LTD-2701JD LED顯示器規格書 - 0.28英吋字高 - 超紅光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTD-2701JD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提供清晰、易讀的數值顯示。其核心技術採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料，產生超紅光發射，具有高亮度與優異色彩純度的特性。該元件採用灰色面板搭配白色發光段，增強了在不同光照條件下的對比度與可讀性。其設計為共陰極類型，這是一種標準配置，可簡化多位數應用中的多工驅動電路。

1.1 主要特性與核心優勢

• 字元高度：0.28英吋（7.0公釐），提供適中的尺寸，確保良好的可見性，同時不會佔用過多空間。
• 發光段均勻性：連續且均勻的發光段確保兩個位數的字元外觀一致。
• 電源效率：低功耗需求，適合電池供電或注重能源效率的應用。
• 光學性能：高亮度與高對比度，帶來優異的字元可讀性。
• 視角：寬廣的視角允許從不同位置觀看。
• 可靠性：固態結構提供長使用壽命，並具備抗衝擊與振動的能力。
• 分級制度：元件根據發光強度進行分類（分級），確保在多顯示器設置中亮度匹配。
• 環保合規：無鉛封裝，符合RoHS（有害物質限制）指令。

1.2 目標市場與應用領域

此顯示器適用於一般電子設備。典型的應用領域包括但不限於：

• 測試與量測儀器（三用電錶、電源供應器）。
• 消費性家電（微波爐、烤箱、洗衣機）。
• 工業控制面板與計時器。
• 通訊設備狀態顯示。
• 汽車售後改裝配件（例如電壓監測器）。
• 銷售點終端機與基本數值顯示。

特別注意，若應用於對可靠性要求極高，故障可能危及生命或健康的場合（例如航空、醫療或關鍵安全系統），則需要進行諮詢。

2. 技術規格與客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不保證在或超過這些極限下運作。

• 每段最大功耗：最大70 mW。超過此值可能導致過熱並加速LED晶片劣化。
• 每段峰值順向電流：在脈衝條件下為90 mA（1/10工作週期，0.1 ms脈衝寬度）。此額定值適用於短時間脈衝，非連續運作。
• 每段連續順向電流：在25°C時為25 mA。當環境溫度（Ta）超過25°C時，此電流必須以線性方式降額，降額率為0.33 mA/°C，以防止熱失控。
• 工作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。元件可承受此極端溫度，但光學性能會隨溫度變化。
• 焊接條件：260°C 持續3秒，測量點位於安裝平面下方1/16英吋（約1.6公釐）處。此為波峰焊或迴流焊製程提供指引。

2.2 電氣與光學特性

這些是在Ta=25°C及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I_F=1mA時為200-600 µcd。此寬範圍顯示了分級過程的影響；設計師在進行可見度計算時應以最小值為準。
• 峰值發射波長（λ_p）：650 nm。這是光功率發射最強的波長。
• 主波長（λ_d）：639 nm。這是人眼感知與光色相匹配的單一波長，容差為±1 nm。
• 譜線半高寬（Δλ）：20 nm。這定義了光譜純度；寬度越窄表示顏色越接近單色光。
• 每晶片順向電壓（V_F）：在I_F=20mA時為2.1V（最小）、2.6V（典型），容差為±0.1V。這對於驅動電路設計至關重要，特別是在多工多位數時，以確保電流一致。
• 逆向電流（I_R）：在V_R=5V時最大為100 µA。規格書明確警告，逆向電壓僅用於測試目的，必須避免連續逆向偏壓操作。
• 發光強度匹配比：在I_F=10mA時，相似發光區域的最大值為2:1。這規定了顯示器內各段之間允許的最大亮度差異。
• 串擾：≤ 2.5%。這是指由於電氣洩漏或光耦合導致非驅動段產生不必要的發光。

2.3 分級系統說明

規格書指出產品已根據發光強度分類。這意味著一個分級過程，LED根據在標準測試電流（可能為1mA或10mA）下測量的光輸出（以µcd為單位）進行分類。強烈建議在組裝中使用來自相同強度等級的顯示器，以避免相鄰單元之間出現明顯的亮度差異（色調不均）。設計師應指定所需等級，或與供應商合作，以確保多顯示器應用的一致性。

