0.56英吋 AlInGaP 超紅光 LED 顯示數碼管 - 14.22mm 高度 - 2.6V 順向電壓 - 繁體中文技術規格書

1. 產品概述

本文件詳細說明一款高性能、0.56英吋（14.22 mm）數碼高度的LED顯示元件規格。此元件專為需要清晰、明亮數字或字母數字指示，並具備卓越可見度與可靠性的應用而設計。其核心設計重點在於透過先進的半導體材料提供優異的光學性能。

此顯示器採用固態設計，確保了長使用壽命以及對振動和衝擊的強韌性，使其非常適合工業、儀器儀表及消費性電子等對可靠視覺輸出至關重要的應用。

1.1 核心優勢與目標市場

此顯示數碼管的主要優勢源自其材料技術與光學設計。關鍵差異點在於使用了基於非透明砷化鎵（GaAs）基板的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料。此材料系統以其在可見光譜中紅光至琥珀光部分的高效率而聞名，直接貢獻了元件的高亮度與優異的色彩純度。

淺灰色面板與白色段碼顏色的組合是為了最大化對比度而特別選擇的。這增強了在各種環境光照條件下的可讀性，從昏暗環境到明亮房間皆然。寬廣的視角確保了顯示資訊即使在偏軸位置觀看時仍清晰可辨，這對於面板儀表、測試設備和公共資訊顯示器至關重要。

低功耗需求是另一項顯著優勢，使其能夠整合到電池供電或節能系統中，同時不影響顯示亮度。此元件經過發光強度分級，確保了不同生產批次間亮度水平的一致性和可預測性，這對於外觀均勻性至關重要的多位數顯示器來說是必要的。

目標市場涵蓋廣泛領域，包括工業自動化（用於製程控制讀數）、測試與量測設備（如三用電表、示波器）、醫療設備、汽車儀表板（用於輔助顯示器）以及消費性家電。其可靠性和性能使其成為需要耐用且清晰數字顯示解決方案的設計師之優選。

2. 技術參數深度解析

透徹理解電氣與光學參數對於正確的電路設計以及在最終應用中實現預期性能至關重要。

2.1 光度與光學特性

光學性能定義於環境溫度（Ta）為25°C的標準測試條件下。平均發光強度（Iv）在順向電流（IF）為1mA驅動時，其最小值為320 µcd，典型值為700 µcd，未標明最大值。此參數使用近似CIE明視覺響應曲線的濾光片量測，表示感知亮度。其寬廣範圍表明在需要強度匹配的應用中需進行仔細的分級。

主波長（λd）為639 nm，將輸出歸類為超紅光。峰值發射波長（λp）典型值為650 nm。主波長與峰值波長之間的微小差異表明其光譜輸出純淨。光譜線半高寬（Δλ）為20 nm，這描述了發射光譜的窄度；數值越小表示光源越接近單色光。發光強度匹配比（Iv-m）

在段碼以10mA驅動時，規定最大值為2:1。此比率定義了同一數碼管內不同段碼之間或不同數碼管之間允許的亮度變化，確保顯示數字的視覺均勻性。2.2 電氣與熱特性關鍵電氣參數是

每段順向電壓（VF）

，在驅動電流（IF）為20mA時，典型值為2.6V。最小值列為2.1V。此電壓對於設計限流電路至關重要。每段反向電流（IR）在施加5V反向電壓（VR）時，最大值為100 µA，表示二極體在關斷狀態下的漏電特性。熱與可靠性極限定義於絕對最大額定值

之下。每段連續順向電流在25°C時為25 mA，降額因子為0.28 mA/°C。這意味著允許的連續電流會隨著環境溫度超過25°C而線性下降。超過這些額定值可能導致永久性損壞。每段峰值順向電流額定值為90 mA，但僅在特定脈衝條件下：1/10工作週期和0.1ms脈衝寬度。這允許在多工驅動或實現更高峰值亮度時進行短時間的超額驅動。

每段功耗限制為70 mW。元件可在-35°C至+105°C的寬廣溫度範圍內操作與儲存。組裝時，在安裝平面下方1.6mm處，焊接溫度不得超過260°C超過3秒。3. 機械與封裝資訊元件的物理結構決定了其佔位面積、安裝要求以及整體整合到產品中的方式。3.1 封裝尺寸與接腳定義

