LTC-2621JG LED顯示屏規格書 - 0.28吋數碼高度 - 綠色 - 2.6V正向電壓 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

LTC-2621JG係一款緊湊型、高性能嘅三位數數碼顯示模組，專為需要清晰、明亮數碼讀數嘅應用而設計。佢嘅主要功能係利用固態LED技術，以視覺方式顯示三位數值數據。採用嘅核心技術係喺GaAs基板上生長嘅AlInGaP（磷化鋁銦鎵）外延層，呢種材料系統專門設計用於產生高效率嘅綠光發射。相比舊技術（例如標準GaP），呢種材料系統具有更優越嘅發光效率同顏色純度，即使喺較低驅動電流下，都能夠提供出色嘅亮度同字元外觀。呢款器件被歸類為共陽極、多工顯示屏，意思係每個數碼嘅所有陽極都喺內部連接埋一齊，通過時分多工技術，可以用更少嘅微控制器I/O引腳有效率噉控制多個數碼。

1.1 主要功能同優點

呢款顯示屏提供咗幾個明顯嘅優點，令佢適合廣泛嘅工業、消費品同儀器應用。

• 光學性能：佢嘅數碼高度為0.28吋（7.0毫米），具有連續、均勻嘅段，消除咗間隙，呈現乾淨、專業嘅外觀。高亮度同高對比度嘅結合，確保咗喺各種環境照明條件下都具有極佳嘅可讀性。廣闊嘅視角允許從偏軸位置都能清晰噉讀取顯示內容。
• 電氣效率：呢款器件功耗要求低，有助於節能系統設計。採用AlInGaP技術，能夠以相對較低嘅正向電流提供高發光強度。
• 可靠性同一致性：作為一款固態器件，佢具有高可靠性，冇活動部件，並且能夠抵抗衝擊同振動。器件根據發光強度進行分級，確保咗唔同顯示屏之間嘅亮度水平一致，呢點對於多單元產品至關重要。
• 環保合規：封裝係無鉛嘅，符合RoHS（有害物質限制）指令，令佢適合用於喺有嚴格環保法規嘅市場銷售嘅產品中。

1.2 物理描述

顯示屏有一個灰色面板，有助於吸收環境光並提高對比度。段本身喺通電時會發出白光，光線穿過灰色面板形成可見字元。選擇呢種組合係為咗達到最佳可讀性。呢款器件係一個三位數顯示屏，意思係佢可以顯示從000到999嘅數字。

2. 技術規格深入分析

呢部分對規格書中指定嘅電氣、光學同熱參數進行詳細、客觀嘅分析。理解呢啲限制同特性對於可靠嘅電路設計至關重要。

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗壓力極限，超過呢啲極限可能會對器件造成永久性損壞。唔保證喺呢啲極限或超過呢啲極限嘅情況下操作，應該避免。

• 每段功耗：70 mW。呢個係單個LED段可以安全噉以熱量形式耗散嘅最大功率。超過呢個值可能會導致過熱，縮短使用壽命或導致故障。
• 每段峰值正向電流：60 mA（喺1 kHz，25%佔空比下）。呢個係一段喺脈衝條件下可以處理嘅最大瞬時電流。對於連續直流操作，連續正向電流額定值先係限制因素。
• 每段連續正向電流：25°C時為25 mA。當環境溫度（Ta）升高超過25°C時，呢個電流必須以0.28 mA/°C嘅線性速率降額。例如，喺85°C時，允許嘅最大連續電流會係：25 mA - [0.28 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 25 mA - 16.8 mA =8.2 mA.
• 每段反向電壓：5 V。施加超過呢個值嘅反向偏壓可能會導致擊穿並損壞LED結。
• 工作同儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。呢款器件額定喺呢個寬廣嘅溫度範圍內工作同儲存，令佢適合惡劣環境。
• 焊接條件：260°C 持續3秒，烙鐵頭至少喺元件安裝平面下方1/16吋（約1.6毫米）。呢個係標準嘅無鉛回流焊溫度曲線指引，以防止組裝過程中嘅熱損壞。

