LTD-6402JS-02 LED顯示屏數據手冊 - 0.56吋數碼高度 - AlInGaP黃色 - 2.6V正向電壓 - 低功耗 - 英文技術文件

1. 產品概覽

LTD-6402JS-02 是一款高性能、低功耗的七段數碼顯示模組，專為需要清晰數字讀數的應用而設計。其主要功能是提供一個高度清晰、可靠且節能的顯示解決方案。此裝置的核心優勢在於其LED晶片採用了先進的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術，與舊有技術如標準磷化鎵（GaP）相比，能提供更卓越的亮度和效能。該裝置已按發光強度進行分類，確保不同生產批次的亮度水平保持一致。其目標市場包括工業儀錶、消費電子產品、測試與測量設備，以及任何需要緊湊、明亮且低功耗數字顯示的嵌入式系統。

2. 技術參數詳解

2.1 光電特性

光電性能定義於標準環境溫度（Ta）25°C下。關鍵參數平均發光強度（Iv），在每段正向電流（IF）僅為1mA時，其典型值為700 µcd，突顯其卓越的低電流驅動能力。峰值發射波長（λp）典型值為588 nm，主波長（λd）為587 nm，使發出的光線明確位於可見光譜的黃色區域。譜線半寬（Δλ）為15 nm，表示其發光顏色相對純正。對於多位數或多段顯示的均勻性而言，一個關鍵參數是發光強度匹配比（IV-m），當各段以10mA驅動時，其最大值規定為2:1，確保了可接受的視覺一致性。

2.2 電氣參數

電氣特性定義了工作極限與條件。絕對最大額定值規定每段連續正向電流為25 mA，並從25°C開始線性遞減。該器件在脈衝條件下（1/10佔空比，0.1ms脈衝寬度）可承受100 mA的峰值正向電流。每段最大反向電壓為5V。在典型工作條件下，當IF=20mA時，每段正向電壓（VF）範圍為2.05V至2.6V。當VR=5V時，反向電流（IR）最大為100 µA。每段功耗額定值為75 mW。

2.3 熱力與環境規格

本裝置嘅工作溫度範圍為 -35°C 至 +105°C，儲存溫度範圍相同。此寬廣範圍使其適用於惡劣環境。組裝時，最高焊接溫度為 260°C，最長持續時間為 3 秒，測量點位於元件安裝平面下方 1.6mm (1/16 吋) 處，此為波峰焊或回流焊製程嘅標準指引。

3. 分級系統說明

數據表明確指出，本裝置「已按發光強度分類」。這表示一個基於測量光輸出嘅分級或篩選過程。雖然本文檔未提供具體嘅分級代碼，但此做法確保客戶收到亮度水平一致嘅顯示器。通常，此類分類涉及在指定電流（例如 10mA 或 20mA）下測試每個單元，並根據預定義嘅強度範圍（例如 400-600 µcd、600-800 µcd）將其分組。這讓設計師可以選擇符合其特定亮度要求嘅級別，並確保多位數顯示器嘅視覺均勻性。

4. 性能曲線分析

雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類裝置的典型性能曲線會包含幾個關鍵圖表。該 Current vs. Forward Voltage (I-V) Curve 會顯示出指數關係，幫助設計師了解不同驅動電流下的電壓要求。 發光強度與正向電流關係圖（L-I曲線） 至關重要，它顯示了光輸出如何隨電流增加，在操作範圍內通常呈近乎線性的關係，之後可能會達到飽和。 發光強度與環境溫度關係圖 曲線會顯示光輸出隨溫度升高而遞減，這對於高溫應用至關重要。最後，一個 Spectral Distribution Curve 將直觀地呈現峰值波長與頻譜寬度，從而確認黃色色點。

5. 機械及包裝資料

5.1 包裝尺寸

該器件採用標準雙位七段顯示器封裝。所有尺寸均以毫米為單位提供，一般公差為 ±0.25 毫米 (0.01")。關鍵尺寸為數字高度，指定為 0.56 英寸 (14.22 毫米)。詳細機械圖將包括封裝的總長度、寬度和高度、數字之間的間距、段尺寸，以及安裝引腳的位置和直徑。

