LTC-2623JF LED顯示器規格書 - 0.28英吋字高 - AlInGaP黃橙色 - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTC-2623JF是一款高效能、四位數七段顯示模組，專為需要清晰數字讀數的應用而設計。其主要功能是在電子設備中提供視覺數字輸出。此顯示器的核心技術是使用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料作為LED晶片，並安裝在不透明的砷化鎵（GaAs）基板上。此特定材料選擇對於實現器件高效率、高亮度的黃橙色發光特性至關重要。顯示器採用灰色面板與白色段位設計，此組合旨在各種照明條件下最大化對比度與可讀性。其根據發光強度進行分類，確保生產批次中的選擇一致性。

1.1 核心優勢與目標市場

此器件提供多項關鍵優勢，使其適用於一系列專業與工業應用。其低功耗需求對於電池供電或注重能源效率的設備是一大優點。出色的字元外觀、高亮度與高對比度確保顯示的數字在遠處及環境光下仍清晰易讀。寬廣的視角擴展了器件的可用性，允許從不同位置觀看而不會顯著損失清晰度。相較於機械式或其他顯示類型，LED技術固有的固態可靠性轉化為長使用壽命以及抗衝擊與振動能力。此顯示器的主要目標市場包括儀表板、測試與量測設備、工業控制系統、醫療設備以及需要可靠、清晰且高效數字顯示的消費性電子產品。

2. 技術參數深度客觀解讀

規格書提供了一套全面的電氣與光學參數，定義了LTC-2623JF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與確保長期可靠性至關重要。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致器件永久損壞的應力極限，不適用於正常操作。

• 每段功耗：70 mW。這是在連續直流操作下，單個LED段位可安全以熱能形式消散的最大功率。超過此限制可能導致半導體接面熱損壞。
• 每段峰值順向電流：60 mA。此額定值適用於佔空比1/10、脈衝寬度0.1 ms的脈衝條件。它允許短時間的較高電流以實現亮度的瞬間峰值，對於多工驅動方案非常有用。
• 每段連續順向電流：25°C時為25 mA。這是在室溫下連續操作的最大建議電流。規格書規定在超過25°C時，降額因子為0.33 mA/°C，這意味著隨著環境溫度升高，必須降低最大允許連續電流以防止過熱。
• 每段逆向電壓：5 V。施加超過此值的逆向偏壓可能導致崩潰並損壞LED。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。器件額定可在此溫度範圍內運作與儲存。
• 焊接溫度：最高260°C，最長3秒，測量點位於安裝平面下方1.6mm處。這是PCB組裝過程中迴流焊接製程的關鍵參數。

2.2 電氣與光學特性

這些是在Ta=25°C下測量的典型性能參數，提供了正常操作條件下的預期行為。

• 平均發光強度（I_V）：在I_F=1mA時為320至800 μcd。此參數測量光輸出。寬範圍表示分級過程；器件根據其實際測量強度進行分類。
• 峰值發射波長（λ_p）：在I_F=20mA時為611 nm（典型值）。這是光學輸出功率最大的波長。對於此AlInGaP器件，它落在可見光譜的黃橙色區域。
• 譜線半寬度（Δλ）：17 nm（典型值）。這表示發射光的光譜純度或頻寬。較小的值意味著更單色（純色）的輸出。
• 主波長（λ_d）：605 nm（典型值）。這是人眼感知到、最能匹配光源顏色的單一波長，與峰值波長密切相關。
• 每段順向電壓（V_F）：在I_F=20mA時為2.05V至2.6V。這是LED工作時的壓降。對於設計限流電路至關重要。此範圍考慮了正常的製造變異。
• 每段逆向電流（I_R）：在V_R=5V時為100 μA（最大值）。這是當LED在其最大額定值內被逆向偏壓時流動的小漏電流。
• 發光強度匹配比（I_V-m）：2:1（最大值）。此參數規定了單一器件內最亮與最暗段位或數字之間的最大允許比率，確保外觀均勻。

3. 機械與封裝資訊

顯示器的物理結構與尺寸對於機械整合至最終產品至關重要。

3.1 封裝尺寸

LTC-2623JF具有標準的雙列直插式封裝（DIP）佔位面積，適用於通孔PCB安裝。關鍵尺寸特徵是0.28英吋（7.0 mm）的字高。所提供的圖紙中的所有尺寸均以毫米為單位，除非另有說明，標準公差為±0.25 mm。設計師必須參考精確的尺寸圖紙，以準確放置安裝孔並為顯示器本體預留間隙。

3.2 接腳連接與極性識別

此器件採用16接腳配置。它使用多工共陽極架構。這意味著每個數字的LED陽極在內部連接在一起（例如，接腳1是數字1的共陽極，接腳14是數字2的共陽極，依此類推），而每個段位（A-G、DP以及冒號段位L1-L3）的陰極則在所有數字間共享。此設計將所需的驅動接腳數量從32個（4位數 * 8段）大幅減少至16個，實現高效的多工驅動。接腳定義表清楚地標識了每個接腳的功能，包括數個無連接（NC）接腳以及一個沒有實體接腳的位置（接腳10）。正確識別共陽極接腳與段位陰極接腳對於正確的電路設計與軟體控制至關重要。

3.3 內部電路圖

內部電路圖以視覺方式呈現了多工共陽極架構。它顯示了四個共陽極節點（每個數字一個），以及每個段位和冒號陰極如何連接到所有四個數字上的相應LED。此圖對於理解正確驅動顯示器所需的電氣拓撲結構非常寶貴，確認了若要點亮特定數字上的特定段位，其對應的共陽極接腳必須被驅動至高電位（或通過電流源連接到Vcc），而所需的段位陰極接腳必須被驅動至低電位（灌電流至接地）。

4. 焊接與組裝指南

組裝過程中的正確處理對於可靠性至關重要。

4.1 迴流焊接參數

規格書明確說明了焊接的最大允許熱曲線：峰值溫度260°C，最長持續時間3秒，測量點位於安裝平面下方1.6mm處（通常在PCB表面）。在迴流焊爐熱曲線設定時必須嚴格遵守此參數。超過這些限制可能損壞內部焊線、劣化LED環氧樹脂透鏡或導致封裝分層。

4.2 注意事項與儲存條件

• 靜電放電（ESD）：雖然未明確說明，但LED是半導體器件，可能對ESD敏感。建議採用標準ESD處理程序（使用接地腕帶、防靜電墊和導電包裝）。
• 清潔：如果焊接後需要清潔，請使用與塑膠封裝和環氧樹脂透鏡相容的方法與溶劑。避免使用可能導致微裂紋的超音波清潔。
• 儲存：器件應在其指定的溫度範圍（-35°C至+85°C）內儲存，最好在低濕度、防靜電的環境中，以防止吸濕和端子氧化。

5. 應用建議

5.1 典型應用場景

LTC-2623JF非常適合任何需要明亮、可靠的多位數數字顯示的應用。常見用途包括：數位萬用表與鉤表、頻率計數器、製程計時器與計數器、溫度控制器、電子秤、醫療監測設備（例如血壓監測儀）、汽車診斷工具以及工業控制面板讀數顯示。

5.2 設計考量

• 限流：LED是電流驅動器件。必須在每個共陽極或段位陰極路徑（取決於驅動拓撲）中串聯一個限流電阻（或恆流驅動電路）來設定工作電流。電阻值使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F。為保守設計，請使用規格書中的最大V_F值（2.6V）。
• 多工驅動電路：為了僅用16個接腳控制4位數字，需使用多工技術。微控制器依序一次啟動一個數字的共陽極，同時輸出該數字的段位圖案。此過程以高頻率（通常>100Hz）進行，以產生所有數字同時點亮的視覺效果。驅動器必須能夠提供一個數字所有點亮段位所需的峰值電流。
• 視角與安裝：考慮預期使用者的觀看位置。寬廣的視角是有益的，但顯示器應正對觀看方向安裝以獲得最佳亮度。
• 熱管理：雖然功耗低，但在高環境溫度環境中或以較高電流驅動時，應確保顯示器周圍有足夠的通風，以保持在降額後的電流限制內。

6. 技術比較與差異化

LTC-2623JF主要透過其使用的AlInGaP技術與特定性能特點來實現差異化。

• 相較於標準GaAsP或GaP LED：AlInGaP技術提供顯著更高的發光效率，在相同驅動電流下產生更高的亮度。它還提供更好的溫度穩定性和更長的使用壽命。
• 相較於更大或更小的數字顯示器：0.28英吋的字高在可讀性與緊湊性之間取得了平衡，介於用於便攜設備的較小0.2英吋顯示器與用於面板安裝的較大0.5英吋或1英吋顯示器之間。
• 相較於單色與多色顯示器：這是一款單色黃橙色顯示器。對於需要狀態指示的應用（例如，紅色表示警報，綠色表示正常），多色或雙色顯示器會更適合。
• 相較於共陰極配置：共陽極的選擇通常由驅動電路決定。具有開汲極/灌電流能力的微控制器更為常見，這使得共陽極顯示器成為常見選擇，因為它們允許MCU直接灌入段位電流。

7. 基於技術參數的常見問題

問：為什麼發光強度有一個範圍（320-800 μcd）？

答：這表示器件是按發光強度分級出售的。製造商根據LED的實際輸出進行測試和分類。您可以在生產運行中指定更嚴格的分級以獲得更均勻的顯示器。

問：我可以用5V電源驅動此顯示器嗎？

答：可以，但必須使用限流電阻。例如，要在V_F=2.4V、I_F=20mA下使用5V電源驅動一個段位：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130歐姆。標準的120或150歐姆電阻是合適的。

問：多工共陽極對我的軟體意味著什麼？

答：您的軟體必須實作顯示器刷新常式。在一個循環中，它將：1) 關閉所有數字的陽極驅動。2) 輸出數字1的段位圖案（陰極數據）。3) 開啟數字1的陽極驅動。4) 等待短時間（例如2-5ms）。5) 對數字2、數字3、數字4重複步驟1-4，然後循環回數字1。

問：峰值順向電流是60mA，但連續電流只有25mA。我可以連續使用60mA嗎？

答：不行。60mA額定值適用於低佔空比（10%）、極短脈衝（0.1ms寬度）的情況。連續使用60mA將遠遠超過70mW的功耗額定值，並會迅速損壞LED段位。

8. 實務設計與使用案例

案例：設計一個4位數數位電壓表讀數顯示

一位設計師正在創建一個桌上型電源供應器，需要清晰的電壓讀數顯示。他選擇了LTC-2623JF，因為其亮度與可讀性。微控制器有16個可用的I/O接腳，正好與顯示器的接腳數量匹配。設計師使用8個接腳配置為輸出，用於灌入段位（A、B、C、D、E、F、G、DP）的電流。另外四個接腳配置為開汲極輸出，用於向四個共陽極提供電流（每個通過一個小型電晶體來處理累積的段位電流）。其餘4個接腳是未使用的NC接腳。編寫軟體以多工驅動顯示器，從ADC讀取值並將其轉換為7段圖案。限流電阻放置在共陽極線路（或段位線路，取決於選擇的拓撲）上。灰色面板/白色段位的設計在電源供應器的金屬面板上提供了出色的對比度。

9. 原理介紹

LTC-2623JF的工作原理基於半導體p-n接面的電致發光。當施加超過二極體導通電壓（對於此AlInGaP材料約為2.0-2.6V）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跨越接面。當這些電荷載子在半導體的主動區域復合時，能量以光子（光）的形式釋放。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定。AlInGaP的能隙對應於紅光到黃綠光譜的光；此器件中的精確成分被調整為黃橙色發射（605-611 nm）。七段格式是透過將多個獨立的LED晶片（或晶片部分）排列成經典的8字形狀來創建的，每個段位在電氣上隔離，以便可以獨立控制或通過多工方案控制。

10. 發展趨勢

像LTC-2623JF這類顯示器的演進遵循光電領域更廣泛的趨勢。持續的驅動力朝向更高效率，即每瓦電能輸入產生更多的光（流明），這對於電池壽命和節能至關重要。改善的色彩還原度與飽和度也是發展領域，儘管對於單色數字顯示器來說較不關鍵。對於字母數字或多色應用，趨勢是朝向更高的像素密度（在相同區域內有更多的段位或點矩陣元素）以及將多種顏色或完整的RGB能力整合到單一封裝中。另一個重要趨勢是從通孔封裝（如這種DIP）轉向表面黏著器件（SMD）封裝，這允許更小、更輕且更自動化的組裝。此外，越來越多地將驅動電子元件（例如恆流驅動器、多工器，甚至簡單的控制器）直接與顯示模組整合，簡化了終端工程師的設計任務，並減少了主PCB上的元件數量。