2.2 電氣同光學特性（Ta=25°C）

呢啲係喺指定測試條件下測量嘅典型性能參數。設計師應該使用呢啲數值進行電路計算。

• 平均發光強度（I_V）：320 μcd（最小值），692 μcd（典型值），當 I_F= 1 mA。呢個係光輸出嘅量度。寬廣嘅範圍表明使用咗分級系統；設計師必須考慮最小值，以確保所有單元都有足夠嘅亮度。
• 峰值發射波長（λ_p）：571 nm（典型值），當 I_F= 20 mA。呢個係LED發射最多光功率嘅波長，位於光譜嘅綠色區域。
• 譜線半寬（Δλ）：15 nm（典型值）。呢個表示光譜純度；寬度越窄，表示綠色越純正、越飽和。
• 主波長（λ_d）：572 nm（典型值）。呢個係人眼感知到嘅單一波長，同呢款綠色LED嘅峰值波長非常匹配。
• 每段正向電壓（V_F）：2.05 V（最小值），2.6 V（典型值），當 I_F= 20 mA。呢個係LED導通時嘅壓降。限流電阻值必須使用最大V_F來計算，以保證所需嘅最小電流。
• 每段反向電流（I_R）：100 μA（最大值），當 V_R= 5 V。呢個係當LED喺其最大額定值內反向偏置時流過嘅小漏電流。
• 發光強度匹配比：2:1（最大值）。呢個規定咗相似光區域內（通常喺一個數碼內或跨數碼）任何兩段之間嘅亮度差異唔會超過兩倍。呢個確保咗視覺上嘅均勻性。

3. 分級系統解釋

規格書明確指出器件根據發光強度進行分類。呢個係指生產後嘅分級過程。

• 發光強度分級：製造後，LED會根據佢哋喺標準測試電流（呢度係1 mA）下測量到嘅光輸出進行測試同分類（分級）。LTC-2621JG規定最小值為320 μcd，典型值為692 μcd。器件被分組到具有更緊湊強度範圍嘅級別中（例如，320-400 μcd，400-500 μcd，等等）。咁樣客戶就可以為產品中嘅多個顯示屏選擇一個級別，以確保亮度一致。規格書提供咗總體範圍；具體嘅級別代碼通常可以從製造商處獲取用於訂購。
• 正向電壓：雖然冇明確提到分級，但提供嘅範圍（2.05V至2.6V）表明存在自然變化。對於功耗或驅動電路設計至關重要嘅設計，可能需要諮詢製造商以獲取電壓分級資料。

4. 性能曲線分析

規格書提到典型電氣/光學特性曲線。雖然文本中冇提供具體圖表，但我哋可以推斷佢哋嘅標準內容同重要性。

• 相對發光強度 vs. 正向電流（I_V/ I_F曲線）：呢個圖表會顯示光輸出點樣隨驅動電流增加而增加。通常係非線性嘅，效率（每mA嘅光輸出）喺非常高嘅電流下通常會降低。呢條曲線幫助設計師選擇一個平衡亮度同效率嘅工作電流。
• 正向電壓 vs. 正向電流（V_F/ I_F曲線）：呢個顯示咗LED二極管嘅指數型I-V特性。對於設計限流電路至關重要。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：呢條曲線說明咗光輸出點樣隨結溫升高而降低。對於喺高環境溫度或高驅動電流下運行嘅應用至關重要，因為佢可能需要降額或散熱。
• 光譜分佈：一個顯示跨波長相對光功率嘅圖表，中心喺571-572 nm附近，半寬約15 nm，確認咗綠色光發射。

5. 機械同封裝資料

5.1 封裝尺寸同圖紙

呢款器件使用標準嘅雙列直插封裝（DIP）格式，適合通孔PCB安裝。關鍵尺寸註釋係：所有尺寸均以毫米為單位，除非特定特徵有不同標註，否則一般公差為±0.25毫米（約±0.01吋）。設計師必須參考詳細嘅機械圖紙（提供嘅文本中未完全詳細說明）以獲取準確嘅孔距、引腳直徑、本體寬度、高度同數碼間距，從而創建準確嘅PCB封裝並確保喺外殼內正確安裝。

5.2 引腳連接同內部電路

顯示屏有16個引腳位置，但並非所有位置都有實體引腳（引腳10、11同14列為NO PIN）。引腳9係NO CONNECTION。內部電路圖顯示咗一個多工共陽極配置。

• 共陽極：引腳2、5、8同13係共陽極引腳。引腳2控制數碼1，引腳5控制數碼2，引腳8控制數碼3。引腳13係三個冒號指示燈LED（L1、L2、L3）嘅共陽極。
• 段陰極：其他引腳係特定段（A、B、C、D、E、F、G、DP）同指示燈嘅陰極。例如，要點亮數碼1上嘅段'A'，電路必須將段A嘅陰極（引腳15）接地，同時向數碼1嘅陽極（引腳2）施加正電壓。
• 右側小數點：描述中提到Rt.Hand Decimal，並且引腳3係D.P.（小數點）嘅陰極，表明小數點位於三個數碼嘅右側。

