LTD-322KD-31 LED顯示器規格書 - 0.3英吋數位高度 - 超紅光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTD-322KD-31是一款專為數值讀取應用設計的雙位數七段式LED顯示模組。其數位高度為0.3英吋（7.62公釐），能提供清晰易讀的字元，適用於各式電子設備。本裝置採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術，產生超紅光發射，具有高亮度與優異的色彩純度。顯示器採用黑底白段設計，形成高對比外觀，能在各種照明條件下提升可讀性。其結構採用特殊反射材料，可耐受高溫焊接製程，使其在標準組裝線上具備堅固性。封裝為無鉛設計，符合RoHS指令。

1.1 主要特色

• 0.3英吋（7.62公釐）數位高度，確保清晰可見度。
• 採用AlInGaP超紅光LED晶片，實現高亮度與高效率。
• 連續均勻的段位，確保字元外觀一致性。
• 低功耗需求，適合電池供電裝置。
• 優異的字元外觀與高對比度（黑底、白段）。
• 寬廣視角，提供靈活的安裝與使用者定位。
• 固態結構帶來高可靠性。
• 發光強度經過分級（分檔），確保性能匹配的一致性。
• 無鉛封裝，符合環保法規。

1.2 裝置說明

型號LTD-322KD-31特指一款雙位數、共陰極、帶右側小數點的顯示器。共陰極配置簡化了驅動電路，因為給定數位的所有段位LED共用一個接地連接。整合的右側小數點可用於顯示小數值。

2. 機械與封裝資訊

2.1 封裝尺寸

顯示器的機械外型在規格書中定義，所有尺寸均以公釐為單位提供。關鍵尺寸註記包括：

• 除非另有說明，一般尺寸公差為±0.25公釐。
• 引腳尖端偏移公差為±0.4公釐。
• 針對段位區域定義了特定的品質標準：異物≤10密耳，油墨汙染≤20密耳，氣泡≤10密耳。
• 反射器的彎曲限制為其長度的1%。
• 建議使用1.0公釐的印刷電路板（PCB）孔徑以獲得最佳組裝效果。

2.2 實體外觀與極性識別

顯示器具有黑色面板。封裝的四個側面使用油墨塗黑，而其中一個特定側面則使用黑色筆塗黑，造成些微的視覺差異。此側面在組裝時可作為極性或方向的實體標記。引腳連接定義明確，可防止錯誤插入。

3. 電氣與光學特性

3.1 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極限。它們是在環境溫度（Ta）為25°C時指定的。

• 每段功耗：70 mW
• 每段峰值順向電流：90 mA（在1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度下）
• 每段連續順向電流：25 mA（在25°C以上，每°C線性降額0.33 mA）
• 操作溫度範圍：-35°C 至 +85°C
• 儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C
• 焊接條件：265 ±5°C 持續5秒，烙鐵頭置於安裝平面下方1/16英吋處。

3.2 電氣/光學特性

這些是在Ta=25°C下測量的典型操作參數。

• 每段平均發光強度（IV）：
  • 最小值：320 µcd，典型值：900 µcd（在IF=1mA時）
  • 典型值：11700 µcd（在IF=10mA時）
• 峰值發射波長（λp）：650 nm（在IF=20mA時）
• 譜線半寬度（Δλ）：20 nm（在IF=20mA時）
• 主波長（λd）：639 nm（公差±1 nm）（在IF=20mA時）
• 每晶片順向電壓（VF）：典型值2.6V，範圍2.1V至2.6V（公差±0.1V）（在IF=20mA時）
• 每段反向電流（IR）：最大值100 µA（在VR=5V時）- 註：此僅供測試，不適用於連續操作。
• 發光強度匹配比：最大值2:1（在IF=1mA時，相似發光區域的段位之間）
• 串擾規格：≤ 2.5%

