LTC-4627JD-01 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-4627JD-01是一款專為數值讀取應用設計的四位數七段式LED顯示器。每個數位字元高度為0.4英吋（10.0毫米），提供清晰易讀的字元，適用於各種電子設備介面。本裝置採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術，產生超紅光發射。其特點為灰色面板搭配白色段位，增強了對比度與可讀性。顯示器採用多工掃描共陽極結構，此為多數位顯示器的標準配置，旨在最小化所需的驅動接腳數量。

1.1 主要特點

• 數位高度：0.4英吋（10.0毫米）。
• 段位設計：連續均勻的段位，確保字元外觀一致。
• 電源效率：低功耗需求。
• 光學性能：優異的字元外觀、高亮度及高對比度。
• 視角：寬廣視角。
• 可靠性：固態可靠性。
• 品質控管：依發光強度分級（分檔）。
• 環境合規性：符合RoHS指令的無鉛封裝。

1.2 裝置識別

型號LTC-4627JD-01特指一款採用AlInGaP超紅光LED、具備右側小數點的多工掃描共陽極顯示器。

2. 技術規格詳解

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極限。不保證在此條件下運作。

• 每段功耗：70 mW
• 每段峰值順向電流：90 mA（於1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）
• 每段連續順向電流：25 mA（於25°C），超過25°C時以每°C 0.28 mA線性遞減。
• 工作溫度範圍：-35°C 至 +105°C
• 儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C
• 焊接條件：波峰焊接於260°C持續3秒，焊接點必須位於顯示器本體安裝平面下方至少1/16英吋（約1.6毫米）處。

2.2 電氣與光學特性

典型性能參數於環境溫度（Ta）25°C下量測。

• 平均發光強度（I_V）：200 - 650 μcd（於 I_F= 1 mA）。此為亮度的主要量測指標。
• 峰值發射波長（λ_p）：650 nm（於 I_F= 20 mA）。此為發射光強度最高的波長。
• 譜線半高寬（Δλ）：20 nm（於 I_F= 20 mA）。此指標表示色純度；數值越小，光色越接近單色光。
• 主波長（λ_d）：639 nm（於 I_F= 20 mA）。此為人眼感知的波長。
• 每晶片順向電壓（V_F）：2.1 V（最小值），2.6 V（典型值）（於 I_F= 20 mA）。容差為±0.1V。
• 每段逆向電流（I_R）：最大值 100 μA（於 V_R= 5V）。注意：此為測試條件；不允許連續逆向偏壓操作。
• 發光強度匹配比：最大值 2:1（對於同一發光區域內的段位，於 I_F= 1 mA). This ensures uniformity in brightness across segments.
• 串擾：≤ 2.5%。此規格定義當一段亮起而相鄰段位熄滅時，兩者間允許的最大漏光量。

2.3 發光強度分級系統

LED根據其在順向電流10 mA下量測的發光強度進行分級（分檔）。這讓設計師能為其應用選擇亮度一致的顯示器。分級表如下：

• E級：200 - 320 μcd
• F級：321 - 500 μcd
• G級：501 - 800 μcd
• H級：801 - 1300 μcd
• J級：1301 - 2100 μcd

所選級別內的發光強度容差為±15%。對於在同一組件中使用多個顯示器的應用，強烈建議使用相同級別的顯示器，以避免亮度出現明顯差異（色調不均）。

3. 機械與封裝資訊

3.1 封裝尺寸

顯示器符合標準雙列直插式封裝（DIP）尺寸。除非另有說明，所有尺寸單位為毫米，一般公差為±0.25毫米。關鍵機械注意事項包括：

• 接腳尖端偏移公差：±0.4毫米。
• 段位上的異物：≤ 10 mil（約0.254毫米）。
• 反射器彎曲：≤ 其長度的1%。
• 段位內的氣泡：≤ 10 mil。
• 表面油墨污染：≤ 20 mil（約0.508毫米）。
• 建議的PCB接腳孔徑：1.0毫米。

