LTD-5023AJD LED顯示器規格書 - 0.56英吋字高 - 2.6V順向電壓 - 超紅光 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTD-5023AJD是一款雙位數、七段式加小數點的LED顯示器模組。其字元高度為0.56英吋（14.22毫米），能提供清晰易讀的數值輸出，適用於各種儀器儀表與顯示應用。本裝置採用先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）超紅光LED晶片，該晶片磊晶成長於砷化鎵基板上。此項技術以其高效率與卓越的發光性能而聞名。顯示器呈現淺灰色面板與白色段碼，提供經典且高對比度的外觀，能在各種照明條件下增強可讀性。

1.1 核心優勢

• 高亮度與高對比度：AlInGaP技術提供卓越的發光強度，確保顯示內容清晰可見。
• 廣視角：在廣泛的觀看角度範圍內，提供一致的亮度與色彩。
• 低功耗需求：專為高效能運作設計，適合電池供電或注重能源效率的裝置。
• 優異的字元外觀：具備連續、均勻的段碼，呈現乾淨且專業的數值顯示。
• 固態可靠性：相較於其他顯示技術，LED具有長使用壽命，並能抵抗衝擊與振動。
• 發光強度分級：裝置依據亮度等級進行分檔，有助於設計的一致性。
• 無鉛封裝：符合環保法規（例如RoHS）。

1.2 目標市場

此顯示器非常適合需要可靠、明亮且易讀的數值指示器的應用。常見的使用案例包括測試與量測設備、工業控制面板、醫療裝置、消費性家電、汽車儀表板（次要顯示器）以及銷售點終端機。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能對裝置造成永久損壞的極限。在此條件下運作不保證正常。

• 每段功耗：最大70 mW。
• 每段峰值順向電流：90 mA（於1 kHz，10%工作週期）。此額定值適用於脈衝操作，可在不過熱的情況下實現更高的瞬間亮度。
• 每段連續順向電流：於25°C時為25 mA。當環境溫度超過25°C時，此電流會以每°C 0.33 mA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) * 0.33 mA/°C) = 5.2 mA。
• 每段逆向電壓：最大5 V。超過此值可能擊穿LED接面。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。
• 焊接溫度：可承受最高260°C達3秒，測量點位於安裝平面下方1.6mm處，此為迴流焊接製程的關鍵參數。

2.2 電氣與光學特性 (Ta=25°C)

這些是在指定測試條件下的典型性能參數。

• 平均發光強度 (I_V)：在順向電流 (I_F) 為1 mA時，範圍從320 μcd（最小）到700 μcd（最大）。在10 mA時，典型強度為16250 μcd（16.25 mcd）。此高效率是AlInGaP技術的標誌。
• 峰值發射波長 (λ_p)：650 nm（典型值）。此定義了光輸出的光譜峰值，使其位於光譜的超紅光區域。
• 光譜線半高寬 (Δλ)：20 nm（典型值）。此表示光譜純度；寬度越窄，顏色越接近單色光。
• 主波長 (λ_d)：639 nm（典型值）。這是人眼感知的波長，對於顏色規格至關重要。
• 每段順向電壓 (V_F)：在I_F=20 mA時，為2.1 V（最小），2.6 V（典型值）。此參數對於設計限流電路至關重要。
• 每段逆向電流 (I_R)：在逆向電壓 (V_R) 為5V時，最大100 μA。
• 發光強度匹配比 (I_V-m)：在I_F=1 mA時，最大2:1。此規定了單一裝置內各段之間允許的最大亮度變化，確保視覺均勻性。

註：發光強度量測使用近似CIE明視覺響應曲線的感測器與濾光片，以確保與人眼視覺相關的準確性。

3. 分級系統說明

規格書指出裝置已針對發光強度進行分級。這意味著一個分級過程，顯示器會根據在標準測試電流（可能為1 mA或10 mA）下量測到的光學輸出進行分類。設計師可以選擇特定等級，以確保產品中多個單元間的亮度一致，避免顯示器之間出現明顯差異。雖然此摘錄未提供具體的分級代碼，但典型的分級是依據發光強度範圍定義的（例如，等級A：500-600 μcd，等級B：600-700 μcd）。

