LTP-4823JD 0.4英吋雙位數文數字LED顯示器規格書 - 10mm字高 - 超紅光(650nm) - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTP-4823JD是一款緊湊型、高效能的雙位數文數字顯示模組，專為需要清晰呈現字元與符號的應用而設計。其主要功能是為數值資料、字母及特定符號提供視覺輸出介面，使其廣泛適用於各種儀器儀表、控制面板及消費性電子產品。

此元件的核心優勢在於其LED晶片採用了AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術。此材料系統以能製造高效率紅光與琥珀光LED而聞名。晶片製作於不透明的GaAs基板上，有助於減少內部光散射與反射，從而提升對比度。顯示器採用灰色面板搭配白色發光段，此組合在LED未點亮時能增強可讀性與美觀度。該元件已按發光強度進行分級，並提供符合RoHS（有害物質限制）指令的無鉛封裝。

1.1 主要特色與目標市場

此顯示器具備多項吸引設計工程師的特色：

• 字元高度：0.4英吋（10毫米），在尺寸與可見度之間取得良好平衡。
• 發光段品質：連續均勻的發光段確保照明一致且外觀專業。
• 電源效率：低功耗需求，有助於實現節能的系統設計。
• 光學性能：高亮度與高對比度，確保即使在光線充足的環境下也能擁有極佳的可視性。
• 視角：寬廣的視角允許從不同位置閱讀。
• 可靠性：固態結構提供長使用壽命，並能抵抗衝擊與振動。

目標市場包括工業控制系統、測試與量測設備、醫療裝置、汽車儀表板（次要顯示器）、銷售點終端機以及需要清晰可靠文數字回饋的家用電器。

2. 技術規格深入解析

2.1 電氣與光學特性

LTP-4823JD的性能定義於環境溫度（Ta）25°C的標準測試條件下。關鍵參數包括：

• 平均發光強度（I_V）：在順向電流（I_F）為1 mA時，範圍從最小值320 µcd到最大值975 µcd。典型值落在此範圍內。此參數定義了每個點亮發光段的亮度。
• 峰值發射波長（λ_p）：650奈米（nm）。這是LED發出最大光功率的波長，定義了其超紅光顏色。
• 主波長（λ_d）：639奈米。這是人眼感知的單一波長，可能與峰值波長略有不同。
• 譜線半高寬（Δλ）：20奈米。這表示光譜純度或發射光在峰值波長周圍的分布範圍。
• 每段順向電壓（V_F）：典型值為2.6伏特，在I_F=20mA時最大值為2.6V。最小值為2.1V。這對於設計限流電路至關重要。
• 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：在I_F=1mA時，相似發光區域內的發光段之間最大為2:1。此規格定義了發光段之間允許的最大亮度變化，以確保外觀均勻。

發光強度量測是使用經過校準以近似CIE明視覺響應曲線的感測器與濾波器進行，確保數值與人類視覺感知相關。

2.2 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限。不保證在此極限外的操作。

• 每段平均功耗：70毫瓦。
• 每段峰值順向電流：90毫安（可能用於脈衝操作）。
• 每段平均順向電流：在25°C時為25毫安。此額定值會隨著環境溫度超過25°C而線性遞減，遞減率為0.33毫安/°C。
• 每段逆向電壓：5伏特。
• 操作溫度範圍：-35°C 至 +105°C。
• 儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。

3. 機械與封裝資訊

3.1 實體尺寸與公差

封裝尺寸以毫米為單位提供。關鍵公差包括大多數尺寸為±0.25毫米，以及接腳尖端偏移為±0.4毫米。詳細的尺寸圖對於PCB（印刷電路板）佈局設計至關重要，以確保正確的安裝與對齊。此顯示器為通孔元件，接腳設計用於焊接。

3.2 接腳連接與內部電路

LTP-4823JD是一款20接腳元件，配置為共陽極、雙位顯示器。這表示它具有兩個獨立位數（字元1與字元2），每個位數都有一個共用的陽極連接。各個發光段的陰極則分別引出至獨立的接腳。

接腳定義摘要：接腳4和10分別是位數1和位數2的共陽極。其餘接腳（1-3, 5-9, 11-13, 15-20）是各個發光段（A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, D.P.）的陰極。接腳14標示為未連接（N/C）。內部電路圖顯示了這些LED與其共陽極連接的排列方式。

此共陽極配置要求驅動電路需向共陽極接腳提供電流，並透過各個陰極接腳吸收電流，以點亮特定發光段。

4. 焊接與組裝指南

規格書中指定了焊接條件，以防止組裝過程中的熱損壞。建議的條件是在260°C下焊接最多3秒，測量點位於封裝安裝平面下方1/16英吋（約1.6毫米）處。在組裝過程的任何階段，都絕對不能超過元件的最高溫度額定值。對於LED元件，應始終遵循適當的ESD（靜電放電）處理程序。

