LTD-6740KD-06J LED顯示器規格書 - 0.56英吋數位高度 - AlInGaP超紅光 - 2.6V順向電壓 - 70mW功率 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTD-6740KD-06J是一款雙位數七段式發光二極體（LED）顯示模組。其主要功能是在各種電子設備中提供清晰、易讀的數值讀數。其核心技術採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料來產生超紅光發射。這種在半透明GaAs基板上生長的材質系統，以其在紅色光譜區域的高效率和亮度而聞名。該裝置採用灰色面板搭配白色段碼標記，提供高對比度的外觀，非常適合使用者介面。

1.1 主要特性與優勢

此顯示器設計具備多項以使用者為中心及性能導向的特性：

• 數位高度：0.56英吋（14.22公釐），提供極佳的能見度。
• 段碼均勻性：每個段碼連續且均勻的光發射，確保字元外觀的一致性。
• 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，增強了在各種環境光照條件下的可讀性。
• 視角：寬廣的視角允許從偏軸位置讀取顯示內容。
• 可靠性：固態結構提供長使用壽命，並具備抗衝擊和振動的能力。
• 分級：裝置根據發光強度進行分類（分級），確保在多數位應用中亮度匹配的一致性。
• 環保合規：封裝為無鉛設計，符合RoHS（有害物質限制）指令。

1.2 目標應用與市場

此顯示器適用於普通電子設備。典型的應用領域包括辦公室自動化設備（例如計算機、桌鐘）、通訊裝置、儀表板、家用電器以及需要清晰數值指示的消費性電子產品。其設計用於在標準操作條件下要求高可靠性的應用。

2. 技術規格與客觀解讀

本節提供裝置電氣與光學參數的詳細客觀分析。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致裝置永久損壞的應力極限。不建議在達到或超過這些極限的條件下操作。

• 每段功耗：最大70 mW。此極限對於熱管理至關重要。
• 每段峰值順向電流：90 mA，但僅在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）。此額定值適用於短暫的高電流脈衝，而非連續操作。
• 每段連續順向電流：從25°C時的25 mA開始，以0.28 mA/°C的速率線性遞減。這意味著允許的連續電流會隨著環境溫度（Ta）升高而降低，以防止過熱。
• 每段逆向電壓：最大5 V。超過此值可能導致接面崩潰。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。裝置額定適用於工業級溫度範圍。
• 焊接溫度：260°C持續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

這些是在Ta=25°C下測量的典型操作參數，定義了裝置在正常條件下的性能。

• 平均發光強度（Iv）：在順向電流（IF）為1 mA時，最小320 ucd，典型值700 ucd。這是衡量亮度的關鍵指標。
• 峰值發射波長（λp）：在IF=20mA時，典型值為650 nm，位於光譜的超紅光區域。
• 主波長（λd）：典型值為639 nm。這是人眼感知到的波長。
• 每晶片順向電壓（VF）：在IF=20mA時，最小2.1V，典型值2.6V。此參數對於設計限流電路至關重要。
• 每段逆向電流（IR）：在VR=5V時，最大100 µA。這是一個漏電流規格。
• 發光強度匹配比：同一發光區域內的段碼，最大為2:1。這確保了段碼之間的視覺一致性。
• 串擾：≤ 2.50%。此規格定義了相鄰段碼之間非預期的光洩漏量。

3. 分級系統說明

規格書指出裝置根據發光強度進行分類。這指的是分級過程，即製造的LED根據在標準測試電流（1mA）下測量的光輸出（Iv）進行分類。落在特定強度範圍內的裝置被分組到不同的級別中。這使得設計師可以從同一級別中選擇零件，以確保組裝中所有數位和段碼的亮度均勻，避免顯示外觀斑駁或不均。具體的分級代碼在模組上標記為Z。

4. 性能曲線分析

雖然提供的PDF摘錄提到了典型電氣/光學特性曲線，但具體圖表並未包含在文本中。通常，LED顯示器的此類曲線會包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流（I-V曲線）：顯示光輸出如何隨電流增加，通常為非線性關係。它有助於確定達到所需亮度的工作點。
• 順向電壓 vs. 順向電流：說明二極體的I-V特性，對於驅動器設計至關重要。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示光輸出如何隨著接面溫度升高而降低，突顯了熱管理的重要性。
• 光譜分佈：相對強度對波長的圖表，顯示了AlInGaP LED以650 nm為中心的窄頻寬特性。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此顯示器採用標準的雙位數七段式穿孔封裝。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為公釐，除非另有說明，一般公差為±0.25公釐。
• 指定了接腳長度（需參照文件中註記的修訂）。建議的PCB孔徑為1.30公釐。
• 提供了接腳尖端偏移、異物、段碼內氣泡、反射器彎曲以及表面油墨污染的公差，以定義視覺和機械品質。

5.2 接腳連接與電路圖

此裝置採用18接腳配置。它屬於共陰極類型，這意味著每個數位所有LED的陰極（負極端）在內部連接在一起。內部電路圖顯示了兩組獨立的七段碼加一個小數點，每組對應一個數位。接腳定義表明確定義了每個接腳的功能（例如，接腳1：數位1的陽極E，接腳14：數位1的共陰極）。正確解讀此表對於正確的PCB佈局和多工驅動電路設計至關重要。

5.3 極性與標記

模組上標記有零件編號（LTD-6740KD-06J）、YYWW格式的日期代碼、製造國家以及分級代碼（Z）。組裝時的正確方向至關重要，可從封裝圖上的接腳1標識符來確定。