4. 性能曲線分析

規格書提及典型電氣/光學特性曲線。雖然提供的文字中未顯示，但此類曲線通常包括：

• I-V（電流-電壓）曲線：顯示一段的順向電壓與電流之間的關係。它是非線性的，AlInGaP的導通電壓約為1.8-2.0V，在20 mA時上升到典型的2.6V。
• 發光強度 vs. 順向電流：顯示光輸出如何隨電流增加的圖表。在較低電流下通常是線性的，但在較高電流下可能因熱效應而飽和。
• 發光強度 vs. 環境溫度：展示光輸出如何隨溫度升高而降低。相較於某些其他材料，AlInGaP LED具有良好的高溫性能，但仍需進行降額處理。
• 光譜分佈：相對強度與波長的關係圖，顯示峰值約在650 nm，以及20 nm的半高寬。

這些曲線對於理解裝置在非標準條件下的行為，以及針對特定應用需求（例如，最大化亮度 vs. 最大化效率或壽命）優化驅動條件至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

本裝置採用標準雙列直插式封裝（DIP）。所有尺寸均以毫米為單位指定，一般公差為±0.25 mm（0.01英吋）。確切的輪廓、段碼間距、引腳間距以及整體高度/寬度/長度，均在規格書第2頁的尺寸圖中定義。此圖對於PCB佔位面積設計以及機械整合到最終產品中至關重要。

5.2 引腳連接與內部電路

LTD-5023AJD是一款共陰極型顯示器。這意味著每個數位的LED陰極（負極端）在內部連接在一起。引腳配置如下：

• 引腳 1-4, 15-18：控制數位1.
• 的段碼（A, B, C, D, E, F, G, DP）。引腳 5-13：控制.
• 數位2的段碼（A, B, C, D, E, F, G, DP）及其共陰極。.

引腳 14：

數位1

的共陰極。

內部電路圖顯示了14個LED段碼（每個數位7段，加上兩個小數點）的排列及其與18個引腳的連接。驅動兩個數位需要多工掃描：透過交替啟用數位1和數位2的陰極，同時為當前啟用數位的所需段碼提供陽極信號，即可用較少的I/O線控制兩個數位。

6. 焊接與組裝指南

絕對最大額定值指定了焊接溫度曲線：封裝可承受最高260°C的峰值溫度，最長3秒，測量點位於安裝平面下方1.6mm（1/16英吋）處（即PCB上靠近引腳的位置）。這是無鉛迴流焊接製程（例如使用SAC305焊料）的標準額定值。設計師必須確保其迴流焊爐的溫度曲線保持在這些限制內，以防止損壞LED晶片或塑膠封裝。處理過程中應遵守標準的ESD（靜電放電）預防措施。儲存應在指定的-35°C至+85°C範圍內，並處於低濕度環境中。_F7. 應用建議_F7.1 典型應用電路_{驅動此顯示器需要微控制器或專用驅動IC。對於共陰極顯示器，陰極引腳連接到地（透過電晶體開關進行多工掃描），而陽極引腳連接到限流電壓源（例如透過串聯電阻或恆流驅動器）。順向電壓 (V}) 2.6V和所需電流 (I_F，例如10-20 mA以達全亮度）決定了串聯電阻值：R = (V_F電源

- V

• ) / I。如果以10 mA多工掃描兩個數位，則在數位點亮期間的峰值電流可能為10 mA，但每段的平均電流較低，從而降低了功耗。
• 7.2 設計考量電流限制：
• 務必使用串聯電阻或恆流驅動器。切勿將LED直接連接到電壓源。多工掃描：_F對於多位數顯示器至關重要，可最小化引腳數量。刷新率應足夠高（>60 Hz）以避免可見閃爍。_F熱管理：
• 雖然LED效率高，但每段的功耗 (P = V* I

