LTC-4727JR LED顯示器規格書 - 0.4英吋數位高度 - 超紅光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTC-4727JR是一款四位數七段式LED顯示器模組，專為需要清晰、高可見度數值讀數的應用而設計。其數位高度為0.4英吋（10.0毫米），提供優異的遠距離可讀性。本裝置採用先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術，以產生超紅光輸出。此材料系統生長於不透明的GaAs基板上，以其高效率和穩定性著稱。顯示器採用灰色面板與白色段位設計，兩者協同作用提供高對比度，增強了各種照明條件下的字元清晰度。其主要目標市場包括工業控制面板、測試與量測設備、銷售點系統，以及其他需要可靠且明亮數值指示的電子裝置。

1.1 主要特色

• 0.4英吋（10.0毫米）數位高度：提供大型、易於閱讀的字元。
• 連續均勻段位：確保點亮的段位具有一致且專業的視覺外觀，無間隙或不規則。
• 低功耗需求：高效率設計，適用於電池供電或注重能源的應用。
• 優異的字元外觀：灰色面板與白色段位之間的高對比度，呈現銳利、輪廓分明的數字。
• 高亮度與高對比度：AlInGaP晶片產生強烈的超紅光，即使在明亮環境下也清晰可見。
• 寬廣視角：允許從廣泛的角度清晰地閱讀顯示器。
• 固態可靠性：相較於其他顯示技術，LED提供長操作壽命、抗震性和耐振動性。
• 發光強度分級：裝置依亮度等級進行分級，有助於多顯示器應用。
• 無鉛封裝（符合RoHS規範）：依據限制有害物質的環保法規製造。

1.2 裝置識別

型號LTC-4727JR特指一款採用AlInGaP超紅光LED、具有右側小數點配置的多工共陰極顯示器。此命名慣例有助於設計師快速識別元件的電氣配置與光學特性。

2. 機械與封裝資訊

LTC-4727JR的實體尺寸對於正確整合至終端產品設計至關重要。封裝為標準穿孔式，具有可安裝於印刷電路板（PCB）的接腳。所有主要尺寸均以毫米為單位提供，除非另有說明，一般公差為±0.25毫米。關鍵機械注意事項包括接腳尖端偏移的容許度、段位表面異物或油墨污染的限值，以及段位區域內允許的最大氣泡尺寸。反射器允許輕微彎曲，最多為其長度的1%。為獲得最佳機械配合與可靠的焊點，建議顯示器接腳使用0.9毫米的PCB孔徑。

3. 電氣配置與接腳定義

3.1 內部電路圖

LTC-4727JR採用多工共陰極架構。這意味著每個數位的LED陰極在內部連接在一起，而每個段位（A至G，以及DP）的陽極則在所有四個數位之間共享。此設計將所需的驅動接腳數量從32個（4位數 * 8段）大幅減少至僅12個，使其非常適合微控制器介面。

3.2 接腳連接詳情

16接腳雙列直插式封裝具有以下接腳分配：
接腳 1：數位1的共陰極
接腳 2：數位2的共陰極
接腳 3：段位D的陽極
接腳 4：段位L1、L2、L3的共陰極（可能用於冒號或其他指示器）
接腳 5：段位E的陽極
接腳 6：數位3的共陰極
接腳 7：小數點（DP）的陽極
接腳 8：數位4的共陰極
接腳 9：無連接
接腳 10：無接腳
接腳 11：段位F的陽極
接腳 12：無接腳
接腳 13：段位C和L3的陽極
接腳 14：段位A和L1的陽極
接腳 15：段位G的陽極
接腳 16：段位B和L2的陽極
接腳9、10和12未連接或不存在，這是顯示器接腳定義中標準化封裝尺寸的常見做法。

4. 額定值與特性

4.1 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。其指定於環境溫度（Ta）為25°C時。
每段位功耗：最大70 mW。
每段位峰值順向電流：90 mA，但僅在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1毫秒脈衝寬度）。此額定值適用於短暫的高電流多工驅動。
每段位連續順向電流：25°C時為25 mA。為防止過熱，此電流必須在溫度高於25°C時，每攝氏度線性降額0.33 mA。
操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。
焊接條件：顯示器可承受波峰焊或手工焊接，焊接位置在安裝平面下方1/16英吋（約1.6毫米）處，於260°C下最多持續3秒。組裝期間，裝置本體溫度不得超過最大額定值。

4.2 電氣與光學特性

這些是Ta=25°C時的典型操作參數，定義了裝置在正常使用下的性能。
平均發光強度（Iv）：當以順向電流（IF）1 mA驅動時，每段位範圍從最小320 µcd到典型值975 µcd。此高亮度是一項關鍵特色。
峰值發射波長（λp）：639 nm，將輸出置於光譜的超紅光區域。
譜線半寬度（Δλ）：20 nm，表示發射光的光譜純度。
主波長（λd）：631 nm，具有±1 nm的嚴格公差，確保各裝置間一致的色彩輸出。
每晶片順向電壓（VF）：在IF=20 mA時，典型值為2.6V，範圍從2.0V到2.6V，公差為±0.1V。此參數對於驅動電路設計至關重要。
每段位反向電流（IR）：當施加5V反向電壓（VR）時，最大值為100 µA。請注意，此為測試條件；禁止連續反向偏壓操作。
發光強度匹配比：相似發光區域內的LED最大為2:1。這意味著顯示器中最亮的段位亮度不會超過最暗段位的兩倍，確保均勻性。
串擾規格：≤ 2.5%，最小化多工期間非選定段位的不必要照明。

4.3 典型性能曲線分析

雖然摘要中未提供具體的曲線數據點，但此類裝置的典型曲線將包括：
順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：顯示指數關係，對於確定目標電流所需的驅動電壓至關重要。該曲線會隨溫度而變化。
發光強度 vs. 順向電流（I-L曲線）：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，然後在極高電流下效率下降。
發光強度 vs. 環境溫度：顯示隨著接面溫度升高，光輸出的降額情況。相較於其他技術，AlInGaP LED通常表現出良好的高溫性能。
光譜分佈：繪製相對強度與波長的關係圖，中心約在639 nm，半寬度為20 nm，確認超紅光色點。

5. 應用指南與設計考量

5.1 一般應用注意事項

本顯示器適用於標準商業與工業電子設備。對於具有特殊可靠性要求或故障可能危及安全的應用，在設計採用前必須進行諮詢。遵守絕對最大額定值對於避免損壞至關重要。超過建議的驅動電流或操作溫度將加速光輸出衰減，並可能導致早期故障。驅動電路必須包含針對電源循環期間反向電壓和瞬態尖峰的保護。強烈建議採用恆流驅動方案而非恆壓，以確保無論順向電壓如何變化，發光強度都能保持穩定。電路設計必須能夠適應完整的VF範圍（2.0V至2.6V），以保證將預定電流輸送到所有段位。

5.2 電路設計與熱管理

必須根據預期的最高環境溫度選擇安全工作電流，並應用指定的降額係數（高於25°C時每攝氏度0.33 mA）。電路設計中必須嚴格避免反向偏壓，因為它可能導致LED晶片內的金屬遷移，增加漏電流或引起短路。設計師應實施限流電阻或專用的LED驅動器IC，並配置為共陰極多工驅動。應避免環境溫度的快速變化，特別是在潮濕環境中，因為這可能導致顯示器上凝結水氣，進而可能引發電氣或光學問題。

5.3 機械與組裝考量

組裝期間，避免對顯示器本體施加異常力。如果使用壓敏黏著劑貼附裝飾膜或濾光片，不建議讓此薄膜與前面板直接緊密接觸，因為外力可能導致其移位。對於在一套設備中使用兩個或更多顯示器的應用，強烈建議使用來自相同發光強度分級的顯示器，以防止裝置之間出現明顯的亮度或色調差異。如果終端產品要求顯示器進行跌落或振動測試，應提前評估具體測試條件以確保相容性。

6. 儲存與處理

為保持可焊性和性能，LED顯示器應儲存在其原始的防潮包裝中，並在受控條件下：溫度介於5°C至30°C之間，相對濕度低於60%。長時間在這些條件外儲存，或防潮袋開啟超過六個月，可能導致接腳氧化。建議管理庫存以避免長期儲存，並及時使用產品。如果懷疑有氧化，使用前可能需要對接腳進行重新鍍錫。

7. 技術比較與差異化

LTC-4727JR透過其使用AlInGaP技術實現超紅光發射而與眾不同。相較於舊式的GaAsP或GaP基紅光LED，AlInGaP提供顯著更高的發光效率，從而在相同驅動電流下產生更大的亮度。灰色面板/白色段位的組合，相較於具有擴散或著色面板的顯示器，提供了更優越的對比度。多工共陰極設計是多位數顯示器的標準但高效的架構，降低了系統成本與複雜性。其0.4英吋的數位尺寸定位於較小的指示器和較大的面板顯示器之間，使其成為需要從中等距離讀取資訊的設備的理想選擇。

8. 常見問題（FAQ）

問：峰值波長與主波長有何不同？
答：峰值波長（λp）是發射光譜強度達到最大值時的波長（639 nm）。主波長（λd）是與LED感知顏色相匹配的單色光波長（631 nm）。λd對於色彩規格更為相關。

問：為什麼建議使用恆流驅動？
答：LED亮度主要是電流的函數，而非電壓。順向電壓（VF）可能因裝置而異，並隨溫度變化。恆流源確保無論這些VF變化如何，都能一致地達到所需的發光強度。

問：如果我不使用專用驅動器IC，如何計算此顯示器的串聯電阻？
答：對於簡單的靜態驅動（非多工），使用歐姆定律：R = (電源電壓 - VF總和) / IF。VF總和是串聯段位（如果有的話）的順向電壓總和。選擇在連續額定值內的IF（例如10-20 mA），並確保電阻上的功耗是可接受的。對於多工驅動，使用峰值電流額定值和工作週期來計算平均電流。

問：發光強度分級是什麼意思？
答：在製造過程中，顯示器會根據其在標準測試電流下測得的光輸出進行測試和分類（分級）。這使得設計師可以購買來自相同亮度分級的裝置，確保多個顯示器並排使用時的視覺均勻性。

9. 設計與使用案例研究

情境：設計一款桌上型數位萬用電錶顯示器。
LTC-4727JR是一個絕佳的選擇。其0.4英吋的數字在工作台上提供清晰的可讀性。設計師將使用具有足夠I/O接腳的微控制器，以分時多工方式驅動四個共陰極和7-8個段位陽極。也可以使用專用的LED驅動器埠擴展器來減輕微控制器的此項任務。電路將在每個段位陽極線上包含限流電阻。將選擇電流值（例如15 mA）以提供充足的亮度，同時保持在預期最大內部機殼溫度（例如50°C）的降額限制內。超紅光顏色適合長時間觀看。在PCB佈局中，會注意將顯示器遠離電壓調節器等主要熱源。將使用經過濾波、穩定的電源以避免電壓尖峰。最後，可能會在顯示器上方放置中性密度濾光片或防眩光視窗，以增強在明亮實驗室照明下的對比度，並注意不要施加可能導致裝飾膜移位的壓力（如果使用的話）。