LTP-3786JD-03 LED顯示器規格書 - 0.54英吋字高 - 超紅光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTP-3786JD-03是一款雙位數、14段字元型顯示器，專為需要清晰字元顯示的應用而設計。其字元高度為0.54英吋（13.8毫米），適合用於各種電子設備中的中型讀數顯示。本裝置採用製作於GaAs基板上的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）超紅光LED晶片，提供特定的光譜輸出。顯示器具有淺灰色面板與白色發光段，增強了對比度與可讀性。

1.1 核心特色與優勢

• 字元外觀：連續且均勻的發光段，造就了卓越的字元定義與外觀。
• 光學性能：高亮度與高對比度，確保在各種照明條件下均清晰可見。
• 視角：寬廣的視角，允許從不同位置讀取顯示內容。
• 電源效率：低功耗需求，符合LED技術的典型特性。
• 可靠性：固態結構提供長使用壽命，並具備抗衝擊與振動的能力。
• 一致性：裝置依據發光強度進行分級（BIN），有助於在組裝多個單元時達到均勻的亮度。

1.2 目標應用

此顯示器適用於一般電子設備。這包括但不限於辦公室自動化設備、通訊裝置、家用電器、儀表板以及需要清晰數字與有限字母讀數的消費性電子產品。

2. 技術規格深入解析

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極限。操作應維持在此極限範圍內。

• 每晶片功耗：70 mW
• 每晶片峰值順向電流：90 mA（在脈衝條件下：1/10工作週期，0.1 ms脈衝寬度）
• 每晶片連續順向電流：25°C時為25 mA。溫度高於25°C時，需以0.33 mA/°C的降額因子計算。
• 每晶片逆向電壓：5 V
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C
• 焊接條件：260°C 持續3秒，焊接點至少需在裝置安裝平面下方1/16英吋（≈1.6毫米）處。

2.2 電氣與光學特性（Ta=25°C）

這些是在指定測試條件下的典型性能參數。

• 平均發光強度（I_V）：在順向電流（I_F）為1 mA時，為200-520 µcd（微燭光）。使用近似CIE明視覺響應曲線的濾光片測量。
• 峰值發射波長（λ_p）：在 I_F=20 mA 時為650 nm。
• 主波長（λ_d）：在 I_F=20 mA 時為639 nm，容差為±1 nm。此定義了感知的顏色。
• 光譜線半高寬（Δλ）：在 I_F=20 mA 時為20 nm，表示光譜純度。
• 每段順向電壓（V_F）：在 I_F=20 mA 時為2.1V 至 2.6V。容差為±0.1V。
• 每段逆向電流（I_R）：在逆向電壓（V_R）為5V時，最大值為100 µA。
• 發光強度匹配比（I_V-m）：在 I_F=1 mA 時，各段之間的最大比值為2:1，確保亮度均勻性。
• 串擾：≤ 2.5%，最小化非選定發光段的非預期照明。

3. 機械與封裝資訊

3.1 封裝尺寸

顯示器採用標準18接腳雙位數封裝。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米（mm）。
• 除非另有規定，一般公差為±0.25 mm。
• 接腳尖端偏移公差為±0.4 mm。
• 建議的PCB接腳孔徑為1.0 mm。
• 針對異物（≤10 mil）、油墨污染（≤20 mil）、發光段內氣泡（≤10 mil）及反射器彎曲（≤長度的1%）定義了品質標準。

3.2 接腳配置與內部電路

本裝置採用共陽極配置。有兩個共陽極接腳：一個用於字元1（接腳16），另一個用於字元2（接腳11）。所有其他接腳（除接腳3為空接外）均為個別發光段（A至P，以及小數點D.P.）的陰極。內部電路圖顯示每個發光段有獨立的LED晶片，連接到各自的共陽極。此結構允許以多工方式驅動兩個位數。

4. 應用指南與注意事項

4.1 設計與使用考量

• 應用範圍：適用於一般電子設備。未經事先諮詢，不建議用於安全關鍵應用（航空、醫療生命維持系統等）。
• 驅動電路設計：
  • 定電流驅動：強烈建議使用，以維持一致的發光強度與顏色。
  • 電壓範圍：電路必須能適應完整的 V_F範圍（2.1V-2.6V），以確保在所有條件下都能提供所需的電流。
  • 保護：電路應能防止電源循環期間的逆向電壓與瞬態電壓尖峰。
  • 熱管理：必須根據最高環境溫度對操作電流進行降額，以防止光衰或故障。
• 避免逆向偏壓：可能導致金屬遷移，增加漏電流或造成短路。
• 環境：避免在潮濕環境中快速溫度變化，以防止顯示器上產生凝結水。
• 機械處理：組裝時請勿對顯示器本體施加異常外力。
• 多顯示器應用：使用來自相同發光強度分級（BIN）的顯示器，以避免組裝體中出現亮度（色調）不均勻的情況。

