LTD-6402JS-02 LED顯示器資料手冊 - 0.56英吋字元高度 - AlInGaP黃光 - 2.6V順向電壓 - 低功耗 - 英文技術文件

1. 產品概述

LTD-6402JS-02是一款高性能、低功耗的七段顯示器模組，專為需要清晰數字讀數的應用而設計。其主要功能是提供一種高度清晰、可靠且節能的顯示解決方案。此裝置的核心優勢在於其LED晶片採用了先進的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術，與磷化鎵（GaP）等舊技術相比，能提供更卓越的亮度和效率。該裝置已按發光強度進行分類，確保不同生產批次的亮度水平保持一致。其目標市場包括工業儀表、消費性電子產品、測試與測量設備，以及任何需要緊湊、明亮且低功耗數字顯示的嵌入式系統。

2. 技術參數深度解析

2.1 光電特性

光電性能定義於標準環境溫度(Ta) 25°C下。關鍵參數平均發光強度(Iv)，在每段順向電流(IF)僅1mA時，其典型值為700 µcd，突顯其卓越的低電流驅動能力。峰值發射波長(λp)典型值為588 nm，主波長(λd)為587 nm，使發出的光線明確位於可見光譜的黃色區域。譜線半寬度(Δλ)為15 nm，表示其發光顏色相對純淨。對於多位數或多段顯示的均勻性，一個關鍵參數是發光強度匹配比(IV-m)，當各段以10mA驅動時，其規格最大值為2:1，確保了可接受的視覺一致性。

2.2 電氣參數

電氣特性定義了操作限制與條件。絕對最大額定值規定每段連續順向電流為 25 mA，並自 25°C 起線性遞減。此元件在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）可承受 100 mA 的峰值順向電流。每段最大逆向電壓為 5V。在典型操作條件下，當 IF=20mA 時，每段順向電壓 (VF) 範圍為 2.05V 至 2.6V。當 VR=5V 時，逆向電流 (IR) 最大為 100 µA。每段功率消耗額定值為 75 mW。

2.3 熱與環境規格

本裝置額定工作溫度範圍為 -35°C 至 +105°C，儲存溫度範圍相同。此寬廣範圍使其適用於惡劣環境。在組裝方面，最高焊接溫度為 260°C，最長持續時間為 3 秒，此測量點位於元件安裝平面下方 1.6mm (1/16 英吋) 處，此為波焊或迴流焊製程的標準準則。

3. 分級系統說明

資料手冊明確指出本裝置「已根據發光強度進行分類」。這表示存在一個基於測量光輸出的分級或篩選流程。雖然本文件未提供具體的分級代碼，但此做法能確保客戶獲得亮度一致的顯示器。通常，此類分類涉及在指定電流（例如 10mA 或 20mA）下測試每個單元，並根據預先定義的強度範圍（例如 400-600 µcd、600-800 µcd）將其分組。這讓設計人員可以選擇符合其特定亮度要求的分級，並確保多位數顯示器的視覺均勻性。

4. 性能曲線分析

雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類裝置的典型性能曲線通常包含幾個關鍵圖表。該 Current vs. Forward Voltage (I-V) Curve 將呈現指數關係，協助設計者理解不同驅動電流下的電壓需求。 發光強度 vs. 順向電流 (L-I 曲線) 至關重要，它顯示光輸出如何隨電流增加，通常在操作範圍內呈近線性關係，之後可能達到飽和。 發光強度 vs. 環境溫度 曲線將展示光輸出隨溫度升高而降額的狀況，這對高溫應用至關重要。最後，一個 Spectral Distribution Curve 將直觀地呈現峰值波長與頻譜寬度，確認黃色色座標。

5. 機械與封裝資訊

5.1 包裝尺寸

該元件採用標準雙位數七段顯示器封裝。所有尺寸均以毫米為單位，一般公差為 ±0.25 毫米 (0.01")。關鍵尺寸為數字高度，規格為 0.56 英吋 (14.22 毫米)。詳細的機械圖將包含封裝的總長度、寬度和高度、數字間距、段位尺寸，以及安裝腳的位置和直徑。

