LTP-7357JD LED點矩陣顯示器規格書 - 0.678英吋 (17.22公釐) 高度 - AlInGaP紅光 - 5x7陣列 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTP-7357JD是一款單平面、5x7點矩陣LED顯示模組，專為字元與符號顯示而設計。其主要功能是在各種電子裝置中提供清晰、易讀的英數字顯示。此裝置的核心優勢在於其採用了超高亮度AlInGaP（磷化鋁銦鎵）高效能紅光LED晶片，相較於舊式LED技術，提供了卓越的發光強度與可靠性。顯示器採用灰面白點設計，增強對比度以提升可讀性。它依據發光強度進行分類，可根據亮度需求進行選擇。目標市場包括工業控制面板、儀器儀表、銷售點終端機、嵌入式系統，以及任何需要緊湊、可靠字元顯示介面的應用。

1.1 主要特性與核心優勢

本裝置整合了多項有助於其效能與多功能性的設計特點。0.678英吋（17.22公釐）的矩陣高度提供了適合中距離觀看的字元尺寸。其低功耗需求使其適用於電池供電或注重能源效率的應用。單平面結構搭配寬廣視角，確保從不同位置都能清晰可見。LED技術的固態可靠性保證了長使用壽命且無活動部件。採用X-Y選擇架構的5x7陣列，允許進行高效的多工掃描控制。與標準USASCII和EBCDIC字元碼的相容性，簡化了與微控制器及處理器的整合。最後，可水平堆疊的設計，能夠透過將多個單元並排對齊來創建多字元顯示。

2. 技術參數深度客觀解讀

LTP-7357JD的效能由一系列電氣、光學與熱參數所定義，設計師必須考量這些參數以確保正確實作。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致裝置永久損壞的應力極限。不建議在這些極限值或接近極限值下持續操作裝置。關鍵最大額定值包括：每點平均功耗33 mW、每點峰值順向電流90 mA，以及在25°C時每點平均順向電流13 mA。此平均電流在環境溫度超過25°C時，會以0.17 mA/°C的速率線性遞減。每段最大逆向電壓為5 V。裝置的操作溫度範圍為-35°C至+85°C，儲存溫度範圍為-35°C至+85°C。最大焊接溫度為260°C，最長持續時間為3秒，測量點位於安裝平面下方1.6公釐處。

2.2 電氣與光學特性

這些是在環境溫度（Ta）25°C下測得的典型操作參數。當以峰值電流（Ip）32 mA、1/16工作週期驅動時，平均發光強度（Iv）範圍從最小值500 μcd到最大值1200 μcd，並提供典型值。這種多工掃描方案常用於降低功耗與驅動電路複雜度。峰值發射波長（λp）典型值為656 nm，落在紅光光譜範圍內。譜線半寬度（Δλ）為22 nm，表示發射光的光譜純度。主波長（λd）為640 nm。在順向電流（If）20 mA下，任何點的順向電壓（Vf）範圍從2.1 V（最小）到2.6 V（最大）。在逆向電壓（Vr）5 V下，任何點的逆向電流（Ir）最大值為100 μA。點與點之間的發光強度匹配比（Iv-m）最大值為1.8:1，確保顯示器整體亮度相對均勻。請務必注意，發光強度是使用近似於CIE明視覺響應曲線的感測器與濾光片組合進行測量的。

3. 分級系統說明

規格書指出LTP-7357JD依據發光強度進行分類。這意味著存在一個基於測量光輸出的分級或篩選過程。

3.1 發光強度分級

雖然提供的摘要中未列出具體的分級代碼，但指定範圍（500-1200 μcd）表明裝置會根據其在標準測試條件（Ip=32mA，1/16工作週期）下的實際測量強度進行測試與分組。這使得設計師能夠選擇符合其應用最低亮度要求的元件，這可能會影響成本與供貨情況。同一級別內的一致性確保了在多單元顯示器中具有均勻的外觀。