6. 焊接與組裝指南

6.1 焊接溫度曲線

規格書提供了特定的焊接條件以防止熱損壞：

• 自動焊接：260°C持續5秒，測量點位於安裝平面下方1.6公釐（1/16英吋）處。
• 手動焊接：350°C ±30°C，最多持續5秒。

遵守這些時間和溫度限制至關重要。過高的熱量或長時間暴露會損壞塑膠封裝、內部接線或LED半導體材料本身。

6.2 儲存與處理

除了儲存溫度範圍（-35°C至+105°C）外，雖然未明確詳細說明，但在處理這些裝置時應遵循標準的ESD（靜電放電）預防措施。應將其儲存在乾燥、防靜電的環境中。

7. 包裝與訂購資訊

包裝規格是分層的：

• 每管數量：20個顯示器裝於一管。
• 每內盒管數：30管，因此每內盒共600個單位。
• 每外盒管數：120管，因此每外盒共2400個單位。

訂購的主要零件編號為LTD-6740KD-06J。後綴-06J可能表示特定選項，例如小數點位置（右側）、顏色（灰色面板/白色段碼），以及可能的光強度分級。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

作為共陰極顯示器，通常使用多工技術驅動。微控制器或專用驅動IC依序啟動每個數位的共陰極（吸收電流），同時為該數位提供相應的段碼陽極數據（提供電流）。與靜態驅動相比，此方法減少了所需的I/O接腳數量。每個段碼陽極必須使用外部限流電阻（或穩流源），以將順向電流（IF）設定為所需值，通常在5-20 mA之間，具體取決於所需的亮度和功率預算。

8.2 設計考量

• 電流限制：務必使用串聯電阻。計算電阻值公式為 R = (Vcc - VF) / IF，其中VF取自規格書（例如，典型值2.6V）。
• 多工頻率：使用足夠高的刷新率以避免可見閃爍，通常每個數位高於60 Hz。
• 多工中的峰值電流：當以工作週期（DC）進行多工時，段碼的瞬時電流可能高於平均值。確保峰值電流不超過峰值順向電流的絕對最大額定值（在指定條件下為90 mA）。
• 熱管理：確保PCB和整體設計允許散熱，特別是在接近最大額定值或高環境溫度下操作時。

9. 技術比較與差異化

LTD-6740KD-06J的主要差異化因素在於其採用了AlInGaP超紅光技術及其特定的機械/光學規格。與舊式的GaAsP或GaP紅光LED相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率和亮度。與其他顏色或技術相比，650 nm的超紅光波長提供了獨特、飽和的紅色。0.56英吋的數位高度、灰色面板/白色段碼組合以及共陰極配置，使其定位於滿足特定的可讀性和介面設計需求。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q1：峰值波長（650 nm）和主波長（639 nm）有何不同？

A1：峰值波長是光譜中功率輸出最大的點。主波長是能產生與LED輸出相同顏色感知的單一波長。對於像這種紅光LED的單色光源，由於人眼敏感度曲線的形狀，它們很接近但並不完全相同。

Q2：我可以用5V電源驅動此顯示器嗎？

A2：可以，但必須使用限流電阻。例如，要使用5V電源達到典型的IF 20 mA，VF為2.6V：R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120歐姆。標準的120Ω電阻是合適的。

Q3：發光強度匹配比 ≤ 2:1是什麼意思？

A3：這意味著裝置中最亮的段碼，其亮度不會超過同一發光區域內最暗段碼亮度的兩倍。這確保了視覺上的均勻性。

Q4：為什麼連續順向電流會有遞減曲線？

A4：隨著溫度升高，LED的散熱能力下降。為了防止接面溫度超過安全限制，必須降低允許的最大連續電流。0.28 mA/°C的遞減係數提供了此降低的指導原則。

11. 實務設計與使用案例

案例：設計一個簡單的數位電壓表讀數

一位設計師正在使用帶有ADC的微控制器構建一個2位數的直流電壓表。選擇LTD-6740KD-06J是因為其可讀性。微控制器將運行多工常式。其兩個I/O接腳配置為開汲極輸出，以吸收兩個共陰極（數位1和2）的電流。另外八個I/O接腳（7段碼 + 1小數點）配置為透過150Ω電阻向段碼陽極提供電流。軟體以100 Hz的速率掃描每個數位，將測量的電壓轉換為BCD格式，並從查找表中查找對應的7段碼圖案輸出到陽極。灰色面板在光線充足的實驗室環境中提供了良好的對比度。

12. 工作原理

LED是一種半導體二極體。當施加超過其能隙能量的順向電壓於p-n接面時，電子和電洞在主動區域（此處為AlInGaP層）復合。這種復合以光子（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。AlInGaP的能隙對應於紅/橙光。在七段式顯示器中，多個獨立的LED晶片按照段碼的圖案安裝，並根據接腳定義圖進行電氣互連。

13. 技術趨勢

雖然像這樣的傳統穿孔式七段顯示器在許多應用中仍然相關，但顯示技術的更廣泛趨勢是朝向表面黏著元件（SMD）封裝，以實現自動化組裝、更高密度和更低剖面。此外，也有整合的趨勢，即將驅動電路與顯示模組結合。再者，對於數值讀數，點矩陣或完全整合的字母數字顯示器提供了更大的靈活性。然而，離散式七段LED的簡單性、穩固性、高亮度以及出色的可讀性，確保了它們在儀器儀表、工業控制以及偏好經典、高度易讀數值顯示的應用中持續被使用。