目錄
1. 產品概述
LTP-14088KD-J 是一款固態、單平面 8x8 點矩陣 LED 顯示模組。其主要功能是以緊湊、可靠的格式提供字母數字與符號字元的顯示能力。此元件的核心優勢在於其採用了先進的 AS-AlInGaP（磷化鋁銦鎵）超紅光 LED 晶片，這些晶片是在 GaAs 基板上磊晶成長的。相較於傳統的標準 GaAsP 等技術，此技術為紅光發射提供了卓越的發光效率與色彩純度。顯示器採用黑底白點配色，提供極佳的對比度以利閱讀。其設計旨在實現低功耗，並提供寬廣的視角，因此非常適合各種以清晰可見度為首要考量的資訊顯示應用。此元件依據發光強度進行分類，確保各單元間的亮度一致性，並採用符合 RoHS 指令的無鉛封裝。
2. 深入技術參數分析
2.1 光度學與光學特性
光學性能是顯示器功能的核心。在平均順向電流 32mA、工作週期 1/16 的標準測試條件下，每個光點的典型平均發光強度為 2475 µcd（微燭光），最小規格值為 1020 µcd。峰值發射波長（λp）典型值為 650 奈米（nm），屬於深紅光譜範圍。主波長（λd）規格為 639 nm。譜線半寬度（Δλ）為 20 nm，表示頻寬相對較窄且色彩發射純淨。顯示均勻度的一個關鍵參數是發光強度匹配比，規格為相似發光區域內光點間最大 2:1。這意味著一組中最亮的光點亮度不得超過最暗光點的兩倍，確保整個矩陣具有可接受的視覺一致性。
2.2 電氣特性
電氣參數定義了工作邊界與功率需求。任何單一 LED 光點的順向電壓（VF）介於 2.1V 至 2.8V 之間，具體取決於驅動電流。在 20mA 的標準測試電流下，VF 範圍為 2.1V（最小）至 2.6V（最大）。在 80mA 的較高峰值電流下，此範圍會移至 2.3V 至 2.8V。當施加 5V 反向電壓（VR）時，任何區段的反向電流（IR）最大值為 100 µA。這些參數對於設計適當的恆流或多工驅動電路至關重要。
2.3 絕對最大額定值與熱考量
遵守絕對最大額定值對於元件的可靠性與使用壽命至關重要。每個光點的平均功率消耗不得超過 70 毫瓦（mW）。每個光點的峰值順向電流額定值為 90 mA，但此規格是在頻率 1 kHz、工作週期 18% 的脈衝條件下定義的。每個光點的平均順向電流具有降額曲線；在 25°C 時為 25 mA，且環境溫度每升高攝氏一度，該值線性下降 0.28 mA。元件可在 -35°C 至 +105°C 的溫度範圍內操作與儲存。對於組裝，焊接條件規定為在安裝平面下方 1/16 英吋（約 1.6mm）處，溫度 260°C 持續 3 秒。
3. 分級與分類系統
LTP-14088KD-J 主要針對發光強度採用分類系統。如特性與電氣特性所示，單元是根據其測得的平均光輸出進行分級的。規格書提供了最小（1020 µcd）與典型（2475 µcd）值，這表明生產零件會根據其實際強度進行測試與分組，可能分為不同的輸出等級或類別。這讓設計師能為其應用選擇亮度一致的零件。雖然文件未明確指定波長或順向電壓的分級區間，但為這些參數（例如 VF、λp）提供的最小/最大範圍定義了所有出貨單元的可接受限度，確保它們落在功能相容的範圍內。
4. 性能曲線分析
規格書中提及了典型電氣/光學特性曲線的章節。雖然文本摘錄中未提供具體圖表，但完整規格書中通常包含的此類曲線對於設計至關重要。這些通常包括：
- 相對發光強度 vs. 順向電流（I-V 曲線）：顯示光輸出如何隨電流增加，有助於優化驅動電流以達到所需的亮度與效率。
- 順向電壓 vs. 順向電流：對於計算功率消耗以及設計驅動電路的電源供應至關重要。