4.2 儲存與處理條件

• 標準儲存（於原始包裝內）：溫度：5°C 至 30°C。濕度：低於60% RH。長期在此條件外儲存可能導致接腳氧化。
• 開封後儲存（針對SMD類型，參考）：若防潮袋已開啟，裝置應在相同的溫濕度條件下於168小時（MSL Level 3）內使用完畢。
• 烘烤：若未密封的包裝已儲存超過6個月，建議在組裝前以60°C烘烤48小時，並應在一週內完成組裝。

5. 性能曲線與特性分析

規格書參考了典型性能曲線（儘管提供的文本中未顯示）。這些曲線對設計至關重要，通常包括：

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：顯示非線性關係，對於選擇限流電阻或設計定電流驅動器至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流：展示光輸出如何隨電流增加，有助於亮度校準與效率分析。
• 發光強度 vs. 環境溫度：顯示光輸出隨溫度升高而降額，對於高溫環境下的熱設計至關重要。
• 光譜分佈：相對強度 vs. 波長的圖形，確認主波長、峰值波長與光譜半高寬。

設計師應查閱完整的規格書圖表，以定量了解其特定操作條件下的這些關係。

6. 技術比較與差異化

LTP-3786JD-03透過以下幾個關鍵方面實現差異化：

• 晶片技術：使用AlInGaP超紅光晶片，相較於用於紅/橙色的舊式GaAsP或GaP技術，通常提供更高的效率與更好的溫度穩定性。
• 光學設計：淺灰色面板搭配白色發光段的設計旨在實現高對比度，與黑色面板或擴散發光段的顯示器相比，提高了可讀性。
• 品質控制：對發光段缺陷（氣泡、污染）的嚴格公差規範以及發光強度分級（BINning），顯示了對光學一致性與品質的重視。
• 封裝：18接腳、穿孔式設計，每個位數有獨立的共陽極，為多工驅動電路提供了靈活性。

7. 常見問題（FAQ）

7.1 如何驅動此顯示器？

使用多工技術。依序一次啟用一個共陽極（位數），同時對該位數上所需的發光段施加正確的陰極圖案。循環必須足夠快以避免閃爍（通常>60 Hz）。建議每個發光段使用定電流驅動器或限流電源。

7.2 強度分級代碼（BIN code）的目的是什麼？

分級代碼根據顯示器在標準測試電流下測得的發光強度進行分組。在多單元應用中使用相同分級的顯示器，可確保所有位數的亮度均勻，防止出現斑駁的外觀。

7.3 我可以使用簡單的電阻來限制電流嗎？

可以，適用於簡單的應用。使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F計算電阻值。使用規格書中的最大 V_F值（2.6V），以確保在最壞情況下仍能達到最小電流。然而，為了獲得跨發光段與溫度最佳的一致性，定電流電路更為優越。

7.4 為什麼逆向電壓保護很重要？

施加超過絕對最大額定值（5V）的逆向偏壓可能導致立即損壞。即使較小的逆向電壓，如果持續或重複（例如，來自電路中的電感反衝），也可能透過電遷移隨時間推移而劣化LED，導致漏電流增加或故障。

8. 實際應用範例

情境：設計一個簡單的兩位數計數器。

1. 微控制器介面：將兩個共陽極接腳（11, 16）連接到配置為電流源輸出的兩個GPIO接腳。將16個發光段陰極接腳連接到配置為電流汲入輸出的GPIO接腳，可能需要透過電晶體或驅動IC來處理較高電流。
2. 電流限制：為每條陰極線路實現定電流汲入，設定在10-15 mA以取得亮度與壽命的良好平衡，並遠低於25 mA的連續額定值。
3. 軟體：建立一個將數字0-9映射到適當發光段圖案（A-G）的查找表。在主迴圈中，啟用位數1，輸出十位數的圖案，等待1-5毫秒，停用位數1，啟用位數2，輸出個位數的圖案，等待1-5毫秒，然後重複。這將創造出穩定、無閃爍的顯示效果。
4. 熱考量：如果外殼可能變熱（例如，>50°C），請考慮使用降額因子（高於25°C時為0.33 mA/°C）略微降低驅動電流，以確保可靠性。

9. 操作原理與技術趨勢

9.1 基本操作原理

LED是一種半導體二極體。當施加超過其能隙的順向電壓時，電子與電洞在主動區（此處為AlInGaP層）復合，以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定成分決定了能隙能量，從而決定了發射光的波長（顏色），對此裝置而言屬於超紅光譜。14段佈局允許透過選擇性點亮發光段的組合來形成數字與一組有限的字母字元。

9.2 產業趨勢

雖然像LTP-3786JD-03這樣的穿孔式顯示器在原型製作、維修和某些工業應用中仍然有其重要性，但顯示技術更廣泛的趨勢是朝向表面黏著元件（SMD）封裝，以實現自動化組裝與小型化。此外，業界持續追求更高的效率（每瓦更多流明），對於紅光LED而言，這涉及優化AlInGaP磊晶結構並改善晶片的光提取效率。對於字元型顯示器，點矩陣面板越來越普遍，因為它們提供完整的字母數字與圖形能力，儘管段式顯示器在專用數字讀數的成本、簡單性與清晰度方面仍保有優勢。