目錄
1. 產品概述
LTD-4708JG是一款雙位數、七段式字母數字顯示模組，專為需要清晰、明亮數字讀數的應用而設計。其主要功能是使用可單獨定址的LED段來視覺化顯示兩個數字（0-9）。其核心技術採用生長於不透明GaAs基板上的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料，此材料以產生高效率綠光而聞名。該裝置配備灰色面板與白色段標記，可在各種照明條件下增強對比度和可讀性。
此顯示器歸類為共陰極型，意指每個數字的LED陰極在內部連接在一起。此配置簡化了驅動電路中的多工掃描，允許以更少的微控制器I/O腳位控制多個數字。其主要優勢包括：由於連續均勻的段位而具有出色的字元外觀、高亮度與對比度、從不同位置觀看皆清晰的廣視角，以及LED技術固有的固態可靠性。其封裝符合RoHS指令，為無鉛製程。
2. 技術參數深度解析
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1mA下，平均發光強度範圍從最低320 µcd到典型值850 µcd。此參數定義了感知亮度。主波長（λd）指定為572 nm，將發光牢牢定位在可見光譜的綠色區域。峰值發射波長（λp）為571 nm，譜線半寬（Δλ）為15 nm，表示顏色是相對純淨且飽和的綠色。保證相似發光區域內各段之間的發光強度匹配在2:1的比率內，確保顯示字元亮度均勻。串擾，即非選定段的不必要發光，規定為≤ 2.5%。
2.2 電氣特性
電氣參數定義了裝置的操作邊界與條件。每段的順向電壓（VF）在順向電流（IF）為1mA時，典型值為2.6V，最大值為2.6V。此值對於設計限流電路至關重要。絕對最大額定值設定了硬性限制：每段連續順向電流為25 mA，在環境溫度超過25°C時，以0.28 mA/°C線性遞減。在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）允許峰值順向電流60 mA。每段最大反向電壓為5V，僅用於測試反向電流（IR，在VR=5V時最大100 µA），不適用於連續操作。每段最大功耗為70 mW。
3. 機械與封裝資訊
此顯示器的數位高度為0.4英吋（10.0 mm）。詳細尺寸圖提供了封裝尺寸。關鍵機械注意事項包括：所有尺寸單位為毫米，一般公差為±0.25 mm；引腳尖端偏移公差為±0.4 mm；建議的PCB孔徑為1.0 mm。同時定義了外觀規格：段位上的異物限制為≤10 mils，表面油墨汙染≤20 mils，彎曲度≤1/100，段位內氣泡≤10 mils。
4. 引腳配置與內部電路
此裝置採用10引腳配置。內部電路圖顯示兩個共陰極節點，分別對應每個數字（數字1和數字2）。段位A至G以及小數點（D.P.）的陽極分別引出至個別引腳。具體引腳分配為：1（陽極C）、2（陽極D.P.）、3（陽極E）、4（共陰極數字2）、5（陽極D）、6（陽極F）、7（陽極G）、8（陽極B）、9（共陰極數字1）、10（陽極A）。此排列對於設計外部驅動電路至關重要。
5. 絕對最大額定值與操作條件
嚴格遵守這些額定值對於防止永久性損壞是必要的。裝置可在-35°C至+105°C的環境溫度範圍內操作，並可在相同範圍內儲存。對於組裝時的焊接，規定了在安裝平面下方1/16英吋（約1.6 mm）處，260°C持續3秒的條件。必須避免在組裝過程中超過最高溫度額定值。
6. 性能曲線分析
規格書參考了典型的電氣/光學特性曲線。雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類曲線通常說明順向電流（IF）與發光強度（IV）之間的關係，顯示亮度如何隨電流增加直至達到最大額定值。它們也可能顯示順向電壓（VF）與電流的關係，以及發光強度隨環境溫度的變化。這些曲線對於設計者至關重要，可在維持效率與壽命的同時，優化驅動電流以達到所需亮度，並了解在高溫下的性能遞減情況。
7. 應用建議與設計考量
7.1 典型應用場景
此顯示器適用於需要緊湊、明亮且可靠的數字指示器的應用。常見用途包括測試與測量設備（三用電錶、頻率計數器）、工業控制面板、消費性家電（微波爐、烤箱、洗衣機）、汽車儀表板讀數（用於售後配件）以及銷售點終端機。其高亮度與廣視角使其適合高環境光的環境。
7.2 設計指南