3. 機械與封裝資訊

3.1 封裝尺寸

顯示器符合標準的穿孔式DIP（雙列直插式封裝）格式。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為公釐（mm）。
• 標準公差為±0.25 mm，除非另有說明。
• 接腳尖端偏移公差為±0.4 mm，對於PCB孔位對齊很重要。
• 顯示器面板允許的缺陷：發光段上的異物≤10 mils，油墨污染≤20 mils，發光段內氣泡≤10 mils。
• 反射器彎曲限制為其長度的≤1%。

3.2 接腳連接與極性識別

該元件有10支接腳，單排排列。接腳定義如下：

• 接腳 1：E段陽極
• 接腳 2：D段陽極
• 接腳 3：C段陽極
• 接腳 4：G段陽極（中間段）
• 接腳 5：小數點（DP）陽極
• 接腳 6：位數2（右側位數）共陰極
• 接腳 7：A段陽極
• 接腳 8：B段陽極
• 接腳 9：位數1（左側位數）共陰極
• 接腳 10：F段陽極

右側小數點的描述確認了小數點與右側位數相關聯。共陰極配置意味著一個位數的所有LED陰極在內部連接。要點亮一個發光段，必須在其對應的陽極接腳施加正電壓，同時將該位數的共陰極接腳拉至接地。

3.3 內部電路圖

內部電路圖顯示了兩組獨立的七個LED（外加一個小數點LED），每組共享一個共陰極連接（接腳6和9）。這種結構是多工驅動的基礎：透過依序一次啟用一個陰極（位數），並在陽極線上呈現該位數的圖案，即可用較少的I/O接腳控制多個位數。

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，但此類元件的典型曲線包括：

• I-V（電流-電壓）曲線：顯示順向電壓（V_F）與順向電流（I_F）之間的指數關係。此曲線會隨溫度偏移。
• 發光強度 vs. 順向電流：顯示在一定範圍內，光輸出與電流大致呈線性關係，但在較高電流下會飽和，並因熱量而加速劣化。
• 發光強度 vs. 環境溫度：展示隨著接面溫度升高，光輸出會下降，強調了熱管理和電流降額的必要性。
• 光譜分佈：相對強度與波長的關係圖，顯示峰值約在650nm，半高寬約20nm。

這些曲線對於設計能在預期工作溫度範圍內提供穩定亮度的驅動器至關重要。

5. 焊接、組裝與儲存指南

5.1 焊接與組裝

• 遵循指定的焊接設定檔（260°C 持續3秒）。
• 避免使用不適當的工具或方法對顯示器本體施加異常力量。
• 如果貼有裝飾膜，請避免其與前面板/蓋板直接接觸，因為外力可能使其移位。

5.2 儲存條件

正確的儲存對於防止接腳氧化至關重要。

• 標準LED顯示器（穿孔式）：存放於原始包裝中。溫度：5°C 至 30°C。濕度：低於60% RH。在此條件外長期儲存可能需要對氧化接腳進行重新電鍍。若防潮袋開封超過6個月，建議在使用前以60°C烘烤48小時，並在一週內完成組裝。
• SMD LED顯示器（供參考）：密封袋中：5-30°C，<60% RH。開封後：相同條件，但必須在168小時（7天，MSL Level 3）內使用。

6. 應用設計考量與注意事項

6.1 驅動電路設計

• 定電流驅動：強烈建議使用定電流驅動而非定電壓驅動，以確保無論V_F在各段之間或隨溫度如何變化，發光強度都能保持一致。
• 電流限制：電路必須將電流限制在連續額定值內（25°C時為25mA，需降額）。超過此值會導致快速劣化。
• 電壓範圍：驅動器必須能適應完整的V_F範圍（每段約2.0V至2.7V），以提供預期的電流。
• 逆向電壓保護：電路應防止在電源循環期間出現逆向電壓或突波，以避免金屬遷移和增加洩漏電流。
• 熱管理：考慮最高環境溫度（T_a）以選擇安全的工作電流。在高T_a environments.