- 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示光輸出如何隨溫度升高而降低，這對於在變化熱環境中的應用極為關鍵。
- 光譜分佈：顯示圍繞 650nm 峰值在不同波長下發射光強度的圖表。
設計師應參考這些曲線，以理解電流、電壓、溫度與光輸出之間的非線性關係，從而實現穩健的系統設計。
5. 機械與封裝資訊
5.1 實體尺寸與公差
此元件的矩陣高度為 1.50 英吋（37.0 mm）。封裝圖（文本中提及但未詳述）將提供 PCB 佔位面積設計的關鍵尺寸，包括總長、寬、高與接腳間距。註明的關鍵公差包括：大多數尺寸為 ±0.25mm，接腳尖端偏移公差為 ±0.4mm，以及對 LED 區段內異物、油墨污染、彎曲與氣泡的限制（以密耳為單位）。這些確保了機械可靠性與一致的光學外觀。
5.2 接腳配置與內部電路
顯示器採用 16 接腳配置。接腳定義明確：接腳 1、2、5、7、8、9、12 和 14 連接到特定列的陰極（例如，陰極列 1、2、3...8）。接腳 3、4、6、10、11、13、15 和 16 連接到特定行的陽極（例如，陽極行 1、2、3...8）。內部電路圖顯示了 8x8 矩陣的標準共陰極配置。64 個 LED（光點）中的每一個都是在一個陽極行線與一個陰極列線的交點處形成。要點亮特定光點，必須將其對應的陽極接腳驅動至高電位（串聯限流電阻），並將其對應的陰極接腳拉至低電位。
6. 焊接與組裝指南
提供的主要組裝指示是針對焊接製程。元件可承受波焊或迴流焊，條件是在安裝平面下方 1/16 英吋（1.6mm）處的焊接溫度不得超過 260°C 超過 3 秒。這是符合 IPC 標準的無鉛焊接製程曲線。設計師必須確保其 PCB 組裝製程遵守此熱曲線，以防止損壞 LED 晶片或塑膠封裝。寬廣的儲存與操作溫度範圍（-35°C 至 +105°C）為在各種環境中處理與使用提供了靈活性，但在處理過程中應始終遵守標準的 ESD（靜電放電）預防措施。
7. 應用建議與設計考量
7.1 典型應用場景
此 8x8 點矩陣顯示器非常適合需要緊湊、中低解析度字母數字或簡單圖形顯示的應用。常見用途包括：工業控制面板狀態指示器、簡單訊息看板、測試與量測設備讀數、教育電子套件以及原型裝置。其與標準字元碼（ASCII）的相容性使其易於與微控制器介接以顯示文字。
7.2 關鍵設計考量
- 驅動電路：由於其矩陣結構，顯示器需要多工驅動。必須使用具有足夠 I/O 接腳的微控制器或專用 LED 驅動器 IC（如 MAX7219 或 HT16K33）來依序掃描列與行。驅動器設計中必須遵守峰值電流額定值（90mA 脈衝）。
- 電流限制：每個陽極行必須使用外部限流電阻（或整合到驅動器 IC 中），以設定 LED 的順向電流，根據工作週期，典型值介於 20-32mA 以達到平均亮度。
- 功率消耗：必須針對最惡劣的操作條件計算每個光點 70mW 的限制以及電流隨溫度的降額，特別是如果多個光點長時間同時點亮。
- 視角：寬廣的視角是有益的，但在機械外殼設計時應予以考慮，以確保顯示器朝向最終使用者的方向正確。
- 堆疊：可水平堆疊的特性意味著在創建更寬的多字元顯示器時具有機械相容性，這需要在 PCB 設計中仔細對齊與互連。
8. 技術比較與差異化
LTP-14088KD-J 的關鍵差異化因素在於其採用了 AlInGaP 超紅光 LED 技術。與傳統的標準 GaAsP 或 GaP 等紅光 LED 技術相比，AlInGaP 提供了顯著更高的發光效率。這意味著它可以在較低的驅動電流下產生相同或更大的光輸出（以 µcd 測量），直接貢獻於低功耗需求的特性。它通常還能提供更飽和、更純淨的紅色（約 650nm）以及更好的一致性。與其他類似實體尺寸的 8x8 顯示器相比，其分類的發光強度與 RoHS 合規性是針對注重品質與環保規範市場的額外競爭優勢。