5.2 接腳排列與極性識別

LTD-6402JS-02 係一款 共陽極 配置裝置。它有兩個獨立的共陽極引腳：引腳12用於數位1，引腳9用於數位2。這允許對每個數位進行獨立的多工控制。段陰極（A至G，加上小數點）在兩個數位之間共享。例如，引腳11是數位1和數位2的段'A'的陰極。引腳6和8標記為「無連接」（NC）。右側小數點（D.P.）包含在內，並通過引腳3控制。正確識別共陽極對於正確的電路設計至關重要，以便為共陽極引腳提供電流源，並通過各個段引腳吸收電流。

6. 焊接與組裝指引

提供的主要指引是焊接溫度限制：最高260°C，最長3秒，測量位置在安裝平面下方1.6mm處。這是JEDEC對於通孔元件的標準建議，以防止損壞LED晶片、焊線或塑料封裝。對於組裝，標準的波峰焊接或選擇性焊接工藝均適用。建議遵循標準的IPC清潔指引，以避免淺灰色表面上殘留焊劑，這可能會影響對比度和外觀。同時建議妥善處理，避免對引腳施加機械應力。

7. 包裝與訂購資料

零件編號為 LTD-6402JS-02。後綴「JS」通常表示特定特性，例如顏色和封裝樣式。「02」可能表示修訂版本或特定分檔。該器件可能採用標準防靜電管或托盤包裝，以便自動化組裝。數據手冊參考為 Spec No.: DS30-2000-040。設計師應在下單時，始終向供應商或分銷商確認確切包裝方式（例如，每管數量、每箱管數）。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此顯示器非常適合任何需要一至兩個明亮、易讀數字的應用。常見用途包括：電壓、電流或溫度的面板儀錶；數碼時鐘和計時器；計分板模組；電器控制面板（例如微波爐、洗衣機）；測試設備讀數；以及工業控制系統狀態指示器。

8.2 設計考量

Current Limiting: 作為共陽極器件，陽極引腳應透過限流方案連接至正電壓源。每個段位陰極引腳必須連接至電流吸收端，通常是微控制器I/O引腳或驅動器IC。外部限流電阻 絕對必須 用於每個段位或共陽極，以防止電流過大並損壞LED。電阻值可使用 R = (Vcc - Vf) / If 計算，其中 Vf 為正向電壓（為可靠性起見，建議使用最大值2.6V），If 為所需正向電流（例如，全亮度時為10-20mA，低功耗時為1-5mA）。

多工傳輸： 對於雙位數操作，需快速切換共陽極（第9及12腳），同時將對應的段位數據施加於共用的陰極腳。這可將所需驅動腳數量從15個（每位數7段+小數點）減少至僅9個（7段+小數點+2個共極）。建議刷新率高於60Hz以避免可見閃爍。

視角： 數據表聲稱具有「寬視角」，這是LED七段顯示屏的典型特點。在最終產品外殼內進行顯示屏的機械安裝時，應考慮此特性。

9. 技術比較

LTD-6402JS-02的關鍵區別在於其採用了 AlInGaP on a non-transparent GaAs substrate 用於黃色發光。相比舊式GaP:Y（氮摻雜磷化鎵黃光）技術，AlInGaP LED在相同電流下提供顯著更高的發光效率及亮度、更佳色純度，以及更優越的溫度性能。與標準紅色GaAsP或GaP LED相比，黃色在淺灰色背景上提供極佳對比度，且在低光環境下常被視為更悅目及減輕視覺疲勞。其低電流驅動能力（每段低至1mA仍具可用亮度）令其在電池供電或對能耗敏感的應用中，相比需要10-20mA才能達至足夠亮度的顯示器更具優勢。

10. 常見問題 (FAQ)

