LTD-3506KR 雙位數七段式LED顯示器規格書 - 字高7.62mm - 順向電壓2.6V - 功率75mW - 超紅光

1. 產品概述

本裝置是一個雙位數、七段式發光二極體（LED）顯示模組。其主要功能是在各種電子應用中提供清晰、易讀的數字讀數。其核心元件採用先進的半導體材料以實現其光學性能。

1.1 核心優勢與目標市場

此顯示器具備多項關鍵優勢，使其適用於多種應用。它採用連續且均勻的段式設計，增強了字元外觀與可讀性。裝置運作所需功率低，有助於終端產品的能源效率。它能提供高亮度與高對比度的輸出，確保即使在光線充足的環境下也能清晰可見。寬廣的視角允許從不同位置讀取顯示內容。固態結構提供了固有的可靠性和長使用壽命。發光強度經過分級，確保了不同生產批次間亮度的一致性。最後，其封裝符合無鉛要求。

此元件的目標市場包括消費性電子產品、工業儀表、汽車儀表板、測試與量測設備，以及任何需要緊湊、可靠數字顯示的裝置。

2. 技術參數深度解析

本節針對規格書中定義的裝置關鍵技術參數，提供詳細且客觀的分析。

2.1 光度學與光學特性

光學性能是顯示器功能的核心。其發出的主要顏色位於紅色光譜，這是透過特定的半導體材料實現的。當以20毫安培（mA）的順向電流驅動時，典型的峰值發射波長約為639奈米（nm）。主波長規格為631 nm。光譜線半高寬（表示發射顏色的純度或寬度）為240 nm。平均發光強度（衡量感知亮度的指標）經過分級。在1 mA順向電流下，強度範圍從最小值350微燭光（μcd）到最大值860 μcd。在較高的10 mA驅動電流下，典型值為11150 μcd。規格中規定，在1 mA電流下，同一發光區域內各段的發光強度匹配比為2:1（最大比最小），確保了視覺均勻性。

2.2 電氣參數

電氣特性定義了裝置的運作條件與限制。絕對最大額定值設定了安全運作的邊界。每段的功率消耗不得超過75毫瓦（mW）。在脈衝條件下（1 kHz，10%工作週期），每段的峰值順向電流限制為90 mA。在25°C時，每段的連續順向電流額定值為25 mA，當溫度高於25°C時，降額因子為每攝氏度0.33 mA。在20 mA下測量的每段順向電壓，典型值為2.6伏特（V），最大值為2.6 V（最小值為2.0 V）。在5V反向電壓下，每段的反向電流限制為最大值100微安培（μA）；必須注意，這是一個測試條件，裝置並非設計用於連續反向偏壓操作。

2.3 熱與環境規格

本裝置設計用於在-35°C至+85°C的環境溫度範圍內運作。儲存溫度範圍相同。這些額定值確保了在惡劣與標準環境下的功能性。提供了特定的焊接溫度曲線，以防止組裝過程中造成損壞：波峰焊接溫度不應超過260°C，在安裝平面下方1.6mm處測量，最長持續時間為5秒；而手動焊接在相同參考點，溫度不應超過295°C ±5°C，最長持續時間為3秒。

3. 分級系統說明

規格書指出，此元件是根據發光強度進行分類的。這是一種常見的分級（binning）實務，將同一生產批次的LED根據測量到的光輸出進行分類。這確保了客戶能獲得亮度一致的顯示器。規格中進一步規定，同一發光區域內各段的最大與最小強度匹配比為2:1，這保證了單一裝置內的視覺均勻性。雖然本文件未明確詳述波長或順向電壓的分級，但這些參數在製造過程中通常會受到嚴格控制，以符合公佈的典型值與最大/最小值。

4. 性能曲線分析

規格書中引用了典型的電氣與光學特性曲線。雖然文中未提供具體圖表，但此類裝置的標準曲線通常會說明順向電流與發光強度之間的關係（顯示光輸出隨電流增加而增加）、順向電壓與順向電流之間的關係，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，可在裝置運作限制內，優化驅動條件以達到所需的亮度與效率。

5. 機械與封裝資訊

5.1 實體尺寸與公差

本裝置的字元高度為0.3英吋（7.62 mm）。封裝尺寸在圖紙中提供，所有尺寸單位為毫米。除非另有說明，標準公差為±0.25 mm。其他機械注意事項包括：接腳尖端偏移公差±0.4 mm、段式表面異物與油墨汙染的限制、反射器彎曲的限制，以及段式材料內氣泡的限制。建議使用1.0 mm的印刷電路板（PCB）孔徑以獲得最佳配合。

5.2 接腳配置與極性識別

本裝置採用雙列直插式封裝配置，共有10支接腳。它採用共陰極架構，每個位數（位數1和位數2）各有一個共陰極。內部電路圖顯示了兩個位數的段式陽極（A, B, C, D, E, F, G）和小數點（DP）與特定接腳編號的互連方式。接腳連接表清楚地將每個接腳編號映射到其功能（例如，接腳1：G1,G2的陽極；接腳4：位數2的共陰極；接腳7：位數1的共陰極）。此資訊對於正確的PCB佈局與系統介接至關重要。

