LTP-2557JD 5x7 點矩陣 LED 顯示器規格書 - 2.0 英吋高度 - AlInGaP 紅光 - 2.6V 順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTP-2557JD 是一款單平面、5x7 點矩陣 LED 顯示模組，專為字符與符號顯示而設計。其主要功能是在各種需要顯示字母數字或簡單圖形資訊的電子應用中，提供清晰可靠的視覺輸出。

1.1 核心優勢與目標市場

本裝置提供多項關鍵優勢，使其適用於工業、商業與儀器儀表應用。其低功耗需求對於電池供電或注重能源效率的設計是一大優點。固態結構確保了高可靠度與長使用壽命，因為沒有會故障的活動零件或燈絲。單平面設計提供的寬廣視角，讓使用者能從不同位置清晰觀看，這對於使用者介面與狀態指示器至關重要。本裝置依發光強度分級，確保不同生產批次的亮度一致性。其與標準字符編碼（ASCII 與 EBCDIC）的相容性，以及能夠水平堆疊的特性，使其在建立多字符顯示或簡單圖形方面具有高度靈活性。目標市場包括銷售點終端機、工業控制面板、測試與量測設備、醫療裝置，以及任何需要堅固、簡單字符顯示的應用。

2. 技術規格深入解析

以下章節根據規格書內容，對裝置的關鍵技術參數提供詳細、客觀的分析。

2.1 光度學與光學特性

本顯示器採用 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）高效能紅光 LED 晶片。這種半導體材料以其高發光效率以及在紅光至琥珀光譜範圍內的優良性能而聞名。晶片製造於不透明的 GaAs（砷化鎵）基板上。封裝外觀為灰色面板搭配白色點狀顯示區，能增強對比度與可讀性。

• 平均發光強度 (I_V)：當以峰值電流 (I_p) 32mA 與 1/16 工作週期驅動時，範圍從最小值 1300 µcd 到典型值 3000 µcd。此參數定義了被點亮之點的感知亮度。
• 峰值發射波長 (λ_p)：典型值為 656 nm。這是光功率輸出達到最大值的波長。
• 主波長 (λ_d)：典型值為 640 nm。這是能最佳描述人眼感知顏色的單一波長，呈現飽和的紅色。
• 譜線半高寬 (Δλ)：典型值為 22 nm。這表示發射光的光譜純度或頻寬；數值越小表示輸出越接近單色光。
• 發光強度匹配比 (I_V-m)：最大值為 2:1。此規格定義了陣列中最亮點與最暗點之間的最大允許比率，確保外觀均勻性。

2.2 電氣參數

電氣特性定義了裝置的操作邊界與條件。

• 每點順向電壓 (V_F)：典型值為 2.6V，在順向電流 (I_F) 20mA 時最大值為 2.6V。這是 LED 導通時兩端的電壓降。
• 每點逆向電流 (I_R)：在逆向電壓 (V_R) 5V 時，最大值為 100 µA。這是 LED 處於逆向偏壓時流過的微小漏電流。
• 每點平均順向電流：在 25°C 時最大值為 13 mA。這是建議用於可靠操作的連續直流電流。
• 每點峰值順向電流：最大值為 90 mA。這是絕對最大瞬時電流，通常與脈衝操作相關。

2.3 絕對最大額定值與熱考量

這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限。不建議在此極限外操作。

• 每點平均功率消耗：最大值為 33 mW。
• 操作溫度範圍：-35°C 至 +85°C。本裝置設計為在此環境溫度範圍內運作。
• 儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。
• 電流降額：隨著環境溫度升高，平均順向電流必須從 25°C 時的 13 mA 以每度 0.17 mA 的速率線性降額。這對於熱管理與防止過熱至關重要。
• 焊接溫度：在焊接過程中，裝置可承受安裝平面下方 1/16 英吋（約 1.6mm）處 260°C 持續 3 秒的溫度。

3. 機械與封裝資訊

3.1 實體尺寸

本裝置的矩陣高度為 2.0 英吋（50.80 mm）。規格書中提供了封裝尺寸，所有尺寸單位均為毫米。除非另有說明，公差通常為 ±0.25 mm。確切的輪廓、接腳間距與整體佔位面積對於 PCB（印刷電路板）佈局與機械整合至關重要。

3.2 接腳連接與內部電路

本顯示器採用 14 接腳配置。接腳定義如下：接腳 1：陽極第 5 列，接腳 2：陽極第 7 列，接腳 3：陰極第 2 行，接腳 4：陰極第 3 行，接腳 5：陽極第 4 列，接腳 6：陰極第 5 行，接腳 7：陽極第 6 列，接腳 8：陽極第 3 列，接腳 9：陽極第 1 列，接腳 10：陰極第 4 行，接腳 11：陰極第 3 行（註：功能重複，可能為規格書標註考量），接腳 12：陽極第 4 列（重複），接腳 13：陰極第 1 行，接腳 14：陽極第 2 列。

