LTD-5623AJG LED顯示器規格書 - 0.56英吋數位高度 - AlInGaP綠色 - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTD-5623AJG是一款雙位數、七段式發光二極體（LED）顯示模組。其主要功能是為各種電子設備和儀器提供清晰、明亮的數字讀數。核心應用於需要顯示兩個十進位數字的場景，例如計數器、計時器、測量設備和工業控制面板。

此裝置的關鍵定位在於其性能與可靠性的平衡。它採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術製造LED晶片，該技術以在綠色和黃色光譜區域產生高效率發光而聞名。顯示器配備灰色面板和綠色發光段，提供高對比度，確保極佳的可讀性。

1.1 核心優勢與目標市場

此顯示器提供多項獨特優勢，使其適用於專業和工業應用：

• 高亮度與高對比度：AlInGaP技術與灰色面板的組合，可提供典型高達900 µcd的發光強度，即使在光線充足的環境中也能確保可見度。
• 低功耗需求：其運作效率高，適合電池供電或注重能源效率的設備。
• 寬廣視角：設計允許從廣泛的角度讀取顯示的數字。
• 固態可靠性：作為基於LED的裝置，與其他顯示技術相比，它提供長使用壽命、抗震性和快速切換時間。
• 分類發光強度：裝置根據強度進行分級，可在多位數應用中實現一致的亮度匹配。
• 無鉛封裝：元件符合RoHS（有害物質限制）指令。

目標市場包括測試與測量設備、製程控制系統、醫療設備、帶有數字顯示的消費性電器，以及任何需要穩健可靠兩位數數字輸出的嵌入式系統製造商。

2. 深入技術參數分析

本節對規格書中指定的關鍵電氣和光學參數提供詳細、客觀的解釋。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能對裝置造成永久損壞的應力極限。不保證在此條件下運作。

• 每段功耗：70 mW。這是單個LED段（例如，段'A'）可安全散逸而不會導致過熱的最大功率。
• 每段峰值順向電流：60 mA。這是最大允許脈衝電流，通常指定為1/10工作週期和0.1ms脈衝寬度。用於多工或短暫超驅動以獲得額外亮度。
• 每段連續順向電流：在25°C時為25 mA。此電流在105°C時線性遞減至0 mA（速率為0.28 mA/°C）。這是在正常溫度條件下連續運作的最大直流電流。
• 每段逆向電壓：5 V。施加高於此值的逆向電壓可能擊穿LED接面。
• 工作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。裝置額定適用於工業溫度範圍。

2.2 電氣與光學特性

這些是在Ta=25°C、指定測試條件下測得的典型性能參數。

• 平均發光強度（I_V）：在順向電流（I_F）為1 mA時，範圍從320 µcd（最小）到900 µcd（典型）。此參數經過分級。
• 峰值發射波長（λ_p）：571 nm（典型）。這是光功率輸出最大的波長，定義了綠色。
• 每段順向電壓（V_F）：在I_F=20 mA時為2.05V（最小）、2.6V（典型）。這是LED運作時的壓降。設計師必須確保驅動電路能提供此電壓。
• 每段逆向電流（I_R）：在V_R=5V時為100 µA（最大）。這是LED反向偏壓時的小漏電流。
• 發光強度匹配比：2:1（最大）。這規定了相似光區域內最亮段與最暗段之間的最大允許比率，確保外觀均勻。

3. 分級系統說明

規格書指出發光強度是經過分類的。雖然此摘要未提供具體的分級代碼，但其原理對設計至關重要。

• 發光強度分級：LED會根據其在標準測試電流（1mA）下測得的發光輸出進行分類（分級）。在多數位或多段式顯示器中使用來自相同或相鄰分級的LED，可確保整個讀數的亮度均勻，防止某些數字看起來比其他數字更亮。設計師在訂購時應指定所需的強度分級，以確保生產的一致性。