3.3 分檔範圍分佈（分級系統）

LED的發光強度被分類為不同檔位，以確保生產批次內的一致性。檔位代碼（F, G, H, J, K）對應於特定的最小和最大發光強度值（單位為微燭光，µcd），每個檔位具有±15%的公差。這使得設計師可以選擇亮度匹配的顯示器。

4. 內部電路與引腳配置

4.1 內部電路圖

顯示器具有內部電路，其中每個數位的七個段位（A至G）和小數點（DP）均為獨立的LED。數位1所有段位的陰極連接在一起至一個共用引腳，數位2亦同。這形成了每個數位的共陰極配置。

4.2 引腳連接表

本裝置採用10引腳配置。引腳排列如下：

• 引腳1：陽極 G（段位G）
• 引腳2：無連接（N/C）
• 引腳3：陽極 A（段位A）
• 引腳4：陽極 F（段位F）
• 引腳5：數位2的共陰極
• 引腳6：陽極 D（段位D）
• 引腳7：陽極 E（段位E）
• 引腳8：陽極 C（段位C）
• 引腳9：陽極 B（段位B）
• 引腳10：數位1的共陰極

此排列允許進行多工驅動，即兩個數位以高頻率交替點亮，以產生兩者同時點亮的視覺效果。

5. 應用指南與注意事項

5.1 預期用途與設計考量

本顯示器設計用於普通電子設備，包括辦公設備、通訊裝置和家用電器。對於需要極高可靠性，且故障可能危及安全的應用（例如航空、醫療系統），使用前需進行諮詢。關鍵設計考量包括：

• 驅動電路：強烈建議使用恆流驅動，以確保一致的發光輸出和壽命。電路設計必須能適應順向電壓（VF：2.1V至2.6V）的全範圍，以保證在所有條件下都能提供目標驅動電流。
• 電流與溫度管理：在超過建議電流或環境溫度的條件下操作顯示器，將導致光輸出加速衰減和潛在的早期故障。驅動電流必須針對更高的環境溫度進行降額。
• 保護電路：驅動電路應包含針對反向電壓和瞬態電壓尖峰的保護，這些可能在開機或關機時發生，並可能損壞LED晶片。
• 避免反向偏壓：應避免連續反向偏壓，因為它可能導致半導體內的金屬遷移，從而增加漏電流或造成短路。

5.2 組裝與處理注意事項

• 焊接：嚴格遵守指定的焊接條件（265°C ±5°C 持續5秒）。組裝期間，顯示器本體的溫度不得超過最大額定值。
• 機械應力：組裝時請勿對顯示器本體施加異常外力。請使用適當的工具和方法。
• 環境條件：避免環境溫度快速變化，特別是在高濕度環境中，以防止LED表面形成凝結水，這可能影響性能或造成損壞。
• 儲存：請在指定的溫度範圍內（-35°C至+85°C）儲存。額外的儲存條件註記提醒避免可能導致濕氣侵入或機械應力的環境。
• 前面板/濾光片交互作用：如果使用壓敏黏著劑將印刷薄膜或圖案濾光片貼附於顯示器表面，不建議讓此側與前面板或蓋子緊密接觸。壓力或摩擦可能導致薄膜從原始位置移位。

6. 性能分析與技術比較

6.1 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形曲線，但可以推斷AlInGaP超紅光LED的典型性能：

• IV（電流-電壓）曲線：呈現標準的二極體特性，順向電壓在20mA時通常約為2.6V。曲線相對陡峭，表示一旦達到導通電壓，導電性良好。
• 發光強度 vs. 電流（LI-I）：光輸出在較低電流水平下隨電流超線性增加，在較高電流下變得更為線性。如規格所示，在10mA下操作提供的亮度顯著高於1mA。
• 溫度依賴性：順向電壓（VF）具有負溫度係數（隨溫度升高而降低）。發光強度通常隨接面溫度上升而下降，這就是為什麼熱管理和電流降額至關重要。
• 光譜分佈：650 nm的峰值波長和639 nm的主波長將此LED置於光譜的深紅/超紅區域。窄光譜半寬度（20 nm）表示良好的色彩純度。

