I}。對於5V電源，V_F為2.6V，以及期望的I_F為10 mA，電阻值為（5 - 2.6）/ 0.01 = 240歐姆。兩個共陰極接腳連接在一起，然後連接到配置為邏輯低電位（0V）輸出的微控制器接腳以啟用顯示器。要驅動多個數位，則使用多工技術：所有數位的段線並聯連接，每個數位的共陰極單獨控制，快速連續地一次只點亮一個數位。這節省了大量的I/O接腳。_F對於恆流驅動或更高性能的應用，可以使用專用的LED驅動器IC（如MAX7219或TM1637）。這些晶片內部處理多工、電流調節，有時甚至包括數位解碼，大大簡化了軟硬體設計。_F7.2 設計考量

電流限制：

切勿在沒有電流限制機制（電阻或恆流驅動器）的情況下將LED直接連接到電壓源。順向電壓不是一個固定的閾值，而是電流流動的特性；沒有限制，電流將破壞性地上升。

亮度控制：亮度可以通過兩種主要方式控制：1) 調整順向電流（通過電壓驅動方案中的限流電阻值）。2) 在段線或共陰極線上使用脈衝寬度調變（PWM）。PWM更有效率，並提供更寬、更線性的調光範圍。

視角：規格書聲稱具有寬視角。為了獲得最佳可讀性，顯示器應安裝成主要觀看方向大致垂直於顯示器表面。寬視角為離軸觀看提供了靈活性。

散熱：雖然每段的功耗很低（最大70 mW），但在多個段同時點亮的多工應用中，封裝內的總功率會累加。如果顯示器被封閉，尤其是在高環境溫度環境中，請確保有足夠的通風。

8. 技術比較與優勢與舊式七段技術相比，LTS-4301JG提供了明顯的優勢：

對比白熾燈/燈泡式顯示器：

功耗低得多，壽命更長（數萬小時 vs. 數百/數千小時），更高的抗衝擊和抗振動能力，以及更涼爽的操作。
- 對比真空螢光顯示器（VFD）：工作電壓更低（2-5V vs. VFD的數十伏特），驅動電子更簡單，不需要燈絲電源，並且通常在高濕度環境中表現更好。VFD可能提供更寬的視角和不同的顏色（通常是藍綠色），但LED通常更堅固。
- 對比液晶顯示器（LCD）：LED是自發光的，因此在低光或無光條件下無需背光即可提供出色的可見性。它們具有更快的響應時間和更寬的操作溫度範圍。然而，LCD在靜態顯示模式下功耗顯著更低，並且可以顯示更複雜的圖形。
- 具體使用AlInGaP

技術，與舊式的GaP（磷化鎵）綠色LED相比，提供了顯著更高的發光效率，從而在相同輸入電流下實現更亮的顯示，或在更低功率下實現相同的亮度。顏色也更飽和且視覺上更吸引人。9. 常見問題（FAQ）問：為什麼有兩個共陰極接腳（接腳3和接腳8）？

答：這主要是為了雙列直插式封裝上的機械和電氣對稱性。如果多個段同時點亮，它有助於平衡電流分佈，並為PCB佈線提供靈活性。在內部，這兩個接腳是連接的，因此您可以使用其中一個或將兩者連接在一起。

問：我可以用3.3V微控制器系統驅動此顯示器嗎？
答：可以，但您必須重新計算限流電阻。當V

supply
為3.3V且V_{為2.6V時，電阻兩端的電壓僅為0.7V。對於10 mA的電流，您需要一個70歐姆的電阻（0.7V / 0.01A）。請確保微控制器的輸出接腳能夠吸收/提供所需的電流。}問：發光強度以µcd給出。實際上這有多亮？_F答：850 µcd（0.85 mcd）是小指示燈LED的標準亮度。對於在正常環境光下室內觀看的七段顯示器，這提供了清晰且易讀的字元。對於陽光下可讀的應用，則需要更高的亮度（每段數十mcd）。

問：描述中的Rt. Hand Decimal是什麼意思？
答：這表示小數點位於數位的右側，這是數值顯示器的標準且最常見的位置。

10. 運作原理
基本運作原理基於半導體p-n接面的電致發光。AlInGaP晶片由p型和n型半導體材料層組成。當施加超過接面內建電位（約為V

）的順向電壓時，來自n區的電子和來自p區的電洞被注入到主動區，在那裡它們復合。在像AlInGaP這樣的直接能隙半導體中，這些復合中的很大一部分以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定，這是在晶體生長過程中通過調整鋁、銦、鎵和磷的比例來設計的。

七段格式是一種使用最少數量的獨立控制元件（七個段加一個小數點）來表示數位數字的簡單而有效的方法。通過點亮這些段的特定組合，可以形成所有十個十進制數字（0-9）和一些字母（如A、C、E、F、H、L、P等）。_F11. 技術趨勢

雖然像LTS-4301JG這樣的獨立七段LED顯示器因其簡單性、堅固性和成本效益，在專用數值讀數方面仍然高度相關，但更廣泛的顯示技術趨勢正在影響其應用領域。

整合：

有一種趨勢是朝向整合顯示模組，這些模組將LED數位、驅動器IC，有時還包括微控制器整合在單一封裝中，通過串列介面（I2C、SPI）進行通訊。這減少了終端使用者的元件數量和設計複雜性。

材料演進：AlInGaP技術已經成熟，非常適合紅-琥珀-黃-綠色。對於純綠色和藍綠色，氮化銦鎵（InGaN）技術通常提供更高的效率。未來的顯示器可能會利用先進的螢光粉轉換LED或微型LED陣列以獲得更好的性能。

應用轉變：對於複雜的字母數字或圖形資訊，點矩陣LED顯示器、OLED或TFT LCD的使用日益增加。然而，七段顯示器無可匹敵的優勢在於數字的極致清晰度、超低成本以及在僅需顯示數字的應用中的易用性，確保其在可預見的未來將繼續在儀器儀表、工業控制和家電中使用。這裡的趨勢是朝向更高的亮度、更低的功耗，以及可能更智能、可定址的此經典外型版本。

Application Shift:For complex alphanumeric or graphical information, dot-matrix LED displays, OLEDs, or TFT LCDs are increasingly used. However, the seven-segment display's unbeatable advantage lies in extreme clarity for numbers, ultra-low cost, and ease of use in applications where only numbers need to be shown, ensuring its continued use in instrumentation, industrial controls, and appliances for the foreseeable future. The trend here is towards higher brightness, lower power consumption, and possibly smarter, addressable versions of this classic form factor.