LTD-4608JR LED顯示器規格書 - 0.4英吋字高 - AlInGaP超紅光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTD-4608JR是一款雙位數、七段式字母數字LED顯示器模組。它專為需要清晰、明亮數字讀數的應用而設計，例如儀表板、消費性電子產品、工業控制裝置和測試設備。該裝置採用先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術作為其發光晶片，並安裝在不透明的GaAs基板上。此結構有助於其性能表現。顯示器配備灰色面板與白色段標記，提供高對比度，確保在各種照明條件下都能獲得最佳可讀性。

1.1 核心特色與優勢

• 數字尺寸：具備0.4英吋（10.0公釐）字元高度，在尺寸與可讀性之間取得良好平衡。
• 段品質：每個段提供連續、均勻的光線發射，確保一致的視覺外觀。
• 電源效率：專為低功耗需求設計，適合電池供電或注重能源效率的裝置。
• 光學性能：提供高亮度與高對比度，確保在昏暗與明亮環境中皆清晰可見。
• 視角：提供寬廣視角，允許從不同位置清晰讀取顯示內容。
• 可靠性：受益於固態可靠性，無活動零件，從而實現長使用壽命。
• 分級：發光強度經過分級，可在多顯示器應用中選擇亮度匹配的單元。
• 環保合規：封裝為無鉛設計，符合RoHS（有害物質限制）指令。

1.2 裝置配置

型號LTD-4608JR指定了一款採用AlInGaP超紅光LED晶片、以雙工（雙位數）、共陽極配置排列的裝置。它包含一個右側小數點。共陽極設計簡化了多工驅動電路，其中每個數字的陽極被單獨控制，而陰極（段接腳）則共享。

2. 技術參數：深入客觀解讀

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極限。操作應始終保持在這些界限內。

• 每段功耗：最大70 mW。超過此值可能導致過熱並加速性能衰退。
• 每段峰值順向電流：在脈衝條件下為90 mA（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）。此為短時間測試用，非連續操作。
• 每段連續順向電流：在25°C時為25 mA。此額定值會隨著環境溫度（Ta）高於25°C而線性降額，降額率為0.28 mA/°C。例如，在85°C時，最大允許連續電流約為：25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。該裝置額定適用於工業級溫度範圍。
• 焊接溫度：接腳可在260°C下焊接5秒，測量點位於安裝平面下方1/16英吋（約1.6公釐）處。

2.2 電氣與光學特性（典型值於Ta=25°C）

這些參數定義了顯示器的正常操作性能。

• 平均發光強度（Iv）：在順向電流（IF）為1 mA時，範圍為320至850微燭光（µcd）。此寬範圍表示分級過程，即裝置按亮度分類。
• 峰值發射波長（λp）：639 nm，位於可見光譜的紅色區域。
• 每段順向電壓（VF）：典型值為2.6V，在IF=20 mA時最大值為2.6V。最小值為2.0V。電路設計必須考慮此範圍，以確保一致的電流驅動。
• 逆向電流（IR）：在逆向電壓（VR）為5V時，最大值為100 µA。此參數僅供測試用途；該裝置並非設計用於連續逆向偏壓操作。
• 發光強度匹配比：在同一相似光區內，段與段之間最大為2:1。這意味著最亮的段不應比該定義組內最暗的段亮超過兩倍，以確保均勻性。
• 串擾：規定為≤2.5%。這是指從通電段到相鄰未通電段的不必要光線洩漏。

3. 分級系統說明

LTD-4608JR採用發光強度分級系統。這是LED製造業的標準做法，旨在將具有相似光輸出的元件進行分組。模組上的標記包含一個代表分級代碼的Z碼。設計師在訂購時可以指定特定的分級代碼，以確保產品中所有顯示器具有一致的亮度，這對於並排使用多個顯示器的應用至關重要。

4. 性能曲線分析

規格書中提及的典型曲線對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。雖然文中未提供具體圖表，但此類元件的標準曲線通常包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流（I-V曲線）：顯示光輸出如何隨驅動電流增加，通常為非線性關係。在建議電流以上操作會導致亮度增益遞減並產生更多熱量。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示光輸出的熱降額。隨著溫度升高，發光效率通常會下降。
• 順向電壓 vs. 順向電流：說明二極體的V-I特性，對於設計限流電路至關重要。
• 光譜分佈圖：相對強度與波長的關係圖，顯示AlInGaP LED典型的窄頻寬特性，中心波長約為631 nm。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

