目錄
1. 產品概述
LTP-2057AKA是一款採用5x7點矩陣配置構建的單一位數英數字元顯示模組。其主要功能是視覺化呈現字元與符號，常用於各種電子設備中的狀態指示器、簡易讀數顯示以及資訊面板。此裝置的核心優勢在於其發光元件採用了AlInGaP（磷化鋁銦鎵）LED技術，具體為超級橘光顏色。與舊有技術相比，此材料系統在效率與色彩穩定性方面具有優勢。該顯示器配備灰色面板與白色點狀設計，為發出的光線提供了高對比度的背景，從而增強了可讀性。本裝置專為需要中型、可靠且低功耗字元顯示的應用而設計。
2. 深入技術參數分析
2.1 光學特性
光學性能是顯示器功能的核心。關鍵參數平均發光強度 (Iv)在測試條件（脈衝順向電流 (Ip) 為32mA，工作週期1/16）下，規定最小值為2100 μcd，典型值為4600 μcd，且無最大值限制。這種脈衝驅動方式是多重掃描顯示器的標準做法，旨在實現感知亮度的同時管理功率與熱量。顏色由其峰值發射波長 (λp) 621奈米 (nm) 定義，位於光譜的橘紅色區域。光譜線半寬度 (Δλ) 為18 nm，表示光譜純度或發光頻寬的窄度。主波長 (λd) 為615 nm，這是人眼感知的波長，可能與峰值波長略有不同。規格中規定了2:1的發光強度匹配比，意指陣列中最亮與最暗區段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
電氣參數定義了顯示器的操作限制與條件。絕對最大額定值設定了安全操作的邊界：每點平均功率消耗為33毫瓦 (mW)，每點峰值順向電流為90mA，以及每點平均順向電流在25°C時為13mA，並以每°C 0.17mA的線性比例遞減。此遞減對於在高環境溫度下的熱管理至關重要。每點最大逆向電壓為5伏特 (V)。任何單一LED點的順向電壓 (Vf) 在20mA下典型值為2.6V，在較高的測試電流80mA下最大值為2.8V。在完整的5V逆向偏壓下，逆向電流 (Ir) 最大值為100微安培 (μA)。
2.3 熱與環境規格
本裝置額定的操作溫度範圍為-35°C至+85°C，儲存溫度範圍相同。此寬廣範圍使其適用於可能經歷極端溫度的工業與汽車環境。一個關鍵的組裝參數是最高焊接溫度為260°C，最長持續時間為3秒，測量點位於元件安裝平面下方1.6mm（1/16英吋）處。此指南對於防止迴焊製程中的熱損壞至關重要。
3. 機械與封裝資訊
該顯示器標稱的矩陣高度為2.0英吋（50.8 mm）。提供的封裝尺寸圖（規格書中參照）將詳細說明確切的物理輪廓、接腳位置與整體尺寸。除非另有說明，這些尺寸的公差通常為±0.25 mm。本裝置使用標準接腳連接介面，以便整合到電路板上。
4. 接腳連接與內部電路
LTP-2057AKA具有14接腳介面。接腳配置專門為X-Y（矩陣）定址而排列：接腳被指定為列陽極或行陰極。例如，接腳1是第5行的陰極，接腳3是第2列的陽極，依此類推。此排列方式允許微控制器透過啟動相應的列（陽極）和行（陰極）線路，選擇性地點亮5x7網格中的任何單一點。內部電路圖（規格書中參照）將以視覺方式描繪此矩陣結構，顯示35個獨立LED（5列 x 7行），其陽極以列為組連接，陰極以行為組連接。
5. 性能曲線分析
規格書參照了典型電氣/光學特性曲線的章節。這些圖表對設計工程師極具價值。它們通常包含單一LED元件的順向電流與順向電壓關係圖（I-V曲線），顯示非線性關係與導通電壓。發光強度與順向電流關係曲線將說明光輸出如何隨電流增加，可能顯示飽和效應。可能還有顯示發光強度或順向電壓隨環境溫度變化的曲線，這對於在指定溫度範圍內設計穩定電路至關重要。分析這些曲線有助於優化驅動電流以達到所需亮度，並理解熱效應對性能的影響。
6. 焊接與組裝指南
如絕對最大額定值所述，主要的組裝限制是焊接溫度曲線。本裝置在迴焊焊接過程中可承受最高260°C的峰值溫度，持續時間最長3秒。關鍵在於確保測量到的封裝引腳溫度不超過此限制，以防止內部接合線、LED晶片或塑膠封裝受損。無鉛焊接的標準工業迴焊曲線（峰值約在240-250°C）通常相容，但必須驗證曲線。使用烙鐵進行手工焊接時應迅速操作並仔細控制溫度以局部化熱量。處理LED元件時應始終遵循適當的ESD（靜電放電）防護程序。
7. 應用建議與設計考量
7.1 典型應用場景
此5x7點矩陣顯示器非常適合需要單一、清晰英數字元的應用。常見用途包括：用於電壓、電流或溫度讀數的面板儀表；工業設備上的狀態顯示（顯示錯誤代碼或模式指示器）；消費性家電如微波爐或洗衣機；以及測試/測量儀器。其與標準ASCII和EBCDIC字元碼的相容性，簡化了使用微控制器的程式設計。
7.2 設計考量
驅動電路：此顯示器需要多重掃描驅動電子元件。必須使用具有足夠I/O接腳的微控制器，或搭配外部驅動IC（如移位暫存器或專用LED驅動晶片），以依序掃描行與列。規格書中32mA脈衝電流、1/16工作週期的測試條件，為計算所需限流電阻提供了起點。每個LED的平均電流將低得多（例如，如果只有一個點亮，則32mA / 16 = 2mA平均值，但這會隨一行中同時點亮的點數而變化）。