6. 焊接與組裝指南

如熱規格所述，嚴格遵守焊接溫度與時間限制對於防止LED晶片、焊線或塑膠封裝受到熱損壞至關重要。應使用建議的PCB孔徑（1.0 mm）以確保正確的機械對準與焊點形成。設計者在操作過程中應遵循標準的靜電放電（ESD）預防措施。對於儲存，應在乾燥環境中維持規定的-35°C至+85°C溫度範圍。

7. 應用建議

7.1 典型應用情境

此雙位數顯示器非常適合需要緊湊的兩位數數字讀數的應用。常見用途包括：數位萬用電錶、頻率計數器、時鐘顯示（顯示分鐘或秒）、溫度控制器、小型秤重計、電池電量指示器，以及控制面板狀態顯示。

7.2 設計考量與注意事項

整合此顯示器時，必須考慮以下幾個因素。限流：必須為每個段式陽極或共陰極線路使用外部限流電阻，以設定所需的亮度，並確保每段的連續順向電流不超過25 mA（需根據溫度降額）。電阻值可根據電源電壓、LED順向電壓（Vf ~2.6V）與目標電流計算得出。驅動電路：需要微控制器或專用的顯示驅動IC來對兩個位數進行多工掃描。這涉及依序一次啟用一個共陰極，同時提供該位數的段式資料，掃描頻率必須足夠高以避免可見的閃爍（通常>60 Hz）。串擾：規格書規定了串擾規格≤2.5%。這指的是由於漏電或電容耦合，導致非選定位數中的段式出現非預期的發光。適當的多工掃描時序與驅動強度有助於將此效應降至最低。視角：寬廣的視角是有利的，但在機械外殼設計時應予以考慮，以對齊使用者的典型視線。

8. 技術比較與差異化

與舊技術（如單色GaP LED）相比，使用AlInGaP材料在紅光發射上提供了更優異的亮度與效率。灰色面板搭配白色段式的設計選擇，相較於全黑或全灰面板，尤其是在環境光下，能增強對比度。發光強度的分級是一個關鍵的差異化因素，它提供了可預測的亮度水平，這在未分級的顯示器中並不總是能得到保證。無鉛封裝確保了符合現代環保法規（RoHS）。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：我應該使用多大的電阻值，從5V電源以10 mA驅動一個段式？

答：使用歐姆定律：R = (電源電壓 - Vf) / I。R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 歐姆。標準的240Ω或220Ω電阻是合適的。

問：我可以在沒有限流的情況下，用恆定電壓驅動此顯示器嗎？

答：不行。LED是電流驅動裝置。在沒有串聯電阻的情況下施加接近或高於Vf的恆定電壓，將導致過大的電流，可能超過絕對最大額定值並損壞段式。

問：共陰極對我的電路設計意味著什麼？

答：在共陰極顯示器中，一個位數的所有LED陰極（負極）在內部連接在一起。要點亮一個位數，您必須將其共陰極接腳接地（邏輯低電位），並透過限流電阻對您希望點亮的段式陽極施加正電壓。這與共陽極顯示器相反。

問：如何實現小數點？

答：內部電路圖顯示了每個位數的小數點（DP）陽極。這些就像主要段式（A-G）一樣被獨立控制。要點亮小數點，您必須在其對應位數的共陰極被啟用時，驅動其對應的陽極接腳。

10. 實務設計與使用案例

考慮使用微控制器設計一個簡單的兩位數計數器。微控制器的I/O接腳將透過限流電阻連接到段式陽極（A1/A2到G1/G2，以及DP1/DP2）。另外兩個I/O接腳將連接到兩個共陰極接腳（位數1和位數2陰極）。韌體將實作多工掃描常式：在陽極線路上設定位數1的段式圖案，啟用（接地）位數1的陰極接腳幾毫秒，然後關閉它。接著，設定位數2的段式圖案，啟用位數2的陰極接腳，並重複此循環。循環必須足夠快，以使人眼看到一個穩定的兩位數數字。必須根據電阻值與多工掃描的工作週期計算每段的電流，以確保平均功率消耗保持在限制範圍內。

11. 工作原理簡介

本裝置基於半導體p-n接面的電致發光原理運作。當施加超過接面內建電位的順向電壓（順向電壓Vf）時，電子和電洞被注入活性區域並在此復合。在AlInGaP（磷化鋁銦鎵）LED中，此復合事件以紅色波長範圍的光子（光）形式釋放能量。AlInGaP層的特定成分決定了發射光的確切顏色（波長）。顯示器的每個段式包含一個或多個這種微小的LED晶片。塑膠封裝用於封裝晶片、提供機械保護，並作為透鏡來塑造光輸出，以獲得最佳的觀看效果。

12. 技術趨勢與發展

雖然此特定裝置使用AlInGaP技術進行紅光發射，但更廣泛的LED顯示器市場仍在持續演進。趨勢包括開發更高效率的材料，從而在相同亮度下實現更低的功耗。在多段式與點矩陣顯示器中，正朝著更高像素密度與全彩能力發展。將驅動電子元件直接整合到顯示器封裝中（智慧型顯示器）簡化了系統設計。此外，封裝材料的進步旨在改善熱管理，允許更高的驅動電流與亮度，並在更寬的溫度範圍內增強可靠性。固態發光的基本原理保持不變，但性能與整合水平持續提升。