LTC-2621JD-04 LED数码管规格书 - 0.28英寸字高 - 超亮红(650nm) - 2.6V正向电压 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTC-2621JD-04是一款紧凑型高性能三位数七段式显示模块，专为需要清晰数字读数的应用而设计。其主要功能是在电子设备中提供视觉数字输出。该器件的核心优势在于其采用了先进的AlInGaP（铝铟镓磷）半导体技术制造LED芯片，这些芯片制作在不透明的GaAs衬底上。这种组合产生了标志性的“超亮红”发光特性。该显示器采用灰色面板配白色段码的设计，增强了对比度和可读性。目标市场包括工业仪表、消费电子、测试测量设备以及任何需要可靠、低功耗数字显示的嵌入式系统。

1.1 主要特性与优势

• 字高：0.28英寸（7.0毫米），在尺寸和可视性之间取得了良好平衡。
• 段码设计：连续均匀的段码，确保出色的字符外观和美观度。
• 能效：功耗低，适用于电池供电或注重能耗的应用。
• 光学性能：高亮度和高对比度，确保在各种光照条件下都具有良好的可读性。
• 视角：宽视角，允许从偏轴位置读取显示内容。
• 可靠性：固态可靠性，无活动部件，从而具有较长的使用寿命。
• 质量控制：器件根据发光强度进行分类，确保不同生产批次间亮度的一致性。

2. 技术规格详解

本节根据规格书，对器件的关键技术参数进行详细、客观的分析。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。不保证在或超过这些极限下工作。

• 每段最大功耗：最大70 mW。这限制了单个段码作为热量耗散的最大连续功率。
• 每段峰值正向电流：最大90 mA，但仅在特定脉冲条件下：1/10占空比和0.1毫秒脉冲宽度。此额定值适用于多路复用或短时高亮度脉冲。
• 每段连续正向电流：在25°C时最大25 mA。当环境温度（Ta）超过25°C时，此电流以0.33 mA/°C的速率线性降额。例如，在85°C时，最大允许连续电流约为：25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 5.2 mA。
• 每段反向电压：最大5 V。超过此值可能导致结击穿。
• 工作温度范围：-35°C 至 +85°C。器件设计在此环境温度范围内工作。
• 存储温度范围：-35°C 至 +85°C。
• 焊接温度：最高260°C，最长3秒，测量点为安装平面下方1.6毫米处。这对于波峰焊或回流焊工艺至关重要，以防止热损伤。

2.2 电气与光学特性（Ta=25°C时）

这些是在指定测试条件下的典型工作参数。

• 平均发光强度（I_V）：范围从200 μcd（最小值）到600 μcd（最大值），隐含典型值。在正向电流（I_F）为1 mA时测量。这是感知亮度的关键参数。
• 峰值发射波长（λ_p）：650 nm（典型值）。这是光谱输出最强的波长，定义了“超亮红”颜色。
• 光谱线半宽（Δλ）：20 nm（典型值）。这表示光谱纯度；值越小意味着光越单色。20nm是AlInGaP红色LED的典型值。
• 主波长（λ_d）：639 nm（典型值）。这是人眼感知到的与LED颜色匹配的单一波长，通常与峰值波长略有不同。
• 每段正向电压（V_F）：范围从2.1 V（最小值）到2.6 V（最大值），在I_F=20 mA时典型值为2.6 V。这对于设计限流电路至关重要。
• 每段反向电流（I_R）：在反向电压（V_R）为5V时，最大100 μA。
• 发光强度匹配比（I_V-m）：最大2:1。这规定了器件内最亮和最暗段/位之间允许的最大比率，确保均匀性。

测量说明：发光强度使用近似于CIE明视觉响应曲线的传感器和滤光片进行测量，确保测量结果与人类亮度感知相关。

3. 分级与分类系统

规格书明确指出器件“根据发光强度进行分类”。这意味着存在分级过程。

• 发光强度分级：为I_V指定的宽范围（200-600 μcd）表明生产部件经过测试并分选到不同的强度等级中。设计人员可以为需要特定亮度水平或多个显示器间严格均匀性的应用选择等级。
• 正向电压：指定的范围（2.1-2.6V）也可能导致电压分级，这对于大型阵列的电源设计可能很重要。
• 波长：虽然给出了λ_p和λ_d的典型值，但可能提供针对特定色坐标的紧公差等级，尽管在此摘要规格书中未详细说明。

