LTC-2723JD LED顯示器規格書 - 0.28英吋字高 - AlInGaP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-2723JD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、明亮的數字及有限的字母數字讀數。其核心技術採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）LED晶片，此技術以其在紅光光譜中的高效率和亮度而聞名。該裝置採用灰色面板搭配白色發光段，提供高對比度，實現出色的字元外觀與寬廣視角。其發光強度經過分級，並採用符合RoHS指令的無鉛封裝，適合考量環保的現代電子應用。

1.1 主要特性與優勢

• 字元高度：0.28英吋（7.0公釐），提供均衡尺寸，確保良好可見性且不佔用過多空間。
• 發光段設計：連續均勻的發光段確保照明一致，呈現專業美學。
• 電源效率：得益於高效率的AlInGaP技術，功耗需求低。
• 光學性能：高亮度與高對比度，增強了各種照明條件下的可讀性。
• 視角：寬廣視角，允許從不同位置讀取顯示內容。
• 可靠度：固態結構提供長使用壽命，並具備抗振動的穩固性。
• 分級：發光強度經過分類（分級），確保不同生產批次的亮度一致性。
• 環保合規性：符合RoHS規範的無鉛封裝。

1.2 裝置識別

零件編號LTC-2723JD特指一款AlInGaP高效率紅光、多工共陰極顯示器，並帶有右側小數點。此命名慣例有助於精確識別與訂購。

2. 機械與封裝資訊

本顯示器採用標準穿孔式封裝。規格書中提供了詳細的尺寸圖，所有主要尺寸均以公釐為單位標示。除非另有說明，主要公差通常為±0.20公釐。特別注意與組裝相關的公差：接腳尖端偏移為±0.4公釐，並建議最佳PCB孔徑為1.30公釐。模組上標示有零件編號（LTC-2723JD）、YYWW格式的日期碼、製造國家以及用於發光強度分級的等級代碼。

3. 電氣配置與接腳定義

3.1 內部電路與接腳連接

LTC-2723JD採用多工共陰極配置。這意味著每個數字的LED陰極在內部連接在一起，而跨數字的對應發光段陽極則相互連接。此設計最大限度地減少了所需的驅動接腳數量。接腳連接表如下：

• 接腳 1：共陰極（數字 1）
• 接腳 2：陽極 C，L3
• 接腳 3：陽極 D.P.（小數點）
• 接腳 4：無連接
• 接腳 5：陽極 E
• 接腳 6：陽極 D
• 接腳 7：陽極 G
• 接腳 8：共陰極（數字 4）
• 接腳 9：無連接
• 接腳 10：無接腳
• 接腳 11：共陰極（數字 3）
• 接腳 12：共陰極 L1，L2，L3（用於獨立LED）
• 接腳 13：陽極 A，L1
• 接腳 14：共陰極（數字 2）
• 接腳 15：陽極 B，L2
• 接腳 16：陽極 F

內部電路圖以視覺化方式呈現這些連接，顯示四個數字的共陰極組，以及七個發光段（A-G）和小數點的共用陽極線路。

4. 絕對最大額定值與電氣/光學特性

4.1 絕對最大額定值（Ta=25°C）

這些額定值定義了可能對裝置造成永久損壞的極限。操作期間絕不可超過這些值。

• 每發光段功耗：70 mW
• 每發光段峰值順向電流：100 mA（於1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度下）
• 每發光段連續順向電流：25 mA（從25°C起線性遞減，速率為0.33 mA/°C）
• 操作溫度範圍：-35°C 至 +85°C
• 儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C
• 焊接條件：於260°C下，在安裝平面下方1/16英吋（1.6公釐）處焊接5秒鐘。