該顯示器採用標準雙列直插式封裝。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為公釐，一般公差為±0.20公釐。
• 接腳尖端偏移公差為±0.4公釐。
• 對異物、油墨污染、反射器彎曲以及段區域內的氣泡設定了限制，以確保外觀與光學品質。
• 建議使用1.30公釐的PCB孔徑以獲得最佳配合。

5.2 接腳連接與極性

該裝置有10個接腳，呈單排排列。內部電路圖顯示為兩個數字的共陽極配置。接腳定義如下：

1. 接腳 1：陰極 C
2. 接腳 2：陰極 D.P.（小數點）
3. 接腳 3：陰極 E
4. 接腳 4：共陽極（數字 2）
5. 接腳 5：陰極 D
6. 接腳 6：陰極 F
7. 接腳 7：陰極 G
8. 接腳 8：陰極 B
9. 接腳 9：共陽極（數字 1）
10. 接腳 10：陰極 A

此排列最適合多工驅動，其中數字1和數字2的陽極以高頻率交替開啟，同時激發相應的段陰極以形成所需的數字。

6. 焊接與組裝指南

6.1 自動焊接

對於波焊或迴流焊，條件為260°C持續5秒，測量點位於封裝安裝平面下方1.6公釐（1/16英吋）處。過程中，顯示器本體的溫度不得超過最大儲存溫度105°C。

6.2 手動焊接

進行手動焊接時，規定烙鐵頭溫度為350°C ±30°C。每個接腳的焊接時間不應超過5秒，同樣從安裝平面下方1.6公釐處測量。在烙鐵頭與封裝本體之間的接腳上使用散熱片是防止過多熱量傳遞的良好做法。

7. 應用建議

7.1 典型應用情境

LTD-4608JR適用於普通電子設備，包括但不限於：

• 數位萬用電錶與示波器
• 音響設備顯示器（擴大機、接收器）
• 工業計時器與計數器面板
• 消費性家電（微波爐、洗衣機）
• 銷售點終端機與基本資訊顯示器

7.2 關鍵設計考量

• 驅動方法：強烈建議使用恆流驅動而非恆壓驅動。這可確保無論段與段或單元與單元之間的順向電壓（VF）如何變化，都能保持一致的發光強度。簡單的串聯電阻可以提供基本的限流功能，但專用的LED驅動IC能提供更好的穩定性與多工控制。
• 電路保護：驅動電路必須包含針對逆向電壓和電源開啟或關閉期間可能發生的電壓瞬變的保護。根據應用，可以使用簡單的串聯二極體或瞬態電壓抑制器（TVS）。
• 熱管理：切勿超過電流與功耗的絕對最大額定值。確保最終產品中有足夠的通風，使顯示器周圍的環境溫度保持在規定範圍內。對於高溫環境，設計時必須考慮連續電流隨溫度線性降額的特性。
• 多工驅動：對兩個數字進行多工驅動時，刷新率必須足夠高以避免可見閃爍（通常>60 Hz）。多工脈衝期間的峰值電流可以高於直流連續電流額定值，但考慮工作週期，長時間的平均電流必須保持在連續額定值內。

8. 可靠性測試

該裝置根據軍事（MIL-STD）、日本工業（JIS）及內部標準進行一系列全面的可靠性測試。這些測試驗證了其穩健性與使用壽命：

• 操作壽命測試（RTOL）：在最大額定條件下連續操作1000小時。
• 環境應力測試：包括高溫/高濕儲存、高溫儲存、低溫儲存、溫度循環及熱衝擊測試。
• 機械與製程測試：耐焊性（260°C持續10秒）與可焊性（245°C持續5秒）測試確保接腳能夠承受標準組裝製程。

9. 注意事項與使用限制

規格書包含重要的注意事項，定義了預期用途與責任：

• 此顯示器專為普通電子設備設計。需要極高可靠性的應用，特別是故障可能危及生命或健康的情況（航空、醫療設備、關鍵安全系統），需要事先諮詢並可能需要使用不同等級的元件。
• 製造商不對因超出絕對最大額定值操作或未遵循提供之指示而造成的損壞負責。
• 強調嚴格遵守電氣與熱極限是確保產品壽命與性能的主要手段。

