LTC-5836JG LED顯示器規格書 - 0.52英吋字高 - AlInGaP綠光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTC-5836JG是一款高效能、三位數、七段式LED顯示模組。其設計旨在滿足需要清晰、明亮數字讀數的應用需求。核心技術採用生長於砷化鎵（GaAs）基板上的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料，此材料系統專為發射綠光而設計，以其高效率和出色的色彩純度著稱。該元件字高為0.52英吋（13.2毫米），提供良好的可視性。顯示器採用灰色面板搭配白色發光段，增強了對比度，並在各種照明條件下提升了字元辨識度。它採用共陽極配置，這是一種用於簡化多位數顯示器驅動電路的標準設計。

1.1 核心優勢與目標市場

此顯示器的主要優勢包括其高發光強度、出色的字元外觀與均勻的發光段照明，以及寬廣的視角，確保從不同位置皆可清晰閱讀。其固態結構相較於其他顯示技術，提供了更高的可靠性和更長的使用壽命。低功耗需求使其適用於電池供電或注重能源效率的裝置。此產品主要針對工業儀表、消費性電子產品（如時鐘、計時器和家電）、測試與量測設備，以及任何需要可靠、明亮且易讀的數字顯示的應用。

2. 深入技術參數分析

電氣與光學特性定義了LED顯示器的操作邊界與性能。理解這些參數對於正確的電路設計和系統整合至關重要。

2.1 光度學與光學特性

關鍵的光學參數是每段發光強度的平均值。在標準測試電流10 mA下，典型值為577微燭光（µcd），最低規格值為200 µcd。此高亮度水準確保了良好的可視性。峰值發射波長（λp）典型值為571奈米（nm），使其明確位於可見光譜的綠色區域。譜線半高寬（Δλ）為15 nm，表示其發射的顏色相對集中且純淨。主波長（λd）為572 nm。發光段之間的發光強度匹配規格為最大比例2:1，旨在確保單一數字內所有發光段的亮度均勻，以呈現一致的外觀。

2.2 電氣參數

每段發光二極體的順向電壓（VF）是驅動器設計的關鍵參數。在順向電流（IF）為20 mA時，典型VF為2.6伏特，最大值為2.6V，最小值為2.1V。在選擇限流電阻或設計恆流驅動器時，必須考慮此電壓範圍。每段的反向電流（IR）非常低，在反向電壓（VR）為5V時，最大值為100微安培（µA），顯示其具有良好的二極體特性。

2.3 絕對最大額定值與熱考量

這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限。每段的最大連續功耗為70 mW。每段的峰值順向電流為60 mA，但僅允許在脈衝條件下（頻率1 kHz，工作週期10%）以管理熱量產生。每段的連續順向電流從25°C時的25 mA開始，以每°C 0.33 mA的速率遞減。此遞減曲線對於設計在較高環境溫度下運作的可靠系統至關重要。操作與儲存溫度範圍規定為-35°C至+85°C，使其適用於廣泛的環境。

3. 分級系統說明

規格書指出此元件根據發光強度進行分類。這意味著一個分級過程，即根據元件在標準測試電流（可能為10 mA）下測得的光輸出進行分類。分級定義了最小和最大強度值。設計人員應注意，訂購此零件可能會獲得來自特定強度分級的顯示器，這會影響整體顯示亮度的均勻性，尤其是在單一產品中使用多個顯示器時。規格書未針對波長或順向電壓指定獨立的分級，這表明此產品線在這些參數上控制更嚴格或變異較小。

4. 性能曲線分析

雖然提供的文本未詳細說明具體曲線，但此類元件的典型特性曲線對於設計至關重要。這些通常包括：

• IV曲線（電流 vs. 電壓）：顯示順向電流與順向電壓之間的關係，對於確定工作點和設計驅動電路至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流：展示光輸出如何隨電流增加，通常呈次線性關係，有助於在亮度與功耗/熱量之間取得最佳平衡。
• 發光強度 vs. 環境溫度：說明當接面溫度升高時，光輸出會下降，這對於高溫環境下的應用至關重要。
• 光譜分佈：顯示發射光在不同波長下的相對強度圖，用以確認峰值波長和主波長值。

工程師必須參考這些曲線，以預測在非標準操作條件下的性能。

5. 機械與封裝資訊

此元件採用標準LED顯示器封裝。封裝尺寸以毫米為單位提供，一般公差為±0.25 mm。接腳連接圖對於PCB佈局至關重要。LTC-5836JG具有30個接腳。內部電路圖顯示三個數字中的每一個均採用共陽極配置，每個發光段（A-G）和小數點（D.P.）則有獨立的陰極。接腳對應表詳細地將每個接腳映射到其功能（例如，接腳3是數字1的共陽極，接腳16是數字3的B段陰極）。正確解讀此表格是避免PCB設計中接線錯誤的必要條件。

6. 焊接與組裝指南

規格書指定了一項焊接條件：元件可承受260°C的烙鐵溫度持續3秒，烙鐵頭需置於封裝安裝平面下方至少1/16英吋（約1.59毫米）處。這是針對手工焊接或維修的指南。對於現代組裝，波峰焊或迴流焊製程曲線更為常見。雖然此處未指定，但典型的無鉛迴流焊曲線（峰值溫度約在245-260°C）可能適用，但必須考慮封裝的熱質量。始終建議進行製程驗證。儲存溫度範圍為-35°C至+85°C，若計劃進行迴流焊，元件應保存在防潮包裝中，以防止爆米花損壞。