整合此顯示器時，必須考慮幾個因素。限流：每個陽極或陰極線路必須使用外部限流電阻來設定每段的順向電流，通常介於1-20 mA之間，取決於所需亮度與功率預算。電阻值可使用公式 R = (Vcc - VF) / IF 計算，其中 VF 為典型順向電壓。多工掃描：對於雙位數共陰極顯示器，多工掃描驅動方案最為高效。這涉及依序一次啟用一個數字的共陰極（透過電晶體開關），同時對該數字所需的段位施加正確的陽極圖案。刷新率必須足夠高（通常>60 Hz）以避免可見閃爍。PCB佈局：遵循建議的1.0 mm孔徑以確保可靠焊接。確保走線寬度足以承載段位電流。視角：安裝顯示器時需考慮其指定的視角，以確保最終使用者獲得最佳可見度。
8. 技術比較與差異化
與舊技術如標準GaP（磷化鎵）綠色LED相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，在相同驅動電流下可產生更高亮度。使用不透明的GaAs基板可減少內部光散射，從而提高對比度。灰色面板搭配白色段位是一種設計選擇，與全黑或全灰面板相比，能增強對比度。作為專用的七段式封裝，與使用分立LED組成數字相比，它提供了更整合且機械穩固的解決方案，節省組裝時間並確保段位對齊一致。
9. 常見問題（FAQ）
問：共陰極配置的目的是什麼？
答：它簡化了多工掃描多個數字的電路設計。您無需為每個數字的14+個段位各自提供獨立的地線連接，而是每個數字只需要一個，從而大幅減少所需的驅動線路數量。
問：如何計算限流電阻值？
答：使用歐姆定律：R = (電源電壓 - LED順向電壓) / 所需順向電流。對於5V電源、VF為2.6V、所需IF為10mA的情況：R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 歐姆。請務必使用最接近的標準值並確認功率額定值。
問：我可以用恆壓源驅動此顯示器而不加限流嗎？
答：不行。LED是電流驅動裝置。其順向電壓具有公差且會隨溫度降低。直接連接到超過VF的電壓源將導致過量電流流過，可能損壞該段位。串聯電阻或恆流驅動器是必不可少的。
問：按發光強度分類是什麼意思？
答：這表示裝置根據其測量的發光輸出進行分級或篩選。這讓設計師可以為其應用選擇具有一致亮度等級的零件，這對於均勻性很重要的多位數顯示器至關重要。
10. 實務設計案例研究
考慮使用微控制器設計一個簡單的兩位數計數器。微控制器將有8個I/O腳位透過限流電阻連接到段位陽極（A-G和DP）。另外兩個I/O腳位將控制連接到兩個共陰極引腳（數字1和數字2）的NPN電晶體（或類似開關）。韌體將實作多工掃描常式：開啟數字1的電晶體，在陽極埠輸出第一個數字值的段位圖案，等待短暫間隔（例如5ms），然後關閉數字1的電晶體。接著，開啟數字2的電晶體，輸出第二個數字的段位圖案，等待，然後將其關閉。此循環持續重複。時序必須確保不超過每段的峰值電流，且平均電流達到所需亮度。
11. 工作原理
此裝置基於半導體p-n接面的電致發光原理運作。當施加超過二極體導通電壓（對此AlInGaP材料約為2.05-2.6V）的順向偏壓時，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其中復合。在AlInGaP LED中，此復合主要釋放能量，以對應綠光（約572 nm）波長的光子形式。鋁、銦、鎵和磷的特定合金成分決定了能隙能量，從而決定了發光顏色。七段式結構是透過在基板上圖案化多個此類LED晶片，並用焊線將其連接到外部引腳而形成。
12. 技術趨勢
雖然七段式LED顯示器對於數字讀數而言，仍然是穩健且具成本效益的解決方案，但更廣泛的顯示技術領域正在不斷演進。總體趨勢是朝向更高整合度發展，例如內建驅動IC的顯示器（例如TM1637相容模組），透過簡單的串列協定（I2C、SPI）進行通訊，減輕微控制器的資源負擔。在材料方面，雖然AlInGaP對於紅、橙、琥珀和綠光效率很高，但InGaN（氮化銦鎵）技術主導了高亮度藍、綠和白光LED市場。對於需要字母數字或圖形功能的應用，點矩陣LED顯示器或OLED越來越普遍。然而，對於惡劣環境中簡單、明亮、低功耗的數字指示器，像LTD-4708JG這樣的分立式七段式LED顯示器，持續提供可靠性、簡單性與性能的無與倫比組合。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |