LTC-4798SW 0.39英吋四位數白色LED顯示器規格書 - 字高9.9mm - 順向電壓2.7-3.2V - 每段功耗35mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTC-4798SW 是一款四位數、七段式的英數字顯示模組。其主要功能是在電子設備中呈現數值與有限的英數字資訊。其核心技術基於安裝在透明基板上的 InGaN（氮化銦鎵）白色LED晶片。此裝置具有白色面板與白色發光段，提供清晰且高對比度的視覺外觀。它被歸類為多工共陰極顯示器，意即每個數位的LED陰極是連接在一起的，這使得能夠以較少的驅動腳位來有效率地控制多個數位。

1.1 核心優勢與目標市場

此顯示器提供多項關鍵優勢，使其適用於各種應用。其高亮度與高對比度確保了即使在光線充足的環境下也具有極佳的可讀性。130度的廣視角允許從不同位置都能清晰地觀看顯示內容。它的功耗需求低，有助於終端產品的能源效率。LED技術的固態可靠性確保了長久的運作壽命以及抗衝擊與振動的能力。此裝置採用無鉛封裝，符合 RoHS（有害物質限制）指令，使其適用於具有嚴格環保法規的全球市場。主要目標市場包括工業儀表、消費性家電、銷售點終端機、醫療設備以及汽車儀表板顯示器，這些應用都需要清晰、可靠的數值讀數。

2. 深入技術參數分析

本節針對規格書中詳述的電氣、光學與熱特性，提供詳細且客觀的解讀。

2.1 光度與光學特性

在標準測試電流 5mA 下，平均發光強度 (Iv) 規格介於 71 至 146 毫燭光 (mcd) 之間。此參數定義了每個發光段的亮度。規格書註明發光強度是經過分級的，意即裝置會根據其量測輸出值進行分檔與標記，讓設計師能夠選擇亮度一致的顯示器。視角 (2θ1/2) 為 130 度，這是指發光強度降至軸上量測最大值一半時的全角。對於使用者可能不直接面對顯示器的應用來說，此廣視角是一項顯著優勢。色度座標 (x, y) 在 1931 CIE 色度圖下提供為典型值 (x=0.304, y=0.3)，定義了發射光的白點。在分級系統中，這些座標的容差為 ±0.01。

2.2 電氣參數

在順向電流 (If) 為 5mA 時，每段的順向電壓 (Vf) 範圍為 2.7V 至 3.2V。這是設計 LED 限流電路的關鍵參數。絕對最大額定值定義了運作極限：每段的連續順向電流不得超過 10mA，而峰值順向電流（在 1kHz、10% 工作週期的脈衝條件下）不得超過 50mA。每段的功耗限制為 35mW。超過這些額定值可能導致永久性劣化或故障。反向電流 (Ir) 在反向電壓 (Vr) 5V 下規定最大為 100µA。規格書明確警告，此反向電壓條件僅供測試用途，裝置不應在反向偏壓下持續運作，因為 LED 並非設計來承受顯著的反向電壓。

2.3 熱特性

此裝置的運作與儲存溫度範圍為 -35°C 至 +85°C。此寬廣範圍使其適用於溫度變化劇烈的環境。規定了順向電流降額因子：溫度每高於 25°C 一度，最大允許連續順向電流必須降低 0.28mA。這是防止熱失控並確保長期可靠性的關鍵設計考量，特別是在高環境溫度的應用中。焊接條件規定為在安裝平面下方 1/16 英吋（約 1.6mm）處，溫度 260°C 持續 3 秒，這是標準的無鉛迴焊溫度曲線。

3. 分級系統說明

本產品採用全面的分級系統，以確保關鍵參數的一致性。這使得製造商能夠選擇符合其特定需求的元件，以實現多顯示器設置中的均勻性。

3.1 順向電壓 (Vf) 分級

裝置根據其在 5mA 時的順向電壓進行分級。分級標記為 3 至 7，Vf 範圍從 2.7-2.8V（第 3 級）到 3.1-3.2V（第 7 級）。每個分級的容差為 ±0.1V。從相同 Vf 分級中選擇顯示器，有助於確保在使用串聯電阻的恆壓源驅動時亮度均勻，因為流經每段的電流將更為一致。

3.2 發光強度 (Iv) 分級

這是視覺均勻性的關鍵分級參數。分級以英數字代碼標記（Q11、Q12、Q21、Q22、R11、R12）。發光強度範圍從最低 71.0 mcd（Q11 最小值）到最高 146.0 mcd（R12 最大值）。每個分級的容差為 ±15%。Iv 分類代碼標示於每個包裝袋上，便於追溯與選擇。

3.3 色調（色度）分級

白點顏色透過色調分級進行控制。規格書定義了數個分級（S3-1、S3-2、S4-1、S4-2），並在 CIE 1931 色度座標 (x, y) 上設定了特定邊界。這些邊界在色度圖上形成四邊形。每個分級內的 (x, y) 座標容差為 ±0.01。此分級確保單一顯示器內的所有段與數位，以及跨越多個顯示器，都能發出一致的白色光，避免明顯的色偏。

