LTS-547AKS LED顯示器規格書 - 0.52英吋數位高度 - 黃色 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTS-547AKS是一款高效能單數位數值顯示模組，專為需要清晰、明亮且可靠數值讀數的應用而設計。其主要功能是視覺化顯示單個十進位數字（0-9）及一個小數點。該元件採用先進的AS-AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術製造，專門設計用於發出明亮的黃光。這種在GaAs（砷化鎵）基板上成長的材料系統，以其在黃橙色光譜中的高效率與優異色彩純度而聞名。顯示器具有獨特的外觀，採用灰色面板與白色發光段，可在各種照明條件下增強對比度與可讀性。產品經過發光強度分級，確保不同生產批次的亮度一致性。

1.1 核心優勢與目標市場

LTS-547AKS提供多項關鍵優勢，使其適用於廣泛的工業、商業與消費性應用。其低功耗需求是一大優點，便於整合至電池供電或節能系統中。高亮度與高對比度確保即使在明亮環境下仍具備極佳的可視性。寬廣的視角提供了安裝與使用者定位的靈活性。相較於白熾燈或真空螢光顯示器等舊式顯示技術，LED技術的固態可靠性轉化為長使用壽命、抗震性與極低的維護需求。該元件亦提供無鉛封裝，符合RoHS（有害物質限制指令）等現代環保法規。典型的目標市場包括儀表板、測試與量測設備、工業控制裝置、醫療設備、消費性家電以及汽車儀表板顯示器，這些應用都需要單一、清晰的數值指示器。

2. 技術參數深度客觀解讀

本節針對規格書中列出的關鍵電氣與光學參數，提供詳細且客觀的分析。理解這些參數對於正確的電路設計與確保顯示器最佳效能至關重要。

2.1 光度學與光學特性

主要的光學特性是平均發光強度 (Iv)。在順向電流 (IF) 為 1 mA 下量測，典型值為 1400 µcd（微燭光），最小規格值為 500 µcd。此參數定義了每個發光段被感知的亮度。發光強度匹配比 (IV-m)規格為最大值 2:1。此比率表示單一元件內最亮與最暗發光段之間允許的最大亮度變化，確保所有發光段點亮時外觀均勻。色彩特性由波長定義。峰值發射波長 (λp)在 IF=20mA 時典型值為 588 nm（奈米）。主波長 (λd)與感知色彩更為相關，其範圍為 584 nm 至 594 nm。譜線半高寬 (Δλ)典型值為 15 nm，描述了所發射黃光的光譜純度。

2.2 電氣參數

關鍵的電氣參數是每個發光段的順向電壓 (VF)。在順向電流為 20 mA 時，典型 VF 為 2.6 伏特，最小值為 2.05 伏特。這是 LED 在導通電流並發光時兩端的電壓降。設計者必須確保驅動電路能提供此電壓。逆向電流 (IR)在逆向電壓 (VR) 5V 下，規格最大值為 10 µA，表示 LED 處於逆向偏壓時的極小漏電流。超過逆向電壓的絕對最大額定值（5V）可能會損壞元件。

2.3 絕對最大額定值與熱考量

這些額定值定義了可能對元件造成永久損壞的極限。它們並非用於正常操作。每個發光段的連續順向電流在 25°C 下為 25 mA。提供了 0.33 mA/°C 的降額因子，這意味著當環境溫度超過 25°C 時，允許的最大連續電流會降低。例如，在 85°C 時，最大電流約為 25 mA - (0.33 mA/°C * 60°C) = 5.2 mA。峰值順向電流為 60 mA，但僅允許在脈衝條件下（1 kHz，25% 工作週期）使用。每個發光段的功率消耗為 70 mW。工作與儲存溫度範圍規定為 -35°C 至 +85°C，定義了元件可承受的環境條件。

3. 分級系統說明

規格書指出本產品經過發光強度分級。這指的是製造過程中執行的分級或篩選程序。由於半導體磊晶成長與晶圓製程的固有差異，同一生產批次的 LED 在發光強度與順向電壓等關鍵參數上可能略有不同。為了確保最終使用者的一致性，製造商會測試每個元件，並根據量測到的效能將其分類到不同的級別或類別中。LTS-547AKS 專門針對發光強度 (Iv) 進行分級，這意味著客戶可以從特定的強度範圍（級別）中選擇元件，以保證在多數位顯示應用中所有數字的亮度均勻。規格書提供了最小值（500 µcd）與典型值（1400 µcd），但具體的級別代碼及其對應的強度範圍通常會在單獨的分級文件中詳細說明，或可應要求提供。