7. 包裝與訂購資訊

零件型號為LTC-5836JG。後綴JG可能代表綠色以及特定的封裝或性能變體。規格書未詳細說明批量包裝（例如，管裝、托盤或捲帶包裝）或每包裝的數量。對於生產，必須從供應商或經銷商處獲取此資訊。包裝上的標籤通常會包含零件型號、批號，可能還有強度分級資訊。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此顯示器非常適合任何需要清晰、多位數數字讀數的裝置。常見應用包括數位萬用電錶、頻率計數器、製程控制指示器、電子秤、醫療設備、汽車儀表板顯示（用於非關鍵資訊）、工業計時器，以及烤箱或微波爐等消費性家電。

8.2 設計考量

• 驅動電路：為每個發光段陰極使用恆流驅動器或限流電阻。每個數字的共陽極應透過開關（例如，電晶體）進行切換，以實現多工掃描，從而減少微控制器所需的I/O接腳數量。
• 電流計算：根據所需的亮度和IV曲線，使用公式計算適當的串聯電阻值：R = (Vcc - VF) / IF，其中Vcc是電源電壓，VF是順向電壓（設計時建議使用2.6V以保留餘裕），IF是所需的順向電流（連續值不超過25 mA）。
• 多工掃描：當多工掃描多個數字時，確保刷新率足夠高（通常>60 Hz）以避免可見閃爍。在多工掃描的點亮時間內，每段的峰值電流不得超過絕對最大額定值。
• 熱管理：若在接近最大電流或高環境溫度下操作，請確保通風良好。需考慮順向電流的遞減曲線。
• 靜電防護：LED對靜電放電敏感。在組裝過程中應實施適當的ESD處理程序。

9. 技術比較

與較舊的技術（如紅色磷化砷化鎵（GaAsP）LED）相比，LTC-5836JG採用的AlInGaP技術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。綠色通常被認為比紅色更適合長時間觀看。與點矩陣或圖形OLED相比，這種七段顯示器更簡單，對於純數字應用更具成本效益，並且通常提供更高的亮度和更長的使用壽命，儘管它缺乏字母數字或圖形顯示能力。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：共陽極配置的目的是什麼？

答：在共陽極顯示器中，一個數字內所有LED的陽極都連接在一起並接到單一接腳。這使得微控制器可以透過向此共陽極提供電壓（透過開關）來控制哪個數字被點亮，同時控制各個發光段的陰極來開啟或關閉特定的發光段。這大大減少了微控制器所需的接腳數量。

問：我可以用5V電源驅動此顯示器嗎？

答：可以，但必須在每個發光段串聯一個限流電阻。例如，要在VF為2.6V、Vcc為5V的情況下達到20 mA的順向電流，電阻值應為R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120歐姆。標準的120Ω電阻即適用。

問：根據發光強度分類對我的設計意味著什麼？

答：這表示顯示器會根據其亮度進行測試並分類到不同的組別（分級）。如果您的產品中所有元件的絕對亮度一致性至關重要，您應向供應商指定並購買來自相同強度分級的元件。

問：如何對這三個數字進行多工掃描？

答：您需要將所有對應的發光段陰極連接在一起（例如，將數字1、2、3的所有A段陰極透過驅動器連接到微控制器的一個接腳）。然後，您依序啟動（供電給）數字1的共陽極，接著是數字2，然後是數字3，同時為每個數字輸出正確的發光段圖案。此循環快速重複。

11. 實務設計與使用案例

案例：使用微控制器設計數位計時器。一位設計師正在設計倒數計時器。他使用LTC-5836JG來顯示分和秒（MM:SS）。他將7個發光段線路（A-G）和冒號/小數點線路透過限流電阻（為每段15 mA計算，以平衡亮度與功耗）連接到微控制器的輸出接腳。三個共陽極接腳（一個用於分鐘的十位數，兩個用於秒的十位和個位）透過作為低側開關的NPN電晶體連接到微控制器。微控制器韌體以1 kHz的頻率執行計時器中斷。在中斷服務常式中，它關閉所有數字的電晶體，更新下一個要顯示數字的發光段圖案，開啟對應數字的電晶體，然後移至下一個數字。此多工掃描方案僅使用7+3=10個微控制器I/O接腳來控制一個3位數顯示器，展示了高效的資源利用。

12. 技術原理介紹

LTC-5836JG基於磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術。這是一種直接能隙的III-V族化合物半導體。當在p-n接面施加順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入到主動區域。這些電荷載子重新結合，以光子（光）的形式釋放能量。晶格中Al、In、Ga和P的特定組成決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）。對於綠光發射，能隙被設計為約2.2至2.3電子伏特（eV）。使用GaAs基板為生長AlInGaP磊晶層提供了合適的晶體模板。灰色面板和白色發光段是塑膠封裝的一部分，其作用如同擴散器和透鏡，將來自微小LED晶片的光輸出塑造成均勻、可識別的發光段。

13. 技術發展趨勢

LED顯示技術的趨勢是朝向更高效率、更高整合度和更多樣化的外形尺寸發展。雖然像LTC-5836JG這樣的獨立七段顯示器在成本敏感、僅需數字的應用中仍然有其地位，但仍有幾個顯著趨勢值得注意。首先，是朝向更高效材料的發展，例如用於藍/綠/白光的氮化鎵（GaN），以及持續精進用於紅/橙/黃/綠光的AlInGaP。其次，是將驅動IC直接整合到顯示模組中（智慧型顯示器），以簡化系統設計。第三，是表面黏著元件（SMD）封裝相對於插件式封裝的增長，以利於自動化組裝。最後，是來自替代技術（如有機LED（OLED）和液晶顯示器（LCD））的競爭壓力，這些技術在薄型封裝中提供了完整的圖形顯示能力，儘管通常在價格、亮度和壽命方面有不同的定位。AlInGaP七段顯示器佔據了一個穩定的利基市場，其簡單性、穩健性、高亮度和低成本是決定性的優勢。