3.2 接腳配置與電路圖

顯示器採用16接腳配置，但並非所有接腳實際存在或電氣連接。其為多工掃描共陽極類型。內部電路圖顯示四個共陽極接腳（每個數位一個）以及每個段位（A-G及DP）的共陰極接腳。接腳連接表如下：

• 接腳 1：數位1的共陽極
• 接腳 2：數位2的共陽極
• 接腳 3：段位D的陰極
• 接腳 4：段位L1、L2、L3的共陽極（可能用於自訂圖示）
• 接腳 5：段位E的陰極
• 接腳 6：數位3的共陽極
• 接腳 7：小數點（DP）的陰極
• 接腳 8：數位4的共陽極
• 接腳 9：無連接
• 接腳 10：無接腳
• 接腳 11：段位F的陰極
• 接腳 12：無接腳
• 接腳 13：段位C及L3的陰極
• 接腳 14：段位A及L1的陰極
• 接腳 15：段位G的陰極
• 接腳 16：段位B及L2的陰極

4. 性能曲線與分析

規格書包含典型的特性曲線，對於詳細電路設計至關重要。這些曲線以圖形方式呈現不同條件下關鍵參數之間的關係。設計師應參考這些曲線以進行：

• 順向電流 vs. 順向電壓（I_F-V_F曲線）：顯示非線性關係，對於設計限流電路至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流（I_V-I_F曲線）：指示亮度如何隨驅動電流變化，有助於針對所需亮度和功耗進行優化。
• 發光強度 vs. 環境溫度（I_V-T_a曲線）：Demonstrates the derating of light output as temperature increases, which is vital for applications in high-temperature environments.
• 相對光譜分佈：說明在波長光譜上發射的光強度，中心位於650 nm的峰值波長。

5. 應用指南與注意事項

5.1 設計與應用考量

• 預期用途：適用於普通電子設備（辦公室、通訊、家用）。未經事先諮詢與評估，不建議用於安全關鍵系統（航空、醫療等）。
• 驅動電路設計：
  • 定電流驅動：強烈建議使用，以確保穩定的發光強度與使用壽命。
  • 電壓範圍：電路必須能適應完整的順向電壓（V_F）範圍（考慮容差為2.0V至2.7V），以提供預期的電流。
  • 保護：應加入防止電源循環期間逆向電壓和瞬態尖峰的保護措施。
  • 電流遞減：在考慮最高環境溫度後選擇工作電流，因為最大連續電流在超過25°C時會遞減。
• 熱與環境：
  • 避免在超過建議的電流/溫度下操作，以防止光衰加速。
  • 在潮濕環境中避免溫度劇烈變化，以防止顯示器上產生凝結水。
• 機械處理：組裝時請勿對顯示器本體施加異常外力。若貼有裝飾膜，請避免其與前面板/蓋板直接接觸，因為外力可能使其移位。
• 多顯示器組裝：使用來自相同發光強度級別的顯示器，以確保外觀均勻。
• 可靠性測試：若最終產品需要進行跌落或振動測試，應在設計定案前分享條件以供評估。

5.2 儲存條件

為保持性能並防止接腳氧化等問題，顯示器應在其原始包裝中，於以下條件下儲存：

• 溫度：5°C 至 30°C
• 相對濕度：低於 60% RH

6. 焊接與組裝指南

建議的焊接方法為波峰焊接。關鍵參數是確保PCB上的焊接點位於顯示器本體安裝平面下方至少1.6毫米（1/16英吋）處，以防止過多熱量到達塑膠本體和LED晶片。焊接溫度應為260°C，持續時間3秒。在此過程中，顯示器單元本身的溫度不得超過其最高額定溫度。

7. 技術比較與定位

LTC-4627JD-01定位為一款可靠、中等亮度的數值顯示解決方案。其主要差異化特點包括：

• AlInGaP技術：與舊式用於紅光LED的GaAsP或GaP技術相比，提供更高的效率和更好的溫度穩定性，從而實現具有良好亮度的超紅光分類。
• 0.4英吋數位高度：常見尺寸，在可讀性和電路板空間消耗之間取得平衡，適用於儀表板、消費性電器和工業控制裝置。
• 分級確保一致性：提供發光強度分級是品質控管的標誌，使大量生產中的性能可預測。
• 符合RoHS規範：符合現代無鉛製造的環保法規。

