LTC-4627JR LED顯示器規格書 - 0.4英吋數位高度 - 超紅光 - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTC-4627JR是一款四位數七段式字母數字LED顯示器模組。其主要功能是在各種電子設備中提供清晰、明亮的數字及有限字符讀數。核心技術採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料產生超紅光發射。這種生長在不透明GaAs基板上的材料系統，以其在紅光譜中的高效率和優異色彩純度而聞名。該裝置具有灰色面板和白色段標記，增強了各種照明條件下的對比度和可讀性。它設計為多工共陽極類型，這是多數位顯示器的標準配置，以最小化所需的驅動接腳。

1.1 主要特性與優勢

• 緊湊且易讀：具有0.4英吋（10.0毫米）的數位高度，在尺寸和可見度之間提供良好平衡。
• 卓越的光學性能：提供高亮度和高對比度，確保字符清晰呈現。連續均勻的段提供一致的外觀。
• 節能：功耗低，適合電池供電或注重能源的應用。
• 優異視角：提供寬廣視角，允許從不同位置讀取顯示內容。
• 高可靠性：受益於固態可靠性，沒有會磨損的活動部件或燈絲。
• 品質保證：裝置已按發光強度分類，確保在指定等級內亮度一致。
• 環保合規：封裝為無鉛，符合RoHS（有害物質限制）指令製造。

1.2 裝置識別

零件編號LTC-4627JR特指一款超紅光、多工共陽極、帶右側小數點的顯示器。此命名慣例有助於精確識別裝置的電氣配置和光學特性。

2. 技術規格深入解析

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和故障。
• 每段峰值順向電流：最大90 mA，但僅在脈衝條件下（1/10佔空比，0.1毫秒脈衝寬度）。這適用於多工或簡短測試。
• 每段連續順向電流：在25°C時最大25 mA。此額定值隨環境溫度（Ta）升高超過25°C而線性降低，降額係數為0.33 mA/°C。例如，在50°C時，最大連續電流約為25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA。
• 工作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。
• 焊接條件：裝置可承受波峰焊接，焊錫槽位於安裝平面下方1/16英吋（≈1.6毫米），在260°C下持續3秒。組裝期間，裝置本體溫度不得超過其最大額定值。

2.2 電氣與光學特性（25°C典型值）

這些是在指定測試條件下保證的性能參數。

• 平均發光強度（I_V）：在順向電流（I_F）為1 mA時為200-650 µcd。此寬範圍表示裝置已按強度分級。
• 峰值發射波長（λ_p）：在I_F=20mA時為639 nm（典型值），將其置於超紅光區域。
• 譜線半高寬（Δλ）：20 nm（典型值），定義了光譜純度。
• 主波長（λ_d）：631 nm（典型值），容差為±1 nm。
• 每段順向電壓（V_F）：在I_F=20mA時為2.0V至2.6V，容差為±0.1V。這是驅動器設計的關鍵參數。
• 每段反向電流（I_R）：在反向電壓（V_R）為5V時最大100 µA。注意：此為測試條件；禁止連續反向偏壓操作。
• 發光強度匹配比（I_V-m）：在I_F=10mA時最大為2:1。這規定了段之間允許的最大亮度變化。
• 串擾：≤ 2.5%，意味著相鄰段的非預期照明極小。

3. 分級系統說明

規格書指出產品已按發光強度分類。這意味著一個分級流程，顯示器會根據在標準測試電流（可能為1mA或10mA）下測量的光輸出進行分類。設計人員可以從相同強度等級（例如400-500 µcd）中選取裝置，以確保組裝中多個顯示器的亮度均勻，避免注意事項中提到的色調不均問題。雖然本文檔未明確詳細說明波長/顏色或順向電壓的分類，但此類分類在LED製造中很常見，以保證一致的性能。

4. 性能曲線分析

規格書提及典型電氣/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包括：

• I-V（電流對電壓）曲線：顯示指數關係，突顯典型順向電壓（V_F）約在2.0-2.6V。
• 發光強度對順向電流（I_V對I_F）：展示光輸出如何隨電流增加而增加，直至最大額定極限。它有助於設計人員為期望的亮度和效率選擇工作點。
• 發光強度對環境溫度：顯示光輸出隨溫度升高而降低，強調在高溫環境中進行熱管理的必要性。
• 光譜分佈：相對強度對波長的圖表，中心約在639 nm（峰值）和631 nm（主波長），並具有指定的20 nm半高寬。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

