LTS-10804JD-02J LED顯示器規格書 - 1.0英吋字高 - 超紅光(650nm) - 25mA順向電流 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-10804JD-02J是一款單位的七段式字母數字顯示器，專為需要清晰、高可見度數字讀數的應用而設計。其主要功能是將電氣訊號轉換為可見的數字字元（0-9）及部分字母。該元件採用先進的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術，於砷化鎵（GaAs）基板上生長，以產生其特有的超紅光發射。相較於舊式LED材料，此技術在效率與發光強度方面具有優勢。顯示器配備灰色面板與白色段擴散器，提供高對比度，確保在各種照明條件下均能獲得最佳可讀性。它被歸類為低電流元件，因此非常適合電池供電或對功耗敏感的應用，其中最小化能耗至關重要。

1.1 核心功能與優勢

此顯示器具備多項定義其性能與應用範圍的關鍵功能：

• 1.0英吋（25.4毫米）字高：此大尺寸字元確保了遠距離下的絕佳可見度，使其成為面板儀表、儀器儀表及工業控制顯示器的理想選擇。
• 連續均勻的顯示段：顯示段設計為在其整個表面均勻發光，消除了亮點，創造出專業且一致的外觀。
• 低功耗需求：每段典型順向電流為20mA，功耗極低，可延長便攜式裝置的電池壽命。
• 高亮度與高對比度：明亮的AlInGaP LED與灰面/白段設計的結合，提供了卓越的亮度與對比度，確保在昏暗與明亮環境下均具備可讀性。
• 寬廣視角：光學設計允許從廣泛的角度清晰識別字元，提升了使用便利性。
• 依發光強度分級：元件經過分選或測試，以確保一致的光輸出水平，這對於需要均勻性的多顯示器應用至關重要。
• 無鉛封裝（符合RoHS規範）：結構符合有害物質限制指令，使其適用於在具有嚴格環保法規的市場銷售的產品。

1.2 元件識別與配置

型號LTS-10804JD-02J提供了關於此元件的特定資訊。它表示為共陽極配置，意即所有LED段的陽極在內部連接並引出至共用接腳。此配置簡化了多位數顯示器的多工驅動。"Rt. Hand Decimal"表示包含右側小數點（DP）段。使用AlInGaP超紅光晶片，其主波長約為639nm，位於可見光譜的深紅色部分。

2. 技術參數：深入客觀解讀

本節根據規格書，對元件的電氣與光學特性提供詳細、客觀的分析。

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應力極限。它們不適用於正常操作。

• 每段功耗：70 mW。超過此限制可能導致過熱並加速LED晶片的劣化。
• 每段峰值順向電流：90 mA，但僅在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）。此額定值與短暫、高強度的閃爍應用相關。
• 每段連續順向電流：25°C時為25 mA。此電流隨著環境溫度（Ta）升高超過25°C，以0.33 mA/°C的速率線性遞減。例如，在85°C時，最大允許連續電流約為：25 mA - [0.33 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 5.2 mA。
• 每段逆向電壓：5 V。施加高於此值的逆向偏壓可能導致接面崩潰。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。元件可承受這些極端溫度而不會永久損壞，儘管在溫度極限下的性能將超出指定的典型參數範圍。

2.2 電氣與光學特性（Ta=25°C）

這些參數定義了元件在正常操作條件下的性能。

• 平均發光強度（Iv）：在IF=1mA時為2000-3300 ucd（微燭光）。這是人眼感知亮度的度量。寬廣的範圍表示典型的分布；如需精確匹配，請參考分級資訊。
• 峰值發射波長（λp）：650 nm。這是光譜功率輸出最高的波長。
• 主波長（λd）：639 nm。這是人眼感知到的、最能匹配發光顏色的單一波長，為深沉的飽和紅色。
• 譜線半高寬（Δλ）：20 nm。這表示光譜純度；寬度越窄，表示輸出越接近單色（純色）。
• 每晶片順向電壓（VF）：在IF=20mA時為2.10V至2.60V。這是LED操作時的跨壓降。電路設計必須考慮此範圍，以確保一致的電流驅動。
• 每段逆向電流（IR）：在VR=5V時最大為100 µA。此為僅供測試用途的漏電流規格；元件不適用於連續逆向偏壓操作。
• 發光強度匹配比：相似發光區域內的顯示段最大為2:1。這表示在最暗條件下，最暗的顯示段亮度不低於最亮顯示段的一半，確保字元均勻性。
• 串擾：規格小於2.50%。這是指本應熄滅的顯示段，因相鄰通電顯示段的電氣或光學洩漏而產生的非預期發光。

