目錄
1. 產品概述
LTC-3698KF是一款固態、單位的英數字元顯示模組。其主要功能是在電子設備中提供清晰、高可見度的數字與有限字母字元輸出。其核心技術基於磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料，該材料以能在黃橙色至紅色光譜中產生高效率發光而聞名。此特定元件採用製作於不透明砷化鎵（GaAs）基板上的黃橙色LED晶片。顯示器配備淺灰色面板與白色發光段，此組合設計旨在各種照明條件下最大化對比度與可讀性。其緊湊的0.39英吋字高，使其非常適合空間有限但可讀性至關重要的應用。
1.1 核心優勢與目標市場
此元件提供多項關鍵優勢，定義了其在市場上的定位。它提供高亮度與出色的對比度，確保即使在明亮環境下也能清晰可見。寬廣的視角是一大優點，允許從不同位置觀看顯示器而不會顯著損失清晰度。作為固態元件，與燈絲式顯示器等舊技術相比，它提供了卓越的可靠性和使用壽命，且無活動部件會磨損。其低功耗需求使其非常適合電池供電或注重能源效率的應用。此元件已按發光強度進行分類，並提供符合RoHS指令的無鉛封裝，以符合環保法規。典型的目標市場包括工業儀表（例如：面板儀表、測試設備）、消費性家電（例如：微波爐、咖啡機）、汽車輔助顯示器，以及各種需要可靠數字讀數的嵌入式系統。
2. 深入技術參數分析
電氣與光學參數定義了顯示器的操作邊界與性能。透徹理解這些參數對於正確的電路設計與整合至關重要。
2.1 絕對最大額定值
這些額定值指定了可能導致元件永久損壞的極限。它們不適用於連續操作。
- 每晶片功耗：70 mW。這是單個LED發光段晶片能以熱形式安全消散的最大功率。
- 每晶片峰值順向電流：60 mA。此電流僅允許在脈衝條件下使用，佔空比為1/10，脈衝寬度為0.1毫秒。這對於多工驅動方案或實現瞬間更高亮度非常有用。
- 每晶片連續順向電流：在25°C時額定值為25 mA。關鍵在於，當環境溫度（Ta）超過25°C時，此額定值會以0.28 mA/°C的速率線性遞減。例如，在85°C時，最大允許連續電流約為：25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA。此遞減對於熱管理和長期可靠性至關重要。
- 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。元件可在此寬廣溫度範圍內承受並正常運作。
- 焊接溫度：最高260°C，最長3秒，測量點位於元件安裝平面下方1.6mm處。這定義了迴流焊接製程的約束條件。
2.2 光學與電氣特性（典型值 @ 25°C）
這些參數描述了元件在正常操作條件下的性能。
- 平均發光強度（Iv）：在順向電流（IF）為1 mA時，為500（最小值）、1300（典型值）μcd（微燭光）。這是感知光輸出的度量。寬廣的範圍表示存在分級過程；設計師必須考慮最小值以確保在最差情況下的可見度。
- 峰值發射波長（λp）：在IF=20mA時為611 nm（典型值）。這是光譜功率分佈達到最大值的波長。
- 光譜線半高寬（Δλ）：在IF=20mA時為17 nm（典型值）。這表示光譜純度；數值越小表示光線越接近單色光。
- 主波長（λd）：在IF=20mA時為605 nm（典型值）。這是人眼感知的單一波長，定義了黃橙色。
- 每發光段順向電壓（VF）：在IF=20mA時為2.05（最小值）、2.6（典型值）伏特。這對於設計限流電路至關重要。驅動器必須提供足夠的電壓來克服此壓降。
- 每發光段反向電流（IR）：在反向電壓（VR）為5V時為100 μA（最大值）。規格書明確指出此參數僅供測試用途，元件不應在反向偏壓下連續操作。
- 發光強度匹配比（Iv-m）：在IF=1mA時為1.6:1（最大值）。這是顯示器均勻性的關鍵規格。它表示在同一數字內，最亮的發光段亮度不會超過最暗發光段的1.6倍，確保外觀一致。
- 串擾：≤ 2.5%。這指定了當相鄰發光段點亮時，未通電發光段的最大非預期漏光量。
3. 分級系統說明
規格書指出元件已按發光強度進行分類。這意味著一個分級過程，即製造出的單元會根據在標準測試電流（1mA）下測量的光輸出（Iv）進行分類。指定的500至1300 μcd範圍可能代表了不同分級類別的分布。設計師可以為需要在多個顯示器之間嚴格匹配亮度的應用選擇特定的分級類別。單一元件內1.6:1的強度匹配比，是針對發光段間均勻性的一個獨立、有保證的性能參數。
4. 性能曲線分析
雖然PDF參考了典型特性曲線，但提供的文本並未包含實際圖表。基於標準LED行為，這些曲線通常包括：
- 電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：顯示指數關係。順向電壓（VF）隨電流增加而增加，並具有負溫度係數（隨溫度升高而降低）。