4. 性能曲線分析

規格書包含典型電氣與光學特性曲線的章節。這些圖表對於理解裝置在非標準條件下的行為至關重要。

4.1 隱含的曲線資訊

儘管文本中未詳細說明具體曲線，但此類裝置的典型圖表會包括：順向電流對順向電壓曲線（I-V曲線），顯示非線性關係並有助於設計限流電路；發光強度對順向電流曲線，展示光輸出如何隨電流增加而增加，在高電流下由於熱效應通常呈現次線性增長；發光強度對環境溫度曲線，顯示光輸出隨溫度升高而遞減，這對於高溫環境至關重要；光譜分佈圖則會說明發射光在峰值波長與主波長附近的集中情況。

5. 機械與封裝資訊

顯示器的物理結構決定了其安裝相容性與整體堅固性。

5.1 封裝尺寸與公差

裝置的封裝尺寸在詳細圖紙中提供（文中提及但未顯示）。所有尺寸均以公釐為單位指定。除非特定特徵註記另有說明，否則這些尺寸的一般公差為±0.25公釐（相當於±0.01英吋）。設計師必須參考此圖紙以獲取精確的孔位圖案、總高度與引腳間距，從而創建準確的PCB封裝。

5.2 引腳連接與極性

LTP-7357JD採用12引腳配置。引腳定義如下：引腳1：陰極行1、引腳2：陽極列3、引腳3：陰極行2、引腳4：陽極列5、引腳5：陽極列6、引腳6：陽極列7、引腳7：陰極行4、引腳8：陰極行5、引腳9：陽極列4、引腳10：陰極行3、引腳11：陽極列2、引腳12：陽極列1。此排列方式便於X-Y（行-列）多工掃描方案。正確識別陽極與陰極引腳對於防止逆向偏壓並確保正常操作至關重要。

5.3 內部電路圖

內部電路圖（文中提及）揭示了35顆LED（5行 x 7列）的矩陣組織結構。每顆LED的陽極連接到一條列線，其陰極連接到一條行線。要點亮特定點，必須將其對應的列線驅動為高電位（陽極為正），同時將其行線驅動為低電位（陰極接地），並配合適當的限流措施。這種每行共陰極的架構是多工掃描顯示器的標準做法。

6. 焊接與組裝指南

組裝過程中的正確處理對於維持裝置完整性與性能至關重要。

6.1 焊接製程參數

絕對最大額定值規定了焊接溫度限制：最高260°C，最長持續時間3秒，測量點位於安裝平面下方1.6公釐（1/16英吋）處。此指南適用於波峰焊或迴焊製程。對於迴焊，必須控制整個溫度曲線（預熱、均熱、迴焊峰值、冷卻），以確保封裝與內部焊線不會受到熱衝擊或在液相線以上溫度停留過長時間。

6.2 處理與儲存注意事項

雖然未明確詳述，但在處理LED顯示器時應遵守標準的ESD（靜電放電）防護措施，因為半導體接面可能對此敏感。儲存應在指定的溫度範圍（-35°C至+85°C）內，並處於低濕度環境中，以防止吸濕以及在焊接過程中可能發生的爆米花效應。

7. 應用建議

LTP-7357JD適用於各種嵌入式顯示應用。

7.1 典型應用場景

常見用途包括工業設備上的狀態顯示（例如溫度讀數、錯誤代碼）、醫療設備上的字元讀數、消費性電器上的簡單訊息顯示，以及作為零售或資訊亭中較大型分段顯示器的一部分。其與標準字元碼的相容性，使其非常適合用於顯示來自微控制器的文字訊息。

7.2 設計考量與電路實作

設計師必須實作一個多工掃描驅動電路。這通常涉及具有足夠I/O引腳的微控制器，或專用的LED驅動IC，這些IC需能為行線提供灌電流、為列線提供源電流。必須為每條行線或列線（取決於驅動器拓撲）設置限流電阻，以設定每個LED段的順向電流。測試條件中提到的1/16工作週期暗示了4位元二進制多工掃描（2^4=16種狀態），這是5x7矩陣的常見方法，通常一次掃描4列或使用行列組合掃描。刷新率必須足夠高（通常>60 Hz）以避免可見閃爍。若在接近最大額定值下操作，尤其是在高環境溫度下，應考慮散熱問題。