10. 技術比較與差異化

與GaAsP（磷化鎵砷）紅光LED等舊技術相比，LTD-4608JR採用的AlInGaP技術具有顯著優勢：

• 更高效率與亮度：AlInGaP提供卓越的發光效率，在相同驅動電流下產生更高亮度。
• 更好的溫度穩定性：AlInGaP LED的光輸出通常對溫度變化的敏感度低於舊技術。
• 色彩純度：20 nm的光譜線半寬（Δλ）表示與更寬頻譜的光源相比，其紅色相對純淨。
• 帶有右側小數點的共陽極配置是一個特定功能，可能使其與其他可能採用共陰極或左側小數點配置的雙位數顯示器區分開來。

11. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以用5V電源和一個電阻來驅動這個顯示器嗎？

答：可以，但需要仔細計算。在20 mA下典型VF為2.6V，所需的串聯電阻值為（5V - 2.6V）/ 0.02A = 120歐姆。您必須確保5V電源穩定，並考慮最小VF（2.0V）會導致較高電流。使用恆流驅動器更為可靠。

問：發光強度匹配比2:1對我的設計意味著什麼？

答：這意味著在單一顯示器內，段與段之間的亮度差異不應超過兩倍。對於大多數應用來說，這是可以接受的。如果完美的均勻性至關重要，您可能需要從更嚴格的分級中選擇單元，或在軟體/硬體中實施個別段校準。

問：如何解讀標記上的日期代碼YYWW？

答：YYWW通常代表兩位數的年份，後接兩位數的製造週數。例如，2415表示該裝置製造於2024年第15週。

12. 實務設計與使用案例

情境：設計一個簡單的兩位數計數器。

將使用一個微控制器（例如Arduino、PIC或ARM Cortex-M）。兩個I/O接腳將配置為輸出，透過小型NPN電晶體或MOSFET驅動共陽極（接腳4和9）。另外七個I/O接腳（或使用像74HC595這樣的移位暫存器以節省接腳）將透過限流電阻或恆流吸收陣列驅動段陰極（接腳1、3、5、6、7、8、10）。小數點（接腳2）可以忽略或使用。韌體將實現多工驅動：開啟數字1的電晶體，設定第一個數字值的段圖案，等待短時間（例如5ms），關閉數字1，開啟數字2的電晶體，設定第二個數字的段圖案，等待，然後重複。每個段在其開啟時間內的電流必須根據工作週期（兩個數字為50%）計算，以確保平均電流不超過連續額定值。

13. 工作原理介紹

七段式LED顯示器是多個發光二極體（LED）的組裝體。每個段（標記為A到G）和小數點都是一個獨立的LED或一組LED晶片。在像LTD-4608JR這樣的共陽極配置中，給定數字的所有LED的陽極都連接在一起並接到一個共用的接腳。每個獨立段LED的陰極則引出到一個單獨的接腳。要點亮一個段，需將其陰極接腳連接到較低的電壓（接地或電流吸收端），同時將共陽極接腳連接到較高的電壓（Vcc），從而完成電路並允許電流通過該特定LED。透過控制哪些陰極接腳相對於活動的陽極接腳是有效的，可以形成不同的數字和一些字母。

14. 技術趨勢

雖然離散式七段LED顯示器在特定應用中仍然相關，但顯示技術的更廣泛趨勢正朝著整合解決方案發展：

• 整合驅動器顯示器：將LED陣列、多工電路，有時甚至是簡單的串列介面（I2C、SPI）整合在單一PCB上的模組，簡化了終端工程師的設計。
• 轉向OLED與LCD：對於需要更複雜圖形或字母數字的應用，有機LED（OLED）和液晶顯示器（LCD）模組正變得更具成本競爭力，並提供更大的靈活性。
• 微型化與效率：LED晶片技術的持續發展不斷提高發光效率（每瓦流明），允許在相同功耗下實現更亮的顯示器，或在相同佔位面積內使用更小的晶片尺寸以獲得更高解析度。然而，用於紅/橙/黃色的基本AlInGaP技術仍然是高性能標準。

LTD-4608JR代表了一種成熟、可靠且廣為人知的技術，非常適合需要簡單、明亮、低成本數字讀數的應用。