電源供應：約2.6V的順向電壓意味著驅動電壓必須高於此值，通常使用3.3V或5V系統。電源供應必須能夠處理多重掃描期間的峰值電流需求。
視角：規格書提到寬廣視角，這是LED晶片與擴散透鏡設計的特性。為了達到最佳放置效果，需考慮最終使用者的主要觀看方向。
堆疊：可水平堆疊的特性意味著可以將多個單元並排放置以形成多位數字元顯示。需要設計模組之間的機械對齊與電氣互連。
8. 技術比較與差異化
LTP-2057AKA的關鍵差異化在於其使用AlInGaP LED技術實現橘光。與舊有技術如標準GaAsP（磷化鎵砷）紅/橘光LED相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率（每單位電功率的光輸出更多），並在高溫下具有更好的性能維持度。超級橘光621nm波長提供了鮮豔、高可見度的顏色。灰色面板搭配白點設計，在未通電時呈現專業、高對比度的外觀，這在設計上可能優於全黑或全紅顯示器。2.0英吋的字元高度是一個特定尺寸，可根據觀看距離需求選擇，而非更小（例如0.8英吋）或更大的顯示器。
9. 常見問題（基於技術參數）
問：如何計算此顯示器的限流電阻值？
答：您必須針對脈衝（峰值）電流進行設計，而非平均電流。以測試條件為參考（Vf典型值2.6V時32mA），並假設使用5V驅動電源：R = (V_電源 - Vf) / I_峰值 = (5V - 2.6V) / 0.032A = 75歐姆。為更安全、更暗的計算，使用最大Vf (2.8V)：R = (5V - 2.8V) / 0.032A = ~68歐姆。標準的68或75歐姆電阻將是合適的。電阻的額定功率必須基於平均電流計算，而非峰值電流。
問：1/16工作週期對於驅動此顯示器意味著什麼？
答：在多重掃描的5x7矩陣中，一種常見的掃描方法是每次啟動一行（陰極），同時為該行的5列（陽極）提供資料。由於有7行，如果每行依序且平均地被啟動，則任何單一LED的工作週期為1/7。規格書中的1/16工作週期暗示了不同或更保守的多重掃描方案，可能涉及消隱期間。驅動電路必須在指定的時間片段內，以指定的峰值電流（例如32mA）脈衝驅動LED，以達到額定的平均發光強度。
問：我可以用恆定直流電流驅動此顯示器，而不使用多重掃描嗎？
答：技術上可以，但效率極低，不建議這樣做。即使以低電流如5mA同時驅動所有35個點，也需要總電流175mA並產生大量熱量，很可能超過封裝的功率消耗限制。多重掃描是標準且預期的操作方法。
10. 實務設計與使用範例
考慮設計一個顯示攝氏0到99度溫度的簡易讀數顯示。這將需要兩個LTP-2057AKA顯示器水平堆疊。一個微控制器（例如ATmega328P）將連接到每個顯示器的14個接腳（總共28個I/O接腳）。為了節省I/O，兩個顯示器的列（陽極）線可以並聯連接（5條共用線），而行（陰極）線則為每個顯示器單獨控制（7+7=14條線）。這使用了19個I/O接腳。或者，可以使用外部8位元移位暫存器來大幅減少微控制器的I/O需求。軟體將包含一個字型對應表，將數字0-9轉換為5x7網格中對應的點亮圖案。然後，它會為每個顯示器掃描7行，為要顯示字元的各行發送適當的列資料。掃描速度必須足夠快（通常>60Hz）以避免可見的閃爍。
11. 工作原理介紹
LTP-2057AKA基於被動矩陣LED陣列的原理運作。它包含35個獨立的AlInGaP半導體LED接面，排列成5列7行的網格。每個LED形成於列陽極線與行陰極線的交點。當在特定列（正極）與特定行（負極）之間施加超過二極體導通電壓（約2.6V）的順向電壓時，電流流經該單一LED，使其發射波長約621 nm（橘色）的光子——即光。透過快速切換哪一行接地（陰極啟動）以及哪些列供應電流（陽極啟動），可以點亮不同的點圖案，形成字元或符號。人眼的視覺暫留將這些快速閃爍融合成穩定的影像。
12. 技術趨勢與背景
像LTP-2057AKA這樣的顯示器代表了光電元件中成熟且可靠的領域。雖然有機LED (OLED) 或高解析度LCD等新技術主導了複雜的圖形顯示，但對於需要耐用性、長壽命、寬溫操作、高亮度以及每位字元低成本的應用，簡單的LED點矩陣模組仍然高度相關。此領域內的趨勢是朝向更高效率的LED材料（如此處使用的AlInGaP，以及用於藍/綠/白光的InGaN），從而實現更低的功耗或更高的亮度。另一個趨勢是朝向整合解決方案，將驅動電子元件內建於顯示模組本身，為終端工程師簡化系統設計。然而，由於其簡單性和低成本，基本的被動矩陣架構繼續成為工業、汽車和消費領域中單一及多位數字元與英數字元顯示器的主力。
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。 |