LTC-3743KG LED顯示器規格書 - 0.3英吋字高 - AlInGaP綠色 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTC-3743KG是一款四位數數碼LED顯示器模組，專為需要清晰、明亮數字讀數的應用而設計。其字元高度為0.3英吋（7.4毫米），適用於各種電子設備中的中型顯示器。本裝置採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術來產生綠光。此材料系統以其高效率及在各種操作條件下的良好性能而聞名。顯示器具有黑色面板與白色發光段，提供高對比度以實現出色的可讀性。其結構為多工共陰極型，這是多數位顯示器的標準配置，旨在最大限度地減少所需的驅動接腳數量。

1.1 主要特點

• 0.3英吋字元高度：提供清晰且易於辨識的字元尺寸。
• 連續均勻發光段：確保所有數字的視覺外觀一致且專業。
• 低功耗需求：專為節能操作設計，適用於電池供電或低功耗裝置。
• 優異的字元外觀：黑色背景與點亮的白色發光段之間具有高對比度。
• 高亮度與高對比度：AlInGaP晶片提供強烈的發光強度，即使在光線充足的環境下也清晰可見。
• 寬廣視角：允許從廣泛的角度觀看顯示器，而不會顯著損失亮度或清晰度。
• 固態可靠性：相較於其他顯示技術，LED具有長使用壽命以及抗衝擊和振動的特性。
• 無鉛封裝：符合RoHS（有害物質限制）指令，適用於現代電子製造。

1.2 裝置識別

型號LTC-3743KG特指一款AlInGaP綠色、多工共陰極顯示器，並具有右側小數點配置。此命名慣例有助於識別確切的技術、電氣配置和機械變體。

2. 技術參數詳解

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性損壞的極限。在此條件下操作不保證正常。

• 每段功耗：70 mW。這是單個LED發光段可安全消耗的最大功率。
• 每段峰值順向電流：60 mA。這是在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）允許的最大瞬時電流。它顯著高於連續電流額定值。
• 每段連續順向電流：在25°C時為25 mA。當環境溫度超過25°C時，此電流以0.28 mA/°C的速率線性遞減。例如，在85°C時，最大允許連續電流約為：25 mA - (0.28 mA/°C * (85°C - 25°C)) = 8.2 mA。
• 操作溫度範圍：-35°C 至 +105°C。裝置額定在此環境溫度範圍內運作。
• 儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。
• 焊接條件：裝置可承受波峰焊接，焊錫尖端位於安裝平面下方1/16英吋（約1.6毫米），在260°C下持續3秒。組裝期間裝置本身的溫度不得超過其最高額定溫度。

2.2 電氣與光學特性

這些是在環境溫度（Ta）為25°C時測量的典型性能參數。

• 平均發光強度（Iv）：在順向電流（IF）為1 mA時，為200 - 630 ucd（微燭光）。此寬範圍表示亮度分級過程。
• 峰值發射波長（λp）：在IF=20mA時為571 nm（典型值）。這是發射光強度最高的波長。
• 譜線半高寬（Δλ）：在IF=20mA時為15 nm（典型值）。這測量發射波長的分佈；較小的值表示更單色（純色）的光。
• 主波長（λd）：在IF=20mA時為572 nm（典型值）。這是人眼感知到最匹配光顏色的單一波長。
• 每晶片順向電壓（VF）：在IF=20mA時為2.05V（最小值），2.6V（典型值），容差為±0.1V。這是驅動電路設計的關鍵參數。
• 每段反向電流（IR）：在反向電壓（VR）為5V時為100 µA（最大值）。此參數僅供測試用途；禁止連續反向偏壓操作。
• 發光強度匹配比：在IF=10mA時，相似發光區域的最大值為2:1。此規格確保外觀均勻，指定了發光段之間最大允許的亮度變化。
• 串擾：≤2.5%。此參數測量當驅動一個發光段時，非選中發光段的非預期發光程度，此值應極小。

3. 機械與封裝資訊

顯示器採用標準通孔DIP（雙列直插式封裝）樣式。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米（mm）。
• 除非另有說明，一般公差為±0.25 mm。
• 接腳尖端偏移公差為±0.4 mm。
• 為確保光學品質，對異物（≤10 mil）、彎曲（≤反射器長度的1%）、發光段內氣泡（≤10 mil）以及表面油墨污染（≤20 mil）設有限制。

4. 接腳連接與內部電路

本裝置有24個接腳。內部電路為多工共陰極配置。這意味著每個數字的LED陰極連接在一起（形成數字選擇線），而每種發光段類型（A、B、C、D、E、F、G、DP）的陽極則跨所有數字連接。要點亮特定數字上的特定發光段，需將對應的數字陰極驅動為低電位（接地），同時將對應的發光段陽極驅動為高電位（需串聯限流電阻）。接腳定義表明確說明了每個接腳的功能，包括發光段陽極、數字陰極，以及小數點（DP1、DP2、DP3）和其他指示燈（UDP、LC、L1、L2、L3）等特殊功能的連接。

5. 性能曲線分析

雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類裝置的典型曲線包括：

• IV（電流-電壓）曲線：顯示順向電流與順向電壓之間的關係，此關係為非線性。這對於設計限流電路至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流：展示光輸出如何隨電流增加，通常在操作範圍內呈近線性關係。
• 發光強度 vs. 環境溫度：顯示當LED的接面溫度升高時，光輸出如何下降。這凸顯了熱管理的重要性。
• 光譜分佈：繪製光強度對波長的圖表，顯示峰值波長、主波長和光譜半高寬。

6. 焊接、組裝與儲存指南

6.1 應用注意事項

這些是確保可靠操作的關鍵指南：

• 預期用途：適用於普通電子設備。對於安全關鍵應用（航空、醫療等），請諮詢製造商。
• 遵守額定值：必須遵守絕對最大額定值以避免損壞。
• 電流與溫度：超過建議的驅動電流或操作溫度會導致光衰加速或故障。
• 電路保護：驅動電路必須防止電源循環期間的反向電壓和電壓瞬變。
• 恆流驅動：建議使用以確保亮度一致和壽命長久，因為LED亮度是電流的函數，而非電壓。
• 順向電壓範圍：驅動電路必須適應完整的VF範圍（2.05V至2.7V），以確保始終提供目標電流。
• 熱降額：必須根據預期的最高環境溫度，使用降額曲線來選擇操作電流。
• 避免反向偏壓：可能導致金屬遷移，增加漏電流或造成短路。
• 避免熱衝擊：在潮濕環境中溫度急劇變化可能導致凝結。
• 機械處理：避免對顯示器本體施加異常力。
• 薄膜應用：如果使用壓敏薄膜/覆蓋層，避免讓其與前面板直接接觸，以防止移位。
• 多顯示器分級使用：在一個組件中使用多個顯示器時，請選擇來自相同亮度/顏色分級的單元，以避免外觀不均勻。

6.2 儲存條件

正確的儲存對於防止接腳氧化和保持可焊性至關重要。

• 標準條件（在原包裝中）：5°C至30°C，相對濕度（RH）低於60%。
• 不當儲存的後果：可能發生接腳氧化，使用前需要重新電鍍。
• 庫存管理：盡快使用顯示器；避免長期大量儲存。
• 濕度敏感性：如果產品未在密封的防潮袋中，或袋子已打開超過6個月，建議在60°C下烘烤48小時，並在一週內完成組裝。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

LTC-3743KG非常適合用於：

• 測試與測量設備（萬用表、電源供應器）。
• 工業控制面板和製程指示器。
• 消費性電子產品，如音頻放大器、時鐘收音機或廚房電器。
• 銷售點終端機和資訊顯示器。
• 任何需要清晰、可靠的多位數數字讀數的裝置。

7.2 設計考量

• 驅動IC選擇：使用專用的LED顯示器驅動器或具有足夠汲入/源出電流能力及多工支援的微控制器。
• 電流限制：始終為每條陽極線路使用串聯電阻或恆流驅動器。根據電源電壓、LED順向電壓（使用最大VF以計算最壞情況電流）和期望的順向電流來計算電阻值。
• 多工頻率：選擇足夠高的刷新率以避免可見閃爍（通常>60 Hz）。確保多工操作中的峰值電流不超過絕對最大額定值。
• PCB佈局：確保通往顯示器驅動器的電源走線乾淨以避免雜訊。遵循尺寸圖中的建議焊盤圖形。
• 熱管理：在高環境溫度應用中，考慮降低驅動電流或改善通風，以保持在降額電流限制內。

8. 技術比較與差異化

基於AlInGaP技術的LTC-3743KG具有明顯優勢：

• 相較於傳統GaP（磷化鎵）綠色LED：AlInGaP通常提供更高的亮度和效率、更好的溫度穩定性以及更飽和的綠色。
• 相較於螢光粉藍光/白光LED：這是一種直接發射的綠色LED，因此不會隨時間發生螢光粉劣化，並且提供純粹的光譜輸出，沒有螢光粉轉換白光LED的寬廣光譜。
• 相較於更大/更小的顯示器：0.3英吋的字元高度在可讀性和緊湊性之間取得平衡，適合空間有限但需要從中等距離清晰辨識的應用。

9. 常見問題（FAQ）

問：多工共陰極設計的目的是什麼？

答：它大幅減少了所需的接腳數量。一個非多工的4位數、7段顯示器需要4*7 + 4 = 32個接腳。多工版本使用7條發光段線 + 4條數字線 + 一些額外線路 = 24個接腳，簡化了PCB和驅動電路。

問：如何計算限流電阻值？

答：使用歐姆定律：R = (電源電壓 - LED順向電壓) / 期望電流。對於5V電源，最大VF為2.7V，期望電流為10mA：R = (5V - 2.7V) / 0.010A = 230歐姆。使用下一個標準值（例如220歐姆）並驗證實際電流。

問：為什麼建議使用恆流驅動而非恆壓驅動？

答：LED發光強度主要是順向電流（IF）的函數。順向電壓（VF）可能因單體不同和溫度而異。恆流源確保無論這些VF變化如何，亮度都保持一致，而使用簡單電阻配合恆壓電源會導致亮度變化。

問：發光強度匹配比2:1是什麼意思？

答：這意味著在同一測試條件下，一組中最亮的發光段亮度不應超過最暗發光段的兩倍。這確保了整個顯示器的視覺均勻性。

10. 工作原理簡介

LTC-3743KG基於半導體電致發光原理。AlInGaP材料形成一個p-n接面。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，電子和電洞被注入活性區域並在此復合。在AlInGaP中，這種復合主要以光子（光）的形式釋放能量，波長位於綠色範圍（約572 nm）。鋁、銦、鎵和磷的特定合金成分決定了能隙能量，從而決定了發射光的顏色。黑色面板和白色發光段是封裝光學系統的一部分，旨在吸收環境光（減少反射）並有效地將內部產生的光引導通過所需的發光段形狀，創造出高對比度。