LTP-22801JF 17段英數字元LED顯示器規格書 - 2.24英吋字元高度 - AlInGaP黃橙色 - 5.2V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTP-22801JF是一款高效能單字元英數字元顯示模組，專為需要清晰、明亮且可靠字元顯示的應用而設計。其主要功能是透過17段配置來顯示英數字元（字母A-Z、數字0-9及部分符號），相較於傳統的7段顯示器提供了更高的靈活性。

此元件的核心優勢在於其LED晶片採用了磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料，具體為黃橙色。AlInGaP技術以其高發光效率以及在琥珀色至紅色光譜中的優異性能而聞名。顯示器採用黑底白段設計，即使在各種環境光照條件下也能提供高對比度，以實現最佳可讀性。該元件按發光強度進行分類，確保不同生產批次間的亮度水準保持一致。

目標市場包括工業控制面板、測試與量測設備、醫療裝置、儀器儀表，以及任何需要單一、高度清晰易讀的數字來進行狀態指示、數據讀取或使用者介面回饋的嵌入式系統。

2. 技術規格詳解

2.1 光度學與光學特性

光學性能是顯示器功能的核心。在每段標準測試電流20mA、環境溫度25°C的條件下，該元件提供的典型平均發光強度為41.6毫燭光（mcd）。當以40mA的較高電流驅動時，此值會提升至典型的72.8 mcd，顯示出光輸出與電流之間的良好線性關係。

顏色特性由特定波長定義。峰值發射波長（λp）通常為611奈米（nm），使其穩定位於可見光譜的黃橙色區域。與感知顏色更密切相關的主波長（λd）通常為605 nm。譜線半寬度（Δλ）為17 nm，表示顏色相對純淨、飽和，光譜擴散極小。段與段之間的發光強度匹配以最大2:1的比例進行規範，確保整個字元的外觀均勻。

2.2 電氣參數

電氣特性定義了顯示器的工作邊界與條件。絕對最大額定值提供了可能導致永久損壞的極限值。每段的最大連續順向電流為24 mA，在25°C以上時，線性降額係數為0.31 mA/°C。對於佔空比1/10、脈衝寬度1.0ms的脈衝操作，每段峰值順向電流可達60 mA。在連續操作下，每段最大功耗為134 mW。

在典型工作條件下（IF=20mA），每段的順向電壓（VF）範圍從最小值4.1V到最大值5.2V，典型值預期在此範圍內。這種相對較高的順向電壓是AlInGaP LED的特性。每段可施加的最大反向電壓（VR）為10V，在此條件下，最大反向電流（IR）為100 µA。

2.3 熱與環境規格

該元件額定工作溫度範圍為-35°C至+85°C，使其適用於從工業冷藏到靠近熱源的設備等多種環境。儲存溫度範圍相同。組裝的一個關鍵參數是焊接溫度額定值：元件可承受最高260°C的焊接溫度，最長持續時間為3秒，測量點位於封裝安裝平面下方1.6mm（1/16英吋）處。此資訊對於定義PCB組裝過程中的迴流焊溫度曲線至關重要。

3. 機械與封裝資訊

3.1 實體尺寸與外型

顯示器的字元高度為2.24英吋（57.0 mm），歸類為大型顯示器，適合遠距離清晰觀看。詳細圖紙提供了封裝尺寸。所有關鍵尺寸均以毫米為單位指定，除非另有說明，標準公差為±0.25 mm。工程師必須參考此圖紙進行準確的PCB佔位設計，確保適當的間隙和對齊。

3.2 接腳配置與電路圖

LTP-22801JF是一款共陽極元件。它採用單排配置，共有19個接腳。內部電路圖顯示，17個段（A1, A2, B, C, D1, D2, E, F, G1, G2, H, I, J, K, L, M）和小數點（DP）都是獨立的LED。共陽極接腳（接腳1和接腳11）在內部連接，提供了兩個連接正電源電壓的點，這有助於電流分配和PCB佈局。每個段陰極都有其專用的接腳（接腳2-10, 12-19）。此配置允許對每個段進行單獨的多工控制。

4. 應用指南與設計考量

4.1 驅動顯示器

作為共陽極顯示器，陽極（接腳1和11）應透過限流方案連接到正電源電壓。每個陰極接腳必須單獨驅動，通常由微控制器埠接腳或專用驅動IC（如移位暫存器或段驅動器）驅動。驅動器在啟動時（陰極拉低）必須能夠吸收所需的段電流。選擇邏輯電壓電平和驅動IC時，必須考慮順向電壓（4.1V-5.2V）；通常使用5V系統。

限流：每個段必須使用外部限流電阻，或者更常見的是，如果進行多工掃描，則為每個共陽極節點使用限流電阻。電阻值（R）可以使用歐姆定律計算：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）。使用最大VF值可確保即使元件存在差異，亮度也能保持一致。