此元件符合標準雙位數LED顯示器封裝。所有尺寸均以毫米為單位提供，標準公差為±0.25 mm，除非尺寸圖上另有規定。此圖對於PCB佈局設計師建立正確的佔位面積至關重要，以確保適當的機械配合與焊點形成。

接腳連接方案對於正確介接至關重要。此元件採用

共陽極

配置。有兩個獨立的共陽極接腳：接腳12對應數碼1，接腳9對應數碼2。這允許對兩個數碼進行獨立控制或多工驅動。段碼陰極（A至G，以及小數點）在兩個數碼之間並聯連接。例如，接腳11（陰極A）同時控制數碼1和數碼2的'A'段。接腳6和8標記為無連接（N/C）。詳細的內部電路圖通常會顯示這種適用於兩位數的共陽極、並聯陰極結構。

4. 性能曲線分析雖然規格書提供了表格數據，但典型特性曲線能更深入地洞察元件在非標準條件下的行為。順向電壓（VF）對順向電流（IF）的曲線是基礎。它顯示了VF隨IF增加的非線性關係。設計師利用此曲線為給定的電源電壓選擇適當的限流電阻值，以達到目標驅動電流（例如10mA或20mA）。

發光強度（Iv）對順向電流（IF）的曲線展示了亮度如何隨電流變化。在較低電流下通常是線性的，但在較高電流下可能因熱效應和效率影響而飽和。此曲線有助於設計師在亮度、功耗與元件壽命之間取得平衡。

發光強度對環境溫度的曲線對於理解熱降額至關重要。隨著溫度升高，LED晶片的效率會降低，導致在相同驅動電流下輸出強度下降。在應用於高工作溫度的環境時必須考慮此點，以確保顯示器保持足夠亮度。

5. 焊接與組裝指南

在組裝過程中進行適當處理對於防止損壞並確保長期可靠性至關重要。

明確規定了焊接的絕對最大額定值：元件可承受最高260°C的溫度，最長持續時間為3秒，量測點位於封裝安裝平面下方1.6mm（1/16英吋）處。此指南適用於波峰焊或迴流焊製程。超過這些時間-溫度限制可能導致內部打線失效、封裝破裂或LED晶片劣化。

建議遵循標準的JEDEC或IPC指南處理濕度敏感性和烘烤程序，特別是如果元件在使用前儲存在非受控環境中，儘管本規格書未說明具體等級。對於半導體元件，在處理過程中始終建議採取ESD（靜電放電）防護措施。

6. 應用建議與設計考量

整合此顯示器需要仔細的電氣與光學設計。

6.1 驅動電路設計

對於共陽極顯示器，陽極通常透過限流電阻連接到正電源電壓，或透過電晶體切換。段碼陰極連接到驅動IC（如專用顯示驅動器或微控制器GPIO接腳），該IC將電流導入地以點亮段碼。限流電阻（R）的值使用歐姆定律計算：R = (Vcc - VF - Vdriver_sat) / IF，其中Vcc是電源電壓，VF是LED段的順向電壓（為可靠性起見使用典型值或最大值），Vdriver_sat是驅動電晶體或IC的飽和電壓，IF是所需的順向電流。

對於多工驅動兩個數碼，共陽極（接腳9和12）以高頻率（通常>100Hz）交替開啟。當數碼1的陽極啟動時，陰極驅動器呈現數碼1的圖案。接著，啟動數碼2的陽極並呈現其對應圖案。這顯著減少了所需的驅動接腳數量，但需要仔細的時序控制以避免閃爍和殘影。

6.2 光學整合

淺灰色面板提供了中性、非反射的背景，增強了對比度。設計產品外殼時，可考慮使用視窗或濾光片。中性密度濾光片可用於在非常黑暗的環境中降低亮度，而有色濾光片（例如紅色）可在明亮條件下進一步增強對比度。在定位顯示器相對於預期使用者視線時，應考慮其寬廣的視角。

7. 技術比較與差異化

此元件的關鍵差異點在於其使用了

AlInGaP（磷化鋁銦鎵）

技術。與較舊的技術（如標準GaAsP紅光LED）相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率。這意味著在相同的電功率（瓦特）下，它能產生更多的光（流明），從而實現更高的亮度和/或更低的功耗。

此外，由於更好的材料特性，AlInGaP LED通常具有更優異的溫度穩定性和更長的使用壽命。其超紅光輸出（639nm主波長）也是一種獨特、飽和的紅色，相較於舊技術常帶有橙色的紅色。與當代替代方案相比，0.56英吋數碼高度、共陽極配置以及保證的發光強度分級這三者的特定組合，是設計師選擇顯示器時的定義性特徵。8. 常見問題（基於技術參數）問：發光強度分級是什麼意思？