內部電路圖顯示為標準的共陰極矩陣配置。行連接至陰極，列連接至陽極。此結構允許多工掃描，在任何瞬間點亮單一點（通電的列與接地的行之交點）。透過快速掃描列與行，視覺暫留效應會產生穩定字符的視覺效果。

4. 應用指南與設計考量

4.1 驅動顯示器

要操作 5x7 矩陣，需要一個多工驅動電路。這通常涉及微控制器或專用顯示驅動 IC。驅動器必須依序啟動每一列（陽極），同時為該列提供適當的行（陰極）資料。發光強度測試條件中提到的每點峰值電流 (I_p) 32mA，是透過低工作週期（1/16）的脈衝操作達成的。每點的平均電流必須保持在 13 mA 的額定值內。例如，若以 1/8 工作週期驅動，則需要約 104 mA 的峰值脈衝電流才能達到 13 mA 的平均值，這將超過 90 mA 的峰值額定值。因此，仔細計算工作週期與峰值電流至關重要。通常每行或每列線路都需要串聯一個限流電阻，以精確設定電流。

4.2 熱管理與焊接

遵守絕對最大額定值至關重要。若裝置在較高的環境溫度下運作，必須遵循電流降額曲線。在 PCB 組裝過程中，不應超過指定的焊接條件（260°C 持續 3 秒），以避免損壞塑膠封裝或內部打線。適當的 PCB 佈局搭配足夠的銅箔面積有助於散熱，尤其是在多個點長時間同時點亮的情況下。

4.3 多字符顯示的堆疊

規格書提到本裝置可水平堆疊。這意味著可以將多個單元並排放置以形成更長的訊息。實際上，這需要謹慎的 PCB 設計來對齊模組，以及一個能夠驅動增加之行數與列數的驅動電路（例如，對於兩個模組，您仍然有 7 列，但會有 10 行）。驅動軟體必須相應地管理擴大的顯示緩衝區。

5. 性能曲線分析

規格書參考了典型的電氣/光學特性曲線。雖然文中未提供具體圖表，但此類裝置的標準曲線通常包括：

• 順向電流 vs. 順向電壓 (I_F-V_F曲線)：顯示指數關係，對於設計驅動電路與選擇適當的限流電阻值至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流 (I_V-I_F曲線)：展示光輸出如何隨電流增加，通常在效率下降前的工作範圍內呈近似線性關係。
• 發光強度 vs. 環境溫度：說明隨著接面溫度升高，光輸出會下降，凸顯熱管理的重要性。
• 光譜分佈：相對強度對波長的圖表，顯示約 656 nm 處的峰值與光譜寬度。

6. 技術比較與差異化

與較舊的技術（如 GaAsP 紅光 LED）相比，LTP-2557JD 所採用的 AlInGaP 技術提供了顯著更高的發光效率，在相同的輸入電流下能產生更亮的輸出。灰色面板/白色點狀封裝比全紅或全透明封裝提供更好的對比度，特別是在高環境光條件下。2.0 英吋的字符高度是中等距離可讀性的標準尺寸，比許多用於緊湊裝置的 0.56 英吋或 1 英吋模組更大，使其適用於需要從數英尺外讀取顯示內容的應用。

7. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以不使用多工掃描，而用恆定直流電流驅動此顯示器嗎？

答：從技術上講，您可以持續驅動一個點，但要顯示完整字符，由於矩陣架構，多工掃描是必要的。若以平均電流同時驅動所有 35 個點，將需要非常高的總電流與功率消耗，這不切實際且可能超過封裝極限。

問：峰值波長（656 nm）與主波長（640 nm）有何不同？

答：峰值波長是發射光譜的物理峰值。主波長是 CIE 色度圖上感知的色點。差異來自於發射光譜的形狀與人眼的非線性敏感度（明視覺反應）。主波長對於描述使用者看到的顏色更為相關。

問：如何計算所需的串聯電阻？

答：您需要電源電壓 (V_CC)、LED 的順向電壓 (V_F，使用 2.6V) 以及期望的順向電流 (I_F)。對於多工掃描，請使用對應於您工作週期的峰值電流 (I_p) 以達到期望的平均電流。電阻值 R = (V_CC- V_F) / I_p。確保電阻的功率額定值足以承受脈衝功率。

8. 工作原理簡介

本裝置基於半導體 p-n 接面的電致發光原理運作。當施加超過二極體閾值的順向電壓時，電子與電洞在主動區（AlInGaP 層）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，從而決定了發射光的波長（顏色）。矩陣排列是透過製造多個獨立的 LED 晶片，並將其陽極與陰極以網格模式連接來實現的，允許透過外部電子設備控制每個交點（點）。

9. 封裝與訂購資訊

規格書指定型號為 LTP-2557JD。"JD" 後綴可能表示針對發光強度或其他參數的特定分級。為了準確訂購，應使用製造商系統中的完整型號。此類元件的標準包裝通常是捲帶包裝用於自動化組裝，或托盤/袋裝用於手動原型製作。