3. 機械與封裝資訊

3.1 封裝尺寸與公差

顯示器的物理外型對於PCB佈局與機械整合至關重要。規格書中的關鍵尺寸註記包括：

• 所有主要尺寸公差為±0.25mm，除非另有說明。
• 接腳尖端偏移公差為±0.4 mm，PCB孔位佈置時必須考慮此點。
• 建議用於接腳的PCB孔徑為1.40 mm，以確保焊接時的正確配合。
• 針對視覺缺陷定義了品質控制標準：顯示段上的異物（≤10 mils）、顯示段材料中的氣泡（≤10 mils）、反射器彎曲（≤長度的1%）、以及表面油墨污染（≤20 mils）。

3.2 接腳連接與內部電路

此元件採用14接腳配置。內部電路圖顯示為共陽極結構。接腳定義如下：

• 接腳4和11：共陽極（CA）。這兩者在內部相連。
• 段陰極：接腳1（E）、接腳2（D）、接腳5（C）、接腳6（DP）、接腳8（B）、接腳9（A）、接腳12（F）、接腳14（G）。
• 無連接（NC）：接腳3、7、10、13。這些接腳物理存在，但內部無電氣連接。

此接腳定義對於許多單位、共陽極顯示器是標準的，有助於設計的可攜性。兩個共陽極接腳（4和11）允許更靈活的PCB佈線，並有助於平衡電流分布。

4. 焊接與組裝指南

4.1 焊接曲線與條件

正確的焊接對於防止熱損傷至關重要。規格書指定了兩種方法：

• 自動（波峰）焊接：元件可在260°C下，於安裝平面下方1/16英吋（≈1.6mm）處承受焊錫溫度，最長5秒。在此過程中，元件本體本身的溫度不得超過其最高額定溫度。
• 手動焊接：對於手工焊接，烙鐵頭應在350°C ±30°C下，於安裝平面下方1/16英吋處接觸，最長5秒。較高溫度下的較短時間需要操作員具備熟練技巧以避免過熱。

主要風險是過多的熱量沿著導線架向上傳導，損壞環氧樹脂封裝或連接LED晶片與接腳的內部打線。

5. 可靠性與環境測試

此元件經過一系列標準化測試，以確保長期性能與耐用性。測試條件參考了既定的軍用（MIL-STD）、日本工業（JIS）及內部標準。

• 操作壽命（RTOL）：在室溫下以最大額定電流連續操作1000小時。定期（0、168、500、800、1000小時）檢查性能以監控劣化情況。
• 環境應力測試：這些包括高溫/高濕儲存（65°C，90-95% RH，500h）、高溫儲存（105°C，1000h）、低溫儲存（-35°C，1000h）、溫度循環（-35°C與105°C之間30個循環）、以及熱衝擊（-35°C與105°C之間30個循環）。
• 可焊性測試：耐焊性（260°C，10秒）與可焊性（245°C，5秒）驗證接腳能夠承受組裝過程並形成適當的焊點。

這些測試模擬了多年的現場操作與嚴苛的儲存條件，為元件的穩健性提供了信心。

6. 應用建議與設計考量

6.1 典型應用場景

憑藉其大字元尺寸、高對比度與低功耗，LTS-10804JD-02J非常適合用於：

• 測試與量測設備：數位萬用電錶、頻率計數器、電源供應器。
• 工業控制：製程變數顯示（溫度、壓力、流量）、計時器讀數、計數器顯示。
• 消費性電子產品：復古風格時鐘、音響設備顯示器（例如，擴大機輸出電平）、家電控制面板。
• 汽車改裝市場：需要高可見度的儀錶與讀數顯示。