4. 性能曲線分析

雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類元件的典型性能曲線將提供極具價值的設計洞見。這些曲線以圖形方式呈現關鍵參數之間的關係。

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非線性關係。它展示了導通電壓（AlInGaP 約為 2.0-2.1V）以及順向電壓如何隨電流略微增加。此資訊對於設計限流電路至關重要，無論是使用簡單的電阻器還是恆流驅動器。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

此圖表說明了光輸出（以 µcd 或 mcd 為單位）如何隨順向電流增加。通常在一定範圍內呈線性關係，但在極高電流下可能會飽和。這有助於設計者選擇能提供所需亮度，同時不超過功率消耗限制或加速光衰的運作電流。

4.3 溫度特性

顯示順向電壓與發光強度隨環境溫度 (Ta) 或接面溫度 (Tj) 變化的曲線至關重要。通常，順向電壓隨溫度升高而降低（負溫度係數），而發光強度也隨溫度升高而降低。理解這些趨勢對於應用於溫度變化劇烈的場合以確保性能穩定至關重要。

5. 機械與封裝資訊

LTS-547AKS 的數位高度為 0.52 英吋（13.2 公釐）。封裝尺寸在圖紙中提供，所有尺寸均以公釐為單位，標準公差為 ±0.25 公釐，除非另有說明。此圖紙對於 PCB（印刷電路板）佈局至關重要，可確保正確設計元件佔位與孔位圖案。該元件採用雙列直插式封裝，共有 10 支接腳。

5.1 接腳連接與內部電路

接腳定義如下：接腳 1：陽極 E，接腳 2：陽極 D，接腳 3：共陰極，接腳 4：陽極 C，接腳 5：陽極 D.P.（小數點），接腳 6：陽極 B，接腳 7：陽極 A，接腳 8：共陰極，接腳 9：陽極 F，接腳 10：陽極 G。該元件採用共陰極配置。這意味著所有 LED 發光段（A-G 及 DP）的陰極（負極端）在內部連接並引出至兩支接腳（3 和 8，它們是相連的）。要點亮特定發光段，必須將其對應的陽極接腳驅動至正電壓（透過限流電阻或驅動器），同時將共陰極接腳連接到地。內部電路圖將顯示所有發光段的此共陰極連接。

6. 焊接與組裝指南

規格書規定了一個關鍵的焊接參數：最大允許焊接溫度為 260°C，且此溫度最多僅能施加3 秒鐘。此測量點位於 PCB 上元件安裝平面下方 1.6 公釐（1/16 英吋）處。此指南對於波峰焊或迴焊製程至關重要。超過這些時間/溫度限制可能會對 LED 晶片、環氧樹脂封裝體或內部打線造成熱損傷，導致立即失效或降低長期可靠性。建議遵循標準的 IPC LED 組裝指南。對於儲存，規定範圍為 -35°C 至 +85°C 的乾燥環境，以防止吸濕，吸濕可能在迴焊過程中導致爆米花現象。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

LTS-547AKS 非常適合任何需要單一、高度易讀的數值顯示的設備。常見應用包括：數位萬用電錶與鉤錶、頻率計數器、桌上型電源供應器、製程計時器與計數器、醫療監測設備（例如單一參數顯示器）、家用電器（微波爐、烤箱、咖啡機）、汽車改裝儀錶（電壓、溫度）以及工業控制面板指示器。

7.2 設計考量

• 電流限制：LED 是電流驅動元件。必須在每個陽極串聯一個限流電阻（或使用恆流驅動器），以將順向電流設定為所需值（例如，10-20 mA 以達全亮度）。電阻值使用 R = (Vcc - Vf) / If 計算，其中 Vcc 是電源電壓，Vf 是 LED 順向電壓，If 是所需的順向電流。
• 多工掃描：為了驅動多個數位，常使用多工掃描技術，將不同數位中相同類型的發光段連接在一起，並以高頻率依序開啟每個數位的共陰極。這可以節省微控制器的 I/O 接腳。
• 視角：寬廣的視角允許靈活的安裝，但為了獲得最佳可讀性，應考慮主要使用者視線相對於顯示器表面的角度。
• 靜電防護：雖然未明確說明，但 AlInGaP LED 可能對靜電放電 (ESD) 敏感。組裝過程中應遵守標準的 ESD 處理預防措施。

