LTC-2728JS LED顯示器規格書 - 0.28英吋字高 - AlInGaP黃光 - 2.6V順向電壓 - 40mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTC-2728JS是一款四位數七段顯示器模組，專為需要清晰、明亮數字讀數的應用而設計。其主要功能是透過可獨立定址的發光段來視覺化呈現數值資料。該元件採用先進的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術製造發光元件，並安裝在不透明的砷化鎵（GaAs）基板上。此組合產生了特有的黃光發射。顯示器配備灰色面板與白色段標記，增強了各種照明條件下的對比度和可讀性。

此顯示器的核心優勢包括：透過連續且均勻的發光段實現出色的字元外觀、高亮度與強烈對比。其運作功耗低，適合電池供電或注重能源效率的裝置。此外，它提供寬廣的視角，並受益於LED技術固有的固態可靠性，確保了長使用壽命以及抗衝擊和振動的能力。

此元件的目標市場包括：工業控制面板、測試與量測設備、消費性電子產品（如時鐘或家電）、汽車儀表板（用於輔助顯示器），以及任何需要堅固、易讀且高效能數字顯示解決方案的嵌入式系統。

2. 技術參數深度客觀解讀

2.1 光度與光學特性

關鍵的光學參數定義了顯示器的視覺性能。平均發光強度（Iv）在順向電流（IF）為1mA時，其典型值為600 µcd，最小值為200 µcd。此參數量測人眼感知的光輸出亮度，並使用近似於CIE明視覺響應曲線的濾光片進行校準。峰值發射波長（λp）為588 nm，而主波長（λd）為587 nm，兩者均在IF=20mA下量測。這些數值將發射光牢牢定位在可見光譜的黃色區域。譜線半高寬（Δλ）為15 nm，表示其為相對純淨的單色黃光。發光強度匹配比（段與段之間）規定最大值為2:1，確保單一數字內所有發光段的亮度均勻，外觀一致。

2.2 電氣參數

電氣規格規範了LED安全有效的驅動方式。每段順向電壓（VF）在IF=20mA時，典型值為2.6V，最大值為2.6V。這是點亮發光段時的電壓降。每段逆向電流（IR）在施加5V逆向電壓（VR）時，最大值為10 µA，表示關閉狀態下的漏電流。每段連續順向電流在25°C時額定最大值為25 mA，並具有0.33 mA/°C的降額因子。這意味著當環境溫度超過25°C時，最大允許連續電流會降低，以防止過熱。對於脈衝操作，在特定條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）允許每段峰值順向電流達到60 mA。每段功耗限制為40 mW。

2.3 熱特性與絕對最大額定值

這些額定值定義了操作極限，超過此極限可能導致永久損壞。操作與儲存溫度範圍為-35°C至+85°C。此寬廣範圍使顯示器適用於嚴苛環境。每段最大逆向電壓為5V；超過此值可能擊穿LED接面。一個關鍵的處理規格是焊接溫度：元件可承受最高260°C達3秒，量測點位於封裝體安裝平面下方1.6mm（1/16英吋）處。這對於指導迴焊製程至關重要。

3. 分級系統說明

根據提供的規格書，並未詳細說明波長（或色溫）、光通量或順向電壓的明確分級代碼。規格中提供了關鍵參數（如發光強度200-600 µcd和順向電壓2.05-2.6V）的最小值、典型值和最大值。在生產環境中，製造商通常會將LED分為這些範圍內性能更集中的等級，以確保單一批次內的一致性，或滿足特定客戶需求。若應用中精確的色彩匹配或亮度均勻性超出已公布的最小/最大規格至關重要，設計人員應諮詢製造商以了解可用的分級選項。

