LTP-747KY LED點矩陣顯示器規格書 - 0.7英吋字高 - AlInGaP琥珀黃 - 2.6V順向電壓 - 25mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTP-747KY是一款緊湊型、高效能的5x7點矩陣LED顯示模組，專為需要清晰、易讀的字母數字或符號字元輸出之應用而設計。其主要功能是在電子設備中提供視覺資訊。此元件的核心優勢在於其採用先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術製造LED晶片，相較於傳統的GaAsP等技術，能提供更優異的效率和色彩純度。目標市場包括工業控制面板、儀器儀表、醫療設備、消費性電子產品，以及任何需要可靠、低功耗資訊顯示的嵌入式系統。

此顯示器具有0.7英吋（17.22mm）的字元高度，提供極佳的易讀性。其特點在於連續均勻的點陣，確保字元外觀一致且專業。規格書中強調的主要賣點包括低功耗需求、高亮度與對比度、寬廣視角以及固態可靠性，這意味著其在各種環境下皆具備長使用壽命和耐用性。

2. 技術規格詳解

2.1 光電特性

光電性能是顯示器功能的核心。在環境溫度（T_A）為25°C下量測，關鍵參數如下：

• 平均發光強度（I_V）：此參數定義了每個亮點的感知亮度。在測試條件為I_P=32mA、1/16工作週期下，典型值為3400 µcd（微燭光）。最小規格值為1650 µcd。使用1/16工作週期進行量測是複用顯示器的標準做法，代表其在有效時間片段內的峰值電流。
• 波長特性：
  • 峰值發射波長（λ_p）：595 nm。這是光功率輸出達到最大值的波長，使其明確位於可見光譜的琥珀黃色區域。
  • 主波長（λ_d）：592 nm。這是與人眼感知的LED顏色最匹配的單一波長，略低於峰值波長。
  • 譜線半高寬（Δλ）：15 nm。這表示光譜純度或發射光在峰值波長周圍的分布範圍。15 nm的值相對較窄，有助於產生飽和、純淨的琥珀黃色。
• 發光強度匹配比（I_V-m）：最大值2:1。這是顯示器均勻性的關鍵參數。它規定陣列中最暗點的亮度不低於最亮點亮度的一半，確保字元所有部分的外觀一致。

2.2 電氣參數

電氣規格定義了安全可靠使用的操作限制與條件。

• 每點順向電壓（V_F）：典型值為2.6V，在順向電流（I_F）為20mA時最大值為2.6V。最小值為2.05V。此電壓相對較低，有助於實現低功耗的訴求。
• 每點逆向電流（I_R）：在逆向電壓（V_R）為5V時，最大值為100 µA。這表示LED處於逆向偏壓時的漏電流水平。
• 電流額定值：
  • 每點峰值順向電流：60 mA（絕對最大值）。
  • 每點平均順向電流：13 mA（25°C下的絕對最大值）。此額定值在超過25°C時以0.17 mA/°C線性遞減，意味著允許的連續電流會隨著溫度升高而降低，以防止過熱。
• 每點平均功耗：25 mW（絕對最大值）。這是每個獨立LED點能夠安全散發為熱量的最大功率。

2.3 熱與環境規格

這些參數確保了元件在不同操作條件下的穩健性。

• 操作溫度範圍：-35°C 至 +85°C。此寬廣範圍使其適用於從嚴寒到高溫工業環境的惡劣條件。
• 儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。
• 焊接溫度：此元件可承受距離安裝平面下方1/16英吋（約1.6mm）處、260°C持續3秒的焊接溫度。這是波峰焊或迴流焊製程的標準規格。

3. 機械與封裝資訊

3.1 實體尺寸

規格書包含詳細的封裝尺寸圖。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為±0.25mm。整體尺寸、接腳間距和點陣視窗尺寸均在此圖中定義，這對於PCB（印刷電路板）佈局和機械整合至產品外殼至關重要。

3.2 接腳連接與內部電路

此元件採用12接腳配置。接腳定義如下：接腳1（陽極行1）、接腳2（陰極列3）、接腳3（陽極行2）、接腳4（陰極列5）、接腳5（陰極列6）、接腳6（陰極列7）、接腳7（陽極行4）、接腳8（陽極行5）、接腳9（陰極列4）、接腳10（陽極行3）、接腳11（陰極列2）、接腳12（陰極列1）。

規格書提供了內部電路圖，顯示了35個LED（5行x7列）的矩陣排列。每行具有共陽極連接，每列具有共陰極連接。此矩陣結構是複用技術的基礎，僅用12個接腳即可控制35個獨立點，顯著減少了所需的微控制器I/O線路。

4. 性能曲線分析

規格書參考了典型的電氣/光學特性曲線。雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類元件的標準曲線通常包括：

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：此圖顯示施加於LED兩端的電壓與所產生電流之間的非線性關係。對於設計限流電路至關重要。
• 相對發光強度 vs. 順向電流：此曲線說明LED的亮度如何隨驅動電流變化。通常在一定範圍內呈線性關係，但在較高電流下會飽和。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：此圖展示了光輸出的熱遞減效應。隨著溫度升高，LED的發光效率通常會降低。
• 光譜分布：相對強度對波長的圖表，顯示以595 nm為中心、具有指定15 nm半高寬的鐘形曲線。