6.2 關鍵設計考量

規格書包含了對設計工程師至關重要的注意事項：

• 驅動電流與溫度：超過建議的連續順向電流或操作溫度將導致光輸出加速劣化（流明衰減），並可能造成早期失效。必須嚴格遵循電流對溫度的遞減曲線。
• 電路保護：驅動電路必須包含針對逆向電壓及在開機或關機序列中可能發生的電壓突波的保護。簡單的串聯電阻不足以提供突波保護；可能需要二極體或更複雜的電路。
• 恆流驅動：為確保一致的亮度並減輕順向電壓（VF）因元件差異及溫度變化所帶來的影響，強烈建議使用恆流驅動器，而非簡單的限流電阻。這確保了每個顯示段無論VF如何變化，都能獲得預期的電流。
• 順向電壓範圍：電源或驅動器電路的設計必須能夠適應VF的整個範圍（20mA時為2.10V至2.60V），以保證在所有條件下都能提供目標驅動電流。如果使用帶有串聯電阻的電壓源，則電源電壓必須足夠高，以克服最大VF加上電阻壓降。

7. 性能曲線分析與技術比較

7.1 典型曲線解讀

雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類元件的典型規格書通常包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流（I_Vvs. I_F）：此曲線在較低電流下通常呈線性，但在較高電流下可能顯示飽和或次線性行為，強調了在指定範圍內操作以確保效率的必要性。
• 順向電壓 vs. 順向電流（V_Fvs. I_F）：這顯示了二極體的指數關係特性。曲線隨溫度變化；對於給定的電流，V_F隨溫度升高而降低。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度（I_Vvs. T_a）：光輸出通常隨著環境溫度升高而降低。此曲線對於在高溫環境下操作的應用至關重要。
• 光譜分布：顯示跨波長光強度的圖表，以650nm為中心，典型半高寬為20nm，確認了超紅光顏色。

7.2 與其他技術的區別

相較於其他常見的七段顯示器技術：

• vs. 標準紅光GaAsP/GaP LED：AlInGaP提供了顯著更高的發光效率（每mA電流產生更多光輸出）和更好的高溫性能，從而實現更亮、功耗更低或壽命更長的顯示器。
• vs. LCD：LED是自發光（產生自身的光），使其在無背光的黑暗中也能清晰可見。它們還具有更寬的視角和更快的響應時間。然而，它們通常比反射式LCD消耗更多功率。
• vs. VFD（真空螢光顯示器）：LED是固態元件，更堅固，需要更低的工作電壓，並且具有更長的操作壽命。VFD可以提供不同的美學效果（通常是藍綠色）和非常寬的視角。

8. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以用5V電源和一個電阻來驅動這個顯示器嗎？

答：可以，但需要仔細計算。對於20mA的段電流和典型的V_F2.4V，串聯電阻值為 R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 歐姆。您必須使用最大V_F（2.6V）來確保在最壞情況下仍有足夠的電壓達到20mA：R_min = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 歐姆。使用120歐姆的電阻將至少提供20mA。然而，亮度會隨V_F.

問：為什麼有兩個共陽極接腳（4和11）？

答：它們在內部是連接的。擁有兩個接腳提供了機械穩定性，允許雙面PCB佈線以降低走線電阻，並有助於從共陽極連接點散熱，該連接點承載所有點亮顯示段的電流總和。

問："無連接"接腳的目的是什麼？

答：它們是佔位符，用以維持標準的14接腳DIP（雙列直插式封裝）佔位面積。這使得顯示器在物理上能夠與為其他14接腳元件或具有不同內部配置（例如，共陰極）的顯示器設計的插座和PCB佈局相容。

問：如何控制小數點？

答：小數點（DP）只是另一個LED顯示段，由其自身的陰極（接腳6）控制。要點亮它，您需要將共陽極（接腳4/11）連接到正電壓，並通過適當的限流電阻或驅動器將接腳6的電流導向接地，就像其他任何顯示段（A-G）一樣。