4. 性能曲線分析

規格書引用了典型的電氣/光學特性曲線。雖然文中未複製具體圖表，但此類元件的標準曲線通常包括：順向電流（IF）對順向電壓（VF）曲線：此曲線顯示指數關係，對於設計限流電路至關重要。發光強度（Iv）對順向電流（IF）曲線：此曲線顯示光輸出如何隨電流增加，通常在極高電流導致效率下降前，呈現大致線性關係。發光強度（Iv）對環境溫度（Ta）曲線：此曲線展示了LED的負溫度係數特性，即隨著接面溫度上升，光輸出會下降。光譜功率分佈圖：此圖顯示了跨波長發射光的相對強度，中心約在588 nm，並具有指定的15 nm半高寬。理解這些關係對於優化亮度、效率和壽命的驅動條件至關重要。

5. 機械與封裝資訊

顯示器的字元高度為0.28英吋（7.0 mm）。封裝尺寸在詳細圖紙中提供，所有尺寸單位為毫米。除非另有說明，公差一般為±0.25 mm。該元件為16腳雙列直插封裝（DIP）。內部電路圖顯示為多工共陰極配置。這意味著每個數字的LED陰極連接在一起（四個共陰極接腳：數字1、2、3和4），而每種段類型（A至G，加上DP）的陽極則跨所有數字連接。這種結構允許進行多工掃描，即數字一個接一個快速輪流點亮，以產生所有數字持續點亮的視覺效果，從而顯著減少所需的驅動接腳數量。

6. 焊接與組裝指南

提供的關鍵指南是焊接耐熱性：元件可承受峰值溫度260°C最多3秒，量測點位於封裝體下方1.6mm處。這是波峰焊或迴焊的標準額定值。對於迴焊溫度曲線，適用峰值溫度不超過260°C的標準無鉛溫度曲線。注意事項包括：插入時避免對接腳施加機械應力、焊接前確保正確對位、防止接腳間過多的焊錫橋接。元件在使用前應儲存在其原始的防潮袋中，並在規定的儲存溫度範圍（-35°C至+85°C）和低濕度環境下，以防止吸濕。

7. 包裝與訂購資訊

料號為LTC-2728JS。與此料號相關的描述為AlInGaP黃光，多工共陰極，右側小數點。這指明了LED材料、電氣配置以及小數點的位置。具體的包裝細節，如管裝數量、托盤數量或捲帶規格，未包含在提供的摘要中。標籤通常會包含料號、批號和日期代碼。訂購時使用基本料號LTC-2728JS。

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、多位數數字讀數的應用。常見用途包括：用於電壓、電流或頻率的數位面板錶；計時器和時鐘；生產線計數器；醫療設備讀數（例如血壓監測器）；家用電器顯示器（烤箱、微波爐、洗衣機）；以及汽車改裝儀錶。

8.2 設計考量

驅動電路：由於其共陰極多工設計，幾乎總是需要專用的顯示驅動IC（如MAX7219或具有多工掃描軟體的微控制器）。透過其共陰極接腳吸收電流，同時向適當的段陽極接腳提供電流，來點亮每個數字。限流：必須為每個段陽極線路（或可能為每個共陰極，取決於驅動器架構）配置外部限流電阻，以將順向電流設定在安全值，通常在5-20 mA之間，具體取決於所需的亮度和功率預算。電阻值可使用公式 R = (Vcc - VF) / IF 計算。刷新率：進行多工掃描時，每個數字的刷新率應足夠高以避免可見閃爍，通常每個數字高於60 Hz（因此對於4位數，總循環速率應>240 Hz）。視角：寬廣的視角允許靈活的安裝位置。電源順序：確保驅動電路在開機或關機期間不會施加逆向電壓或過大電流。

9. 技術比較

與其他七段顯示技術相比，AlInGaP黃光LED具有明顯優勢。相較於傳統的紅色GaAsP或GaP LED，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，從而在相同驅動電流下產生更高的亮度。它還提供了更好的溫度穩定性和更長的使用壽命。與帶有濾光片的藍光或白光LED相比，AlInGaP黃光是直接發射顏色，避免了與螢光粉轉換相關的效率損失。0.28英吋的字元高度是常見尺寸，在可讀性和電路板空間消耗之間取得了良好平衡，比0.2英吋顯示器更大以便於觀看，又比0.5英吋顯示器更小巧緊湊。多工共陰極設計是多位數顯示器的標準設計，與非多工（靜態驅動）設計相比，最大限度地減少了接腳數量，後者需要更多的I/O線路。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：描述中的右側小數點有何用途？

