LTP-3362JD LED顯示器規格書 - 0.3英吋字高 - AlInGaP超紅光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明一款0.3英吋（7.62公釐）字高、雙位數、17段英數字發光二極體（LED）顯示器的規格。此裝置專為需要顯示數字及有限字母資訊的應用而設計，能提供清晰易讀的字元呈現。其核心結構採用先進的AS-AlInGaP（磷化鋁銦鎵）超紅光LED晶片，該晶片生長於砷化鎵（GaAs）基板上。此技術選擇對於實現本規格書所述之特定色彩與效能特性至關重要。視覺設計採用黑底白段，此組合經過優化，能在各種照明條件下提供高對比度與出色的字元外觀。

1.1 核心優勢與目標應用

本顯示器提供多項關鍵優勢，使其適用於多種電子產品。其低功耗需求對於電池供電或注重能源效率的裝置是一大優點。高亮度與高對比度確保了在昏暗與明亮環境下的可讀性。廣視角允許從不同位置清晰觀看顯示資訊，這對於消費性電子產品、儀器儀表及公共資訊顯示器至關重要。相較於真空螢光或白熾燈等其他顯示技術，LED技術固有的固態可靠性確保了長使用壽命以及抗衝擊與振動的能力。此顯示器依發光強度進行分類，意味著產品會根據其光輸出進行分級或篩選，以確保生產批次的一致性。典型應用包括數位面板儀表、測試設備、醫療裝置、銷售點終端機、工業控制面板以及汽車儀表板顯示器，這些應用均需要清晰可靠的英數字輸出。

2. 技術規格與客觀解讀

本節提供對定義顯示器效能與極限的電氣、光學及物理參數進行詳細、客觀的分析。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致裝置永久損壞的應力極限。不保證在此極限下或接近此極限的操作，電路設計中應避免。

• 每段功耗：70 mW。這是單一LED段在不損壞風險下所能消耗的最大功率。
• 每段峰值順向電流：90 mA。此電流僅允許在特定脈衝條件下（頻率1 kHz，工作週期10%）使用，以實現更高的瞬時亮度而不過熱。不適用於連續直流操作。
• 每段連續順向電流：25°C時為25 mA。這是穩態操作的建議最大電流。0.33 mA/°C的降額因子表示，當環境溫度超過25°C時，必須降低此最大電流以防止過熱。
• 每段逆向電壓：5 V。施加高於此值的逆向偏壓可能導致LED接面崩潰。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。裝置額定可在此溫度範圍內運作與儲存。
• 焊接條件：260°C持續3秒，烙鐵頭至少位於元件安裝平面下方1/16英吋（約1.6公釐）處。這是波焊或手焊時防止LED晶片或塑膠封裝受熱損壞的關鍵準則。

2.2 電氣與光學特性

這些是在指定測試條件下測得的典型效能參數。設計師應使用這些數值進行電路計算與效能預期。

• 每段平均發光強度（I_V）：在 I_F= 1 mA 時，200 μcd（最小值），600 μcd（典型值）。這是光輸出的量度。寬範圍表示存在分級過程；設計師必須考量最小值以確保足夠亮度。
• 峰值發射波長（λ_p）：在 I_F= 20 mA 時，650 nm（典型值）。這是光譜輸出最強的波長，將顏色定位於光譜的超紅光區域。
• 譜線半高寬（Δλ）：20 nm（典型值）。這表示光譜純度或圍繞峰值發射的波長範圍。20 nm是AlInGaP紅光LED的典型值。
• 主波長（λ_d）：639 nm（典型值）。這是人眼感知到最接近LED顏色的單一波長，由於人眼敏感度曲線的關係，與峰值波長略有不同。
• 每段順向電壓（V_F）：在 I_F= 20 mA 時，2.0 V（最小值），2.6 V（典型值）。這是LED段操作時的壓降。限流電阻必須使用預期的最大V_F來計算，以確保電流不超過極限。
• 每段逆向電流（I_R）：在 V_R= 5 V 時，100 μA（最大值）。這是LED在其最大額定值內逆向偏壓時流過的小漏電流。
• 發光強度匹配比（I_V-m）：2:1（最大值）。此規格定義了單一裝置內最亮與最暗段之間的最大允許比率，確保外觀均勻。

2.3 分級系統說明

規格書明確指出裝置依發光強度分類。這意味著製造後存在分級或篩選過程。雖然此處未列出具體的分級代碼，但通常做法是根據測得的光輸出對顯示器進行分組（例如，高亮度級與標準級），以確保生產批次內的一致性。若應用中跨多個單元的亮度均勻性至關重要，採購此元件的設計師應詢問可用的分級。順向電壓（V_F）範圍（2.0V至2.6V）也顯示可能存在順向電壓分級，這可能影響電源供應設計。

3. 機械結構、介面與組裝資訊

3.1 封裝尺寸與接腳定義

顯示器封裝於標準雙位數LED封裝中。所有尺寸均以公釐為單位提供，標準公差為±0.25公釐，除非另有說明。設計師必須將精確的佔位面積與高度整合到其PCB與外殼設計中。接腳連接表對於正確介接至關重要。裝置採用多工共陰極配置：接腳4是位數1的共陰極，接腳10是位數2的共陰極。其餘接腳（1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20）為各獨立段（A至U，包括小數點DP）的陽極。接腳14標記為無連接（NC）。此配置允許使用分時多工技術獨立驅動兩個位數，從而減少所需的驅動接腳總數。