問：共陽極與共陰極有何分別？
答：在共陽極顯示器中，所有LED（段）的陽極會連接在一起並接至正極電源。透過將段的陰極接地（低電平邏輯）來點亮該段。在共陰極顯示器中，所有陰極會接地，透過向段的陽極施加正電壓來點亮該段。LTD-6402JS-02為共陽極器件。

Q: 我能否直接用微控制器引脚驱动此显示器？
A: 你可以将微控制器引脚设置为低电平输出，从段位阴极吸入电流，前提是不超过引脚的最大吸入电流额定值（请查阅MCU数据手册）。然而，通常无法从MCU引脚提供足够电流来直接驱动共阳极以实现多路复用。通常需要晶体管（例如PNP双极型或P沟道MOSFET）来切换每个数字的较高共阳极电流。

Q: 为何存在2:1亮度匹配比例？
A> This means that the dimmest segment in a display will be no less than half as bright as the brightest segment under the same test conditions. This ratio ensures reasonable visual uniformity. For critical applications, selecting displays from the same intensity bin is recommended.

Q: "AlInGaP on a non-transparent GaAs substrate" 是甚麼意思？
A> The light-emitting layers are made of AlInGaP semiconductor material. This active layer is grown on a Gallium Arsenide (GaAs) wafer which does not transmit light. Therefore, light is emitted only from the top surface of the chip, which is a standard construction for high-brightness LEDs, contributing to the high contrast mentioned in the features.

11. 實際應用示例

設計案例：一個簡單的兩位數電壓錶讀數顯示。
考慮設計一個0-99V直流電壓錶顯示。一個帶有模擬-數字轉換器（ADC）的微控制器讀取輸入電壓。軟件將ADC值縮放到0至99之間的數字。為了驅動LTD-6402JS-02：
1. 兩個共陽極引腳通過小型PNP晶體管（例如2N3906）連接到MCU的兩個獨立I/O引腳。基極通過限流電阻驅動。
2. 八個段陰極引腳（A-G和DP）連接到八個MCU I/O引腳，每個引腳串聯一個限流電阻（例如，在5V電源下，考慮Vf~2.6V，使用150Ω電阻以獲得約20mA電流）。
3. 喺韌體度，設定咗一個定時器中斷用於多工顯示。喺一個中斷週期內，微控制器：
- 關閉兩個數位電晶體。
- 計算十位數嘅七段顯示碼。
- 將呢個碼輸出到段位引腳。
- 開啟十位數嘅共陽極電晶體。
- 等待一個短暫延遲（例如5毫秒）。
- 對個位數重複此過程。
這形成了一個持久、無閃爍的兩位數顯示，用於展示測量到的電壓。

12. 技術原理介紹

此顯示器中的LED晶片基於磷化鋁銦鎵（AlInGaP），一種III-V族化合物半導體。當在此材料的p-n結上施加正向電壓時，電子和電洞被注入活性區域。它們的復合以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定，該能量是通過在晶體生長過程中精確控制鋁、銦、鎵和磷的比例而設計的。特定的成分比例實現了黃色光（約587-588納米）。「非透明砷化鎵基板」起到機械支撐作用，但會吸收任何向下發射的光，迫使所有有用光從晶片頂部射出，從而增強了顯示器的方向性和對比度。

13. 技術趨勢

雖然七段數碼管仍然係數字顯示嘅主流，但顯示技術嘅更廣泛趨勢正朝着更集成同多功能嘅解決方案發展。點陣OLED同LCD顯示屏能夠喺尺寸相近嘅封裝中提供字母數字同圖形顯示能力。然而，對於需要極簡、可靠、寬溫範圍、高亮度同每位數低成本嘅應用，像LTD-6402JS-02呢類LED七段數碼管依然非常重要。該領域自身嘅發展重點在於提高效率（每mA電流產生更多光線）、改善視角、減小封裝尺寸（SMD版本）以及擴展顏色選擇。如本例所示，使用AlInGaP技術相比舊技術在效率上邁出重要一步，並且仍然是高性能紅、橙、黃色LED嘅標準。