9. 常見問題解答（基於技術參數）
問：峰值波長（650nm）與主波長（639nm）有何不同？
答：峰值波長是發射光功率最大的波長。主波長是與發射光感知顏色相匹配的單色光波長。微小的差異是正常的，這與 LED 的發射光譜形狀有關。
問：我可以用 5V 微控制器不透過驅動器 IC 來驅動此顯示器嗎？
答：不建議直接連接。順向電壓約為 2.6V，但您必須使用限流電阻。更重要的是，直接從 MCU 接腳驅動 8x8 矩陣效率低下，且會超出 MCU 的電流源/汲極能力。幾乎總是需要專用的多工驅動器。
問：發光強度測試條件中的1/16 工作週期是什麼意思？
答：這表示 LED 在 1/16 的時間內脈衝開啟，在 15/16 的時間內關閉。指定的發光強度是在此條件下測得的平均值。在多工的 8x8 顯示器中，每一列通常活躍 1/8 的時間（1/8 工作週期），因此可能需要調整驅動電流以達到所需的平均亮度。
問：如何解讀 2:1 的發光強度匹配比？
答：這是一個均勻度規格。它意味著在一組 LED 中（例如，矩陣中的所有光點），在相同條件下測量時，最亮的光點亮度不會超過最暗光點的兩倍。這確保了外觀大致均勻。
10. 實用設計與使用範例
考慮為溫度監測器設計一個單一字元顯示器。微控制器讀取感測器並需要顯示 0 到 99 的數字。可以水平堆疊兩個 LTP-14088KD-J 顯示器。微控制器透過 SPI 或 I2C LED 驅動器 IC 對顯示器進行多工驅動。驅動器 IC 處理列掃描與行資料移位，依序將陰極列拉低，同時根據儲存在微控制器記憶體中的字元字型為每一行提供正確的陽極電流模式。驅動電流將透過外部電阻設定，例如每個光點平均 25mA，確保在 70mW 功率消耗限制內操作。黑底在室內面板中提供了良好的對比度。如果外殼可能達到高環境溫度，設計必須包含熱管理，因為光輸出會降低且電流可能需要降額。
11. 工作原理介紹
LTP-14088KD-J 基於發光二極體（LED）的基本原理運作。當施加超過二極體閾值（約 2.1-2.6V）的順向電壓於單個 LED 接面（陽極到陰極）時，電子與電洞在 AlInGaP 半導體晶片的主動區域中復合。此復合以光子的形式釋放能量，產生具有半導體材料能隙特徵波長的光——在此例中，約 650nm 的紅光。8x8 矩陣結構是透過以網格圖案連接 64 個獨立 LED 晶片形成的。外部電子設備使用多工技術來控制此網格。透過快速切換（掃描）哪一列陰極處於活躍狀態（接地）以及為哪一行陽極提供電流，利用視覺暫留創造出穩定影像的錯覺。此方法將所需的控制接腳數量從 64 個（每個 LED 一個）大幅減少到僅 16 個（8 列 + 8 行）。
12. 技術趨勢與背景
像 LTP-14088KD-J 這樣的獨立 LED 點矩陣顯示器代表了一種成熟可靠的技術。雖然 OLED 或高解析度 LCD 等較新的顯示技術提供了更精細的細節與全彩顯示，但 LED 點矩陣在需要高亮度、寬視角、極高可靠性、長壽命、簡單性以及在寬廣溫度範圍內操作的應用中，仍保持著強勢地位——且通常成本較低。此領域內的趨勢是朝向更高效率的 LED（如此處使用的 AlInGaP）、更低功耗、無鉛與環保封裝，有時朝向表面黏著元件（SMD）封裝以利自動化組裝，儘管像此類型的穿孔式元件在原型製作與某些工業用途中仍然流行。核心的多工驅動原理保持標準，但現代的整合驅動器晶片提供了更多功能，例如內建字元字型、亮度控制與更簡單的數位介面（SPI/I2C）。
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。 |