顯示器具有標準的雙列直插式封裝（DIP）佔位面積。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。
• 瑕疵的品質控制限制：段上異物≤10密耳，墨水污染≤20密耳，段內氣泡≤10密耳。
• 反射器彎曲限制為其長度的≤1%。

5.2 接腳連接與極性

該裝置為共陽極類型。這意味著每個數位的LED陽極在內部連接在一起。接腳定義如下：

• 接腳1、2、6、8：分別為數位1、數位2、數位3和數位4的共陽極。
• 接腳4：左側冒號段（L1、L2、L3）的共陽極。
• 各個段（A、B、C、D、E、F、G、DP、L1、L2、L3）的陰極（負極）分佈在接腳3、5、7、11、13、14、15、16上。
• 接腳9、10、12標記為無連接或無接腳。

內部電路圖：示意圖顯示了多工排列。每個數位的陽極是分開的，而相同段位置（例如所有'A'段）的陰極則連接在一起。要點亮特定數位上的特定段，必須將其對應的數位陽極接腳驅動為高電位（正電壓），並將對應的段陰極接腳驅動為低電位（接地或吸收電流）。這種多工操作快速進行，以產生所有數位同時點亮的視覺效果。

6. 焊接、組裝與儲存指南

6.1 焊接

絕對最大額定值指定了波峰焊接曲線：260°C持續3秒，焊錫槽位於安裝平面下方1/16英吋。對於迴流焊接，應使用標準無鉛曲線，峰值溫度不得超過裝置的最大溫度額定值。必須注意避免在組裝過程中對顯示器本體施加機械應力。

6.2 儲存條件

正確的儲存對於防止接腳氧化和性能退化至關重要。

• 對於LED顯示器（如LTC-4627JR）：儲存在原始包裝中。建議條件：溫度5°C至30°C，濕度低於60% RH。如果儲存在這些條件之外，或防潮袋已打開超過6個月，建議將裝置在60°C下烘烤48小時，並在一週內使用。
• 一般原則：避免長期儲存大量庫存。及時消耗庫存以確保新鮮度並防止鍍錫引腳氧化。

7. 應用說明與設計考量

7.1 關鍵應用注意事項

• 預期用途：適用於普通電子設備（辦公室、通訊、家用）。未經事先諮詢和批准，不建議用於安全關鍵應用（航空、醫療、交通控制），因為故障可能危及生命或健康。
• 驅動器設計：
  • 定電流驅動：強烈建議使用定電流而非定電壓，以確保亮度一致並保護LED免受熱失控影響。
  • 電壓範圍：驅動電路必須適應完整的V_F範圍（2.0V-2.6V），以向所有裝置提供預期的電流。
  • 反向與暫態保護：電路必須防止電源開啟/關閉期間的反向電壓和電壓尖峰，以避免因金屬遷移和漏電流增加而造成的損壞。
  • 電流降額：在考慮最高環境溫度後選擇工作電流，使用超過25°C時0.33 mA/°C的降額係數。
• 環境：避免在潮濕環境中溫度快速變化，以防止顯示器上凝結水氣。
• 機械：如果使用前面板薄膜/圖形覆蓋層，避免讓其直接壓在顯示器表面，因為它可能會移位。如果應用涉及跌落/振動測試，請提前分享測試條件以供評估。
• 多顯示器單元的匹配：在一個單元中組裝兩個或更多顯示器時，請使用來自相同發光強度等級的裝置，以確保外觀均勻。

7.2 典型應用場景

LTC-4627JR非常適合需要清晰、中等尺寸數字讀數的應用，例如：

• 測試與測量設備（萬用表、電源供應器）。
• 工業控制面板和計時器。
• 消費性電器（微波爐、烤箱、音響設備）。
• 銷售點終端和基本資訊顯示器。
• 業餘愛好者和原型製作項目。

