LTC-5623JD LED顯示器規格書 - 0.56英吋字高 - 超紅光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTC-5623JD是一款四位數七段式發光二極體（LED）顯示模組。其主要功能是為各種電子設備與儀器提供清晰、明亮的數值讀數。核心應用於需要顯示數值資料的場景，例如測試設備、工業控制、消費性電器與面板儀表。

此裝置的關鍵定位在於其字元尺寸、亮度與可靠性的平衡。它採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術製造LED晶片，具體為超紅光顏色。相較於傳統的GaAsP等技術，此技術在效率與發光強度上具有優勢。顯示器採用灰色面板與白色段位標記，增強了各種光照條件下的對比度與可讀性。

如規格書所列，其核心優勢包括連續均勻的段位外觀、低功耗需求、出色的字元外觀、高亮度與對比度、寬廣視角以及固態可靠性。此裝置亦根據發光強度進行分級，並提供符合RoHS指令的無鉛封裝。

2. 技術規格與客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

這些參數定義了可能導致裝置永久損壞的極限值。它們並非正常操作條件。

• 每段功耗：70 mW。這是單一段位（例如段位A）允許的最大熱功率損耗。超過此值可能導致半導體接面過熱。
• 每段峰值順向電流：90 mA。此值僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）。這對於多工掃描方案很有用，其中使用較高的瞬時電流來實現感知亮度。
• 每段連續順向電流：在25°C時為25 mA。當環境溫度（Ta）超過25°C時，此電流以每°C 0.28 mA的速率線性遞減。例如，在85°C時，最大連續電流約為：25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。裝置可在此完整範圍內運作與儲存。
• 焊接溫度：最高260°C，最長3秒，測量點位於安裝平面下方1.6mm（1/16英吋）處。這對於波焊或迴流焊製程至關重要，可防止塑膠封裝與內部接線的熱損壞。

2.2 電氣與光學特性

這些是在環境溫度（Ta）為25°C下測量的典型性能參數。

• 平均發光強度（Iv）：在順向電流（IF）為1 mA時，最小值320 μcd，典型值700 μcd。此參數量化了光輸出。裝置根據此參數進行分級/分類。
• 峰值發射波長（λp）：在IF=20mA時，典型值650 nm。這是光譜輸出最強的波長。
• 光譜線半高寬（Δλ）：在IF=20mA時，典型值20 nm。這表示光譜純度；數值越小表示光色越接近單色光。
• 主波長（λd）：在IF=20mA時，典型值639 nm。這是人眼感知的單一波長，定義了超紅光顏色。
• 每段順向電壓（Vf）：在IF=20mA時，最小值2.1V，典型值2.6V。這是點亮段位兩端的電壓降。對於設計限流電路至關重要。
• 每段逆向電流（Ir）：在逆向電壓（Vr）為5V時，最大值100 μA。此參數僅供測試用途；裝置不適用於連續逆向偏壓操作。
• 發光強度匹配比（Iv-m）：最大值2:1。此參數規定了單一裝置內最亮與最暗段位之間的最大允許比率，確保外觀均勻。

3. 分級與分類系統

規格書說明此裝置根據發光強度進行分類。這意味著單元是根據標準測試電流（通常為1mA或20mA）下測量的光輸出進行分類（分級）。雖然此摘錄未提供具體的分級代碼，但常見做法是使用字母數字代碼（例如B1、B2、C1）來表示發光強度範圍。這讓設計師能為其應用選擇亮度一致的顯示器。嚴格的2:1強度匹配比進一步確保了單一數字內所有段位以及數字之間的視覺一致性。

