目錄
1. 產品概述
LTD-6410JG是一款專為數值讀取應用設計的雙位數七段式LED顯示器模組。其數位高度為0.56英吋（14.22毫米），提供清晰易讀的字元，適用於各種電子設備。此顯示器採用生長於GaAs基板上的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）LED晶片，以其在綠色光譜中的高效率與高亮度著稱。裝置具有灰色面板與白色段區，提供高對比度以提升可讀性。產品依發光強度進行分級，並採用符合RoHS指令的無鉛封裝。
1.1 主要特色
- 0.56英吋（14.22毫米）數位高度。
- 連續均勻的段區，確保外觀一致。
- 低功耗需求。
- 優異的字元外觀。
- 高亮度與高對比度。
- 寬廣視角。
- 固態可靠性。
- 依發光強度分級。
- 無鉛封裝（符合RoHS規範）。
1.2 裝置識別
型號LTD-6410JG指定了一款雙位數、共陽極、七段式顯示器，採用AlInGaP綠色LED並帶有右側小數點。
2. 機械與封裝資訊
顯示器封裝於標準的雙位數LED封裝內。關鍵尺寸與公差詳見封裝圖面。主要機械注意事項包括：
- 所有尺寸單位為毫米。除非另有說明，一般公差為±0.20毫米。
- 接腳尖端偏移公差為±0.4毫米。
- 對段區上的異物（≤10密耳）、表面油墨汙染（≤20密耳）、反射器彎曲（≤長度的1%）以及段區內的氣泡（≤10密耳）設有限制。
- 建議使用直徑1.30毫米的印刷電路板孔徑以獲得最佳配合。
模組上標示有型號（LTD-6410JG）、YYWW格式的日期代碼、製造國家以及用於發光強度分級的亮度分級代碼。
3. 電氣配置與接腳定義
3.1 內部電路圖
此顯示器採用共陽極配置。兩個數位共用一個共陽極接腳，而每個段區（A-G及DP）則各自擁有對應每個數位的獨立陰極接腳。此配置允許透過多工驅動來獨立控制兩個數位。
3.2 接腳連接表
此18接腳裝置的接腳分配如下：
- 接腳 1: 陰極 E (數位1)
- 接腳 2: 陰極 D (數位1)
- 接腳 3: 陰極 C (數位1)
- 接腳 4: 陰極 D.P. (數位1)
- 接腳 5: 陰極 E (數位2)
- 接腳 6: 陰極 D (數位2)
- 接腳 7: 陰極 G (數位2)
- 接腳 8: 陰極 C (數位2)
- 接腳 9: 陰極 D.P. (數位2)
- 接腳 10: 陰極 B (數位2)
- 接腳 11: 陰極 A (數位2)
- 接腳 12: 陰極 F (數位2)
- 接腳 13: 共陽極 (數位2)
- 接腳 14: 共陽極 (數位1)
- 接腳 15: 陰極 B (數位1)
- 接腳 16: 陰極 A (數位1)
- 接腳 17: 陰極 G (數位1)
- 接腳 18: 陰極 F (數位1)
4. 額定值與特性
4.1 絕對最大額定值 (Ta=25°C)
- 每晶片功耗: 70 mW
- 每晶片峰值順向電流 (1 kHz, 25%工作週期): 60 mA
- 每晶片連續順向電流: 25 mA (降額: 超過25°C時，每°C降低0.33 mA)
- 操作溫度範圍: -35°C 至 +105°C
- 儲存溫度範圍: -35°C 至 +105°C
- 焊接條件: 於260°C下，在安裝平面下方1/16英吋處持續5秒。
4.2 電氣與光學特性 (Ta=25°C)
- 平均發光強度 (IV): 320 (最小值), 750 (典型值) μcd @ IF=1 mA
- 峰值發射波長 (λp): 571 nm (典型值) @ IF=20 mA
- 譜線半高寬 (Δλ): 15 nm (典型值) @ IF=20 mA
- 主波長 (λd): 572 nm (典型值) @ IF=20 mA
