LTP-15801KD 16段英數字元LED顯示器規格書 - 1.5英吋字元高度 - 超紅光 (650nm) - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTP-15801KD是一款單字元、16段英數字元發光二極體（LED）顯示模組。其主要功能是為電子設備和儀器提供清晰、高可見度的數字及有限的字母字元輸出。其核心技術採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料來產生超紅光發射，此技術以其高效率和發光強度而聞名。該裝置具有黑色面板和白色段標記，增強了各種光照條件下的對比度和可讀性。它根據發光強度進行分類，確保在對外觀均勻性要求嚴格的應用中，不同生產批次的亮度能夠保持一致。

2. 技術參數深度客觀解讀

2.1 光度與光學特性

光學性能定義於環境溫度（Ta）25°C、每段順向電流（IF）20mA的標準測試條件下。關鍵參數平均發光強度（Iv）的典型值為27.3毫燭光（mcd）。此值代表點亮段的感知亮度。該裝置的峰值發射波長（λp）為650奈米（nm），位於可見光譜的深紅色部分。主波長（λd）指定為639 nm。譜線半寬（Δλ）為20 nm，表示光譜純度或發射光譜帶的窄度。發光強度匹配比指定為2:1（最大值），意指單一元件內最亮段與最暗段之間的亮度差異不應超過此比例，以確保視覺均勻性。

2.2 電氣參數

電氣特性定義了可靠使用的操作限制與條件。絕對最大額定值設定了邊界：每段最大功耗為70 mW、脈衝條件下（1/10工作週期）峰值順向電流為90 mA、以及在25°C時每段最大連續順向電流為25 mA，超過此溫度後以0.33 mA/°C線性遞減。每段最大反向電壓（VR）為5V。在正常工作條件下（IF=20mA），每段典型順向電壓（VF）為2.6V，最大值為5.2V。在VR=5V時，反向電流（IR）最大值為100 µA。這些參數對於設計限流電路及確保LED不會處於可能導致過早失效的條件下至關重要。

2.3 熱與環境規格

此元件的額定操作溫度範圍為-35°C至+85°C，儲存溫度範圍相同。此寬廣範圍使其適用於消費性和工業環境。一個關鍵的處理規格是最高焊接溫度為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。遵守此迴焊焊接溫度曲線對於防止LED晶片、內部接合線及塑膠封裝受到熱損傷至關重要。

3. 分級系統說明

規格書指出此元件已根據發光強度進行分類。這指的是生產過程中的分級作業，製造完成的單元會根據其在標準測試電流下量測到的發光輸出進行分類（分級）。雖然本文件未詳述具體的分級代碼，但此系統確保設計師能夠採購到亮度一致的顯示器。這在多位數顯示器或多個單元並排使用的產品中尤其重要，因為它能防止個別數字或裝置之間出現明顯的亮度差異。

4. 性能曲線分析

規格書提及典型電氣/光學特性曲線，這是LED元件的標準內容。雖然提供的文字中未重現具體圖表，但這些曲線通常說明順向電流（IF）與順向電壓（VF）的關係、發光強度（Iv）與順向電流（IF）的關係，以及發光強度隨環境溫度的變化。這些曲線對設計師而言極具價值。VF-IF曲線有助於選擇合適的驅動電壓和串聯電阻。Iv-IF曲線顯示亮度如何隨電流增加，但也凸顯了報酬遞減點和熱量增加的問題。Iv-Ta曲線展示了LED的負溫度係數，即隨著接面溫度上升，光輸出會下降，這為熱管理決策提供了依據。

5. 機械與封裝資訊

5.1 尺寸與外型

此封裝為通孔型（DIP）顯示器。所有關鍵尺寸均以毫米提供，除非另有說明，一般公差為±0.25 mm。關鍵特徵是1.5英吋（38 mm）的字元高度，這定義了顯示字元的物理尺寸。圖面詳細說明了段位佈局（A1, A2, B, C, D1, D2, E, F, G1, G2, H, I, J, K, L, M）以及元件在印刷電路板（PCB）上的整體佔位面積。

5.2 接腳定義與極性識別

此裝置具有17支接腳配置。第1腳被識別為共陽極。這是一個關鍵的極性識別點；所有其他接腳（第2至17腳）是個別段位或小數點的陰極。內部電路圖確認了共陽極配置，意味著所有LED段的陽極在內部連接到共接腳（第1腳）。要點亮一個段位，必須將共陽極接腳連接到正電壓（透過限流電阻），並將對應的陰極接腳拉至接地（邏輯低電位）。接腳連接表明確地將每個陰極接腳編號映射到其對應的段位（例如，第2腳 = G1，第3腳 = E，依此類推）。右側小數點也整合在封裝內。

6. 焊接與組裝指南

主要的組裝指示涉及焊接製程。如絕對最大額定值所述，元件可承受最高260°C的焊接（迴焊）溫度，時間不超過3秒。這是使用無鉛焊料進行波焊或迴焊製程的標準溫度曲線。在組裝過程中控制時間和溫度至關重要，以防止塑膠外殼變形、變色或破裂，並保護內部接合線和半導體晶粒免受熱應力影響。使用烙鐵進行手工焊接也應快速並控制熱量，以避免局部過熱。