答：這指定了小數點段的物理位置。右側意味著小數點位於數字的右側。有些顯示器提供左側或中間小數點。

問：我可以用恆壓源驅動此顯示器嗎？

答：不行。LED是電流驅動元件。沒有串聯限流電阻的恆壓源可能會導致過大電流流過，從而損壞LED發光段。務必使用限流方案。

問：對於峰值順向電流，1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度是什麼意思？

答：此額定值僅在脈衝非常短（0.1ms）且LED關閉時間更長（提供10%的工作週期）時，才允許較高的瞬時電流（60 mA）。這讓您可以實現短暫的更高亮度爆發，用於多工掃描或閃爍效果，而不會使晶片過熱。對於穩態照明，您必須使用連續順向電流額定值（最大25 mA）。

問：接腳4、9、10和12被列為NO PIN。這是什麼意思？

答：這些是物理上不存在的接腳。封裝具有16腳的佔位面積，但實際上只有12個接腳存在並有電氣連接。這是一種常見做法，旨在標準化封裝尺寸，同時適應不同的內部電路配置。

問：如何計算總功耗？

答：對於多工顯示器，功耗並非簡單地是所有段的總和。在典型的多工掃描方案中，一次只有一個數字點亮。因此，瞬時功率大約是一個完全點亮的數字的功率（例如，8段 * 每段IF * VF）。平均功率是此值除以數字數量（假設點亮時間相等）。

11. 實際使用案例

案例：設計一個4位數電壓錶讀數顯示。一位設計師正在構建一個數位電壓錶，用於顯示0.00V至19.99V。他們選擇LTC-2728JS是因為其亮度和可讀性。他們使用帶有類比數位轉換器（ADC）的微控制器來量測電壓。微控制器的韌體負責將ADC讀數轉換為BCD（二進制編碼十進制）格式。四個I/O接腳配置為開汲極輸出，以驅動共陰極接腳（數字1-4）。另外七個I/O接腳（加上一個用於小數點）配置為推挽輸出，透過各自的100Ω限流電阻（針對Vcc=5V、VF~2.6V、IF~20mA計算）來驅動段陽極（A-G、DP）。韌體實現了一個定時器中斷，以1 kHz的速率（每個數字250 Hz）循環掃描四個數字。在中斷服務常式中，它關閉所有數字，輸出下一個數字的段圖案，然後開啟該數字的陰極。這就創建了一個穩定、無閃爍的顯示，展示量測到的電壓。

12. 原理介紹

其工作原理基於半導體p-n接面的電致發光。AlInGaP（磷化鋁銦鎵）晶體結構是一種直接能隙半導體。當施加順向偏壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入活性區域，並在那裡復合。復合過程中釋放的能量以光子（光）的形式發射出來。AlInGaP合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）——在本例中為黃光（約587-588 nm）。不透明的GaAs基板會吸收任何向下發射的光，通過防止可能導致褪色外觀的內部反射來提高對比度。七段格式是一種標準化圖案，其中七個獨立控制的條形LED（段）可以以不同的組合點亮，以形成數字0-9和一些字母。

13. 發展趨勢

七段顯示器及類似離散LED指示器的發展趨勢持續朝向更高效率、更低功耗和更高可靠性邁進。雖然基本的AlInGaP技術已成熟，但製程的改進帶來了更好的內部量子效率和光提取效率。驅動電子元件的整合度越來越高，朝著智慧型顯示器發展，內建控制器、I2C或SPI介面，甚至環境光感測器以實現自動亮度調節，從而減輕系統微控制器的設計負擔。在外形尺寸方面，不斷追求更薄的封裝和更小的像素間距，以實現更高密度的資訊顯示。然而，對於標準的工業讀數顯示，像LTC-2728JS所使用的經典穿孔DIP封裝，由於其堅固性、易於原型手工焊接以及在嚴苛環境中經過驗證的可靠性，仍然廣受歡迎。