4.2 電氣與光學特性（Ta=25°C）

這些是在指定測試條件下的典型操作參數。

• 平均發光強度（I_V）：200 - 600 μcd（最小值 - 最大值），於 I_F= 1mA 時。
• 峰值發射波長（λ_p）：656 nm（典型值），於 I_F= 20mA 時。
• 譜線半高寬（Δλ）：22 nm（典型值），於 I_F= 20mA 時。
• 主波長（λ_d）：640 nm（典型值），於 I_F= 20mA 時。
• 每發光段順向電壓（V_F）：2.1 - 2.6 V（典型值），於 I_F= 20mA 時。
• 每發光段逆向電流（I_R）：10 μA（最大值），於 V_R= 5V 時。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：2:1（最大值），針對相似發光區域內的發光段，於 I_F= 1mA 時。
• 串擾：≤ 2.5%。

發光強度是使用近似於CIE明視覺響應曲線的感測器與濾光片進行測量。

5. 性能曲線與特性分析

規格書包含典型的特性曲線，這對設計工程師至關重要。這些曲線以圖形方式呈現關鍵參數之間的關係，提供比單純表格數據更深入的見解。雖然提供的文本未詳細說明具體曲線，但通常包括：

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V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：展示光輸出如何隨電流增加而增加，有助於優化亮度與效率。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：說明光輸出隨溫度升高而下降的情況，這對於非恆溫環境中的應用至關重要。
• 光譜分佈：相對強度對波長的圖表，確認主波長、峰值波長與光譜純度（半高寬）。

分析這些曲線可讓設計師選擇適當的驅動電流、了解熱效應，並預測實際操作條件下的性能。

6. 可靠度測試與認證

LTC-2723JD根據公認的業界標準（MIL-STD、JIS）進行一系列全面的可靠度測試。這些測試驗證了裝置的穩固性與使用壽命。

• 操作壽命測試（RTOL）：在室溫及最大額定條件下進行1000小時，以評估長期性能。
• 高溫/高濕儲存（THS）：於65°C及90-95%相對濕度下進行500小時，測試耐濕性。
• 高溫儲存（HTS）：於105°C下進行1000小時，評估熱應力下的穩定性。
• 低溫儲存（LTS）：於-35°C下進行1000小時。
• 溫度循環（TC）：在-35°C與105°C之間進行30次循環，測試因熱膨脹/收縮引起的故障。
• 熱衝擊（TS）：在-35°C與105°C之間進行30次快速轉換循環，這是一種更嚴苛的熱測試。
• 耐焊性（SR）：測試接腳承受焊接熱量（260°C持續10秒）的能力。
• 可焊性（SA）：驗證接腳能否被焊料良好潤濕（245°C持續5秒）。

這些測試確保顯示器能夠承受組裝過程的嚴苛考驗與惡劣的操作環境。

7. 焊接與組裝指南

7.1 自動焊接

對於波焊或迴流焊，建議條件是將接腳浸入安裝平面下方1/16英吋（1.6公釐）深度，在焊料溫度260°C下最多持續5秒。在此過程中，顯示器本體溫度不得超過最大儲存溫度。

7.2 手動焊接

手動焊接時，烙鐵頭接觸接腳（安裝平面下方1/16英吋處）的時間不得超過5秒。建議的烙鐵溫度為350°C ±30°C。精確控制時間與溫度對於防止LED晶片或塑膠封裝受到熱損壞至關重要。

8. 關鍵應用注意事項與設計考量

預期用途：本顯示器設計用於普通電子設備（辦公室、通訊、家用）。未經事先諮詢與特定認證，不適用於安全關鍵應用（航空、醫療生命維持系統等）。

參數遵循：驅動電路必須設計為確保在絕對最大額定值與建議操作條件內運行。超過電流或溫度限制將加速光輸出衰減，並可能導致早期故障。

驅動電路設計：

• 恆流驅動：強烈建議優先於恆壓驅動。LED是電流驅動裝置；其順向電壓具有容差且隨溫度變化。恆流源可確保穩定、可預測的亮度，並保護LED免於熱失控。
• 逆向電壓保護：驅動電路必須包含保護措施（例如串聯二極體或積體電路功能），以防止在開機、關機期間或在多工電路中對LED發光段施加逆向電壓或瞬態電壓尖峰。測試時最大逆向電壓僅為5V；禁止連續逆向偏壓。
• 多工考量：作為共陰極多工顯示器，它需要一個驅動電路，該電路依序激勵每個數字的陰極，同時對應點亮該數字的發光段陽極施加電壓。峰值電流額定值（低工作週期下100mA）與多工驅動方案相關，在該方案中，瞬時電流較高以達到所需的平均亮度。

