目錄
1. 產品概述
LTP-1557AJD是一款單一字元的英數字元顯示模組，專為需要清晰、可靠字元輸出的應用而設計。其核心功能是透過一個由可獨立定址的發光二極體（LED）所組成的網格，以視覺方式呈現ASCII或EBCDIC編碼字元。主要目標市場包括工業控制面板、儀器儀表、銷售點終端機、通訊設備，以及任何需要簡單、穩健的使用者介面來顯示狀態或資料的嵌入式系統。其固態結構在可靠性和使用壽命方面，相較於真空螢光或白熾顯示器等舊式顯示技術，具有顯著優勢。
此模組的核心優勢在於其採用了AlInGaP（磷化鋁銦鎵）LED技術。這種半導體材料系統以能產生高效率的紅光和琥珀光而聞名。相較於舊式的GaAsP（磷化砷化鎵）LED，AlInGaP LED提供了更優異的發光效率，這意味著在相同的電氣輸入功率下能產生更亮的輸出，並且在高溫環境下表現更佳。該裝置配備灰色面板與白色點陣，可在各種照明條件下增強對比度和可讀性。
2. 技術參數深度解析
2.1 光度與光學特性
光學性能是在環境溫度（Ta）為25°C的標準測試條件下定義的。關鍵參數是平均發光強度（Iv），其典型值為2500微燭光（µcd），最小值為1020 µcd。此測量是在脈衝驅動電流（Ip）為32mA、佔空比為1/16的條件下進行的。使用脈衝驅動在多工顯示中很常見，目的是在維持每個LED點的安全平均功耗的同時，實現更高的峰值亮度。
顏色特性由波長定義。該裝置的峰值發射波長（λp）為656 nm，這使其位於可見光譜的紅色區域。其主波長（λd）規定為640 nm。必須注意兩者的差異：峰值波長是光譜功率的最大點，而主波長是人眼感知顏色的單一波長。光譜線半高寬（Δλ）為22 nm，表示發射光的光譜純度或頻寬；半高寬越窄，表示顏色越飽和、越純淨。規定了最大為2:1的發光強度匹配比（IV-m），這意味著陣列中最亮點與最暗點之間的亮度變化不應超過此比例，以確保外觀均勻。
2.2 電氣特性
電氣參數定義了裝置的操作限制與條件。在測試電流（IF）為20mA時，任何單一LED點的順向電壓（VF）介於2.1V（最小值）至2.6V（最大值）之間。此順向電壓是AlInGaP技術的特性，對於設計限流電路至關重要。當施加5V的反向偏壓（VR）時，反向電流（IR）規定最大值為100 µA，這表示二極體在關閉狀態下的漏電特性。
3. 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限，並非用於連續操作。關鍵限制包括：每點平均功耗（33 mW）、每點峰值順向電流（90 mA），以及每點平均順向電流（在25°C時為13 mA，超過25°C時以0.17 mA/°C線性遞減）。每點反向電壓為5V。該裝置的操作溫度範圍為-35°C至+85°C，儲存溫度範圍相同。在封裝安裝平面下方1.6mm處，焊接溫度不得超過260°C超過3秒。
4. 分級系統說明
規格書指出該裝置已根據發光強度進行分類。這意味著元件會根據其測量的光輸出進行測試和分類（分級）。這使得設計師可以從特定的強度等級中選擇零件，以確保產品中多個顯示器之間的亮度一致，避免出現明顯的差異。雖然本文檔未明確詳述，但此類LED常見的分級參數還可能包括順向電壓（Vf）和主波長（λd），以確保電氣和顏色的一致性。
5. 性能曲線分析
規格書參考了典型的電氣/光學特性曲線。雖然提供的文本中未顯示，但此類曲線通常包括：順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：這顯示了電流與電壓之間的非線性關係，對於設計驅動電路至關重要。發光強度 vs. 順向電流（I-L曲線）：這顯示了光輸出如何隨電流增加，通常在電流非常高導致效率下降之前，存在一個大致線性的區域。發光強度 vs. 環境溫度：此曲線展示了光輸出的熱遞減特性，對於在高溫環境下運作的應用至關重要。AlInGaP LED在高溫下通常比舊技術更能維持性能。
6. 機械與封裝資訊
該裝置為1.2英吋（30.42毫米）矩陣高度顯示器。封裝尺寸在圖紙中提供，所有尺寸均以毫米為單位。除非另有說明，公差為±0.25 mm。機械圖紙對於PCB佔位面積設計和確保在機殼內正確安裝至關重要。該封裝具有針對5x7矩陣的特定接腳配置，連接7個列陽極和5個行陰極（或反之，取決於內部電路配置）。
6.1 接腳連接與內部電路
接腳連接表列出了14個接腳。內部電路圖顯示了5x7矩陣的共陰極或共陽極配置。提供了具體的接腳分配（例如，接腳1：陽極列5，接腳3：陰極行2）。此配置允許顯示器進行多工掃描。透過依次啟動每一列（或行）並提供相應的行（或列）數據，僅需12條I/O線（7+5）即可控制全部35個點，相較於直接驅動每個LED，顯著減少了微控制器所需的接腳數量。
7. 焊接與組裝指南
關鍵的組裝規格是焊接溫度曲線。絕對最大額定值規定封裝可承受最高260°C的焊接溫度，最長3秒，測量點位於安裝平面下方1.6mm（1/16英吋）處。這是波峰焊或手工焊接的典型規格。對於迴流焊，應使用峰值溫度不超過260°C的標準無鉛溫度曲線。避免過度的熱應力以防止損壞LED晶片、接合線或塑膠封裝至關重要。組裝過程中應始終遵循適當的ESD（靜電放電）處理程序。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
此顯示器非常適合需要單一字元或數字的應用，或者可以水平堆疊多個單元以形成多字元顯示器。常見用途包括：數位面板儀表（電壓、電流、溫度）、工業機械上的簡單狀態指示器（顯示錯誤代碼、模式編號）、消費性電器上的基本讀數，以及用於學習多工LED驅動的原型開發或教育套件。
8.2 設計考量
驅動電路設計：需要一個多工驅動電路。這通常涉及具有足夠I/O接腳的微控制器或專用的LED驅動IC（如MAX7219或類似產品）。電路必須為每條行線或列線包含限流電阻，以將順向電流設定在安全值，通常根據所需的亮度和功耗限制，每個段位在10-20mA之間。電源供應：必須考慮約2.4V的順向電壓。常見使用3.3V或5V電源，並透過限流電阻降低適當的電壓。刷新率：多工掃描速率必須足夠高（通常>60 Hz）以避免可見的閃爍。視角：規格書提到具有寬廣的視角，這對於可能從偏軸位置觀看顯示器的應用非常有益。
9. 技術比較與差異化
LTP-1557AJD的主要區別在於其使用了AlInGaP LED技術。相較於使用舊式GaAsP或標準紅光GaP LED的顯示器，AlInGaP提供了：更高的發光效率：每單位電功率產生更多的光輸出，從而實現相同亮度下的更低功耗，或相同功耗下的更高亮度。更好的高溫性能：AlInGaP LED在較高的接面溫度下效率下降較少，使其更適合工業環境。更優異的色彩飽和度：其光譜特性通常能產生更深、視覺上更鮮明的紅色。
10. 常見問題解答（基於技術參數）
問：為什麼發光強度使用脈衝電流（1/16佔空比）測試，而不是直流電？
答：這反映了預期的多工操作模式。在脈衝條件下測試模擬了實際使用情況，並允許指定使用者將感知到的更高、更相關的峰值亮度。
問：我可以用恆定直流電流驅動每個點嗎？
答：技術上可以，但效率極低。這將需要35個獨立的限流驅動器。多工掃描是標準且預期的方法，能大幅減少驅動電路中的元件數量和功耗。
問：強度匹配比（2:1）的目的是什麼？
答：它保證了視覺均勻性。若未進行分級，某些點可能會明顯比其他點更亮或更暗，導致形成的字元外觀不均勻、不專業。
問：如何解讀平均順向電流的遞減係數（0.17 mA/°C）？
答：這意味著環境溫度每升高1°C超過25°C，每個點的最大安全連續電流就必須減少0.17 mA。例如，在50°C（高出25°C）時，最大電流將為13 mA - (25 * 0.17 mA) = 每個點8.75 mA。
11. 實務設計案例研究
考慮使用LTP-1557AJD為培養箱設計一個單數字溫度顯示器。微控制器（例如ATmega328P）讀取溫度感測器。其七個I/O接腳配置為輸出，以驅動列陽極（透過小型NPN電晶體或ULN2003達靈頓陣列以獲得更高的電流能力）。另外五個I/O接腳直接或透過電晶體驅動行陰極。韌體快速掃描七列。對於每一列，它在行接腳上輸出一個5位元模式，對應於需要在該特定列上點亮以形成所需數字的數字（0-9）段位。限流電阻放置在行線上。掃描例程在計時器中斷中執行，以確保約100 Hz的一致、無閃爍刷新率。AlInGaP技術確保即使培養箱內部環境溫度升高，顯示器仍能保持清晰可讀。
12. 工作原理介紹
LTP-1557AJD基於多工5x7點矩陣的原理運作。內部，35個LED排列成網格，其陽極按列連接，陰極按行連接（或在共陽極配置中反之亦然）。要點亮特定點，需向其對應的列線施加電壓（對於共陰極類型使其為高電位），同時將其對應的行線拉低（吸收電流）。要顯示圖案或字元，控制器會快速循環（掃描）每一列。當啟動特定列時，控制器設定適當的行線以創建該列的圖案。人眼的視覺暫留將這些快速變化的列圖像融合成一個穩定、完整的字元。此方法將所需的控制線數量從35條（每LED一條）減少到僅12條（列+行）。
13. 技術趨勢
雖然像LTP-1557AJD這樣的獨立5x7點矩陣顯示器在特定、成本敏感或簡單的應用中仍然有其價值，但更廣泛的顯示技術趨勢已轉向整合解決方案。整合控制器顯示器：現代字元LCD（液晶顯示器）和OLED（有機發光二極體）模組通常包含內建的控制器晶片，負責字元生成和刷新，並透過簡單的串列（I2C、SPI）或並列介面進行通訊，大大簡化了軟體開發。更高解析度與圖形：對於更複雜的資訊，小型圖形OLED或TFT-LCD模組現在很常見，提供可像素定址的圖形功能。表面黏著技術（SMT）：較新的LED指示燈和顯示器主要使用SMT封裝（例如，排列成矩陣的0805、0603 LED）以實現自動化組裝，而像此類的穿孔式封裝更常見於原型開發或手動組裝。底層的AlInGaP和InGaN（用於藍/綠/白光）LED晶片技術持續進步，提供更高的效率和可靠性。
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。 |