5. 應用建議與設計考量

5.1 典型應用電路

由於其共陽極配置，驅動LTP-4823JD通常採用多工掃描方案。使用微控制器或專用顯示驅動IC。共陽極（接腳4和10）連接到電流源輸出或透過電晶體切換的電源。發光段陰極接腳則連接到電流吸收驅動器（例如電晶體陣列或具有開集極/開汲極輸出的驅動IC）。

顯示器透過快速切換（掃描）每個位數共陽極的電源，同時在陰極線上提供對應的發光段資料來實現多工掃描。必須維持足夠高的刷新率以避免可見閃爍（通常每位數>60 Hz）。每個發光段陰極（或根據驅動器設計，可能為每個共陽極）都必須使用限流電阻，以設定所需的順向電流，通常根據應用的亮度需求在1毫安至20毫安之間。

5.2 設計考量

• 電流限制：務必使用串聯電阻來控制發光段電流。使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F計算電阻值，其中V_F是規格書中的順向電壓（為安全設計，請使用最大值）。
• 功耗：考慮到溫度遞減，確保每段平均電流不超過額定的25毫安。必須管理所有點亮發光段的總功耗。
• 觀看條件：高對比度與寬視角使其適用於可能需要從側面觀看的應用。灰色面板可減少環境光反射。
• 調光：可透過驅動電流的脈衝寬度調變（PWM）來控制亮度，這比類比電流減弱更有效且顏色更穩定。

6. 性能曲線分析

規格書中引用了典型的電氣與光學特性曲線。雖然提供的文本未詳細說明具體圖表，但此類曲線通常包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流（I_V vs. I_F）：顯示亮度如何隨電流增加，通常呈次線性關係，突顯出報酬遞減點。
• 順向電壓 vs. 順向電流（V_F vs. I_F）：展示二極體的指數型I-V特性。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度（I_V vs. T_a）：說明LED輸出如何隨著接面溫度升高而降低，強調了在高亮度或高溫應用中熱管理的重要性。
• 光譜分布：顯示發射光在不同波長上強度的圖表，以650奈米為中心，半高寬約20奈米。

這些曲線對於理解元件在非標準條件下的行為，以及優化驅動電路以實現效率與壽命至關重要。

7. 技術比較與差異化

LTP-4823JD透過其AlInGaP技術實現差異化。與舊技術如標準GaAsP（磷化鎵砷）紅光LED相比，AlInGaP提供顯著更高的發光效率，在相同驅動電流下能產生更高亮度，或在相同亮度下功耗更低。超紅光顏色（650奈米）通常在視覺上更為醒目，並在某些光學感測器系統中可能有更好的性能。16段格式提供了超越簡單7段數碼顯示器的文數字能力，而雙位數單一模組結構相較於兩個獨立的單位數元件節省了電路板空間。

8. 常見問題（基於技術參數）

問：峰值波長（650奈米）與主波長（639奈米）有何不同？

答：峰值波長是發射光譜的物理峰值。主波長是感知的顏色點。微小的差異源於發射光譜的形狀與人眼靈敏度曲線（CIE）。主波長對於顏色規格更為相關。

問：我可以僅使用5V微控制器驅動此顯示器，而不使用其他元件嗎？

答：不行。您必須為每個發光段陰極使用外部限流電阻。將LED直接連接到微控制器接腳可能會損壞LED（因過電流）和微控制器接腳（因超出其電流吸收/提供能力）。

問：按發光強度分級是什麼意思？

答：這表示顯示器會根據其在標準測試電流下量測到的亮度進行測試與分級。這讓設計師能為其應用選擇亮度一致的元件，確保產品中多個單元的外觀均勻。

問：如何控制小數點？

答：小數點（D.P.）是一個獨立的發光段，擁有自己的陰極連接（接腳5）。它像其他任何發光段（A, B, C等）一樣被獨立控制。

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。當施加超過其能隙電壓的順向電壓時，電子與電洞在半導體的主動區域內復合，以光子（光）的形式釋放能量。光的顏色由半導體材料的能隙決定。AlInGaP的能隙對應於紅/橙/琥珀光。不透明的基板有助於將更多產生的光導向元件頂部，提高效率。

9.2 產業趨勢

文數字顯示器的趨勢是朝向更高整合度、適用於自動化組裝的表面黏著技術（SMT）封裝，有時甚至將驅動IC整合在顯示模組內部。雖然像LTP-4823JD這樣的通孔顯示器在原型製作、便於維修的設計以及某些工業應用中仍然流行，但SMT版本在大批量消費性電子產品中正變得越來越普遍。此外，業界持續追求更高的效率（每瓦更多光）以及在更寬溫度範圍內改善可靠性。