4. 性能曲线分析

规格书引用了“典型电气/光学特性曲线”。虽然文本中未提供具体图表，但我们可以推断其标准内容和重要性。

• 相对发光强度 vs. 正向电流（I-V曲线）：此图表将显示光输出如何随电流增加，通常呈亚线性关系，突出显示高电流下的效率下降。
• 正向电压 vs. 正向电流：显示二极管的I-V特性，对于计算串联电阻值或设计恒流驱动器至关重要。
• 相对发光强度 vs. 环境温度：展示光输出如何随温度升高而降低，这是热管理的关键因素。
• 光谱分布：相对强度 vs. 波长的曲线图，显示在约650nm处的峰值和20nm的半宽。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件采用标准LED显示器封装。所有尺寸均以毫米（mm）为单位。除非特定特征有不同的标注，否则一般公差为±0.25 mm（≈±0.01英寸）。确切的尺寸图在规格书中引用，但此处不详述。关键方面包括总长、宽、高，数字间距，引脚间距和引脚尺寸。

5.2 引脚连接与内部电路

LTC-2621JD-04是一款多路复用共阳极器件。这意味着每个数字的阳极在内部按数字连接在一起，而每种段码类型（A-G，DP）的阴极在各个数字间是共用的。

引脚定义（16引脚封装）：

• 引脚1：阴极 D
• 引脚2：公共阳极（数字1）
• 引脚3：阴极 D.P.（小数点）
• 引脚4：阴极 E
• 引脚5：公共阳极（数字2）
• 引脚6：阴极 C
• 引脚7：阴极 G
• 引脚8：公共阳极（数字3）
• 引脚9：无连接
• 引脚10：无引脚
• 引脚11：无引脚
• 引脚12：阴极 B
• 引脚13：L1、L2、L3的公共阳极（可能是冒号或其他标记）
• 引脚14：无引脚
• 引脚15：阴极 A
• 引脚16：阴极 F

内部电路图：原理图显示了三个公共阳极节点（每个数字一个）连接到引脚2、5和8。每个段码阴极（A-G，DP）是一个连接到其各自引脚的单一节点，每个数字中该段码的LED连接在该数字的公共阳极和共享的段码阴极之间。这种结构非常适合多路复用驱动。

6. 焊接与组装指南

提供的关键指南是焊接的绝对最大额定值：最高260°C，最长3秒，测量点为安装平面下方1.6毫米处。

• 回流焊：标准的无铅回流焊曲线，峰值温度不超过260°C，且高于240°C的时间非常短，应该是兼容的。1.6毫米测量点对于曲线验证至关重要。
• 波峰焊：可行，但必须仔细控制接触时间和温度以满足260°C/3秒的限制。
• 手工焊接：使用温控烙铁。将热量施加到PCB焊盘上，而不是直接施加到LED引脚上，并快速完成焊接。
• 存储条件：在指定的存储温度范围（-35°C至+85°C）内，存放在干燥、防静电的环境中。如果暴露在潮湿环境中，对湿气敏感的器件在使用前可能需要烘烤。

7. 应用建议

7.1 典型应用电路

多路复用共阳极配置需要驱动电路。典型设计使用：

• 微控制器或驱动IC：用于控制时序和数据。
• 位驱动：PNP晶体管或专用高侧开关，用于将电流灌入公共阳极引脚（2、5、8、13）。
• 段驱动：微控制器端口或低侧驱动IC（如具有开漏输出的74HC595移位寄存器或专用LED驱动器），用于从段码阴极引脚（1、3、4、6、7、12、15、16）拉出电流。
• 限流电阻：当使用恒压驱动时，每个段码阴极线（而不是每个段码LED）需要一个电阻。电阻值使用 R = (V_电源- V_F) / I_F计算。对于5V电源，I_F=10 mA，V_F=2.6V，R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω。为实现更好的均匀性，优选恒流驱动器。

7.2 设计注意事项

• 多路复用频率：使用足够高的刷新率以避免可见闪烁（通常每位>60 Hz，因此3位扫描速率>180 Hz）。
• 峰值电流 vs. 亮度：为了在保持连续电流额定值的同时实现高平均亮度，使用具有更高峰值电流（最高可达90mA脉冲额定值）的多路复用。例如，以1/3占空比（3位）驱动，峰值30mA，则每段平均电流为10mA。
• 热管理：确保PCB布局允许散热，特别是在接近最大额定值驱动时。高环境温度将需要电流降额。
• ESD保护：LED对静电放电敏感。在组装过程中采取适当的ESD预防措施。