- 每晶片順向電壓 (VF): 2.05 (最小值), 2.6 (最大值) V @ IF=20 mA
- 每晶片逆向電流 (IR): 100 μA (最大值) @ VR=5V
- 發光強度匹配比 (相似發光區域): 2:1 (最大值) @ IF=1 mA
- 串擾: ≤2.5%
備註: 發光強度使用CIE人眼響應濾波器量測。逆向電壓僅供測試用途，不適用於連續操作。
5. 典型性能曲線
規格書包含典型曲線，說明順向電流與發光強度之間的關係，以及順向電壓隨溫度變化的情況。這些曲線對於設計者至關重要，可在管理功耗與熱效應的同時，針對所需亮度優化驅動電流。高效率的AlInGaP技術通常在指定的操作範圍內，電流與光輸出呈現相對線性的關係。
6. 可靠性與環境測試
LTD-6410JG經過一系列基於軍用（MIL-STD）與日本工業（JIS）標準的全面可靠性測試，以確保長期性能與耐用性。
- 操作壽命測試 (RTOL):於室溫下，以最大額定電流測試1000小時。
- 高溫/高濕儲存 (THS):於65°C ±5°C與90-95%相對濕度下測試500小時。
- 高溫儲存 (HTS):於105°C ±5°C下測試1000小時。
- 低溫儲存 (LTS):於-35°C ±5°C下測試1000小時。
- 溫度循環 (TC):在-35°C與105°C之間進行30個循環。
- 熱衝擊 (TS):在-35°C與105°C的液體間進行30個循環轉移。
- 耐焊性 (SR):於260°C下浸入10秒。
- 可焊性 (SA):於245°C下浸入5秒。
7. 焊接與組裝指南
7.1 自動焊接
對於波焊或迴流焊，建議條件是將焊點溫度維持在260°C，最長5秒，量測點位於顯示器在PCB上安裝平面下方1/16英吋（約1.6毫米）處。
7.2 手動焊接
使用烙鐵時，烙鐵頭溫度應為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1/16英吋處量測。
8. 應用說明與注意事項
8.1 預期用途與限制
此顯示器專為辦公室、通訊與家庭應用中的普通電子設備設計。未經事先諮詢與資格認證，不建議用於安全關鍵系統（航空、醫療生命維持系統等）。
8.2 設計考量
- 絕對最大額定值:驅動電路必須設計為確保絕不超過電流、功率與溫度的絕對最大額定值。超出這些限制的操作可能導致嚴重的亮度衰減或災難性故障。
- 電流驅動:強烈建議使用恆流驅動而非恆壓驅動，以確保穩定的發光輸出與使用壽命。電流應根據所需亮度設定，通常每個段區在1 mA至20 mA之間。
- 逆向電壓保護:驅動電路必須包含針對逆向電壓與可能在開機或關機序列中發生的暫態電壓尖峰的保護。即使短暫暴露於逆向偏壓也可能損壞LED晶片。
- 熱管理:雖然裝置最高可操作至105°C，但較低的接面溫度可延長壽命並維持亮度。對於高環境溫度應用或使用較高驅動電流時，應考慮適當的PCB佈局，必要時加上散熱措施。
- 多工驅動:由於其共陽極、逐接腳的配置，此顯示器非常適合多工驅動。設計者必須確保多工頻率足夠高以避免可見閃爍（通常>60 Hz），並且每個多工週期中的峰值電流不超過絕對最大額定值。
9. 技術比較與優勢
相較於舊技術如標準GaP或GaAsP LED，採用AlInGaP技術提供了幾項關鍵優勢：
- 更高亮度與效率:AlInGaP LED在相同驅動電流下提供顯著更高的發光強度，從而實現更低的功耗或更亮的顯示效果。
- 卓越的色彩純度:其光譜特性（峰值571 nm，窄半高寬）產生飽和、純淨的綠色，視覺上清晰可辨，並在灰色背景上提供高對比度。
- 更好的溫度穩定性:相較於某些其他類型的LED，AlInGaP LED的順向電壓與發光輸出隨溫度變化的幅度通常較小，從而帶來更一致的性能。
- 分級分類:提供發光強度分級代碼，讓設計者可以選擇亮度匹配的顯示器，確保在多數位或多單元應用中外觀均勻。
10. 典型應用情境
LTD-6410JG非常適合廣泛的數值顯示應用，包括：
- 測試與量測設備（三用電錶、頻率計數器）。
- 工業控制面板與計時器。
- 消費性家電（微波爐、烤箱、洗衣機）。
- 音訊/視訊設備（擴大機、調諧器）。
- 銷售點終端機與計算機。
- 汽車改裝顯示器（需符合環境規格）。
11. 常見問題 (FAQ)
問：共陽極與共陰極有何不同？
答：在共陽極顯示器中，一個數位內所有LED的陽極連接在一起並接至正電源。透過將接地（低電位）信號施加到相應的陰極接腳來點亮段區。LTD-6410JG是一款共陽極裝置。
問：如何計算所需的限流電阻？
答：使用歐姆定律：R = (V電源- VF) / IF。例如，使用5V電源，每個段區的典型VF為2.3V，且期望的IF為10 mA：R = (5 - 2.3) / 0.01 = 270 Ω。為保守設計，請使用規格書中的最大VF值。
問：我可以直接從微控制器驅動此顯示器嗎？
答：大多數微控制器的GPIO接腳無法提供或吸收足夠的電流（通常最大20-25 mA，且常更低）。您將需要驅動電晶體（用於共陽極）以及可能的段區驅動IC（如具有更高電流能力的74HC595移位暫存器或專用LED驅動器）來安全有效地介接。
問：發光強度匹配比2:1是什麼意思？
答：這意味著在單一顯示單元內，在相同條件下量測時，任何段區的亮度不會低於最亮段區亮度的一半。這確保了視覺上的均勻性。
12. 設計與使用案例研究
情境：設計一個簡單的兩位數計數器。
一位設計師需要一個顯示器用於從00遞增至99的基本事件計數器。他們選擇LTD-6410JG，因為其清晰的可讀性與標準介面。
- 電路設計:他們使用一個小型微控制器來管理計數邏輯。微控制器的I/O接腳透過限流電阻（如上計算）連接到段區陰極。兩個共陽極接腳透過NPN電晶體連接到微控制器，以處理全亮數位（例如，數字"8"加上小數點）的較高累積電流。
- 軟體:韌體實作多工驅動。它開啟數位1的電晶體，設定陰極接腳以顯示十位數的值，等待短暫間隔（例如5毫秒），然後關閉數位1。接著開啟數位2的電晶體，設定陰極接腳以顯示個位數的值，等待，然後關閉。此循環快速重複。
- 結果:顯示器顯示穩定、無閃爍的兩位數數字。AlInGaP LED的高對比度與亮度使數字即使在中等光照環境下也易於閱讀。分級分類確保兩個數位看起來同樣明亮。
13. 工作原理
LED（發光二極體）是一種當電流以順向流過時會發光的半導體裝置。在LTD-6410JG中，發光材料是AlInGaP。當施加超過二極體閾值電壓（約2V）的順向電壓時，電子與電洞在半導體的主動區域中復合，以光子的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定成分決定了發射光的波長（顏色），在本例中為光譜的綠色區域（約571 nm）。七個段區是排列成8字型的獨立LED。透過選擇性地點亮這些段區的不同組合，可以形成數字0-9以及一些字母。
14. 技術趨勢
儘管像LTD-6410JG這樣的獨立七段式LED顯示器因其在專用數值應用中的簡單性、可靠性和成本效益而仍然高度相關，但更廣泛的顯示技術趨勢是顯而易見的。整體趨勢是朝向更高整合度發展，例如具有內建控制器（I2C或SPI介面）的顯示器，可減少微控制器接腳數量與軟體負擔。此外，在需要字母數字或圖形內容的應用中，點矩陣LED顯示器、OLED和LCD因其靈活性而日益普遍。然而，對於純數值輸出，尤其是工業或戶外環境中，高亮度、寬視角與長壽命至關重要，採用高效半導體材料（如AlInGaP）的傳統七段式LED顯示器仍然是卓越且穩健的選擇。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |