LTC-4624JR LED顯示器規格書 - 0.4英吋數位高度 - 超紅光(631nm) - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTC-4624JR是一款緊湊型、高效能的三位數七段式LED顯示模組。其主要應用於需要清晰、明亮數字讀數的電子設備，例如測試儀器、工業控制面板、銷售點終端機和消費性電器。此裝置的核心優勢在於其LED晶片採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術，與GaAsP等舊技術相比，在紅色光譜中提供了卓越的發光效率和色彩純度。這使得字元外觀具有高亮度和對比度，即使在各種環境光照條件下，數字也能輕鬆讀取。該裝置按發光強度進行分類，可在多顯示器應用中實現一致的亮度匹配。

1.1 主要特性與裝置描述

此顯示器具備多項顯著特性，有助於其可靠性和性能。它擁有0.4英吋（10.0mm）的數位高度，在尺寸和可讀性之間取得了良好平衡。其段位連續且均勻，確保了乾淨專業的外觀。其運作所需功率低，提升了能源效率。固態結構提供了高可靠性和長使用壽命。此外，封裝為無鉛設計，符合RoHS（有害物質限制）指令，適用於現代電子製造。

特定型號LTC-4624JR，代表一款採用AlInGaP超紅光LED晶片、以多工共陰極配置排列的裝置。它包含每個數位右側的小數點。視覺設計採用灰色面板搭配白色段位，以最大化對比度並提升可讀性。

2. 技術參數：深入客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

理解絕對最大額定值對於確保顯示器的長期可靠性至關重要。這些額定值定義了可能導致永久損壞的極限。每個段位的功耗額定為70 mW。每個段位的峰值順向電流為90 mA，但僅允許在特定的脈衝條件下：1/10工作週期和0.1ms脈衝寬度。在25°C時，每個段位的連續順向電流為25 mA，並且隨著環境溫度升高，以每°C 0.33 mA的速率線性遞減。這種遞減對於熱管理至關重要。裝置的運作和儲存溫度範圍額定為-35°C至+85°C。焊接回流條件指定為在PCB上元件安裝平面下方1/16英吋（約1.6mm）處，溫度260°C持續3秒。

2.2 電氣與光學特性

電氣和光學特性是在25°C的標準環境溫度下測量的。在順向電流（IF）為1 mA時，平均發光強度（Iv）範圍從最小值200 µcd到典型值650 µcd。峰值發射波長（λp）典型值為639 nm，在IF=20mA時的主波長（λd）為631 nm，使其穩固地位於超紅光色域。譜線半寬（Δλ）為20 nm，表示顏色相對純淨。每個LED晶片在20mA時的順向電壓（VF）介於2.0V（最小）和2.6V（最大）之間。每個段位在反向電壓（VR）為5V時的最大反向電流（IR）為100 µA。必須特別注意，此反向電壓額定值僅供測試使用；在應用電路中必須避免在反向偏壓下持續運作。相似發光區域內段位間的發光強度匹配比最大為2:1，確保視覺均勻性。額外註明指定段位間的串擾應≤2.5%，順向電壓容差為±0.1V。

3. 機械與封裝資訊

顯示器以標準通孔DIP（雙列直插式封裝）格式提供。封裝尺寸在規格書中有詳細說明，所有尺寸均以毫米為單位。主要公差包括大多數尺寸為±0.25mm，以及引腳尖端偏移公差為±0.4mm。品質控制註明指定了段位上異物（≤10mil）、反射器彎曲（≤長度的1%）、段位內氣泡（≤10mil）和表面油墨污染（≤20mil）的限制。對於PCB設計，建議引腳的孔徑為1.0mm。

3.1 引腳連接與內部電路

該裝置採用14引腳配置，但並非所有位置都使用引腳。它採用多工共陰極架構。內部電路圖顯示，三個數位各自共用其陽極連接（數位1、2、3的共陽極分別位於引腳1、5和7）。段位陰極（A-G和DP）跨數位連接。此外，右側LED（L1、L2、L3）有獨立的陰極，它們共用引腳14上的共陽極。這種多工方案將所需的驅動引腳數量從24個（3位數 * 8段）減少到14個，簡化了介面電路。引腳排列如下：引腳1：數位1共陽極；引腳2：陰極E；引腳3：陰極C，L3；引腳4：陰極D；引腳5：數位2共陽極；引腳6：陰極DP；引腳7：數位3共陽極；引腳8：陰極G；引腳9,10,13：未連接；引腳11：陰極B，L2；引腳12：陰極A，L1；引腳14：L1,L2,L3共陽極；引腳15：陰極F。

4. 應用指南與設計考量

4.1 驅動與電路設計

為了獲得最佳性能和壽命，必須注意幾項應用注意事項。此顯示器適用於普通電子設備。強烈建議使用恆流驅動方法，而非恆壓驅動。這可確保無論顯示器內個別LED晶片的順向電壓（VF）如何變化，都能保持一致的發光輸出。驅動電路必須設計成能適應VF的整個範圍（2.0V至2.6V），以確保始終提供預期的驅動電流。電路還必須包含防止反向電壓以及開機或關機期間瞬態電壓尖峰的保護措施，因為反向偏壓可能導致金屬遷移，從而增加漏電或短路。安全運作電流應根據最終應用中預期的最高環境溫度，使用絕對最大額定值中的每°C 0.33 mA遞減因子進行遞減。

4.2 熱與環境考量

超過建議的運作電流或溫度可能導致嚴重的光輸出衰減或過早失效。設計師必須確保應用中有足夠的散熱。應避免環境溫度的快速變化，特別是在高濕度環境中，因為這可能導致顯示器上凝結水氣，可能引發電氣或光學問題。組裝過程中應避免對顯示器本體施加機械應力；不得使用不合適的工具或方法。