8. 技术对比与差异化

与标准GaP红色LED或更大数字显示器等旧技术相比，LTC-2621JD-04提供了特定优势：

• AlInGaP vs. GaAsP/GaP：AlInGaP技术提供了显著更高的发光效率，从而在环境光下具有更高的亮度和更好的可视性。“超亮红”颜色也更加鲜艳。
• 小字高（0.28英寸）：灰色面板/白色段码：
• 当段码熄灭时，这种表面处理提供了高对比度，与全黑或全灰面板相比，提高了整体显示美观度和可读性。强度分级：
• 这种分级提供了一定程度的质量控制和可预测性，这在低成本显示器中并不总是存在。9. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：“共阳极”配置的目的是什么？

A1：共阳极简化了多路复用。您一次点亮一个数字，方法是向其阳极引脚施加正电压，同时将想要点亮的段码的阴极接地。这将所需的驱动引脚数量从（7段 + 1 DP）* 3位 = 24个减少到3个阳极 + 8个阴极 = 11个。

Q2：如何计算驱动此显示器的电阻值？

A2：使用欧姆定律：R = (V

电源_{- V}) / I_F。使用规格书中的最大V_F（2.6V），以确保即使对于高V_F的部件，电阻上也有足够的压降。根据所需亮度选择I_F，保持在连续（25°C时25mA）或脉冲额定值内。_FQ3：我可以用3.3V微控制器驱动此显示器吗？

A3：可能，但有局限性。如果V

是2.6V，那么在3.3V下，限流电阻上只剩下0.7V的压降。对于10mA电流，R=70Ω。这个低阻值是可行的，但V_F的变化将导致显著的亮度变化。为实现稳定性能，建议使用恒流驱动器或升压转换器来提供更高的电源电压（如5V）。_FQ4：“发光强度匹配比2:1”是什么意思？

A4：这意味着在单个LTC-2621JD-04单元内，在相同条件（I

=1mA）下测量时，最亮的段或数字的亮度不会超过最暗段或数字亮度的两倍。这确保了视觉均匀性。_F10. 设计与使用案例研究

场景：设计便携式数字万用表显示器

LTC-2621JD-04是一个绝佳选择。其0.28英寸的数字高度非常易读。低功耗要求对于电池寿命至关重要。多路复用设计最大限度地减少了微控制器引脚数量。设计将使用微控制器的定时器以约200 Hz的频率循环扫描数字1、2和3。段码数据将从查找表中获取。为节省功耗，显示亮度（I

）可以根据光电晶体管感测到的环境光进行动态调整。高对比度的灰/白面板确保了在黑暗和明亮的车间环境中的可读性。AlInGaP超亮红LED提供了清晰、引人注目的读数。_F11. 技术原理介绍

LTC-2621JD-04基于

AlInGaP（铝铟镓磷）半导体材料，该材料外延生长在GaAs（砷化镓）衬底上。使用“不透明”的GaAs衬底是因为它会吸收发射的光，但AlInGaP有源层具有足够高的内效率，使得足够的光从芯片顶部逸出。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴被注入有源区。它们的复合以光子的形式释放能量。AlInGaP合金的具体成分决定了带隙能量，这直接定义了发射光的波长（颜色）——在本例中约为650 nm（红色）。七段格式是通过在图案化的光学透镜/扩散器下放置多个微型LED芯片（或具有多个隔离结的单个芯片）来形成可识别的数字段码。12. 技术趋势与背景

虽然此特定器件使用通孔技术，但底层的AlInGaP材料体系仍然高度相关。显示技术的趋势包括：

小型化：

• 向表面贴装器件（SMD）封装发展，以实现自动化组装，即使是多位数码管也是如此。集成：
• 将LED阵列与驱动IC结合在单个封装或模块中，以简化设计。先进材料：
• 持续研究基于GaN（用于蓝/绿/白）和AlInGaP等材料，以提高效率和开发新颜色。对于红/橙/黄光，AlInGaP是主导的高性能技术。应用转变：
• 虽然分立式七段显示器已经成熟，但在简单性、成本、可靠性和高可视性至关重要的应用（工业控制、家电、仪器仪表）中，它们仍然至关重要。它们与OLED和LCD等新技术共存，各自根据视角、阳光可读性、功耗和成本等因素服务于不同的市场细分领域。LTC-2621JD-04代表了这一不断发展的格局中一个稳健、成熟的解决方案，为其目标应用提供了性能、可靠性和成本之间经过验证的平衡。

The LTC-2621JD-04 represents a robust, well-established solution within this evolving landscape, offering a proven balance of performance, reliability, and cost for its intended applications.