4.2 多工掃描考量

對於多位數應用或為了減少微控制器接腳數量，此單字元顯示器可以整合到多工掃描陣列中。在多工掃描設置中，多個數位的共陽極連接在一起（數位1陽極、數位2陽極等），對應的段陰極也連接在一起（所有'A'段、所有'B'段等）。數位會快速連續地逐一點亮。進行多工掃描時，峰值脈衝電流額定值（佔空比1/10時為60mA）變得相關。平均電流不得超過連續額定值，因此脈衝電流可以更高。例如，以40mA電流、1/4佔空比驅動，平均電流為10mA。

4.3 熱管理與PCB佈局

雖然單個段的功耗很低，但一個完全點亮的數位（所有17段 + DP，電流20mA，電壓約4.5V）的總功耗可能接近1.5W。可能需要足夠的PCB銅箔面積，並可能在封裝下方使用散熱孔來散熱，特別是在高環境溫度下或以較高電流驅動時。確保所有接腳上的良好焊點對於將熱量從LED晶片導出也至關重要。

5. 性能分析與曲線

規格書參考了典型的電氣和光學特性曲線，這些對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類元件的標準曲線通常包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流（I-V曲線）：此圖表顯示光輸出如何隨電流增加而增加。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而飽和。
• 順向電壓 vs. 順向電流：顯示指數關係，確認了表格中指定的VF範圍。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：對於AlInGaP LED，發光強度通常隨著接面溫度升高而降低。此曲線對於在整個溫度範圍內運作的應用至關重要。
• 光譜分佈：強度 vs. 波長的圖表，顯示峰值約在611nm處以及半寬度。

設計人員應使用這些曲線來預測其特定應用中的性能，並考慮溫度和驅動電流變化的影響。

6. 比較與技術背景

6.1 AlInGaP與其他LED技術的比較

在非透明GaAs基板上使用AlInGaP是一個關鍵區別。與較舊的GaAsP或GaP技術相比，AlInGaP在琥珀色至紅色範圍內提供了顯著更高的發光效率和更好的溫度穩定性。與某些顯示器中使用的螢光粉轉換白光LED相比，AlInGaP提供了純淨、飽和的顏色，無需螢光粉轉換的複雜性和效率損失，從而實現更高的對比度和潛在更長的使用壽命。

6.2 17段 vs. 7段與點矩陣

17段顯示器（有時稱為星爆顯示器）介於7段顯示器和全點矩陣顯示器之間。它能夠比7段顯示器更清晰易讀地顯示更廣泛的英數字元（例如，區分'S'和'5'，正確顯示'M'、'W'、'K'），同時需要的控制線路遠少於高解析度點矩陣面板，且驅動更簡單。當應用需要在單個大型數位上顯示一組有限的清晰、獨特的字元時，LTP-22801JF是最佳解決方案。

7. 常見問題（FAQ）

問：我可以直接用3.3V微控制器驅動此顯示器嗎？

答：不行，不能直接驅動。典型的順向電壓（4.1V-5.2V）高於3.3V。LED側需要至少5V的電源電壓。如果驅動器需要5V邏輯高電位輸入，則從3.3V微控制器到陰極驅動器的控制信號需要進行電平轉換，或者您必須使用與3.3V邏輯相容的驅動器。

問：為什麼有兩個共陽極接腳？

答：兩個內部連接的陽極接腳（1和11）提供了PCB佈線的靈活性，並有助於分配總陽極電流，當所有段都點亮時，此電流可能相當大。建議將兩個接腳都連接到電源。

問：發光強度匹配比例的目的是什麼？

答：此比例（最大2:1）保證了在同一條件下，元件中最暗的段亮度不低於最亮段亮度的一半。這確保了整個字元的視覺均勻性，防止某些段明顯比其他段暗。

問：如何建立字元？

答：您需要在微控制器程式中建立一個字元映射或字型表。這是一個查找表，為您想要顯示的每個英數字元定義，當共陽極為高電位時，需要點亮哪個17段（和DP）的組合（陰極驅動為低電位）。

8. 實際應用範例

情境：數位計時器顯示。單個LTP-22801JF可用於在大型倒數計時器上顯示秒數位。微控制器將循環顯示數字9到0。設計將涉及：1) 提供穩定的5V電源。2) 在共陽極線路（接腳1和11）上放置一個限流電阻。3) 將18個陰極接腳（17段 + DP）中的每一個連接到微控制器的單獨接腳，或者更有效率地連接到兩個8位元串列輸入/並列輸出移位暫存器的輸出，以節省I/O接腳。4) 使用數字0-9的段圖案以及可能使用DP的小數點或其他符號來編程微控制器。高亮度和大字元尺寸確保時間可以從遠處清晰可見。