6.2 與其他技術的區別

與舊式的GaAsP或標準紅光GaP LED相比，AlInGaP技術提供了多項優勢：

• 更高的效率與亮度：AlInGaP提供卓越的發光效率，在相同的驅動電流下產生更高的光輸出。
• 更好的溫度穩定性：雖然仍對溫度敏感，但AlInGaP在高溫下通常比舊技術更能保持性能。
• 優異的色彩：超紅光通常被認為更鮮豔、更飽和。
• 使用不透明的GaAs基板有助於將光線導向前方，與某些透明基板設計相比，提高了整體效率。

7. 典型應用場景與設計案例

7.1 應用場景

LTD-322KD-31非常適合任何需要緊湊、明亮且可靠的數值顯示的裝置。常見應用包括：

• 測試與測量設備（三用電錶、電源供應器）。
• 消費性電子產品（音響擴大機、時鐘收音機、廚房電器）。
• 工業控制面板和計時器。
• 銷售點終端機和計算機。
• 汽車改裝配件（例如電壓監測器）。

7.2 設計案例：多工驅動電路

典型的設計使用微控制器以多工配置驅動此顯示器。微控制器會有兩組8個輸出（7個段位 + 小數點）連接到段位陽極（引腳1、3、4、6、7、8、9以及若使用時的小數點陽極）。微控制器的兩個額外引腳，配置為開汲極或透過電晶體連接，將控制共陰極引腳（5和10）。軟體常式將：

1. 關閉兩個共陰極驅動器。
2. 將數位1的段位圖案輸出到段位線。
3. 短暫啟用（接地）數位1的共陰極。
4. 短暫延遲後（例如5-10ms），關閉數位1的陰極。
5. 輸出數位2的段位圖案。
6. 短暫啟用數位2的共陰極。
7. 以足夠高的頻率重複此循環，以避免可見閃爍（通常>60Hz）。

每個段位陽極線路都需要串聯限流電阻。其阻值根據電源電壓（Vcc）、LED順向電壓（VF ~2.6V）和所需的段位電流（例如，高亮度時為10mA）計算：R = (Vcc - VF) / I_segment。可以使用恆流驅動器IC代替電阻，以實現更精確和穩定的亮度控制。

8. 常見問題（FAQ）

8.1 發光強度分檔的目的是什麼？

分檔確保了生產批次內的一致性。當在單一產品中使用多個顯示器時（如多位數面板），指定相同的檔位代碼可保證所有數位具有緊密匹配的亮度，防止某些數位看起來比其他數位更暗或更亮。

8.2 我可以用恆壓源驅動此顯示器嗎？

不建議這樣做。LED是電流驅動裝置。其順向電壓具有公差且隨溫度變化。帶串聯電阻的恆壓源是一種常見的近似方法，但為了獲得最佳性能和壽命，特別是在寬溫度範圍內，真正的恆流驅動器更為優越。

8.3 為什麼有一個無連接引腳？

10引腳封裝可能是一個標準的佔位面積。在此特定裝置型號中，引腳2被留作無連接（N/C）。它不應連接到任何電路走線。

8.4 如何解讀串擾規格 ≤ 2.5%？

串擾是指由於漏電流或來自相鄰驅動段位的電容耦合，導致本應熄滅的段位出現不期望的發光。≤2.5%的值表示在指定條件下，熄滅段位的發光強度不應超過完全點亮段位強度的2.5%，確保了活動與非活動段位之間的良好對比度。

8.5 與標準紅光相比，超紅光是什麼意思？

超紅光通常表示主波長比標準紅光LED更長的LED，通常在630-660 nm範圍內。它呈現為更深、更飽和的紅色。LTD-322KD-31的主波長為639 nm，屬於此類別，在色彩區分重要的應用中提供高視覺衝擊力和良好性能。