6. 焊接同組裝指引

遵守指定嘅焊接條件對於長期可靠性至關重要。

• 手工焊接：如果需要手工焊接，指引係使用260°C嘅烙鐵，每個引腳最多焊接3秒。烙鐵頭必須定位喺顯示屏本體安裝平面下方至少1.6毫米處，以防止過多熱量沿引腳向上傳遞並損壞內部環氧樹脂或焊線。
• 波峰焊或回流焊：對於自動化製程，峰值溫度為260°C嘅標準無鉛溫度曲線係合適嘅。器件嘅儲存同工作溫度範圍（-35°C至+85°C）表明佢可以承受典型嘅SMT回流焊熱循環，儘管通孔封裝表明波峰焊係主要預期方法。
• 儲存條件：器件應儲存在其原始防潮袋中，環境應喺儲存溫度範圍內（-35°C至+85°C）並且濕度低，以防止引腳氧化。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

LTC-2621JG非常適合任何需要清晰、可靠同低功耗數碼顯示嘅嵌入式系統。

• 測試同測量設備：萬用錶、頻率計數器、電源供應器、傳感器讀數顯示。
• 工業控制：用於溫度、壓力、轉速嘅面板儀錶，機器上嘅計數顯示。
• 消費電器：微波爐、數碼鐘、音響設備調諧器、浴室磅。
• 汽車改裝市場：用於輔助系統（電壓、溫度）嘅儀錶同顯示屏。

7.2 設計考慮同驅動電路

使用呢款顯示屏進行設計需要特別注意驅動方法。

• 多工驅動器：微控制器必須以高刷新率（通常>100 Hz）順序激活每個數碼嘅共陽極（引腳2、5、8），同時輸出該數碼對應嘅段陰極圖案。呢種視覺暫留現象會產生所有數碼同時點亮嘅錯覺。冒號陽極（引腳13）可以單獨驅動或包含喺多工序列中。
• 電流限制：每個段陰極線路都必須有一個串聯限流電阻。電阻值使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F計算。使用規格書中嘅最大V_F（2.6V）以確保始終達到所需嘅最小I_F。例如，使用5V電源供應同目標I_F為10 mA：R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω。標準嘅220 Ω或270 Ω電阻會係合適嘅。
• 功耗：確保每段功率（V_F* I_F）唔超過70 mW，並根據第2.1節所述，喺高環境溫度下對連續電流進行降額。
• 視角：廣闊嘅視角允許喺相對於用戶嘅安裝位置上有靈活性。

8. 技術比較同差異

同其他顯示技術同舊式LED類型相比，LTC-2621JG提供咗特定嘅優勢。

• 對比標準GaP綠色LED：AlInGaP技術提供顯著更高嘅發光效率，從而喺相同電流下實現更明亮嘅顯示，或者喺更低功率下實現同等亮度。顏色亦都係更鮮豔、更純正嘅綠色。
• 對比LCD顯示屏：LED係自發光嘅，意思係佢哋自己產生光，喺低光或陽光直射條件下無需背光就能提供優越嘅亮度同可讀性。佢哋仲具有更快嘅響應時間同更寬嘅工作溫度範圍。缺點通常係顯示多個段時功耗較高。
• 對比更大或更細嘅數碼顯示屏：0.28吋嘅高度喺可見性同電路板空間消耗之間提供咗良好嘅平衡，介乎更細嘅指示燈同更大嘅面板儀錶之間。
• 對比非分級顯示屏：發光強度分類係一個關鍵嘅區別因素，適用於需要多個單元之間視覺一致性嘅應用，例如產品線或具有多個相同讀數嘅控制面板。

9. 常見問題（基於技術參數）

Q1: "NO PIN"同"NO CONNECTION"引腳有咩用？

A1: "NO PIN"意思係封裝中省略咗實體引腳，引腳排中留有一個空隙。"NO CONNECTION"（引腳9）意思係存在實體引腳，但喺顯示屏內部冇電氣連接到任何嘢。呢啲通常係為咗標準化封裝尺寸，以便同系列中可能使用呢啲引腳嘅其他顯示屏保持一致。

