目錄
1. 產品概述
LTS-3861JE是一款高效能、單數位七段式顯示模組，專為需要清晰數字讀數的應用而設計。其核心元件採用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料，負責產生其標誌性的亮紅色發光。本裝置具有淺灰色面板與白色段位標記，提供卓越的對比度以增強可讀性。數位高度為0.3英吋（7.62公釐），提供緊湊且易於辨識的顯示解決方案，適用於廣泛的電子設備。
1.1 核心優勢與目標市場
此顯示器專為可靠性和效率而設計。主要優勢包括低功耗、高亮度輸出以及寬廣視角，確保從不同角度觀看都能維持一致的性能。它採用固態LED技術，與白熾燈或真空螢光顯示器等舊式顯示技術相比，具有更長的使用壽命和抗震性。本裝置依發光強度進行分級，可在多數位應用中實現一致的亮度匹配。其主要目標市場包括工業控制面板、測試與量測設備、消費性家電以及需要清晰、可靠數字指示的儀器儀表。
2. 技術參數深入解析
LTS-3861JE的性能由一組在標準條件下（Ta=25°C）量測的電氣與光學參數所定義。理解這些參數對於正確的電路設計和確保長期可靠性至關重要。
2.1 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致裝置永久損壞的應力極限，不適用於正常操作。
- 每段功耗：70 mW。這是單個發光段可以安全消耗的最大功率。
- 每段峰值順向電流：90 mA。這是最大允許的脈衝電流，通常在1/10工作週期和0.1 ms脈衝寬度等條件下指定，用於多工掃描或短暫超驅動。
- 每段連續順向電流：25 mA（於25°C）。當環境溫度超過25°C時，此電流會以每°C 0.28 mA的速率線性遞減。
- 每段逆向電壓：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能損壞LED接面。
- 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。
- 焊接溫度：最高260°C，最長3秒，量測點位於元件安裝平面下方1.6公釐（1/16英吋）處。
2.2 電氣與光學特性
這些是正常操作條件下的典型性能參數。
- 平均發光強度（IV）：在順向電流（IF）為1 mA時，範圍從320 μcd（最小值）到800 μcd（典型值）。此參數量測人眼感知的亮度。
- 峰值發射波長（λp）：典型值為632 nm（於IF=20mA）。這是光功率輸出最大的波長。
- 主波長（λd）：典型值為624 nm（於IF=20mA）。這是人眼感知的單一波長，定義了顏色。
- 譜線半高寬（Δλ）：典型值為20 nm。這表示發射光的光譜純度或頻寬。
- 每段順向電壓（VF）：典型值為2.6 V（最大值2.6V）（於IF=20mA）。這是LED導通時兩端的電壓降。
- 每段逆向電流（IR）：最大值100 μA（於逆向電壓（VR）為5V時）。
- 發光強度匹配比（IV-m）：最大值2:1。此參數規定了在IF=1mA時，同一裝置內不同段位之間允許的最大亮度變化，確保外觀均勻。
3. 分級系統說明
LTS-3861JE採用發光強度分級系統。這意味著裝置會根據其在標準測試電流（通常為1mA或20mA）下量測到的光輸出進行測試並分類到特定的等級中。這讓設計師能夠選擇亮度一致的顯示器，對於多數位顯示器至關重要，因為亮度不均會造成視覺干擾。雖然此規格書未詳細說明具體的分級代碼，但此做法確保了顯示器內部所有段位以及系統中多個顯示器之間具有緊密匹配的性能。
4. 性能曲線分析
規格書中引用了典型的電氣/光學特性曲線。這些圖表對於理解裝置在表格單點數據之外的行為至關重要。
4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）
此曲線顯示流經LED的電流與其兩端電壓之間的關係。它是非線性的，呈現一個臨界電壓（AlInGaP紅光約為2V），低於此電壓時幾乎沒有電流流動。超過此臨界值後，電流會隨著電壓的微小增加而迅速增加。此特性需要在LED串聯一個限流電阻或恆流驅動器，以防止熱失控和損壞。
4.2 發光強度 vs. 順向電流
此圖表說明光輸出（以毫燭光或微燭光為單位）如何隨驅動電流變化。通常，發光強度隨電流增加而增加，但關係可能並非完全線性，特別是在較高電流下，由於熱效應可能導致效率下降。
4.3 溫度相依性
雖然此處未明確繪製圖表，但連續順向電流的遞減率（0.28 mA/°C）表明了強烈的溫度相依性。LED順向電壓通常隨溫度升高而降低，同時發光效率也會下降。應用中適當的熱管理對於維持性能和壽命至關重要。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
LTS-3861JE採用標準10接腳單數位封裝。所有關鍵尺寸，如總高度、寬度、數位視窗大小和接腳間距，均在詳細圖紙中提供。除非另有說明，這些尺寸的公差通常為±0.25公釐（0.01英吋）。此資訊對於PCB佈局設計和確保在最終產品外殼內的正確安裝至關重要。
5.2 接腳連接與極性