8. 常見問題（基於技術參數）

問：峰值波長（650nm）與主波長（639nm）有何不同？

答：峰值波長是光譜發射最高的物理點。主波長是人眼感知的、與光源顏色相匹配的單一波長。對於這種深紅光LED，人眼感知的波長略短於物理峰值。

問：為何建議使用定電流驅動而非定電壓驅動？

答：LED亮度主要是電流的函數。順向電壓（V_F）具有製造容差且隨溫度變化。定電流源確保流經每個段位的電流相同（從而亮度一致），不受這些V_F variations.

問：我可以用微控制器直接驅動此顯示器嗎？

答：不行。每段連續電流為25mA，超過了微控制器GPIO接腳的典型額定電流（通常絕對最大值為20-25mA）。您必須使用外部驅動器，例如電晶體陣列或專用LED驅動IC，這也有助於實現四位數顯示器所需的多工掃描。

問：多工掃描共陽極對我的電路設計意味著什麼？

答：這意味著每個數位的LED陽極在內部連接在一起（數位1陽極、數位2陽極等）。要顯示一個數字，您需依序一次開啟一個數位的共陽極，同時對所需段位施加正確的陰極圖案。此過程快速循環（通常>100Hz），以產生所有數位同時亮起的錯覺，從而大幅減少所需的I/O接腳數量。

9. 設計與使用案例研究

情境：設計數位萬用電錶顯示器

一位設計師正在設計一款四位數數位萬用電錶。他們選擇LTC-4627JD-01，因為其可讀性及紅色光，這在此類儀器中很常見。

1. 亮度選擇：萬用電錶可能在室內和室外使用。設計師選擇G級（501-800 μcd）的顯示器，以確保在各種光照條件下有足夠的亮度。
2. 驅動電路：選擇專用的多工掃描LED驅動IC。設計師將每段定電流設定為15 mA——遠低於25 mA的最大值——以確保長期可靠性，並考慮電錶外殼內可能較高的環境溫度。
3. PCB佈局：使用建議的1.0毫米孔徑用於接腳。在PCB佈局時需注意，確保散熱墊（如有）和走線能夠處理多個段位點亮時的累積電流。
4. 軟體：微控制器韌體實作多工掃描程序，以高頻率循環掃描四個數位陽極接腳。它還包含控制右側小數點（接腳7陰極）的邏輯。
5. 測試：在最終組裝前，於工作溫度範圍內測試樣品，以驗證亮度一致性，確保所選的驅動電流即使在溫度範圍的高端也合適。

10. 工作原理與技術趨勢

10.1 工作原理

本顯示器基於AlInGaP LED晶片。當施加超過晶片能隙電壓（約2V）的順向電壓時，電子和電洞在主動區複合，以光子形式釋放能量——此過程稱為電致發光。AlInGaP層的特定成分決定了能隙能量，從而決定了發射光的波長（顏色），在本例中為超紅光譜。七個段位是單獨的LED或排列成8字形圖案的LED晶片組。多工掃描是一種電子技術，利用人眼視覺暫留特性，通過快速順序點亮來以較少的線路控制許多LED。

10.2 技術趨勢

雖然七段顯示器仍然是基礎，但更廣泛的LED顯示技術領域正在發展。趨勢包括：

• 更高效率：持續的材料科學改進旨在提高每瓦流明數（光效），在相同亮度下降低功耗。
• 微型化：正在開發具有更小數位高度和間距的顯示器，用於緊湊型設備。
• 整合：驅動電子元件越來越多地整合到顯示模組中，簡化了系統設計。
• 先進材料：對鈣鈦礦和量子點等材料的研究，預示著未來顯示器將具有更廣的色域和可調特性。然而，對於標準數值指示器，像AlInGaP這樣的成熟技術在性能、可靠性和成本之間提供了最佳平衡。