熱管理：儘管每個發光段的功耗很低，但必須考慮小型封裝中四個數字產生的集體熱量。建議提供足夠的通風，並避免放置在其他熱源附近，以將接面溫度維持在安全範圍內。

9. 技術比較與應用場景

9.1 與其他技術的區別

與較舊的GaAsP或GaP LED技術相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，從而在較低電流下實現更明亮的顯示。灰色面板/白色發光段設計相比擴散或著色封裝提供了更優異的對比度。0.28英吋的字元尺寸使其定位於較小的指示燈與較大的面板安裝顯示器之間，在可讀性與緊湊性之間取得了良好平衡。

9.2 典型應用場景

• 測試與量測設備：數位萬用電錶、示波器、電源供應器。
• 工業控制：面板儀錶、計時器顯示、製程指示器。
• 消費性電子產品：音響設備（擴大機、接收器）、家電顯示器。
• 汽車售後市場：儀錶與診斷工具（不適用於主要車輛安全系統）。

9.3 設計範例：微控制器介面

典型的設計涉及具有足夠I/O接腳的微控制器，或使用專門為多工LED顯示器設計的外部移位暫存器/驅動IC（如MAX7219或TM1637）。驅動IC管理多工時序、限流，並通常包含透過PWM進行的亮度控制，極大地簡化了系統工程師的軟硬體設計。

10. 常見問題（FAQ）

Q1：發光強度等級代碼的目的是什麼？

A1：等級代碼表示特定單位的測量亮度範圍。這允許設計師為多單元面板選擇亮度匹配的顯示器，確保外觀均勻。

Q2：我可以用5V微控制器接腳直接驅動此顯示器嗎？

A2：不行。順向電壓約為2.6V，但LED需要限流。直接連接到5V接腳會導致過大電流並損壞發光段。必須使用串聯限流電阻或專用的恆流驅動器。

Q3：為什麼推薦恆流驅動？

A3：LED的光輸出與電流成正比，而非電壓。其順向電壓（Vf）因單體而異，並隨溫度升高而降低。帶有電阻的恆壓源提供近似的電流調節，但真正的恆流源提供精確的亮度控制，並內建防止熱失控的保護。

Q4：多工共陰極對我的電路意味著什麼？

A4：這意味著您透過快速連續地一次點亮一個數字（多工）來控制顯示器。您設定要點亮的發光段（陽極）圖案，然後啟用數字1的陰極，接著關閉它，設定數字2的圖案，啟用其陰極，依此類推。此循環持續進行，將所需的驅動接腳從29個（4x7段 + 4陰極 + DP）減少到僅12條陽極線路 + 4條陰極線路（外加獨立LED的共陰極）。

11. 操作原理與技術趨勢

11.1 基本操作原理

LED是一種半導體二極體。當施加超過其能隙的順向電壓時，電子與電洞在主動區（AlInGaP層）復合，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，從而決定了發射光的顏色，在本例中為紅光光譜（約640-656 nm）。七段式佈局是一種標準化圖案，點亮不同組合的發光段（標記為A至G）可形成數字0-9及一些字母。

11.2 產業趨勢

顯示技術的趨勢持續朝向更高效率、更低功耗與更高整合度發展。雖然像LTC-2723JD這樣的獨立七段式顯示器對於成本效益高、中等尺寸的數字讀數仍然至關重要，但在以下領域也呈現平行增長：

有機LED（OLED）顯示器：為高端應用提供卓越的對比度、靈活性與薄型化。

整合驅動器顯示器：將控制器/驅動IC整合在板上的模組，簡化了介面設計。

表面黏著裝置（SMD）封裝：適用於自動化組裝，儘管像此類穿孔式零件仍為原型製作、維修以及需要穩固機械連接的應用所偏好。

AlInGaP材料系統本身代表了用於紅光、橙光與黃光LED的成熟且高度優化的技術，有效地平衡了性能、可靠度與成本。