LTD-4708JS LED顯示器規格書 - 0.4英吋字高 - AlInGaP黃光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTD-4708JS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獨立定址的LED段來視覺化顯示兩個數字（0-9）。其核心技術採用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料來產生黃光發射。此材料系統以其在黃橙紅光譜中的高效率與優異色彩純度而聞名。該元件配備帶有白色段標記的灰色面板，可在各種照明條件下增強對比度和可讀性。它根據發光強度進行分類，確保在生產批次間具有一致的亮度水平，以實現多單元應用中外觀的均勻性。

2. 深入技術參數分析

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為1 mA時，平均發光強度範圍從最小值200 μcd到典型值650 μcd。峰值發射波長（λp）通常為588 nm，主波長（λd）為587 nm，將輸出牢牢定位在可見光譜的黃色區域。譜線半寬（Δλ）為15 nm，表示頻寬相對較窄且色彩飽和度良好。段與段之間的發光強度匹配比規定最大為2:1，這對於確保一個數字內所有段亮度均勻至關重要。

2.2 電氣與熱參數

在電氣方面，每個LED段在驅動電流為20 mA時的順向電壓（VF）範圍為2.05V至2.6V。絕對最大額定值定義了操作極限：在25°C時，每段的連續順向電流為25 mA，隨著環境溫度升高，以0.33 mA/°C線性遞減。在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）允許的峰值順向電流為60 mA。每段最大功耗為70 mW。該元件每段可承受高達5V的反向電壓，在此電壓下的反向電流（IR）小於100 μA。操作與儲存溫度範圍規定為-35°C至+85°C，顯示其適用於工業與消費性環境的穩健性。

3. 分級系統說明

規格書指出該元件根據發光強度進行分類。這意味著製造後有一個分級或篩選過程。LED通常會根據發光強度和順向電壓等關鍵參數進行測試和分組（分級），以確保一致性。雖然此摘錄未提供具體的分級代碼細節，但這樣的系統允許設計師選擇亮度緊密匹配的零件，防止陣列中數字或段之間出現明顯差異，這對於最終產品的美觀和功能一致性至關重要。

4. 性能曲線分析

規格書提及典型電氣/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、順向電壓（VF）與溫度的關係，以及光的角度分佈（視角圖案）。這些曲線對於設計師理解LED的非線性行為至關重要。例如，IV曲線顯示光輸出如何隨電流增加而增加，但在較高電流下可能會飽和。溫度遞減曲線對於熱管理設計至關重要，以確保使用壽命和穩定性能。

5. 機械與封裝資訊

5.1 尺寸與外觀

封裝圖（有提及但未詳細顯示）提供了顯示器的物理尺寸。主要規格是0.4英吋（10.0 mm）的字高。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位提供，標準公差為±0.25 mm。此資訊對於PCB佔位面積設計和確保顯示器正確安裝在產品外殼內至關重要。

5.2 接腳配置與極性

該元件採用10接腳配置。它採用雙工共陰極架構，這意味著有兩個獨立的共陰極接腳——每個數字一個（接腳4和9）。段A到G以及小數點（D.P.）的陽極位於個別接腳上。具體接腳排列為：1(C), 2(D.P.), 3(E), 4(數字2陰極), 5(D), 6(F), 7(G), 8(B), 9(數字1陰極), 10(A)。正確識別陰極和陽極接腳對於防止電路組裝期間的反向偏壓損壞至關重要。

6. 焊接與組裝指南

絕對最大額定值包含一個關鍵的焊接參數：該元件可承受最高260°C的焊接溫度，最長持續時間為3秒，測量點位於安裝平面下方1.6mm（1/16英吋）處。此指南適用於波峰焊或手工焊接製程。對於迴流焊，應使用峰值溫度低於此限制且具有受控升溫速率的溫度曲線。長時間暴露在高溫下可能會損壞內部焊線、LED晶片或塑膠封裝。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

此顯示器適用於各種需要緊湊、低功耗數字指示器的應用。常見用途包括儀表板（例如，三用電表、頻率計數器）、消費性電器（微波爐、洗衣機、恆溫器）、工業控制讀數以及攜帶式電子設備。高亮度和廣視角使其在昏暗和明亮環境中皆可讀。