環境中可能需要散熱措施。

• 6.2 環境與操作注意事項
• 避免在潮濕環境中溫度急劇變化，以防止顯示器上產生冷凝。

當在一個組件中使用兩個或更多顯示器時，請選擇來自相同發光強度等級的顯示器，以確保亮度均勻。

7. 技術比較與差異化

• 與舊式的GaAsP或GaP LED技術相比，LTD-2701JD所使用的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）具有顯著優勢：更高效率與亮度：
• AlInGaP提供更優異的發光效率，在相同驅動電流下產生更高亮度。更好的色彩純度：
• 超紅光發射（主波長639-650nm）比標準紅光LED更飽和且視覺上更鮮明。改善的溫度穩定性：
• 雖然所有LED都會因熱而降低效率，但與舊材料相比，AlInGaP通常具有更好的性能保持能力。

具有獨立位數陰極的共陰極設計是一種標準但有效的多工方法，使其與共陽極類型或內部整合多工控制器的顯示器區分開來。

8. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以直接用5V微控制器接腳驅動這個顯示器嗎？_F答：不行。若沒有限流電阻，將5V直接連接到陽極可能會因電流過大而損壞LED。您必須使用串聯電阻，或者更理想的是使用定電流驅動器。電阻值取決於您的電源電壓、LED的V_F.

以及所需的I

。_F問：為什麼建議使用定電流驅動？

答：LED亮度主要是電流的函數，而非電壓。順向電壓（V

）可能因晶片而異，並隨溫度升高而降低。定電流源透過自動調整電壓以維持設定的電流，補償這些變化，從而確保亮度穩定。

問：對於峰值電流額定值，1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度是什麼意思？

答：這意味著您可以用高達90mA的電流短暫脈衝驅動LED，但脈衝寬度不得超過0.1毫秒，且長時間的平均電流不得超過等效於1/10工作週期的值（例如，0.1ms導通，0.9ms關斷）。這不適用於連續照明。

問：如何獨立控制兩個位數？

答：您需要使用多工驅動。在一個週期內：1) 將陽極接腳（1,2,3,4,5,7,8,10）設定為位數1的圖案。2) 將陰極接腳9（位數1）拉低（接地），同時保持陰極接腳6（位數2）為高電位（斷開）。3) 點亮短暫時間（例如5ms）。4) 關閉位數1。5) 將陽極設定為位數2的圖案。6) 將陰極接腳6拉低，接腳9拉高。7) 點亮。快速重複此週期（>60Hz），以產生兩個位數持續點亮的視覺效果。

1. 9. 實務設計與使用案例案例：設計一個簡單的數位電壓錶讀數顯示（0-99V）。
2. 元件選擇：選擇LTD-2701JD是因為其雙位數能力、良好亮度以及適用於原型製作的穿孔式封裝。
3. 驅動電路：使用微控制器（例如ATmega328P）。其I/O接腳無法同時為所有段提供足夠的電流。因此，使用兩個NPN電晶體（例如2N3904）來實現多工方案，以吸收位數1和2的陰極電流。段陽極透過限流電阻連接到微控制器（例如，對於5V電源，使用150Ω，目標每段約20mA：R = (5V - 2.6V) / 0.02A ≈ 120Ω，為安全起見使用150Ω）。
4. 軟體：韌體透過ADC讀取電壓，將其轉換為兩個BCD碼位數，並使用計時器中斷以100Hz進行多工驅動顯示器。

考量事項：

順向電壓容差意味著各段之間的亮度可能略有不同。使用定電流驅動器（如專用LED驅動IC）代替電阻可以改善均勻性。遵循儲存建議，訂購少量以避免長期庫存。

10. 工作原理簡介

發光二極體（LED）是一種半導體p-n接面二極體。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，來自n區的電子和來自p區的電洞會注入接面。當這些電荷載子在主動區複合時，能量以光子（光）的形式釋放。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙決定。AlInGaP的能隙對應於紅光。在七段顯示器中，多個獨立的LED晶片被安裝並連接以形成標準的段（A-G和DP）。共陰極配置在內部連接屬於一個位數的所有LED的陰極。

• 11. 技術趨勢LED顯示器產業持續發展。雖然像LTD-2701JD這樣的穿孔式顯示器在原型製作、維修和某些應用中仍然有其地位，但更廣泛的趨勢包括：
• 微型化與SMD主導：表面黏著元件（SMD）封裝正成為自動化組裝的標準，提供更小的尺寸和更低的剖面高度。
• 整合控制器：內建驅動IC的顯示器（如MAX7219相容模組）透過內部處理多工和解碼，簡化了微控制器的介面。
• 更高效率的材料：持續開發如InGaN用於藍/綠光，以及改進的AlInGaP和螢光粉轉換白光LED，將效率（流明/瓦）推向更高。

靈活與新穎的外形：