4. 性能曲線分析

規格書引用了最後一頁的典型電氣/光學特性曲線。雖然文中未提供具體圖表，但我們可以根據LED技術推斷其標準內容：

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：此圖將顯示典型的二極體指數關係。該曲線讓設計師能為所需的工作電流確定必要的驅動電壓，這對於設計穩定的恆流驅動器至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流（I-L曲線）：此圖顯示光輸出如何隨電流增加。在一定範圍內通常是線性的，但在極高電流下會因熱效應與效率下降而飽和。
• 發光強度 vs. 環境溫度：此曲線展示了光輸出如何隨接面溫度升高而降低。了解這種遞減對於在高溫環境中運作的應用至關重要。
• 光譜分佈：相對強度與波長的關係圖，顯示峰值約在650nm，半高寬約20nm，確認了超紅光的顏色規格。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此裝置具有0.56英吋（14.2 mm）的字高。尺寸圖（文中未詳細說明）將提供PCB佈局設計的關鍵測量值：總長、寬、高；數字間距；段位尺寸；以及接腳長度、直徑與間距。註記說明所有尺寸單位為公釐，一般公差為±0.25 mm。一個關鍵註記是接腳尖端偏移公差為±0.4 mm，建議設計主機板接腳孔的直徑（ψ）為1.0 mm，以容納插入時可能發生的對位偏差。

5.2 接腳連接與極性

LTC-5623JD採用共陽極配置。這意味著每個數字的LED陽極在內部連接在一起，並引出到獨立的接腳（數字1-4），而每種段位類型（A-G、DP）的陰極則在所有數字間共享，並引出到個別接腳。接腳定義如下：接腳1：陰極E，接腳2：陰極D，接腳3：陰極DP，接腳4：陰極C，接腳5：陰極G，接腳6：共陽極數字4，接腳7：陰極B，接腳8：共陽極數字3，接腳9：共陽極數字2，接腳10：陰極F，接腳11：陰極A，接腳12：共陽極數字1。內部電路圖將清晰地顯示此多工掃描排列。

6. 焊接與組裝指南

提供的關鍵指南是焊接溫度限制：最高260°C，最長3秒，測量點位於安裝平面下方1.6mm處。這是無鉛迴流焊的標準製程曲線。設計師必須確保其PCB組裝製程遵守此限制，以防止封裝破裂、透鏡變形或內部晶粒與接線損壞。對於波焊，接觸時間應最小化。也建議進行適當的靜電放電（ESD）防護處理，儘管未明確說明，因為LED是半導體裝置。

7. 應用建議與設計考量

7.1 典型應用電路

對於共陽極顯示器，驅動電路通常涉及將共陽極接腳透過數字選擇電晶體（例如PNP或P通道MOSFET）連接到正電壓源（Vcc）。段位陰極接腳則透過限流電阻與段位驅動電晶體或專用LED驅動器IC連接到地。使用多工掃描技術：一次點亮一個數字，方法是啟用其陽極，同時啟用該數字所需數字的適當陰極。此循環在所有四個數字間快速重複，產生所有數字同時點亮的錯覺。此方法將所需的驅動接腳數量從32個（4位數 * 8段）減少到12個（4個陽極 + 8個陰極）。

7.2 設計計算

限流電阻計算：假設電源電壓（Vcc）為5V，典型段位順向電壓（Vf）為2.6V，以及正常亮度下所需的段位電流（Iseg）為10 mA。電阻值 R = (Vcc - Vf) / Iseg = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω。電阻的額定功率應至少為 I²R = (0.01)² * 240 = 0.024 W，因此標準的1/8W或1/10W電阻已足夠。

多工掃描中的峰值電流：要在1/4工作週期（針對四位數）下實現10 mA的平均段位電流，其有效時段內的峰值電流需要達到40 mA。這在絕對最大峰值電流額定值90 mA之內，但如果顯示器在炎熱環境中運作，則必須根據連續電流遞減進行檢查。