8. 技術比較與差異化

LTP-7357JD在其產品類別中提供了特定的優勢。

8.1 關鍵差異點

主要差異在於使用了AlInGaP LED技術。相較於舊式的GaAsP或GaP LED，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，從而在相同電流下實現更亮的顯示，或在較低功率下達到相似的亮度。灰面白點的組合提供了專業的外觀與高對比度。寬廣的視角對於使用者可能不直接面對顯示器的應用非常有益。依據發光強度進行分類，提供了一定程度的品質控制與選擇彈性，這在基礎顯示器中並不常見。

9. 基於技術參數的常見問題

以下是根據規格書衍生的常見設計問題解答。

問：發光強度測試條件中的1/16工作週期目的是什麼？

答：它模擬了一種多工掃描驅動方案，其中每個LED僅在總掃描時間的1/16內通電。在此條件下，指定的發光強度是人眼感知的平均值。您必須使用多工掃描或類似的工作週期來達到此亮度，同時不超過平均電流額定值。

問：我可以用連續直流電流驅動LED，而不是多工掃描嗎？

答：技術上可以，但您必須確保每點的連續順向電流不超過25°C時的13 mA平均額定值（且必須在更高溫度下遞減）。這將需要35個獨立的限流通道，效率低下。多工掃描是預期且最有效率的應用方式。

問：順向電壓為2.1-2.6V。我需要什麼供應電壓？

答：供應電壓必須高於最大順向電壓加上限流電阻與驅動電路的壓降。此類顯示器常見的供應電壓為5V，這提供了充足的餘裕。

問：發光強度匹配比1.8:1是什麼意思？

答：這意味著在相同的驅動條件下，矩陣中最亮的點不會比最暗的點亮超過1.8倍。這確保了顯示字元具有合理的均勻性。

10. 實作案例研究

考慮為一個基於微控制器的恆溫器設計一個簡單的單字元顯示器。目標是顯示0到9的設定溫度。

設計步驟：1. 微控制器（例如ATmega328P）已編程儲存數字0-9的5x7點陣字型資料。 2. 將五個I/O引腳配置為行驅動器（連接至陰極，能夠灌入電流）。將七個I/O引腳配置為列驅動器（連接至陽極，能夠提供電流）。 3. 在行線上放置限流電阻。電阻值根據供應電壓（例如5V）、LED順向電壓（約2.5V）與所需峰值電流（例如全亮度32mA）計算：R = (5V - 2.5V) / 0.032A ≈ 78歐姆。可使用標準的75或82歐姆電阻。 4. 韌體實作掃描常式。它將一條列線設為高電位（啟動該列的陽極），然後將該列的圖案放置到五條行線上（低電位以點亮點，高阻抗或高電位以關閉）。等待短暫時間（例如1-2毫秒），然後移至下一列。在約14毫秒內掃描所有7列，可實現>70 Hz的刷新率，消除閃爍。 5. 顯示器顯示一個穩定、明亮的數字，指示溫度。

11. 運作原理介紹

LTP-7357JD基於半導體p-n接面的電致發光原理運作。當對單個LED施加超過其導通電壓（對此AlInGaP材料約為2.1-2.6V）的順向偏壓時，電子與電洞在主動區複合，以光子（光）的形式釋放能量。特定的材料組成（AlInGaP）決定了能隙能量，從而決定了發射光的波長（顏色），在此例中為紅光（約640-656 nm）。5x7矩陣組織是一種定址方案，透過多工掃描將所需的控制引腳數量從35個（每個LED一個）減少到12個（7列 + 5行）。透過快速依序掃描各列，並為每列呈現對應的行資料，人眼的視覺暫留會將圖案整合成一個穩定、看似靜態的影像。

12. 技術趨勢與背景

LTP-7357JD代表了基於AlInGaP的成熟技術，這相較於早期的紅光LED材料是一項重大進步。目前顯示技術的趨勢已大幅轉向更高密度的點矩陣顯示器、全圖形OLED或LCD模組，以及用於直接焊接矩陣的表面黏著元件（SMD）LED。然而，像這樣的穿孔式封裝在原型製作、教育用途、維修市場，以及重視極致可靠性與簡單性而非像素密度或色彩能力的應用中，仍然具有相關性。基礎的LED技術持續演進，針對如GaN-on-Si等材料的研究正在進行，以降低成本並提高全光譜的效率，但矩陣顯示器的基本多工掃描原理保持不變。