4.3 組裝與介面注意事項

如果使用裝飾膜或覆蓋層，通常使用壓敏黏合劑貼附。不建議讓此膜面與前面板或蓋子緊密接觸，因為外力可能導致其移位。對於在一套設備中使用兩個或更多顯示器的應用，建議使用來自相同發光強度BIN代碼的顯示器，以避免亮度出現明顯差異（色調不均勻）。如果最終產品需要顯示器進行跌落或振動測試，應提前評估具體的測試條件。

5. 儲存與處理

正確的儲存對於保持可焊性和性能至關重要。建議將LED顯示器在其原始包裝中的儲存條件設定為溫度介於5°C至30°C之間，相對濕度低於60% RH。在此條件外儲存可能導致元件引腳氧化。建議及時消耗庫存，避免長期大量儲存。如果防潮袋已打開超過六個月，建議在組裝前進行60°C、48小時的烘烤處理，並在烘烤後一週內完成組裝。

6. 性能曲線與分級系統

規格書參考了典型的電氣/光學特性曲線，這些曲線通常說明順向電流（IF）與發光強度（Iv）、順向電壓（VF）與溫度以及光譜分佈之間的關係。這些曲線對於設計師預測非標準條件下的性能至關重要。該裝置按發光強度進行分類（分級）。這意味著單元會根據其在標準測試電流下測量的光輸出進行測試和分組。在多單元應用中使用來自同一分級的顯示器可確保視覺一致性。雖然PDF摘錄未詳細說明波長或電壓分級，但主波長（631nm）和順向電壓容差（±0.1V）的嚴格規格本身就提供了高度的均勻性。

7. 技術比較與差異化

LTC-4624JR的主要差異化在於其紅光LED採用AlInGaP技術。與舊的GaAsP（磷化鎵砷）紅光LED相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，從而在相同驅動電流下實現更高亮度，或在較低功率下實現同等亮度。與GaAsP常見的橙紅色調相比，它還提供了更飽和、更純正的紅色（主波長約631nm）。與靜態驅動顯示器相比，多工共陰極設計提供了引腳效率高的介面，減少了微控制器I/O或驅動IC的需求。灰色面板搭配白色段位是一種增強對比度的設計選擇，使其在許多應用中優於全紅色或低對比度的配色方案。

8. 常見問題（基於技術參數）

問：引腳排列中提到的L1, L2, L3引腳的用途是什麼？

答：這些是用於額外LED的陰極引腳，可能位於每個數位的右側（例如，用於時鐘顯示中的冒號或其他指示器）。它們共用引腳14上的共陽極，並且可以獨立於七段式數位進行控制。

問：我可以用帶有限流電阻的5V微控制器驅動此顯示器嗎？

答：可以，但需要仔細計算。假設VF為2.6V（最大），期望的IF為20mA，所需的串聯電阻為 R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 歐姆。您必須確保微控制器引腳能夠吸收或提供所需的多工電流。專用的驅動IC（如MAX7219或HT16K33）通常是更穩健的解決方案。

問：絕對最大連續電流在25°C時為25mA但會遞減。在50°C時，我應該使用多大電流以確保可靠運作？

答：使用每°C 0.33 mA的遞減因子：溫升 = 50°C - 25°C = 25°C。電流遞減 = 25°C * 0.33 mA/°C = 8.25 mA。因此，在50°C時建議的最大連續電流為 25 mA - 8.25 mA =16.75 mA。在此電流或以下運作可確保可靠性。

問：為什麼如此強烈警告避免反向偏壓？

答：施加反向電壓（即使是IR測試中使用的5V）可能導致半導體接面內金屬原子的電遷移。隨著時間推移，這可能產生導電路徑，導致漏電流增加或永久性短路，使該段位失效。

9. 運作原理

七段式顯示器是由七個LED條（段位A到G）以8字形排列組裝而成，外加一個用於小數點（DP）的額外LED。通過選擇性點亮這些段位的特定組合，可以形成所有十進制數字（0-9）和一些字母。LTC-4624JR將三個這樣的數位組件整合到一個封裝中。它採用多工共陰極設計。在此方案中，不同數位間相同段位的所有陽極在內部連接在一起。每個數位的陰極是分開的。要顯示一個數字，微控制器會啟動（驅動為高電位）所有數位上應為所需字元點亮的段位的陽極。然後，它將該字元應出現的特定數位的陰極接地（驅動為低電位）。這個過程對每個數位快速重複（通常頻率>100Hz）。由於視覺暫留，所有三個數位看起來像是同時且持續點亮。與獨立連接24個段位（3位數 * 8段）中的每一個相比，這種方法大大減少了所需的控制線數量。

10. 發展趨勢與背景

LTC-4624JR代表了通孔數字顯示器的一項成熟可靠技術。顯示技術的更廣泛趨勢正朝著表面黏著元件（SMD）封裝發展，以實現自動化組裝、更高密度和更薄的輪廓。對於七段式顯示器，這意味著像柔性PCB上的SMD LED或板上晶片（COB）設計等封裝。同時，對更高效率LED材料的追求也在持續進行，AlInGaP是紅/橙/黃光的標準，而InGaN則用於藍/綠/白光。雖然OLED和點陣式LCD提供了更多的圖形靈活性，但在高亮度、廣視角、極端溫度耐受性和簡單數字讀數至關重要的應用中，例如工業、汽車和戶外設備，七段式LED顯示器仍然佔據主導地位。為此裝置討論的多工和恆流驅動原理，無論封裝類型如何，仍然是與大多數現代多位數LED顯示器介面的基礎。