3.2 內部電路圖與驅動方法

內部電路圖顯示了多工共陰極排列。兩個位數之間所有對應的段陽極（例如，所有的'A'段）在內部相連。要點亮特定位數上的某一段，必須將其陽極接腳驅動至高電位（並配合適當的限流），同時將目標位數的陰極拉至低電位。透過快速循環切換哪個位數的陰極為有效，並為所需圖案設定陽極，兩個位數看起來會持續點亮。此方法需要能夠進行多工的微控制器或專用驅動IC。

3.3 焊接與組裝指南

嚴格遵守焊接條件（260°C持續3秒）至關重要。超過此時間或溫度可能損壞內部接合線、劣化LED環氧樹脂或導致封裝分層。對於迴流焊，必須使用符合此熱極限的溫度曲線。關於保持烙鐵頭低於安裝平面的注意事項有助於防止熱量透過引腳直接傳遞到LED晶粒。在處理與組裝過程中應遵守標準的靜電放電（ESD）預防措施，以保護半導體接面。

4. 效能分析與應用考量

4.1 典型特性曲線

雖然具體圖表未以文字重現，但此類裝置的典型曲線將包括：順向電流（I_F）對順向電壓（V_F）：此指數曲線顯示電流與電壓之間的關係。膝點電壓約為2.0V，之後電流隨電壓小幅增加而迅速上升，凸顯了限流電路的必要性。發光強度（I_V）對順向電流（I_F）：此曲線在較低電流下通常呈線性，但在較高電流下可能因熱效應而飽和。它有助於設計師選擇操作電流以有效達到所需亮度。發光強度對環境溫度：此曲線顯示光輸出隨溫度升高而降低，對於在高溫環境中運作的設計至關重要。光譜分佈：顯示跨波長發射光強度的圖表，中心約在650 nm，半高寬約20 nm。

4.2 設計考量與應用建議

電流限制：每個陽極線路（或恆流驅動器）必須串聯一個電阻來設定順向電流。電阻值計算為 R = (V_電源- V_F) / I_F。使用規格書中的最大V_F（2.6V）以確保在所有條件下電流絕不超過選定的I_F（例如，20 mA）。多工驅動器：需要具有足夠I/O接腳的微控制器或專用LED驅動IC（如MAX7219或HT16K33）來管理多工時序、更新率與亮度控制。更新率必須足夠高（>60 Hz）以避免可見閃爍。功耗：計算總功耗：對於一個段在20 mA和2.6V下，P = 52 mW。當多個段點亮時，確保不超過封裝的熱極限，特別是在高環境溫度下。視角：廣視角是有益的，但在將顯示器安裝於外殼中時，需考慮主要觀看方向，以避免邊框造成的陰影。

4.3 比較與常見問題

與其他技術比較：與7段顯示器相比，17段格式能更清晰地呈現字母字元（A-Z），儘管不如點矩陣顯示器全面。AlInGaP技術相較於舊式的GaAsP或GaP紅光LED，提供了更高的效率與更好的溫度穩定性。典型使用者問題： 問：我可以使用恆壓電源而不加電阻來驅動此顯示器嗎？答：不行。順向電壓有一個範圍（2.0-2.6V）。為平均V_F設定的恆定電壓可能對具有低V_F的LED造成過電流，導致提前失效。務必使用電流限制。問：為什麼峰值電流（90 mA）高於連續電流（25 mA）？答：LED可以承受短時間的高電流脈衝以達到峰值亮度（例如，用於高亮顯示），因為熱能沒有時間累積並損壞接面。但平均功率仍必須在限制範圍內。問：無連接接腳的用途是什麼？答：它通常是機械佔位符，用於與同系列其他產品標準化接腳數量或提供結構對稱性。不得將其連接到任何電路。

5. 技術原理與背景

5.1 基礎技術：GaAs上的AlInGaP

核心發光結構是磊晶生長於砷化鎵（GaAs）基板上的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）異質接面。透過調整晶格中鋁、銦、鎵和磷的比例，可以精確調控能隙能量，從而控制發射波長。此材料系統對於生產高亮度紅光、橙光與黃光LED特別有效。超紅光的稱謂通常指一種能產生深紅色且具有高發光效率的特定組成。GaAs基板對發射光不透明，因此裝置結構設計為透過封裝的環氧樹脂透鏡從頂部發光。

5.2 產業背景與趨勢

在本規格書發布時（2003年），AlInGaP技術代表了相較於早期紅光/橙光LED材料的重大進步。自此，英數字顯示器的趨勢已轉向更高密度的點矩陣面板，以及近年來更靈活且具全彩能力的有機LED（OLED）或微LED顯示器。然而，像此類的分段式LED顯示器，在需要極高可靠性、長壽命、高亮度、簡單性及低成本之單色或有限色彩應用中，仍然高度相關。其固態特性、低功耗與出色的可讀性，確保了它們在工業、汽車與儀器儀表等領域的持續使用，這些領域中上述屬性至關重要。