7.3 視角與可讀性

寬廣的視角規格確保從側面觀看時顯示器仍可讀。灰色面板與白色段位增強了對比度，使數字在背景中清晰突出，這在昏暗與明亮環境中均有益處。

8. 技術比較與差異化

LTC-5623JD透過幾個因素實現差異化。採用AlInGaP超紅光技術，相較於GaAsP等較舊的紅光LED技術，通常提供更高的發光效率與更好的溫度穩定性，從而實現更亮、更一致的輸出。0.56英吋字高將其置於特定的尺寸類別，比0.3英吋顯示器更大，以便在遠距離有更好的可見性，但可能比用於較大面板的1英吋顯示器小。四位數、共陽極配置並帶有右側小數點是許多數值顯示應用的標準但必不可少的功能集。其寬廣的操作溫度範圍（-35°C至+105°C）使其適用於溫度極端常見的工業與汽車環境，相較於範圍較窄的顯示器提供了優勢。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以直接從微控制器接腳驅動此顯示器嗎？

答：不行。典型的MCU接腳只能提供/吸收20-25mA，這是該接腳的總電流。由於此顯示器使用多工掃描，單一段位可能需要10-40mA，而整個數字的共陽極將需要所有點亮段位的電流總和（例如，8段 * 10mA = 80mA）。因此，必須使用外部電晶體或專用驅動器IC。

問：為什麼峰值波長（650nm）與主波長（639nm）之間存在差異？

答：峰值波長是發射光譜的物理峰值。主波長是根據人眼的明視覺反應曲線（CIE）計算得出的。人眼對某些波長更敏感，因此感知的顏色（主波長）可能與物理峰值位於不同的波長。

問：儲存溫度最高可達105°C。我可以在260°C下焊接它嗎？

答：可以，但有嚴格的時間限制。儲存額定值是針對長期、非操作條件。焊接額定值（260°C持續3秒）是一個短期、極端的熱製程，如果嚴格遵循製程曲線，封裝設計可以承受。超過時間或溫度可能導致損壞。

10. 設計與使用案例研究

情境：設計數位電壓表讀數顯示。一位設計師正在創建一個量程為0-20V的4位數直流電壓表。他們選擇LTC-5623JD是因為其清晰的可讀性。類比數位轉換器（ADC）與微控制器處理輸入電壓。MCU的韌體計算要顯示的數字（例如12.34），並透過多工掃描常式控制顯示器。共陽極接腳透過PNP電晶體連接到MCU，以將5V電源依序切換到每個數字。段位陰極接腳透過74HC595移位暫存器或像MAX7219這樣的專用LED驅動器連接到MCU，後者也提供恆流吸收。限流電阻串聯在段位線路中。韌體確保刷新率高於60 Hz以避免可見閃爍。寬廣的操作溫度範圍允許電壓表在溫度變化可能很大的維修廠車庫中使用。

11. 工作原理

此裝置基於半導體p-n接面的電致發光原理運作。當在段位兩端施加超過二極體閾值電壓（對於此AlInGaP材料約為2.1-2.6V）的順向電壓（陽極相對於陰極為正）時，電子與電洞被注入活性區域並在此復合。在像AlInGaP這樣的直接能隙半導體中，這種復合以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定成分決定了能隙能量，進而決定了發射光的波長（顏色），在此例中為超紅光（約639-650 nm）。塑膠封裝用於封裝與保護脆弱的半導體晶粒，塑造光輸出以獲得最佳觀看效果，並提供電路板安裝的機械介面（接腳）。

12. 技術趨勢

雖然七段式顯示器仍然是數值讀數的主力，但更廣泛的領域正在演變。趨勢是朝向更高整合度，將驅動電子元件嵌入顯示模組本身，簡化主機系統設計。AlInGaP用於紅/橙/琥珀色已相當成熟，但對於全彩能力，顯示器可能會結合不同的LED技術（例如InGaN用於藍/綠），或轉向點矩陣OLED或微型LED面板，這些面板在顯示字元與圖形方面提供更大的靈活性。然而，對於需要極高亮度、寬廣溫度範圍、長壽命與簡單性的應用，像LTC-5623JD這樣的獨立LED七段式顯示器仍然是穩健且具成本效益的解決方案。封裝技術的發展可能會帶來更小的外形尺寸或適用於自動化組裝的表面黏著版本。