LTS-4801KF LED顯示器規格書 - 0.4英吋數位高度 - 黃橙色 - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-4801KF是一款緊湊型、高效能的單數位七段式顯示器，專為需要清晰數字讀數的應用而設計。其主要功能是在電子設備中提供視覺數字輸出。此元件的核心優勢在於其採用先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）LED晶片技術，與傳統材料相比，能提供更高的亮度與效率。目標市場包括工業控制面板、儀器儀表、測試設備、消費性電子產品，以及任何需要可靠、易讀數字顯示的嵌入式系統。

2. 深入技術參數分析

2.1 光度與光學特性

光學性能是此顯示器功能的核心。在標準測試電流20mA下，平均發光強度（Iv）的典型值為44,000 µcd（微燭光），最小規格值為27,520 µcd。此高亮度確保了極佳的可視性。發出的光屬於黃橙色光譜。峰值發射波長（λp）典型值為611 nm，而主波長（λd）典型值為605 nm。光譜線半寬（Δλ）約為17 nm，表示其具有相對純淨、飽和的色彩輸出。顯示器採用灰色面板搭配白色段位設計，有助於提高對比度，從而在各種照明條件下改善可讀性。

2.2 電氣參數

電氣規格定義了可靠使用的操作限制與條件。絕對最大額定值對設計至關重要：

• 每段功耗：最大70 mW。
• 每段峰值順向電流：最大60 mA（在脈衝條件下：1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）。
• 每段連續順向電流：在25°C時最大為25 mA。此額定值會隨著環境溫度超過25°C而線性遞減，遞減率為0.28 mA/°C。
• 每段逆向電壓：最大5 V。
• 每段順向電壓（Vf）：典型值為2.6V，在IF=20mA時範圍為2.05V至2.6V。
• 每段逆向電流（Ir）：在VR=5V時最大為100 µA。

各段位之間（針對相似發光區域）的發光強度匹配比規格為最大2:1，確保整個數位的亮度均勻。

2.3 熱與環境規格

此元件的額定工作溫度範圍為-35°C至+105°C，儲存溫度範圍為-35°C至+105°C。此寬廣的範圍使其適用於嚴苛環境。連續順向電流的遞減是直接的熱考量，旨在防止過熱並確保長期可靠性。

3. 分級系統說明

規格書指出元件會根據發光強度進行分類。這意味著存在一個分級系統，元件會根據其測量的光輸出進行分類與銷售。通常，分級由發光強度範圍定義（例如，A級：27,520-35,000 µcd，B級：35,001-44,000 µcd）。這讓設計師能根據其應用的特定亮度需求選擇元件，確保生產批次的一致性。雖然未明確說明波長的分類，但此類分類也常見於主波長或峰值波長，以維持色彩一致性。

4. 性能曲線分析

雖然參考了特定的圖形數據（典型電氣/光學特性曲線），但此類規格書中通常包含的曲線對於理解元件在單點規格之外的行為至關重要。這些曲線通常包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流（I-V曲線）：顯示光輸出如何隨電流增加，有助於優化驅動電流以達到期望的亮度與效率。
• 順向電壓 vs. 順向電流：對於設計限流電路至關重要。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示亮度如何隨溫度升高而降低，這對於高溫或高功率應用至關重要。
• 光譜分佈圖：顯示不同波長下發光強度的圖表，確認黃橙色光特性。

設計師應使用這些曲線來預測非標準條件（不同電流、溫度）下的性能，並確保顯示器在產品整個使用壽命期間都能滿足可見度要求。

5. 機械與封裝資訊

LTS-4801KF是一款通孔元件，採用標準10腳單排配置。數位高度為0.4英吋（10.16mm）。封裝尺寸圖提供了所有關鍵的機械測量值。主要公差包括：大多數尺寸為±0.25mm（0.01英吋），腳尖偏移公差為+0.4mm。腳位連接圖對於正確的PCB佈局至關重要：

• 腳位1：陰極 G
• 腳位2：陰極 F
• 腳位3：共陽極
• 腳位4：陰極 E
• 腳位5：陰極 D
• 腳位6：陰極 D.P.（小數點）
• 腳位7：陰極 C
• 腳位8：共陽極
• 腳位9：陰極 B
• 腳位10：陰極 A

此元件採用共陽極配置，意味著所有LED段位的陽極在內部連接到共用的腳位（3和8）。要點亮一個段位，必須將其對應的陰極腳位驅動為低電位（接地），同時透過一個限流電阻將共陽極保持在正電壓。

6. 焊接與組裝指南

規格書規定了焊接條件以防止組裝過程中損壞：元件可進行波峰焊或手工焊接，條件是位於安裝平面下方1/16英吋（約1.6mm）處的焊料溫度不得超過260°C超過3秒。或者，組裝過程中元件本身的溫度不得超過其最大額定溫度。對於現代組裝，若使用迴流焊，應採用適合具有類似熱限制的通孔元件的溫度曲線。這是一個符合RoHS（有害物質限制）指令的無鉛封裝。在儲存和組裝過程中應遵循適當的ESD（靜電放電）處理程序。