5.2 接腳配置與極性識別

The LTD-6402JS-02 是一款 共陽極 配置裝置。它有兩個獨立的共陽極引腳：引腳12對應數位1，引腳9對應數位2。這允許對每個數位進行獨立的多工控制。段位陰極（A至G，加上小數點）在兩個數位之間是共享的。例如，引腳11是數位1和數位2的段位'A'的陰極。引腳6和8標記為「無連接」（NC）。右側小數點（D.P.）包含在內，並通過引腳3進行控制。正確識別共陽極對於正確的電路設計至關重要，以便為共陽極引腳提供電流源，並通過各個段位引腳吸收電流。

6. 焊接與組裝指南

提供的主要指南是焊接溫度限制：最高260°C，最長3秒，測量位置在安裝平面下方1.6mm處。這是JEDEC針對通孔元件的標準建議，以防止損壞LED晶片、焊線或塑膠封裝。對於組裝，標準的波峰焊接或選擇性焊接製程均適用。建議遵循標準的IPC清潔指南，以避免淺灰色表面上殘留助焊劑，這可能會影響對比度和外觀。同時也建議妥善處理，以避免對引腳施加機械應力。

7. 封裝與訂購資訊

零件編號為 LTD-6402JS-02。後綴「JS」通常表示特定特性，例如顏色和封裝樣式。「02」可能表示修訂版本或特定分級。該元件可能採用標準防靜電管或托盤包裝，以用於自動化組裝。資料手冊參考為 Spec No.: DS30-2000-040。設計人員在下單時應始終向供應商或經銷商確認確切的包裝資訊（例如，每管數量、每箱管數）。

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一至兩位明亮、易讀數字的應用。常見用途包括：電壓、電流或溫度的面板儀表；數位時鐘與計時器；計分板模組；家電控制面板（例如微波爐、洗衣機）；測試設備讀數；以及工業控制系統狀態指示器。

8.2 設計考量

Current Limiting: 作為共陽極裝置，陽極引腳應透過限流方案連接至正電壓源。每個段位陰極引腳必須連接至電流吸收端，通常是微控制器I/O引腳或驅動IC。外部限流電阻 絕對必要 用於每個段位或共陽極，以防止過量電流並損壞LED。電阻值可使用 R = (Vcc - Vf) / If 計算，其中 Vf 為順向電壓（為求可靠性建議使用最大值2.6V），If 為期望的順向電流（例如：10-20mA可達全亮度，1-5mA適用低功耗）。

多工傳輸： 在兩位數操作中，共陽極（第9和第12腳）會快速切換，同時將對應的段位數據施加到共用的陰極腳上。這將所需驅動腳的數量從15個（每位數7段+小數點）減少到僅9個（7段+小數點+2個共陽極）。建議刷新率高於60Hz以避免可見的閃爍。

視角： 數據手冊宣稱其具備「廣視角」，這是LED七段顯示器的典型特性。在最終產品的機殼內進行顯示器的機械安裝時，應將此點納入考量。

9. 技術比較

LTD-6402JS-02的關鍵差異在於其使用了 AlInGaP on a non-transparent GaAs substrate 就黃色發光而言。與舊式的GaP:Y（摻氮磷化鎵黃光）技術相比，AlInGaP LED在相同電流下能提供顯著更高的發光效率和亮度、更好的色純度，以及在溫度變化下更優異的性能。與標準的紅色GaAsP或GaP LED相比，黃色在淺灰色背景上能提供出色的對比度，且在低光條件下通常被認為更悅目且不易造成視覺疲勞。其低電流驅動能力（每段低至1mA仍具可用亮度）使其在電池供電或對能耗敏感的應用中，相較於需要10-20mA才能獲得足夠亮度的顯示器更具優勢。

10. 常見問題 (FAQ)

Q: 共陽極與共陰極有何不同？
A: 在共陽極顯示器中，所有LED（段）的陽極都連接在一起並接至正電源。您透過將段的陰極接地（低邏輯電位）來點亮該段。在共陰極顯示器中，所有陰極都接地，您透過向段的陽極施加正電壓來點亮該段。LTD-6402JS-02是一款共陽極器件。

Q: 我可以直接從微控制器引腳驅動這個顯示器嗎？
A: 您可以使用配置為低電平輸出的微控制器引腳來吸收段陰極的電流，前提是不超過引腳的最大電流吸收額定值（請查閱MCU數據手冊）。然而，通常無法從MCU引腳提供足夠的電流來直接驅動共陽極進行多工掃描。通常需要一個電晶體（例如PNP雙極性電晶體或P通道MOSFET）來切換每個數位的較高共陽極電流。

Q: 為什麼會有2:1的亮度匹配比例？
A> This means that the dimmest segment in a display will be no less than half as bright as the brightest segment under the same test conditions. This ratio ensures reasonable visual uniformity. For critical applications, selecting displays from the same intensity bin is recommended.

Q: What does "AlInGaP on a non-transparent GaAs substrate" mean?
A> The light-emitting layers are made of AlInGaP semiconductor material. This active layer is grown on a Gallium Arsenide (GaAs) wafer which does not transmit light. Therefore, light is emitted only from the top surface of the chip, which is a standard construction for high-brightness LEDs, contributing to the high contrast mentioned in the features.

11. 實際應用範例

設計案例：簡易型兩位數電壓表讀數顯示。
考慮設計一個0-99V直流電壓表顯示器。微控制器透過類比數位轉換器（ADC）讀取輸入電壓，軟體將ADC數值縮放至0到99之間的數字。為了驅動LTD-6402JS-02：
1. 兩個共陽極接腳透過小型PNP電晶體（例如2N3906）分別連接到微控制器的兩個獨立I/O接腳，基極透過限流電阻驅動。
2. 八個段極陰極接腳（A-G與DP）連接到微控制器的八個I/O接腳，每個接腳串聯一個限流電阻（例如在5V電源下，考慮順向電壓Vf約2.6V，使用150Ω電阻可獲得約20mA電流）。
3. 在韌體中，為多工顯示設置了計時器中斷。在一個中斷週期內，微控制器：
- 關閉兩個位數電晶體。
- 計算十位數的7段顯示碼。
- 將此代碼輸出至段位引腳。
- 開啟十位數的共陽極電晶體。
- 等待一個短暫延遲（例如：5毫秒）。
- 對個位數重複此過程。
這形成了一個持久、無閃爍的兩位數顯示，用於展示測量到的電壓。

12. 技術原理介紹

此顯示器中的LED晶片基於磷化鋁銦鎵（AlInGaP），一種III-V族化合物半導體。當在此材料的p-n結上施加正向電壓時，電子和電洞被注入活性區域。它們的復合以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定，該能量是透過在晶體生長過程中精確控制鋁、銦、鎵和磷的比例來設計實現的。黃色光（約587-588奈米）是透過特定成分比例達成的。「非透明GaAs基板」作為機械支撐，但會吸收任何向下發射的光，迫使所有有用的光從晶片頂部射出，從而增強顯示器的方向性和對比度。

13. 技術趨勢

雖然七段顯示器仍然是數值讀數的主流，但顯示技術的更廣泛趨勢正朝著更集成和多功能的解決方案發展。點矩陣OLED和LCD顯示器在類似尺寸的封裝中提供了字母數字和圖形顯示能力。然而，對於需要極簡、可靠、寬溫範圍、高亮度和每位數低成本的應用，像LTD-6402JS-02這樣的LED七段顯示器仍然具有高度相關性。該領域本身的發展重點在於提高效率（每毫安培更多光）、改善視角、減小封裝尺寸（SMD版本）以及擴展顏色選項。如本例所示，使用AlInGaP代表著相較於舊技術在效率上的重大進步，並且仍然是高性能紅光、橙光和黃光LED的標準。