本裝置採用共陽極配置。這意味著所有LED段位的陽極（正極端）在內部連接到共用的接腳（接腳1和接腳6）。每個段位（A、B、C、D、E、F、G和小數點DP）的陰極（負極端）則分別引出到個別的接腳（接腳2、3、4、5、7、8、9、10）。要點亮一個段位，必須將共陽極接腳連接到高於LED順向電壓的電源，並將相應的陰極接腳透過一個限流電阻連接到地（或較低電壓）。
5.3 內部電路圖
規格書包含內部電路圖，直觀地確認了共陽極架構。它顯示了十個接腳與七個主要段位（A-G）和小數點（DP）的陽極和陰極之間的互連。此圖表是故障排除和理解電氣佈局的寶貴參考。
6. 焊接與組裝指南
焊接的絕對最大額定值已明確說明：峰值溫度260°C，最長持續時間3秒，量測點位於封裝本體下方1.6公釐處。這與標準無鉛迴焊製程相容。遵守這些限制對於防止內部LED晶片、打線或塑膠封裝材料損壞至關重要。長時間暴露在高溫下可能導致透鏡變黃、分層或順向電壓增加。建議的儲存條件是在指定的溫度範圍（-35°C至+105°C）內的乾燥環境中，以防止吸濕。
7. 應用建議
7.1 典型應用電路
對於像LTS-3861JE這樣的共陽極顯示器，最常見的驅動方法是多工掃描，特別是在使用多個數位時。微控制器依序啟動每個數位的共陽極，同時在陰極線上輸出該數位的段位圖案。這顯著減少了所需的I/O接腳數量。每條陰極線必須串聯一個限流電阻。電阻值使用以下公式計算：R = (V電源- VF) / IF，其中VF是LED的順向電壓（例如2.6V），IF是所需的順向電流（例如10-20 mA）。
7.2 設計考量
- 電流限制：務必使用限流電阻或恆流驅動器。將LED直接連接到電壓源會導致過量電流流動並立即損壞。
- 散熱：雖然每段功耗很低，但在具有高峰值電流的多工掃描應用中，請確保遵守平均功率和溫度遞減率。
- 視角：寬廣視角是有益的，但在機械設計時需考慮主要觀看方向，以最大化對比度和可讀性。
- 靜電防護：AlInGaP LED可能對靜電放電（ESD）敏感。在組裝過程中應實施標準的ESD處理預防措施。
8. 技術比較
與磷化鎵砷（GaAsP）等舊式紅光LED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。它還提供了更好的色彩純度（更飽和的紅色）以及隨時間和溫度的穩定性。與側發光或點矩陣顯示器相比，七段式格式針對數字和有限的字母數字字符顯示進行了優化，驅動複雜度最低。
9. 常見問題解答（基於技術參數）
問：兩個共陽極接腳（接腳1和接腳6）的用途是什麼？
答：它們在內部是連接的。擁有兩個接腳有助於分配總陽極電流（可能是多個點亮段位電流的總和），並提高PCB上的機械穩定性。
問：我可以用3.3V微控制器驅動此顯示器而不使用電平轉換器嗎？
答：有可能，但您必須檢查順向電壓。在典型VF為2.6V的情況下，限流電阻上的壓降僅為0.7V（3.3V - 2.6V）。對於10mA電流，這需要一個非常小的電阻（70歐姆）。VF或電源電壓的微小變化可能導致電流大幅變化。5V電源更為典型，並為穩定的電流控制提供了更好的餘裕空間。
問：依發光強度分級對我的設計意味著什麼？
答：這意味著您可以訂購來自相同強度等級的裝置，以確保產品中所有數位的亮度均勻。如果均勻性不關鍵，您可能會收到來自更廣泛等級範圍的顯示器。
10. 實際應用案例
案例：設計數位萬用電錶顯示器：一位設計師正在創建一個3.5位數的萬用電錶。他們將使用四個LTS-3861JE顯示器（三個完整數位和一個用於半數位，通常僅顯示段位'1'，可能還有其他段位）。微控制器將對顯示器進行多工掃描。高亮度和對比度確保了在各種照明條件下的可讀性。低功耗符合便攜式儀器中最大化電池壽命的目標。發光強度分級在此至關重要，以防止某個數位明顯比其他數位更暗或更亮，這會降低儀器的專業外觀和可讀性。
11. 工作原理
LTS-3861JE基於半導體p-n接面中的電致發光原理。活性材料是AlInGaP。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入活性區域，在那裡它們重新結合。在像AlInGaP這樣的直接能隙半導體中，這種重新結合以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定成分決定了能隙能量，這直接定義了發射光的波長（顏色）——在本例中，約為624-632 nm的紅光。不透明的GaAs基板有助於將光向上反射，提高了從裝置頂部提取光的整體效率。
12. 技術趨勢
AlInGaP技術代表了用於紅光、橙光和黃光LED的成熟且高效的解決方案。此類指示器顯示技術的當前趨勢包括持續推動更高的效率（每瓦更多流明）以實現更低功耗的系統。封裝技術也在持續發展，以實現更小的外形尺寸或不同的視覺特性。雖然不直接適用於此分段顯示器，但更廣泛的LED產業正看到驅動電子元件直接與LED晶片整合（例如，在COB - 板上晶片或整合式IC-LED封裝中），這簡化了系統設計。對於七段式顯示器，核心的AlInGaP技術由於其經過驗證的可靠性和性能，仍然是高亮度紅光應用的主流選擇。
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。 |