7. 包裝與訂購資訊

特定料號為LTP-15801KD。"LTP"前綴可能代表產品系列（LED顯示器），"15801"可能表示1.5英吋尺寸和16段類型，而"KD"可能是表示顏色（超紅光）以及可能是共陽極配置的後綴。規格書未提供關於批量包裝（例如，管裝、托盤或捲帶）或最小訂購數量的詳細資訊。對於生產，需要諮詢製造商或經銷商的包裝規格。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此顯示器適用於需要單一、高可見度數字或字元的應用。常見用途包括：用於電壓、電流或溫度讀數的面板儀表；數位時鐘或計時器；工業控制面板；測試與量測設備；以及像微波爐或音頻放大器這類顯示單一參數的消費性家電。

8.2 設計考量

驅動電路：共陽極顯示器需要一個電流吸收型驅動器。每個段位陰極必須連接到一個在啟動時能夠吸收所需電流（例如20mA）的驅動器。共陽極通常透過一個限流電阻連接到正電源。或者，可以使用恆流驅動器IC，以獲得更好的亮度均勻性和溫度穩定性。
多工掃描：雖然這是單字元顯示器，但若使用多位數，此原理同樣適用。所有數字的段位可以並聯連接，每個數字的共陽極則以高頻率依序驅動。這能顯著減少所需的驅動器接腳數量。
電流限制：必須在共陽極上串聯一個外部電阻來設定順向電流。電阻值計算公式為 R = (Vcc - VF) / IF，其中 Vcc 是電源電壓，VF 是 LED 的順向電壓（為安全起見使用最大值），IF 是所需的順向電流（例如20mA）。
視角：規格書宣稱具有寬廣視角，這對於可能從非軸向位置觀看顯示器的應用非常有益。

9. 技術比較

LTP-15801KD 的主要區別在於其使用 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）技術來產生超紅光發射。與較舊的技術（如標準 GaAsP 紅光 LED）相比，AlInGaP LED 提供顯著更高的發光效率，意味著在相同的電流下能產生更多的光（更高的 mcd）。它們通常也具有更好的溫度穩定性和更長的操作壽命。相較於更簡單的7段顯示器，16段設計允許顯示更完整的英數字元集（A-Z、0-9 及一些符號），使其比純數字顯示器更具多功能性。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：峰值波長（650nm）與主波長（639nm）有何不同？
答：峰值波長是發射光譜強度達到最大值時的波長。主波長是單色光的波長，其產生的感知顏色與 LED 實際的寬頻譜輸出相同。對於紅光 LED，主波長通常略短於峰值波長。

問：為什麼最大連續電流是25mA，但峰值脈衝電流卻是90mA？
答：連續電流受元件散熱能力限制。在25mA時，功耗（VF * IF）在70mW的限制內。脈衝電流（90mA，1/10工作週期）允許更高的瞬時亮度（因為發光強度大致與電流成正比），因為隨時間的平均功率較低，可防止過熱。LED接面在脈衝之間有時間冷卻。

問：如何將此顯示器連接到微控制器？
答：由於接腳數量和電流限制，您無法將17支接腳直接連接到標準MCU。您必須使用外部驅動電路。常見的方法是使用專用的LED驅動器IC（帶有恆流吸收功能，如MAX7219或類似產品）或由MCU的GPIO接腳控制的一組電晶體陣列（如ULN2003）。驅動器處理陰極的電流吸收，而共陽極則透過電阻供電。

11. 實際使用案例

設計單字元直流電壓表：一個實際應用是建構一個0-9.9V的電壓表。LTP-15801KD可以顯示十位數（0-9）。它將由微控制器（例如Arduino或PIC）驅動。MCU透過其ADC讀取類比電壓，進行縮放，並決定點亮哪些段位以形成正確的數字。16段設計允許清晰地呈現數字。如上所述的驅動電路將MCU的低電流數位輸出與LED的較高電流需求進行介接。超紅光顏色提供了極佳的可見度。在PCB佈局時必須注意將限流電阻放置在靠近顯示器的位置，並確保電源線路乾淨，以避免雜訊影響類比讀數。

12. 工作原理簡介

LED是一種半導體二極體。當在陽極和陰極之間施加超過其特性順向電壓（VF）的順向電壓時，來自n型半導體材料的電子會與來自p型材料的電洞在主動區（接面處）復合。這種復合以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙決定。AlInGaP的能隙對應於紅/橙/黃光。在此16段顯示器中，多個獨立的AlInGaP LED晶片被封裝在內部，每個晶片形成字元的一個段位。它們以共陽極配置進行電氣連接，以簡化驅動。

13. 技術趨勢

雖然像LTP-15801KD這樣的通孔顯示器在原型製作、業餘愛好者專案和某些工業應用中仍然有其重要性，但顯示技術的總體趨勢是朝向表面黏著元件（SMD）封裝發展。SMD LED具有更小的佔位面積、更低的剖面高度，並且更適合自動化取放組裝，從而降低製造成本。對於英數字元顯示器，點矩陣面板（在網格中使用許多較小的LED）已變得更加普遍，因為它們在顯示圖形和更廣泛的字元集方面提供了更大的靈活性。此外，有機發光二極體（OLED）顯示器現在在消費性電子產品中很常見，提供了卓越的對比度、視角和薄型化，儘管它們在技術和應用上與離散式LED段位顯示器有顯著不同。AlInGaP材料系統本身代表了對舊式LED材料的進步，提供了更高的效率和可靠性。