答：這表示LED會根據其在標準測試電流下量測到的光輸出進行測試和分類（分級）。這確保了當多個數碼並排使用時的一致性，防止某個數碼看起來明顯比相鄰的數碼更亮或更暗。

問：我可以直接用5V微控制器接腳驅動此顯示器嗎？

答：不行，不能直接驅動。典型順向電壓為2.6V，且微控制器GPIO接腳無法安全地提供或吸收足夠的電流（通常每接腳最大20-40mA，晶片有總電流限制）。您必須使用外部限流電阻，並可能需要電晶體驅動器或專用顯示驅動IC來提供正確的電流和電壓。

問：為什麼兩個數碼有兩個獨立的共陽極接腳？

答：這是為了實現多工驅動。透過開啟數碼1的陽極並設定其段碼，然後關閉它並開啟數碼2的陽極並設定其段碼，並快速重複此循環，您可以使用僅7個段碼接腳 + 2個數碼接腳 = 9個接腳來控制兩個數碼，而不是如果每個段碼獨立接線所需的7 x 2 = 14個接腳。

問：無連接（N/C）接腳的用途是什麼？

答：它們是封裝上實際存在的接腳，但未與內部LED電路電氣連接。它們通常用於在成型過程中保持封裝的機械穩定性，或維持標準的接腳間距和佔位面積。在電路中不得連接這些接腳。

9. 工作原理簡介

LED（發光二極體）是一種半導體p-n接面二極體。當施加超過二極體閾值的順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子（電子和電洞）復合時，會釋放能量。在標準的矽二極體中，此能量主要以熱的形式釋放。而在像AlInGaP這樣的材料中，其能帶隙使得相當一部分的復合能量以光子（光）的形式釋放。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能帶隙能量決定。AlInGaP的能帶隙經過設計，能以高效率產生光譜中紅光至琥珀光區域的光。非透明的GaAs基板有助於將更多產生的光從元件頂部反射出去，從而提高整體的光取出效率。

10. 發展趨勢

顯示技術領域持續演進。雖然像此類的獨立LED數碼管因其簡單性、高亮度和可靠性，在特定應用中仍然至關重要，但仍有幾個值得注意的趨勢。整體趨勢是朝向更高整合度發展，例如具有內建控制器（I2C或SPI介面）的多位數模組，這簡化了主微控制器的任務。追求更高效率的趨勢持續，可能從AlInGaP轉向更先進的材料系統以實現紅光/橙光發射。此外，專業應用中對更廣色域和特定色度座標的需求，可能會推動更精確的分級以及對主波長和色彩純度更嚴格的規格。然而，獨立LED數碼管的基本優勢——堅固耐用、高亮度、用於簡單數字顯示的低成本以及優異的視角——確保了其在許多工業和商業產品中持續保有相關性。

An LED (Light Emitting Diode) is a semiconductor p-n junction diode. When a forward voltage exceeding the diode's threshold is applied, electrons from the n-type region and holes from the p-type region are injected into the junction region. When these charge carriers (electrons and holes) recombine, they release energy. In a standard silicon diode, this energy is released primarily as heat. In a material like AlInGaP, the energy bandgap is such that a significant portion of this recombination energy is released as photons (light). The specific wavelength (color) of the emitted light is determined by the bandgap energy of the semiconductor material. AlInGaP's bandgap is engineered to produce light in the red to amber region of the spectrum with high efficiency. The non-transparent GaAs substrate helps reflect more of the generated light out through the top of the device, improving overall light extraction efficiency.

. Development Trends

The field of display technology is continuously evolving. While discrete LED digits like this one remain vital for specific applications due to their simplicity, brightness, and reliability, several trends are notable. There is a general movement towards higher integration, such as multi-digit modules with built-in controllers (I2C or SPI interface) that simplify the host microcontroller's task. The pursuit of higher efficiency continues, potentially moving from AlInGaP to even more advanced material systems for red/orange emission. Furthermore, the demand for wider color gamuts and specific chromaticity coordinates in professional applications may drive more precise binning and tighter specifications on dominant wavelength and color purity. However, the fundamental advantages of the discrete LED digit\u2014ruggedness, high brightness, low cost for simple numeric display, and excellent viewing angle\u2014ensure its continued relevance in many industrial and commercial products.