8. 技術比較

與其他單數位顯示技術相比，LTS-547AKS（AlInGaP 黃光）具有明顯優勢。相較於舊式的紅色 GaAsP 或 GaP LED，AlInGaP 在黃橙紅色光譜中提供了顯著更高的亮度與效率。相較於7 段式 LCD，它在低光條件下具有更優異的可視性、更寬廣的工作溫度範圍，且不需要背光。相較於真空螢光顯示器 (VFD)，它更堅固、工作電壓更低且功耗更少，儘管 VFD 可能提供不同的顏色（通常是藍綠色）和非常寬廣的視角。選擇黃光通常是因為其高發光效率以及清晰、引人注目的外觀，這與常見的紅色或綠色顯示器不同。

9. 常見問題解答（基於技術參數）

Q1：兩個共陰極接腳（3 和 8）的用途是什麼？

A1：它們在內部是連接的。擁有兩個接腳提供了機械對稱性、更好的電流分佈，並改善了 LED 晶片陰極側的散熱。在 PCB 佈局中，兩者都應連接到地。

Q2：我可以直接用 5V 微控制器接腳驅動此顯示器嗎？

A2：不行，不能直接驅動。典型順向電壓為 2.6V，微控制器接腳輸出 5V 會導致過大電流流過，從而損壞 LED 發光段。您必須使用串聯的限流電阻。對於 5V 電源與 20 mA 目標電流，電阻值約為 (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 歐姆。為了安全與使用壽命，通常會使用稍高的值（例如 150 歐姆）。

Q3：經過發光強度分級對我的設計意味著什麼？

A3：這意味著您可以訂購特定亮度級別的元件。如果您正在構建多單元產品或多數位顯示器，為所有顯示器指定相同的級別代碼可確保它們都具有非常相似的亮度，從而呈現均勻且專業的外觀。如果混合使用不同級別，某些數字可能會明顯比其他數字更亮或更暗。

Q4：如何解讀順向電流的降額因子？

A4：0.33 mA/°C 的降額因子意味著，環境溫度每升高 1°C 超過 25°C，您就必須將最大連續順向電流降低 0.33 mA。這是為了防止 LED 接面溫度超過其安全限制，從而急劇縮短其使用壽命。在高溫環境中，您可能需要以較低的電流操作顯示器以維持可靠性。

10. 實務設計案例

情境：設計一個簡單的電池供電數位電壓錶，以顯示 0-9.9V。

實作：使用帶有類比數位轉換器 (ADC) 的微控制器來量測電壓。微控制器至少需要 8 個 I/O 接腳來驅動 LTS-547AKS 的 7 個發光段與小數點。每個陽極線路都需要一個限流電阻（例如，對於 3.3V-5V 系統，使用 180-220 歐姆）。兩個共陰極接腳連接到地。微控制器韌體將讀取 ADC 值，將其轉換為十進位數字，並透過將相應的陽極接腳設為高電位來點亮對應的發光段。為了顯示十分位（9.9 中的9），將需要第二個數位，並將採用多工掃描技術，使用相同的 8 條發光段線路驅動兩個數位，並使用獨立的 I/O 接腳控制每個數位的共陰極。

11. 工作原理簡介

LTS-547AKS 基於半導體二極體中的電致發光原理運作。每個發光段的核心是一個微小的晶片，由生長在 GaAs 基板上的 AlInGaP 層構成。此結構形成一個 p-n 接面。當施加超過接面內建電位（約 2.0-2.1V）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跨越接面。當這些電荷載子在半導體的主動區域復合時，能量以光子（光）的形式釋放。AlInGaP 合金的特定成分決定了半導體的能隙能量，進而決定了發射光的波長（顏色）——在此例中為黃光（約 588 nm）。灰色面板與白色發光段分別作為擴散器與對比度增強器，塑造並引導光線以達到最佳可讀性。

12. 技術趨勢

顯示技術的發展持續進行。對於像 LTS-547AKS 這樣的獨立 LED 數值顯示器，趨勢集中在幾個領域。提升效率：持續的材料科學研究旨在提高 AlInGaP 及其他化合物半導體的內部量子效率 (IQE) 與光提取效率，從而在更低電流下產生更亮的顯示器，這對於可攜式設備至關重要。微型化：雖然 0.52 英吋是標準尺寸，但市場上同時存在對更小數位（用於緊湊設備）以及更大、更亮數位（用於遠距離觀看）的需求。整合化：趨勢是朝向整合驅動器（I2C、SPI）甚至微控制器的顯示器發展，簡化了系統設計者的介面。色彩選擇：雖然黃光效率很高，但藍光 InGaN LED 與螢光粉轉換技術的進步使得全彩 RGB 顯示器與白光顯示器更易取得，儘管通常處於不同的成本/性能點。LED 的核心優勢——可靠性、長壽命與固態穩健性——確保它們在許多以這些屬性為首要考量的數值顯示應用中，仍然是主導選擇。