7. 包裝與訂購資訊

料號為LTS-4801KF。後綴KF可能表示特定的封裝或端子表面處理細節。雖然提供的摘錄中未指定確切的包裝細節（捲帶、管裝、托盤）和數量，但此類顯示器的典型包裝是防靜電管或托盤。規格書版本為C，生效日期為2010年6月24日，應驗證其是否為當前規格。

8. 應用建議

8.1 典型應用情境

此顯示器非常適合任何需要單一數字的設備。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；家電控制（烤箱、微波爐）；汽車儀表板指示器（例如，檔位）；以及工業設備狀態顯示器。

8.2 設計考量

• 限流：每個共陽極連接都必須使用外部限流電阻。電阻值使用 R = (電源電壓 - Vf) / If 計算，其中 Vf 是順向電壓（約2.6V），If 是期望的順向電流（最大連續25mA）。使用5V電源時，R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 歐姆。
• 多工掃描：對於使用類似元件的多位數顯示器，可以使用多工掃描以較少的I/O腳位控制多個數位。由於這是共陽極顯示器，多工掃描涉及依序啟用（供電）一個數位的共陽極，同時在陰極線上呈現該數位的段位資料。
• 視角：寬廣的視角對於顯示器可能從非軸向位置觀看的應用非常有益。
• 亮度控制：可以透過改變順向電流（在限制範圍內）或在驅動信號上使用脈衝寬度調變（PWM）來調整亮度。

9. 技術比較與差異化

LTS-4801KF的主要差異化特點在於其使用AlInGaP技術和特定的設計選擇。與舊式的GaAsP或GaP LED顯示器相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，從而在相同電流下實現更高的亮度，或在較低功率下實現同等亮度。灰色面板/白色段位的組合針對高對比度進行了優化。其0.4英吋的數位高度填補了較小（0.3英吋）和較大（0.5英吋、0.56英吋）顯示器之間的特定利基市場。雙共陽極腳位（3和8）提供了設計靈活性，並有助於平衡電流分佈。

10. 常見問題（FAQ）

問：共陽極和共陰極有什麼區別？

答：在共陽極顯示器中，所有陽極連接在一起。您將正電壓施加到共接腳，並將要點亮的段位的陰極接地。在共陰極顯示器中，所有陰極連接在一起。您將共接腳接地，並將正電壓施加到要點亮的段位的陽極。LTS-4801KF是共陽極類型。

問：我可以直接從微控制器腳位驅動此顯示器嗎？

答：不行。微控制器腳位通常無法提供或吸收每個段位所需的20-25mA電流（如果一個共陽極上同時點亮多個段位，則需要更多電流）。您必須使用驅動電路，例如電晶體陣列（如ULN2003）來切換共陽極，可能還包括段位陰極，並搭配適當的限流電阻。

問：發光強度匹配比2:1是什麼意思？

答：這意味著在點亮的數位中，最暗的段位亮度不會低於最亮段位亮度的一半。這確保了顯示數字的視覺均勻性。

問：需要散熱片嗎？

答：在最大連續電流（25mA/段）和高環境溫度下連續運行時，由於功耗遞減，必須仔細考慮將PCB佈局作為散熱片。在大多數典型應用中，若使用較低電流或多工掃描，則不需要額外的散熱片。

11. 實際應用範例

考慮設計一個顯示單一數位（例如，十位數）的簡單數位溫度計。微控制器讀取溫度感測器，處理數據，並決定要顯示哪個數字（0-9）。使用像MAX7219這樣的驅動IC或分立式電晶體電路。微控制器將BCD（二進制編碼的十進制）碼或直接的段位映射發送給驅動器。接著，驅動器在陰極腳位A-G和D.P.上提供正確的低電位信號，同時向共陽極腳位供電。一個限流電阻串聯在共陽極連接中。AlInGaP顯示器的高亮度確保即使在光線充足的房間內也能清晰讀取溫度。

12. 技術原理介紹

LTS-4801KF基於半導體電致發光原理。AlInGaP（磷化鋁銦鎵）材料是一種直接能隙半導體。當施加順向偏壓（陽極相對於陰極為正電壓）時，電子和電洞被注入活性區域並在此復合。這種復合以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）——在本例中為黃橙色（約605-611 nm）。不透明的GaAs基板透過吸收雜散光有助於提高對比度。七個段位是獨立的LED晶片或晶片排列，連接到獨立的陰極腳位，但共用共陽極連接，從而允許獨立控制以形成數字字元。

13. 技術趨勢與背景

雖然七段式LED顯示器對於數字讀數仍然是穩健且具成本效益的解決方案，但更廣泛的顯示技術領域已經發展。趨勢包括轉向表面黏著元件（SMD）封裝以實現自動化組裝、更高密度的多位數模組，以及將驅動器和控制器整合到顯示器封裝中。有機LED（OLED）和先進液晶顯示器（LCD）技術提供了替代方案，在功耗、視角和可定制性方面有不同的權衡。然而，對於要求極高可靠性、寬廣工作溫度範圍、高亮度和簡單性的應用，像LTS-4801KF這樣的分立式LED段位顯示器仍然是首選。AlInGaP的使用代表了對舊式LED材料的進步，提供了更好的效率和色彩穩定性。