) 最高可達52 mW（2.6V * 20mA）。確保通風良好，特別是在高電流驅動或高環境溫度下。

視角：

廣視角是有益的，但在安裝顯示器時需考慮主要使用者的視線。

8. 技術比較

與舊技術如標準GaAsP（磷化鎵砷）紅光LED相比，AlInGaP超紅光LED提供了顯著更高的發光效率（每mA電流產生更多光輸出）以及更好的高溫性能。與白光LED（通常是藍光LED + 螢光粉）相比，它提供了更優異的色純度，並且對於單色紅光通常具有更高的效率。0.56英吋的字高是常見尺寸，與更小（0.3英吋）或更大（0.8英吋）的顯示器相比，在可讀性和緊湊性之間取得了良好的平衡。

9. 常見問題解答（基於技術參數）

問：峰值波長（650nm）與主波長（639nm）有何不同？_F答：峰值波長是光譜輸出曲線上的最高點。主波長是人眼感知起來顏色相同的單色光波長。兩者通常略有不同。

問：我可以用3.3V微控制器驅動此顯示器嗎？

答：可以。由於V

為2.6V，3.3V電源已足夠。串聯電阻計算為：R = (3.3V - 2.6V) / 0.020A = 35歐姆。標準的33或39歐姆電阻是合適的。

問：為什麼峰值順向電流（90mA）遠高於連續電流（25mA）？

答：LED可以在不過熱的情況下處理短時間的高電流脈衝，這允許實現更亮的顯示多工掃描方案（每個數位僅在部分時間點亮）或產生非常亮的閃爍。

問：AlInGaP磊晶於GaAs基板是什麼意思？

答：發光層（磊晶層）由磷化鋁銦鎵製成。這些層生長在砷化鎵（GaAs）晶圓上，晶圓提供結構支撐，但不是主要的發光材料。

10. 實際使用案例

情境：設計一個簡單的數位電壓表顯示器。

電壓表電路產生對應於電壓讀數的BCD（二進制編碼十進制）輸出。微控制器讀取此BCD值。然後使用查找表來確定每個數位需要點亮哪些段碼（A-G）以顯示數字。微控制器的I/O引腳透過限流電阻連接到LTD-5023AJD的陽極引腳。另外兩個連接到電晶體開關的I/O引腳控制共陰極引腳（14和13）。軟體在啟用數位1和數位2之間快速交替（多工掃描），同時為每個數位發送正確的陽極圖案。0.56英吋的尺寸提供了從典型工作台距離清晰閱讀的能力，高對比度確保了在工作坊照明下的可見性。如果電表是便攜式的，低功耗將是有益的。

11. 技術原理介紹

• AlInGaP是一種III-V族半導體化合物。當在p-n接面上施加順向電壓時，電子和電洞被注入到主動區域，在那裡它們復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。晶格中鋁、銦、鎵和磷的特定組成決定了能隙能量，這直接決定了發射光的波長（顏色）。對於超紅光，能隙被調整為發射約650 nm的光子。GaAs基板在此波長下具有光吸收性，因此光通常從晶片的頂部表面提取。超紅光這個名稱表示一種深沉、飽和的紅色，具有高發光效能。12. 技術發展趨勢
• LED顯示技術持續演進。雖然AlInGaP仍然是高效率紅光和琥珀光LED的主導材料，但趨勢包括：效率提升：
• 持續的材料科學和晶片設計改進，產生每瓦更多的流明，使得顯示器能在更低功耗下更亮。微型化：
• 更小晶片幾何結構的發展，允許更高解析度的顯示器或更小的封裝尺寸。改善的熱管理：
• 新的封裝材料和設計能更好地散熱，允許更高的驅動電流和持續的亮度。整合化：