7.2 設計考量

限流：必須為每個段陽極或共陰極線路使用外部限流電阻，以設定所需的亮度並防止超過最大連續順向電流。電阻值根據電源電壓（Vcc）、LED順向電壓（VF ~2.6V 最大值）和所需的順向電流（例如，10-20 mA）計算。
多工驅動：共陰極架構非常適合多工驅動電路。通過在高頻（通常>100Hz）下依序啟用一個陰極（數字），同時向陽極提供適當的段數據，與靜態驅動相比，可以用更少的I/O接腳控制兩個數字。這也降低了平均功耗。
視角：廣視角是有益的，但在機械設計時必須加以考慮，以使顯示器的最佳視錐角與使用者的預期視線對齊。

8. 技術比較與差異化

與標準GaAsP或GaP LED等舊技術相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，從而在相同輸入電流下產生更高的亮度。產生的黃光更飽和、更純淨。與單數字顯示器相比，此雙數字單元節省了PCB空間並簡化了組裝。發光強度的分類（分級）是與未分級零件的關鍵區別，為設計師提供了專業級產品所必需的、可預測的性能。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：在5V電源下，我應該使用多大的電阻值來以15 mA驅動一個段？
答：使用歐姆定律：R = (Vcc - VF) / IF。假設典型VF為2.3V，R = (5V - 2.3V) / 0.015A ≈ 180 Ω。為進行保守設計，請始終使用規格書中的最大VF（2.6V）：R = (5V - 2.6V) / 0.015A ≈ 160 Ω。標準的150 Ω或180 Ω電阻是合適的，需檢查電阻中的實際功耗。
問：我可以直接從微控制器接腳驅動此顯示器嗎？
答：不行。微控制器接腳通常無法提供或吸收所需的電流（每段高達25 mA，對於一個數字上的多個段可能更高）。您必須使用電晶體驅動器（用於共陰極切換）和/或專用的LED驅動器IC來提供足夠的電流並實現多工驅動。
問：峰值順向電流額定值的目的是什麼？
答：此額定值允許比直流額定值更高的短暫電流脈衝，可用於多工電路中，在每個數字的短暫開啟時間內實現更高的峰值亮度。長時間的平均電流仍必須在連續額定值限制內。

10. 實務設計與使用案例

考慮設計一個簡單的兩位數計數器。電路將涉及一個產生計數序列的微控制器。將使用兩個NPN電晶體（或一個雙電晶體陣列）來通過共陰極接腳（數字1和2）吸收電流，由設定為開汲極或開集極模式的獨立微控制器GPIO控制。七個段陽極（A-G）將通過個別的限流電阻（例如，150Ω）連接到其他GPIO。韌體將實現多工驅動：開啟數字1的電晶體，設定GPIO以點亮第一個數字值所需的段，等待幾毫秒，然後關閉數字1，開啟數字2，設定第二個數字值所需的段，並重複此循環。此循環會產生兩個數字持續點亮的視覺效果。

11. 操作原理介紹

該元件基於半導體p-n接面中的電致發光原理運作。當施加超過二極體閾值電壓（AlInGaP約為2V）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主動區域。它們的復合以光子（光）的形式釋放能量。光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定——在本例中為AlInGaP，其被設計為發射黃光譜。七個段（加上小數點）中的每一個都包含一個或多個這些微小的LED晶片。共陰極配置意味著一個數字中所有LED的陰極（負極端）在內部連接，允許通過單個開關啟用或禁用整個數字。

12. 技術趨勢與背景

對於紅、橙、黃光而言，AlInGaP技術相較於早期的LED材料代表著顯著的進步。它提供了更高的效率和更好的溫度穩定性。雖然此規格書是針對分立元件，但顯示技術的趨勢是朝向更高整合度，例如具有內建驅動器和串列介面（I2C、SPI）的多數字模組。此外，對於黃色指示器，有時會使用螢光粉轉換的白光LED或覆蓋更廣光譜的直接發射InGaN基LED。然而，對於需要純淨、高效黃光且採用簡單直接驅動的應用，AlInGaP仍然是相關且可靠的選擇。本文討論的多工驅動、限流和熱管理原理是基礎性的，適用於各種基於LED的顯示技術。