4. 性能曲線分析

規格書參考了典型特性曲線。雖然此處未複製圖表，但分析了其含義。

• I-V（電流-電壓）曲線：此曲線將顯示順向電流（I_F）與順向電壓（V_F）之間的關係。它是非線性的，具有一個臨界電壓（AlInGaP約為1.8-2.0V），低於此電壓時幾乎沒有電流流動。該曲線有助於設計限流電路。
• 發光強度 vs. 順向電流：此圖表將顯示光輸出隨電流增加而增加，但在極高電流下可能因發熱和效率下降而變得次線性。選擇20mA的典型工作點是為了在亮度和效率之間取得良好平衡。
• 溫度依賴性：除非另有說明，特性曲線均以25°C為準。實際上，V_F具有負溫度係數（隨溫度升高而降低），而發光強度通常隨接面溫度升高而降低。連續電流的遞減是熱管理需求的直接結果。

5. 機械與封裝資訊

5.1 尺寸與公差

封裝為通孔型，具有18個接腳。關鍵尺寸註記包括：

• 數字高度：0.56英吋（14.22毫米）。
• 一般公差：除非另有說明，為±0.25毫米。
• 接腳尖端偏移公差：±0.4毫米，對PCB孔位對齊很重要。
• 建議PCB孔徑：Ø1.0毫米。
• 品質公差：定義了異物（≤10密耳）、油墨污染（≤20密耳）、彎曲（≤1/100）和段內氣泡（≤10密耳）的規格，以確保視覺品質。

5.2 接腳連接與極性

此裝置採用共陰極配置。每個數字（數字1和數字2）都有自己的共陰極接腳（分別為接腳14和接腳13）。每個段的陽極（A-G和DP）在每個數字的獨立接腳上均可單獨存取。此配置非常適合多工驅動，其中陰極依次切換到地，同時施加適當的陽極圖案。

6. 焊接與組裝指南

規格書提供了特定的焊接條件：

• 手工焊接：烙鐵頭應放置在安裝平面（顯示器本體與引腳接觸點）下方1/16英吋（約1.6毫米）處。
• 溫度與時間：焊接應在最高溫度260°C下於3秒內完成。
• 一般規則：組裝期間單元的溫度不得超過最高額定溫度（工作溫度為105°C，但焊接期間環氧樹脂的玻璃轉化溫度是實際限制）。
• 儲存：應在指定的-35°C至+105°C溫度範圍內、乾燥環境中儲存，以防止吸濕。

7. 應用建議

7.1 典型應用電路

最常見的驅動方法是多工。由於顯示器每個數字都有獨立的共陰極，微控制器可以快速交替開啟數字1和數字2。當數字1的陰極接地時，微控制器在陽極接腳上輸出第一個數字的段圖案。然後切換到數字2的陰極並輸出第二個數字的圖案。此過程比人眼能感知的速度更快，創造出兩個數字同時點亮的錯覺。這種方法大幅減少了所需的微控制器I/O接腳數量和功耗。

7.2 設計考量

• 限流電阻：必須在每條陽極線上使用一個串聯電阻（或在陰極上使用一個共用電阻，如果使用恆流多工），以將順向電流限制在安全值（例如20 mA）。電阻值計算為 R = (V_電源- V_F) / I_F.
• 多工頻率：建議每個數字的刷新率至少為60 Hz（總掃描率120 Hz），以避免可見閃爍。
• 多工中的峰值電流：當以1/2工作週期（針對兩個數字）進行多工時，每段的瞬時電流可以加倍，以達到與直流運作相同的平均亮度。例如，要獲得10 mA的平均值，您可以使用20 mA、50%工作週期的脈衝。這必須保持在峰值電流額定值內。
• 視角：考慮其寬廣視角來放置顯示器，以最大化最終使用者的可讀性。

8. 技術比較與差異化

與其他七段式顯示技術相比：

• 對比紅色GaAsP/GaP LED：AlInGaP綠色LED通常提供更高的發光效率，並在更廣泛的環境光照條件下具有更好的可見度。人眼通常認為綠色更亮。
• 對比LCD：LED是自發光的（產生自己的光），使其在無背光的黑暗中也能清晰可見。它們具有更寬的工作溫度範圍、更快的響應時間，並且對物理衝擊更穩健。
• 對比更大或更小的顯示器：0.56英吋的數字高度是常見尺寸，在從中等距離易於讀取和節省面板空間之間提供了良好的平衡。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以直接用5V微控制器接腳驅動此顯示器嗎？

答：不行。典型順向電壓為2.6V，微控制器接腳無法在2.6V下提供20mA電流，同時還處於5V邏輯高電平。您必須在陰極側和/或陽極側使用電晶體或驅動器IC。限流電阻始終是必需的。

問：發光強度匹配比為2:1在實務中意味著什麼？

答：這意味著在單個顯示單元內，在相同的驅動條件下，任何一段的亮度不應超過其他段的兩倍。這確保了數字字符看起來均勻且專業。

問：峰值電流是60mA。我可以為了額外亮度而持續以40mA運作嗎？

答：絕對不行。在25°C時的連續順向電流額定值為25 mA。超過此值將導致過度發熱，迅速降低LED性能，並可能導致過早失效。峰值額定值僅適用於非常短的脈衝。

問：如何選擇正確的限流電阻值？

答：使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F。對於5V電源，V_F為2.6V，以及期望的I_F為20mA：R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120歐姆。使用下一個標準值（例如120Ω或150Ω）。始終計算電阻中的功耗：P = I²* R。

10. 實務設計與使用案例

案例：設計一個簡單的兩位數計數器。

一位設計師正在創建一個需要顯示00到99值的桌上型頻率計數器。他選擇LTD-5623AJG是因為其清晰度和易用性。系統使用一個具有18個可用I/O接腳的微控制器。設計師將16個陽極接腳（8段/數字 x 2數字）通過150Ω限流電阻連接到微控制器的一個埠。兩個共陰極接腳連接到兩個NPN電晶體（例如2N3904），其基極由另外兩個微控制器接腳驅動。軟體在定時器中斷中實作多工常式。它關閉兩個電晶體，將陽極埠設定為數字1的圖案，開啟數字1陰極的電晶體，等待5毫秒，然後為數字2重複此過程。這創造了一個穩定、無閃爍的顯示。灰色面板確保未點亮的段不會分散注意力，而明亮的綠色發光段則提供了極佳的對比度。

11. 工作原理簡介

七段式LED顯示器是由多個發光二極體以8字形排列組成的組件。每個段（標記為A到G）和小數點（DP）都是一個獨立的LED。通過選擇性地點亮這些段的特定組合，可以形成所有十進位數字（0-9）和一些字母。在像LTD-5623AJG這樣的共陰極顯示器中，特定數字的所有LED的陰極（負極）都連接在一起到一個接腳。要點亮一個段，必須在其陽極接腳上施加正電壓（通過限流電阻），同時將相應數字的共陰極接腳連接到地（0V）。這允許獨立控制一個數字內的每個段，並在數字之間進行高效的多工。

12. 技術趨勢與背景

雖然表面黏著元件（SMD）LED和整合顯示模組越來越普遍，但像LTD-5623AJG這樣的通孔七段式顯示器在特定領域仍然具有相關性。它們的主要優勢是易於原型製作、在高振動環境中的穩健性，以及由於尺寸較大而具有的遠距離優異可見度。使用AlInGaP材料代表了對舊式GaAsP/GaP技術的進步，為綠色和黃色調提供了卓越的效率和色彩純度。朝向更高效率和更低功耗的趨勢持續發展，但此類分立式顯示器的基本多工驅動原理和應用邏輯在電子設計中仍然穩定且廣為人知。