8. 技術比較與差異化

與標準GaAsP或GaP紅光LED等舊技術相比，LTC-4627JR中的AlInGaP超紅光LED晶片提供了顯著更高的亮度和效率。與一些現代白光或側光顯示器相比，它在純紅指示方面提供了更優異的色彩飽和度和視角。其0.4英吋的數位尺寸填補了較小、較難閱讀的顯示器與較大、更耗電的顯示器之間的利基。共陽極多工設計是多數位顯示器的一種經濟高效且節省接腳的標準，儘管它比靜態驅動類型需要更複雜的驅動IC。

9. 常見問題（基於技術參數）

Q1：我應該為LTC-4627JR使用什麼驅動IC？

A：您需要一個能夠向共陽極接腳提供電流並從段陰極接腳吸收電流的多工驅動器。常見選擇是專用LED驅動IC，如MAX7219或TM16xx系列，或者具有足夠GPIO接腳和電流能力的微控制器，必要時使用外部電晶體。

Q2：如何計算限流電阻？

A：使用歐姆定律：R = (V_電源- V_F) / I_F。在計算中使用規格書中的最大V_F（2.6V），以確保即使裝置有差異，電流也絕不超過您選擇的I_F。對於5V電源和期望的I_F為10 mA：R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω。在多工電路中，始終將電阻放在陰極（吸收）側。

Q3：我可以在戶外使用它嗎？

A：工作溫度範圍（-35°C至+85°C）允許在許多戶外環境中使用。然而，需要考慮陽光下的可讀性（高對比度有幫助）、潛在的冷凝（避免溫度快速變化），並將顯示器密封在保護窗後面以防止濕氣和灰塵進入，因為裝置本身不防水。

Q4：為什麼推薦定電流驅動？

A：LED的順向電壓（V_F）隨溫度和裝置不同而變化。帶有串聯電阻的定電壓源提供近似的定電流，但它可能會變化。真正的定電流源確保LED始終獲得精確設計的電流，從而實現一致的亮度和更長的使用壽命，這在-35°C至+85°C的範圍內尤其重要。

10. 設計實例研究

情境：設計一個簡單的4位數計數器/計時器。

設計人員選擇LTC-4627JR是因為其可讀性和標準介面。他們使用一個具有內建計時器和足夠I/O的微控制器。四個GPIO接腳配置為輸出，通過小型NPN電晶體（例如2N3904）驅動數位陽極（接腳1、2、6、8）以提供所需電流。另外七個GPIO接腳（加上一個用於小數點）配置為開漏輸出，並直接連接到段陰極（A-G、DP），每個都有一個220Ω串聯電阻接地，以將段電流設定為約10-12mA（使用5V電源）。韌體實現多工常式，一次點亮一個數位陽極，同時啟動該數位的適當段陰極，快速循環所有四個數位（>60Hz）。灰色面板/白色段在產品前面板的深色壓克力窗後面提供了極佳的對比度。

11. 工作原理

LTC-4627JR基於半導體P-N接面中的電致發光原理運作。當施加超過二極體導通電壓（≈2.0V）的順向偏壓時，來自N型AlInGaP層的電子與來自P型層的電洞復合。此復合事件以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）——在本例中為約631-639 nm的超紅光。不透明的GaAs基板有助於將光向上反射，提高整體光輸出效率。七段式圖案是通過在每個段區域下方放置單獨的LED晶片或晶片陣列，並通過內部多工矩陣連接它們來創建的。

12. 技術趨勢

雖然像LTC-4627JR這樣的獨立七段式顯示器因其簡單性、高亮度和寬視角而在特定應用中仍然至關重要，但更廣泛的趨勢是朝向整合式點矩陣顯示器（包括LED和OLED）和TFT LCD發展。這些顯示器在顯示字符、圖形和動畫方面提供了更大的靈活性。然而，對於僅需要數字、少數字母以及極致清晰度/可靠性的應用，七段式技術仍在不斷發展。趨勢包括更高效率的材料、更低的工作電壓、用於自動化組裝的表面黏著裝置（SMD）封裝，以及具有整合驅動器和通訊介面（如I2C或SPI）的顯示器，以進一步簡化系統設計並減少微控制器接腳數量。