LTS-315AJD LED顯示器規格書 - 0.3英吋字高 - 超紅光 - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-315AJD是一款緊湊型、高效能的單一位數七段式顯示器，專為需要清晰數字讀數的應用而設計。其主要功能是在小巧的外型下提供高度清晰、明亮的數字字元。此裝置的核心優勢在於其LED晶片採用了先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術，相較於標準GaAsP LED等舊技術，提供了更優異的效率和色彩純度。這使其特別適合用於便攜式儀器、消費性電子產品、工業控制面板和測試設備，這些應用對功耗、可讀性和可靠性要求極高。該裝置已按發光強度分類，確保不同生產批次的亮度水準保持一致。

2. 技術規格詳解

2.1 光學特性

光學性能由幾個在標準環境溫度25°C下量測的關鍵參數定義。平均發光強度 (Iv)在順向電流 (IF) 為1mA時，典型值為600 µcd，指定範圍從200 µcd（最小值）起。此參數表示點亮段碼的感知亮度。發出的光被描述為超紅光。峰值發射波長 (λp)典型值為650 nm，而主波長 (λd)在IF=20mA時指定為639 nm。峰值波長與主波長之間的差異與發射光譜的形狀有關。光譜線半寬度 (Δλ)為20 nm，表示發射光的頻帶相對較窄，這有助於形成飽和的紅色。發光強度是使用近似於CIE明視覺響應曲線的感測器和濾光片進行量測的，確保數值與人類視覺相關。

2.2 電氣特性

電氣參數定義了工作條件和限制。每段順向電壓 (VF)在測試電流20mA時，範圍為2.1V至2.6V。這是LED導通時兩端的電壓降。每段反向電流 (IR)當施加5V反向電壓 (VR) 時，最大值為100 µA，表示裝置在關閉狀態下的漏電流。發光強度匹配比 (Iv-m)指定為2:1，這意味著在IF=1mA時，單一裝置中最暗段碼相對於最亮段碼的亮度不會超過此比例，確保外觀均勻。

2.3 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限。每段連續順向電流在25°C時為25 mA，隨著溫度升高，以0.33 mA/°C線性遞減。每段峰值順向電流為90 mA，但僅在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）允許。每段功耗不得超過70 mW。最大反向電壓為5V。裝置可在溫度範圍-35°C至+85°C內工作和儲存。在組裝過程中，焊接溫度不得超過260°C，且在安裝平面下方1.6mm處的最長時間不得超過3秒。

3. 分級系統說明

規格書中註明此裝置已按發光強度分類。這意味著有一個基於量測光輸出的分級或篩選流程。雖然本文件未詳述具體的分級代碼，但業界典型做法是在標準電流（例如1mA或20mA）下測試每個單元，並將其分組到定義了最小和最大發光強度範圍的級別中。這確保客戶在給定驅動電流下能獲得亮度一致的顯示器，這對於多位數顯示器或多個單元並排使用的產品至關重要。設計人員應向製造商諮詢具體的分級結構和可用的強度等級。

4. 性能曲線分析

規格書中提及典型電氣/光學特性曲線，這些對於詳細設計至關重要。雖然文本摘錄中未提供具體圖表，但此類裝置的典型曲線通常包括：順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)：這顯示了非線性關係，有助於確定給定電源電壓下所需的串聯電阻。發光強度 vs. 順向電流 (I-Iv曲線)：這表示亮度如何隨電流增加，通常在操作範圍內呈近線性關係，然後在極高電流下效率下降。發光強度 vs. 環境溫度：此曲線顯示隨著接面溫度升高，光輸出會遞減，這對於高溫或高電流應用至關重要。光譜分佈：相對強度與波長的關係圖，確認峰值和主波長值以及發射光譜的形狀。

5. 機械與封裝資訊

LTS-315AJD採用灰色面板搭配白色段碼，增強了對比度和可讀性。封裝為標準14接腳雙列直插式封裝 (DIP)。字元高度為0.3英吋 (7.62 mm)。規格書中（第2頁/共5頁）參考了詳細的尺寸圖，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。此圖對於PCB佈局設計至關重要，可確保顯示器在電路板上的正確安裝和對齊。

6. 接腳連接與內部電路

此裝置採用共陰極配置。接腳定義如下：接腳1：陽極F，接腳2：陽極G，接腳3：無接腳，接腳4：共陰極，接腳5：無接腳，接腳6：陽極E，接腳7：陽極D，接腳8：陽極C，接腳9：陽極RDP（右側小數點），接腳10：無接腳，接腳11：無接腳，接腳12：共陰極，接腳13：陽極B，接腳14：陽極A。接腳4和12在內部連接為共陰極。內部電路圖顯示每個段碼LED（A-G和DP）的陽極連接到相應的接腳，所有陰極則連接在一起至共陰極接腳。這種配置簡化了驅動多位數時的掃描（多工）設計。

7. 焊接與組裝指南

遵守指定的焊接溫度曲線對於防止熱損壞至關重要。最大允許焊接溫度為260°C，且元件承受此溫度的時間不得超過3秒。量測點位於安裝平面（通常是PCB表面）下方1.6mm處。這符合標準無鉛迴流焊溫度曲線。建議遵循標準IPC指南進行清潔和處理濕度敏感元件，儘管規格書未指定濕度敏感等級 (MSL)。處理LED元件時，應始終採取適當的靜電放電 (ESD) 防護措施。

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、高可見度數字的裝置。常見應用包括：電壓、電流或溫度的面板儀表；數位時鐘和計時器；記分板；消費性電器（如微波爐、咖啡機）上的儀表讀數；工業設備上的狀態指示器；以及便攜式電子裝置。

8.2 設計考量

限流：必須在每個段碼陽極（或在共陰極路徑中）使用串聯電阻，以將順向電流限制在安全值，通常在5mA至20mA之間，具體取決於所需的亮度和功率預算。電阻值計算公式為 R = (Vcc - Vf) / If，其中 Vcc 是電源電壓，Vf 是段碼的順向電壓（為可靠性起見使用最大值），If 是期望的順向電流。多工掃描：對於多位數顯示器，通常使用多工掃描方案，即快速輪流點亮每個數字。LTS-315AJD的共陰極設計非常適合此方案。峰值電流額定值允許在多工掃描期間使用更高的脈衝電流，以實現更高的感知亮度。視角：規格書提到寬廣的視角，在機械設計時應考慮顯示器相對於使用者的放置位置。

9. 技術比較與差異化

LTS-315AJD的關鍵差異在於其採用了基於非透明GaAs基板的AlInGaP技術。相較於傳統的GaAsP（磷化鎵砷）紅光LED，AlInGaP技術提供了顯著更高的發光效率，意味著在相同的電輸入功率下能輸出更多光線。這造就了其列出的高亮度與低功耗需求特性。超紅光顏色（主波長約639nm）也比標準紅光LED更飽和、視覺上更鮮明。灰色面板/白色段碼設計增強了對比度，有助於實現優異的字元外觀。發光強度的分類提供了額外的品管層級，這在基礎顯示器中並不常見。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：使用5V電源驅動一個段碼時，應使用多大的電阻值？

答：使用最大Vf值2.6V和目標If值15mA計算：R = (5V - 2.6V) / 0.015A = 160歐姆。標準的150或180歐姆電阻是合適的。請務必在選定的電流下驗證亮度。

問：我可以在PCB上將兩個共陰極接腳連接在一起嗎？

答：可以，接腳4和12在內部是連接的。建議在PCB上將它們都連接起來，以降低電阻並改善電流分佈，特別是在同時驅動所有段碼時。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長是發射光譜強度達到最大值時的波長。主波長是單色光的波長，在人眼看來與LED輸出的顏色相同。主波長對於顏色規格更為相關。

問：溫度如何影響性能？

答：隨著溫度升高，順向電壓 (Vf) 通常會略微下降，而發光強度則會顯著下降。連續電流額定值在超過25°C時也會遞減。設計時應考慮預期的最高工作溫度。

11. 實務設計與使用範例

考慮設計一個讀數為0-9的簡單單一位數電壓表。可以使用微控制器的I/O接腳透過限流電阻（例如，5V系統使用180歐姆）來驅動段碼陽極 (A-G)。共陰極接腳將連接到配置為開汲極輸出的微控制器接腳，或透過一個NPN電晶體來吸收組合的段碼電流。微控制器會將量測到的電壓解碼為7段式圖案並輸出。小數點 (RDP) 可選擇性使用。低功耗需求使其適合電池供電的原型機。高對比度和亮度確保了在各種照明條件下的可讀性。

12. 技術原理介紹

LTS-315AJD基於AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料。當在此材料的p-n接面施加順向電壓時，電子和電洞復合，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）——在本例中為超紅光區域。使用非透明GaAs基板有助於吸收雜散光，通過防止可能使未點亮段碼看起來微亮的內部反射來提高對比度。光從晶片的頂部表面發出，透過環氧樹脂透鏡來塑造視角。

13. 產業趨勢與發展

雖然離散式七段顯示器在特定應用中仍然至關重要，但顯示技術的更廣泛趨勢是朝向整合和小型化發展。這包括提供字母數字和圖形功能的點矩陣OLED和LCD顯示器的普及。然而，對於需要極簡、堅固、陽光下高亮度、寬溫範圍和低成本的應用，像LTS-315AJD這樣的LED七段顯示器仍然是首選。LED材料的進步，例如本文檔記載的從GaAsP轉向AlInGaP，不斷提高其效率和可靠性。未來的發展可能包括更高效率的材料以及將驅動電子元件直接整合到顯示器封裝中。