這些曲線對於工程師在特定操作溫度下，針對所需亮度、效率和壽命優化驅動條件至關重要。

5. 應用建議

5.1 典型應用場景

LTP-747KY非常適合需要緊湊型、多位數數字或有限字母數字顯示的應用。範例包括：

• 測試與量測設備：數位萬用電錶、頻率計數器、電源供應器，用於顯示讀數。
• 工業控制：用於機械上顯示溫度、壓力、流量或製程變數的面板儀錶。
• 消費性電子產品：音響設備（例如調諧器頻率）、廚房電器或較舊的電子玩具的顯示器。
• 醫療設備：監視器或診斷設備上簡單的參數顯示，其中可靠性至關重要。

5.2 設計考量

• 驅動電路：由於其矩陣配置，顯示器必須採用複用驅動。這需要一個微控制器或專用驅動IC，能夠以足夠高的頻率（通常>100Hz）掃描行和列，以避免可見閃爍。依次驅動每個行陽極，同時將相應的列陰極拉低，以點亮所需的點。
• 限流：必須為每行或每列線路（取決於驅動拓撲）配置外部限流電阻，以確保每點的順向電流不超過絕對最大額定值，尤其是峰值電流。計算時必須考慮複用工作週期（例如，對於5行矩陣為1/5）。
• 功耗：必須根據同時點亮的點數、順向電壓和電流計算顯示器的總功耗。若在接近最大額定值或高環境溫度下操作，需確保足夠的熱管理。
• 視角：寬廣的視角對於顯示器可能從軸外位置觀看的應用非常有益。

6. 技術比較與差異化

LTP-747KY的主要差異化在於其在非透明GaAs基板上使用AlInGaP LED技術。相較於舊式的紅色GaAsP LED，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，意味著在相同的電氣輸入功率下能產生更亮的輸出。琥珀黃色（592-595 nm）提供了極佳的能見度，在低光條件下通常被認為比純紅色更不刺眼。灰色面板搭配白點透過減少顯示器非作用區域反射的環境光來增強對比度，進一步提高了可讀性。發光強度的分級（分檔）確保了可預測的最低亮度水平，這相對於亮度變化可能更大的未分檔元件是一項優勢。

7. 常見問題（基於技術參數）

問：為什麼平均順向電流額定值（13mA）低於測試條件電流（V_F的測試條件為20mA）？

答：20mA測試條件是用於量測順向電壓等參數的標準點。13mA絕對最大額定值是在正常操作條件下，每個點允許的最高連續電流，以確保長期可靠性並保持在功耗限制內。在複用應用中，有效時間片段內的瞬時電流可以更高（例如，根據I_V測試為32mA），但整個週期的平均值不得超過13mA。

問：發光強度測試條件中的1/16工作週期是什麼意思？

答：這表示顯示器是在複用模式下驅動的，其中每個特定點僅在總掃描週期時間的1/16內被主動供電。發光強度是在該有效脈衝期間量測的。這模擬了複用顯示器的實際操作條件。

問：如何解讀2:1的發光強度匹配比？

答：這是一個品質控制參數。它意味著在單一顯示單元內，最暗點的亮度至少是最亮點亮度的一半。比值越低（越接近1:1）表示均勻性越好。2:1的比值對於許多應用來說是可接受的，能確保字元看起來亮度均勻。

8. 實務設計與使用案例

考慮使用LTP-747KY設計一個簡單的4位數溫度計。需要一個微控制器來讀取溫度感測器，將數值轉換為BCD（二進制編碼的十進制）或自訂字型映射，並驅動顯示器。由於LTP-747KY是單一位數模組，需要將四個單元並排放置。微控制器至少需要12個I/O接腳來直接控制一個顯示器。為了有效控制四個顯示器（48個接腳），需要擴展複用方案：可以將所有四個顯示器的行線並聯連接，並且每個顯示器需要獨立的列控制線，或者反之，結合使用行和位數（模組）選擇。或者，使用具有串列介面（如SPI或I2C）的專用LED驅動IC將大大簡化設計，減少微控制器接腳數量和軟體複雜性。限流電阻必須根據電源電壓、LED順向電壓和每點所需的平均電流進行計算，並考慮複用工作週期（例如，若掃描4位數，每位數的工作週期為1/4）。

9. 工作原理介紹

LTP-747KY基於半導體p-n接面的電致發光原理運作。當施加超過二極體閾值電壓（AlInGaP約為2V）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活性區域並在此復合。在AlInGaP LED中，此復合主要以光子（光）的形式釋放能量，其波長對應於材料的能隙能量，該材料被設計為位於琥珀黃色範圍（約595 nm）。5x7矩陣排列是形成字元的實務實現方式。透過選擇性點亮此網格內的特定點，可以顯示任何數字、字母或簡單符號。共陽極、共陰極的矩陣配置是一種拓撲設計，可最大限度地減少所需的連接接腳數量，使封裝更小且介面成本更低。

10. 技術趨勢與背景

儘管像LTP-747KY這樣的離散式5x7點矩陣顯示器在特定、成本敏感或舊有設計中仍然具有相關性，但顯示技術的更廣泛趨勢已轉向整合解決方案。現代應用通常使用圖形OLED、TFT LCD或更大、更高密度的LED矩陣面板，這些面板提供完整的圖形功能、更廣的色域以及透過標準數位匯流排更容易的介面。然而，對於在潛在惡劣環境中僅需要簡單、明亮、高度可靠且低功耗字元輸出的應用，離散式LED點矩陣模組提供了明顯的優勢。此處使用的AlInGaP技術代表了用於紅色、橙色、琥珀色和黃色LED的成熟且高效的材料系統。顯示技術的未來發展集中在微型化（微LED）、柔性基板以及更高的效率，但驅動矩陣顯示器的基本操作原理和設計考量在很大程度上保持不變。