Q2: 點樣計算合適嘅限流電阻？

A2: 使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F。計算時務必使用規格書中嘅最大值 V_F（2.6V），以保證喺所有條件下都流過所需嘅最小電流。選擇一個等於或略低於你計算值嘅標準電阻值。

Q3: 我可以用恆定直流電流驅動呢個顯示屏而唔使用多工嗎？

A3: 技術上係可以嘅，但效率非常低。你需要將三個數碼嘅陽極連接埋一齊，並持續向每個段陰極供電。相比多工設計，呢樣會消耗3倍嘅電流（對於三個相同數碼），如果所有段都點亮，可能會超過最大連續電流額定值。多工係預期同最佳嘅方法。

Q4: "發光強度匹配比2:1"實際上係咩意思？

A4: 意思係喺定義嘅相似光區域內（可能喺一個顯示屏內），最暗嘅段嘅亮度唔會低於最亮段嘅一半。咁樣確保咗數字"8"（所有段點亮）看起來均勻，唔會出現某啲段明顯暗過其他段嘅情況。

10. 設計同使用案例研究

場景：設計一個數碼電壓錶讀數顯示

一位設計師正在創建一個0-30V直流電壓錶。微控制器嘅ADC讀取電壓，將其轉換為0.00到30.00之間嘅值，並需要喺三個數碼同一個小數點上顯示（顯示十分之一伏特，例如"12.3"）。

1. 硬件接口：設計師使用4個微控制器引腳配置為數字輸出，以控制三個數碼陽極（引腳2,5,8）同冒號/小數點陽極（引腳13）。另外8個引腳配置為數字輸出（或使用移位寄存器）來控制段陰極（A-G, DP）。
2. 軟件例程：韌體以500 Hz運行一個定時器中斷。喺每個中斷週期中：
   
   - 關閉所有陽極引腳。
   
   - 將數碼1（百位）嘅段圖案輸出到陰極引腳。
   
   - 打開數碼1嘅陽極引腳（引腳2）。
   
   - 等待短暫延遲。
   
   - 對數碼2（十位，引腳5）同數碼3（個位，引腳8）重複上述步驟，當數碼2激活時包括小數點陰極（引腳3）。
3. 電流計算：為咗良好亮度同低功耗，目標段電流為5 mA，使用5V電源：R = (5V - 2.6V) / 0.005A = 480 Ω。一個470 Ω電阻串聯喺8條段陰極線路嘅每一條上。
4. 結果：顯示屏顯示一個穩定、明亮、帶有小數點嘅三位數電壓讀數，同時消耗最少嘅微控制器I/O同功耗。

11. 技術原理介紹

核心工作原理基於半導體PN結中嘅電致發光。喺AlInGaP材料系統中，當施加超過結內建電勢（約2V）嘅正向電壓時，來自N型區域嘅電子同來自P型區域嘅空穴會注入穿過結。當呢啲電荷載流子喺有源區域（AlInGaP外延層嘅量子阱）中復合時，佢哋會以光子（光粒子）嘅形式釋放能量。鋁、銦、鎵同磷原子嘅特定成分決定咗半導體嘅帶隙能量，呢個直接決定咗發射光嘅波長（顏色）。對於LTC-2621JG，呢種成分被調校為產生波長約572 nm嘅光子，人眼感知為綠光。灰色面板充當對比度增強濾光片，吸收環境光，令發射嘅綠色段看起來更明亮、更銳利。

12. 技術趨勢同背景

像LTC-2621JG咁樣嘅顯示屏代表咗光電子學中一個成熟且高度優化嘅領域。呢類指示燈級別顯示屏嘅趨勢一直係提高效率（每瓦更多光）、通過先進分級改善一致性，以及符合環保法規（無鉛、無鹵）。雖然OLED等新技術提供咗靈活性同高對比度，但傳統嘅分段LED顯示屏喺需要高亮度、極高可靠性、寬溫工作同每位數低成本嘅應用中仍然保持強勁地位。從舊式GaP:N轉向AlInGaP係綠色同黃色LED性能嘅一個重要進步。未來嘅發展可能集中於進一步提高效率同集成度，例如內置驅動器或串行接口（如I2C或SPI）嘅顯示屏，減少多工所需嘅微控制器開銷。然而，基本嘅通孔、多工共陽極顯示屏由於其簡單性、穩健性同通用微控制器嘅直接接口能力，仍然係一個基本且廣泛使用嘅組件。