- 發光強度 vs. 順向電流（L-I曲線）：顯示在較低電流下，光輸出與電流大致呈線性關係，但在較高電流下可能因熱效應和效率下降而飽和。
- 發光強度 vs. 環境溫度：展示光輸出如何隨著接面溫度升高而降低。這與電流遞減要求相關。
- 光譜分佈：相對強度 vs. 波長的圖表，顯示峰值約在611nm，半高寬約為17nm。
設計師應查閱完整的規格書以獲取這些圖表，以便準確模擬非標準條件下的性能。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸與公差
顯示器字高為0.39英吋（9.8 mm）。所有尺寸公差均為±0.25mm，除非另有說明。關鍵機械注意事項包括：接腳尖端偏移公差±0.4mm、發光段表面異物與油墨污染的限制、反射器彎曲限制（≤長度的1%），以及發光段材料內氣泡的限制。規格書建議引腳的PCB孔徑為1.0 mm。
5.2 接腳連接與電路圖
此元件具有16接腳的佔位面積，但並非所有位置都有實體接腳或電氣連接。它配置為共陽極顯示器。內部電路圖顯示，每個數字（數字1、2、3）的陽極在內部按數字連接在一起。每個發光段陰極（A、B、C、D、E、F、G，以及小數點/指示燈的L/L1/L2）則分別引出到獨立的接腳。這種架構最適合多工驅動，其中微控制器依序驅動每個數字的共陽極，同時在共享的陰極線上呈現該數字的顯示圖案。
接腳定義摘要：接腳2：數字1共陽極；接腳6：數字2共陽極；接腳8：數字3共陽極。陰極：接腳3（E）、4（C）、5（D）、7（L/L1/L2）、9（G）、12（B）、15（A）、16（F）。接腳1、10、11、13、14標記為無連接且無接腳。
6. 焊接與組裝指南
關鍵的組裝規格是焊接溫度曲線：最高260°C，最長3秒，測量點位於封裝安裝平面下方1.6mm處。這是標準的無鉛迴流焊接要求。設計師必須確保其PCB組裝製程遵守此限制，以防止損壞內部LED晶片或塑膠封裝。建議的1.0mm PCB孔徑有助於正確插入引腳和焊錫爬升。在處理過程中應遵守標準的ESD（靜電放電）預防措施。對於儲存，適用指定的-35°C至+105°C溫度範圍。
7. 應用建議與設計考量
7.1 典型應用電路
最常見的驅動方法是多工驅動。微控制器或專用顯示驅動IC將有三條輸出線來控制三個共陽極（透過電晶體，因為整個數字的電流可能相當大），以及八條輸出線來控制發光段陰極（通常透過限流電阻或恆流驅動器）。微控制器快速循環掃描每個數字，開啟其陽極並啟用該數字應點亮的發光段陰極。視覺暫留創造出穩定三位數顯示的錯覺。
7.2 關鍵設計考量
- 電流限制：每個陰極線路必須使用外部電阻（或恆流驅動器）來設定發光段的順向電流（IF）。其數值根據電源電壓（Vcc）、LED順向電壓（VF ~2.6V）和所需電流（例如，10-20 mA以獲得良好亮度，同時遵守遞減曲線）計算。
- 熱管理：電流隨溫度遞減至關重要。在高環境溫度或通風不良的外殼中，必須相應降低最大連續電流，以防止過熱和加速老化。
- 多工頻率：必須足夠高以避免可見閃爍（通常每個數字>60 Hz）。佔空比會影響感知亮度；進行功率和熱計算時必須考慮平均電流。
- 視角：寬廣的視角是一個優勢，但仍應考慮安裝位置相對於目標使用者的關係。
8. 技術比較與差異化
與真空螢光顯示器（VFD）或白熾燈顯示器等舊技術相比，AlInGaP LED的功耗顯著更低、可靠性更高，且對振動不敏感。與標準的紅色GaAsP LED相比，AlInGaP技術提供了更高的發光效率（每mA產生更多光）以及隨時間和溫度變化更好的穩定性。此元件中淺灰色面板與白色發光段的特定組合，相較於全紅色或全綠色搭配黑色面板的顯示器，增強了對比度，可能在某些條件下改善可讀性。
9. 常見問題解答（基於技術參數）
問：無連接且無接腳位置的目的是什麼？
答：這樣做通常是為了維持標準的實體佔位面積或接腳間距，該標準可能與產品系列中的其他顯示器變體共用，即使在此特定型號中某些接腳未電氣使用。這確保了機械相容性。
問：如何解讀1.6:1的發光強度匹配比？
答：這保證了視覺均勻性。如果您在相同電流下測量一個數字的所有發光段，最暗發光段的強度為X，則最亮發光段的強度不會大於1.6 * X。比值越低表示均勻性越好。
問：我可以用5V微控制器直接驅動此顯示器嗎？
答：不行。您必須使用外部元件。微控制器的GPIO接腳無法為LED提供/吸收足夠的電流（尤其是整個數字的共陽極電流）。此外，您需要在每個陰極串聯限流電阻。電路需要電晶體（例如NPN/PNP或MOSFET）來切換共陽極的較高電流。
10. 實際應用範例
情境：設計一個簡單的三位數電壓表顯示器。一個帶有類比數位轉換器（ADC）的微控制器測量電壓。韌體將此讀數轉換為三個十進制數字。使用多工驅動程式，微控制器將：1) 關閉所有數字陽極驅動器。2) 在陰極線上輸出百位數字的發光段圖案（例如，顯示1
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |