LTP-1457AKA LED顯示器規格書 - 1.2英吋 (30.42公釐) 矩陣高度 - AlInGaP紅橙色 - 2.6V順向電壓 - 33mW功率消耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTP-1457AKA是一款採用5x7點矩陣配置構建的單一位數、字母數字顯示模組。其主要功能是視覺化呈現字元與符號，相容於標準的USASCII與EBCDIC字元集。其核心技術採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）紅橙色LED晶片，這些晶片製作在不透明的GaAs基板上。此基板選擇造就了裝置特有的灰色面板與白色點狀外觀。此顯示器依據其發光強度進行分類，確保了需要多個單元的應用在亮度上的一致性。

此裝置專為低功耗設計，並提供固態可靠性。一個關鍵的機械特性是其可堆疊性，允許多個單元水平並排放置以形成多位元字元顯示，且無明顯間隙，非常適合用於訊息看板或簡單的數值讀取。

2. 技術參數深度客觀解讀

2.1 光度與光學特性

光學性能是在環境溫度（Ta）為25°C的特定測試條件下定義的。每個點的典型平均發光強度（Iv）為3800 µcd，此數值是在峰值電流（Ip）為80mA、佔空比為1/16的驅動條件下測得。規格書中規定的最小值為2100 µcd。點與點之間的發光強度匹配比規定最大值為2:1，這定義了矩陣中各點亮度的允許變異範圍。

色彩特性由波長定義。峰值發射波長（λp）典型值為621 nm。主波長（λd）與人眼感知的顏色更為相關，其典型值為615 nm，將其明確定位於紅橙色光譜。譜線半高寬（Δλ）典型值為18 nm，表示發射光的光譜純度或頻寬。

2.2 電氣參數

任何單一LED點的順向電壓（VF），在順向電流（IF）為20mA時量測，範圍從最小值2.05V到最大值2.6V，並提供典型值。任何單一點在施加5V反向電壓（VR）時的反向電流（IR），其規格最大值為100 µA。

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。每個點的平均功率消耗不得超過33 mW。每個點的峰值順向電流額定值為90 mA，但僅在脈衝條件下適用：佔空比為1/10，脈衝寬度為0.1 ms。每個點的平均順向電流具有降額因子；在25°C時為13 mA，且環境溫度每升高攝氏一度，此值線性減少0.17 mA。

此裝置每個點可承受高達5V的反向電壓。工作與儲存溫度範圍規定為-35°C至+85°C。對於組裝，焊接溫度不得超過260°C，且持續時間最長為3秒，此測量點位於元件安裝平面下方1.6公釐（1/16英吋）處。

3. 分級系統說明

規格書明確指出此裝置依據發光強度進行分類。這表示一個基於量測光輸出的分級或篩選流程。元件經過測試後，會被分組到特定的強度級別中（例如，一個級別為2100-2800 µcd，另一個為2800-3800 µcd）。這確保了設計師可以為其應用選擇亮度一致的元件，這在使用多個顯示器時至關重要，以避免明顯的亮度差異。規格書並未針對波長或順向電壓指定獨立的分級，這表明主要的篩選標準是發光強度。

4. 性能曲線分析

規格書包含典型電氣/光學特性曲線章節。雖然提供的文字中未詳細說明具體圖表，但此類曲線通常說明了關鍵參數之間的關係。此類裝置的標準曲線可能包括：

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：顯示通過LED的電流與其兩端電壓之間的非線性關係。這對於設計限流電路至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流：展示光輸出如何隨電流增加，通常在較高電流時由於熱效應而以次線性方式增加。
• 發光強度 vs. 環境溫度：顯示當LED的接面溫度升高時，光輸出會下降。AlInGaP LED通常比GaAsP等舊技術表現出較少的熱淬滅現象，但輸出仍會隨熱量增加而下降。
• 光譜分佈：一張繪製相對強度對波長的圖表，顯示在約621nm處的峰值以及18nm的半高寬。

這些曲線對於理解裝置在非標準條件（不同電流、溫度）下的行為，以及為了效率和壽命而優化驅動電路至關重要。

5. 機械與封裝資訊

此裝置的矩陣高度為1.2英吋，相當於30.42公釐。這指的是5x7陣列本身的高度。封裝尺寸在詳細圖紙中提供，所有尺寸均以公釐為單位。除非圖紙上另有註明，否則這些尺寸的標準公差為±0.25公釐（0.01英吋）。接腳連接圖對於介面連接至關重要。此顯示器有14個接腳，以多工方式控制5列（陽極）和7行（陰極）。具體接腳定義為：接腳1：陰極行5，接腳2：陰極行7，接腳3：陽極列2，接腳4：陽極列3，接腳5：陰極行4，接腳6：陽極列5，接腳7：陰極行6，接腳8：陰極行3，接腳9：陰極行1，接腳10：陽極列4，接腳11：陽極列3，接腳12：陰極行4，接腳13：陽極列1，接腳14：陰極行2。請注意非順序的排列，這在多工顯示器中很常見，目的是優化內部佈線。

內部電路圖顯示了矩陣結構：五個共陽極列和七個共陰極行。每個交點代表一個LED點。要點亮特定點，必須將其對應的列接腳驅動為高電位（陽極），並將其行接腳驅動為低電位（陰極）。

6. 焊接與組裝指南

提供的主要組裝限制是焊接溫度曲線。在迴焊或波峰焊接過程中，元件本體不得暴露在超過260°C的溫度下超過3秒。這是許多穿孔式和一些表面黏著元件的標準額定值。測量點位於安裝平面下方1.6公釐處，這通常是引腳離開封裝本體的位置。這確保了內部敏感的LED晶片不會因通過引腳傳導的過多熱量而損壞。對於手工焊接，應使用溫控烙鐵，並盡量減少與每個接腳的接觸時間。處理半導體元件時，應始終遵循適當的ESD（靜電放電）處理程序。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

此顯示器適用於需要單一、高度清晰可讀的字母數字字元的應用。其可堆疊性使其成為多位數顯示的理想選擇。常見用途包括：

• 工業儀表板（用於顯示設定點、讀數、錯誤代碼）。
• 消費性家電（微波爐、洗衣機、恆溫器）。
• 測試與量測設備。
• 自動販賣機或資訊站的簡單資訊顯示。
• 用於學習多工LED驅動與微控制器介面的教育套件。

7.2 設計考量

驅動電路：此顯示器需要外部多工驅動電路。這可以透過使用分立電晶體、專用LED驅動IC（如MAX7219）或直接從具有足夠電流源/汲能力的微控制器來實現。必須遵守峰值電流額定值（1/10佔空比下為90mA）。典型的設計會為每一列（陽極）使用恆流源或限流電阻，並透過電晶體或GPIO接腳將電流汲入各行（陰極）。

電流計算：要達到3800 µcd的典型發光強度，規格書規定了在1/16佔空比下Ip=80mA的條件。因此，每個點的平均電流為80mA / 16 = 5mA。一個完全點亮的字元（所有35個點都亮）的總平均電流將是35 * 5mA = 175mA，但這會分佈在多工的列與行之間。

視角：廣視角特性對於顯示器可能從離軸位置觀看的應用非常有益。

光學考量：灰色面板與白色點提供了良好的對比度。設計師可以考慮在顯示器前方添加彩色濾光片或擴散片以增強對比度或匹配產品的美學，儘管這會降低整體的光輸出。

8. 技術比較

LTP-1457AKA的主要區別在於其使用AlInGaP LED技術。與標準GaAsP（磷化砷鎵）紅光LED等舊技術相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率。這意味著在相同的電流下，它可以產生更多的光（更高的發光強度），或者以更低的功耗達到相同的亮度。AlInGaP通常還具有更好的溫度穩定性和更長的工作壽命。與現代白光LED或更小間距的SMD矩陣顯示器相比，此裝置是一個較大的穿孔式元件，提供了簡單性、穩健性以及遠距離下高單一字元可見度，對於單一位數應用而言，通常系統成本更低。

9. 基於技術參數的常見問題

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，不建議這樣做。此顯示器是為多工操作而設計的。如果試圖達到標準亮度，持續驅動所有點將超過平均功率消耗額定值（每點33mW），導致過熱和快速故障。

問：峰值發射波長和主波長有什麼區別？

答：峰值發射波長是光譜功率分佈達到最大值時的波長。主波長是與LED感知顏色相匹配的單色光波長。對於像此裝置這樣光譜相對較窄的LED，兩者通常很接近，但主波長對於顏色規格更為相關。

問：接腳定義似乎不是順序的。為什麼這樣安排？

答：接腳排列是為了優化顯示器基板上內部走線的佈局，以最小化串擾並簡化LED矩陣的連接。必須嚴格遵循提供的接腳連接表；不要假設邏輯順序。

問：如何解讀平均順向電流降額規格？

答：這意味著每個點的安全最大平均電流會隨著環境溫度升高而降低。在25°C時，您可以使用高達13 mA的平均電流。在85°C（最高工作溫度）時，允許的電流為13 mA - [ (85-25) * 0.17 mA/°C ] = 13 mA - 10.2 mA = 2.8 mA。這種降額對於在高溫環境中可靠運作至關重要。

10. 實際使用案例

案例：為工業烤箱設計單一位數溫度讀數顯示。

一位工程師需要在一個控制面板內部環境溫度高達80°C的烤箱上顯示設定點溫度（0-9）。他們選擇LTP-1457AKA是因為其可見度和溫度範圍。由於環境溫度高，他們必須降低驅動電流。在此受控環境中，以較低亮度為目標是可以接受的。他們設計了一個使用微控制器的多工電路，透過限流電阻驅動列，並透過NPN電晶體驅動行。韌體以高頻率（>100Hz）掃描各行。他們計算出每個點的平均電流在80°C時低於約3mA的降額值，以確保長期可靠性。灰/白色外觀在烤箱的深色面板上提供了良好的對比度。

11. 工作原理介紹

LTP-1457AKA基於多工LED矩陣的原理運作。它包含35個獨立的AlInGaP LED接面，排列成5列7行的網格。每個LED連接在一條列線（陽極）和一條行線（陰極）之間。為了點亮特定圖案（如數字或字母），控制器不會同時為所有點供電。相反，它使用一種稱為多工或掃描的技術。它一次啟動一行（陰極），將其連接到地（低邏輯電位）。同時，它僅對該特定行需要點亮的列線（陽極）施加電源（高邏輯電位）。這個循環在所有七行中快速重複。由於視覺暫留，人眼會感知到一個穩定、完整形成的字元。這種方法大大減少了所需的驅動接腳數量（14個而非35個），並降低了總功耗。

12. 技術趨勢

像LTP-1457AKA這樣的顯示器代表了一項成熟的技術。目前指示燈和字母數字顯示器的趨勢正朝著以下方向發展：

• 表面黏著元件（SMD）封裝：更小的佔位面積，適用於更高密度的PCB設計和自動化組裝。
• 更高整合度：內建控制器、記憶體（用於字型）和序列介面（I2C、SPI）的顯示器，簡化了主微控制器的任務。
• 先進的LED材料：雖然AlInGaP對於紅/橙色光效率很高，但像InGaN這樣的新材料能夠實現更亮、效率更高的綠光、藍光和白光LED，從而催生了全彩矩陣顯示器。
• 替代技術：對於更大、更複雜的顯示器，OLED（有機LED）和微型LED技術提供了卓越的對比度、視角和靈活性。

然而，像這樣的穿孔式、單一位數顯示器，因其簡單性、耐用性、高單一字元可見度以及在僅需要一個或少數幾個位元的應用中的成本效益，尤其是在工業或業餘愛好者環境中可能更偏好穿孔式組裝的情況下，仍然具有相關性。