4. 性能曲線分析

雖然提供的 PDF 摘錄提及典型特性曲線，但具體圖表並未包含在文字中。根據標準 LED 行為，這些曲線通常會說明順向電流與發光強度之間的關係（顯示在運作範圍內近乎線性的增加）、順向電壓與順向電流之間的關係（二極體 I-V 曲線），以及發光強度隨環境溫度變化的關係（顯示隨溫度升高而降低）。理解這些關係對於設計穩健的驅動電路至關重要，該電路能在預期的運作條件下維持一致的亮度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 尺寸與公差

此裝置的字高為 0.39 英吋（9.9 mm）。所有封裝尺寸均以毫米提供。除非另有規定，一般公差為 ±0.25 mm。關鍵機械注意事項包括：腳位尖端偏移公差為 ±0.4 mm；發光段上的異物必須 ≤10 mils；表面油墨汙染必須 ≤20 mils；彎曲必須 ≤ 反射器長度的 1%；發光段內的氣泡必須 ≤10 mils。建議的腳位 PCB 孔徑為 1.0 mm。

5.2 腳位定義與極性識別

此顯示器有 12 個腳位。內部電路圖與腳位連接表顯示它屬於多工共陰極類型。各個發光段（A 至 G，以及 DP）的陽極以及四個數位的共陰極被分配給特定的腳位編號。例如，腳位 12 是數位 1 的共陰極，腳位 9 是數位 2 的共陰極，腳位 8 是數位 3 的共陰極，腳位 6 是數位 4 的共陰極。正確識別共陰極腳位對於多工驅動方案至關重要。

6. 焊接與組裝指南

絕對最大額定值章節規定了焊接條件：在安裝平面下方 1/16 英吋（1.6mm）處，溫度 260°C 持續 3 秒。這對應於標準的無鉛迴焊溫度曲線。嚴格遵守此條件對於防止 LED 晶片或塑膠封裝受到熱損害至關重要。規格書包含關於靜電放電 (ESD) 的強烈警告。LED 對 ESD 敏感，必須遵循適當的處理程序：使用靜電手環或防靜電手套，並確保所有設備與工作站妥善接地。關於儲存，規定的溫度範圍為 -35°C 至 +85°C，且裝置在使用前應保存在其原始的防潮袋中。

7. 應用建議

7.1 典型應用情境

此顯示器非常適合需要清晰、多位數數值讀數的應用。常見用途包括數位電錶、頻率計數器、時鐘與計時器顯示、工業製程控制讀數、醫療監測設備（例如血壓計）、家用電器（烤箱、微波爐）以及儀表板。

7.2 設計考量

驅動電路：需要一個多工驅動電路。這涉及依序啟用每個數位的共陰極，同時為該數位提供相應的發光段陽極資料。切換速度必須足夠快以避免可見的閃爍（通常刷新率 >60Hz）。
電流限制：每個發光段陽極必須使用外部限流電阻（或可使用恆流驅動IC）。電阻值根據電源電壓、LED 順向電壓（為安全設計請使用最大 Vf）以及所需的順向電流（不得超過 10mA 連續電流）計算。
熱管理：在高環境溫度的應用中，必須應用順向電流降額（高於 25°C 每度降低 0.28mA）。這可能需要降低運作電流以保持在安全功耗限制內。
光學整合：在設計產品外殼與視窗時，請考慮 130 度的廣視角。可以使用濾光片或擴散片來增強在明亮環境光下的對比度。

8. 常見問題（基於技術參數）

問：包裝袋上的分級代碼有何用途？
答：分級代碼（針對 Vf、Iv 和色調）讓您能夠選擇電氣與光學特性緊密匹配的顯示器。這對於在您的應用中實現所有數位亮度與顏色均勻至關重要，特別是並排使用多個顯示器時。
問：我可以用 5V 電源驅動此顯示器嗎？
答：可以，但您必須在每個發光段串聯一個限流電阻。例如，使用 5V 電源，假設最大 Vf 為 3.2V 且期望的 If 為 5mA，則電阻值為 R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360 歐姆。標準的 360Ω 或 390Ω 電阻是合適的。
問：為什麼峰值順向電流額定值（50mA）遠高於連續額定值（10mA）？
答：峰值額定值允許脈衝操作，這是多工技術的基礎。在多工設置中，每個數位僅在部分時間內供電（工作週期）。為了達到與連續驅動的發光段相同的表觀亮度，只要平均功耗保持在限制內，脈衝電流可以更高。
問：如果超過儲存溫度範圍會發生什麼？
答：超過限制，特別是上限，會加速 LED 晶片與塑膠封裝的老化，可能導致環氧樹脂過早變暗（光衰）或機械故障。在下限，熱應力可能導致破裂。

9. 運作原理

LTC-4798SW 的運作基於半導體材料中的電致發光原理。當順向電流施加於其 p-n 接面時，InGaN LED 晶片會發出藍光。此裝置使用螢光粉塗層（規格書未明確說明，但由白色 LED一詞暗示），該塗層吸收部分藍光並將其重新發射為黃光。剩餘的藍光與轉換後的黃光組合，被人眼感知為白色。七段式格式是七個矩形 LED（發光段）的標準化排列，可以單獨控制以形成數字（0-9）和一些字母。多工共陰極架構是一種佈線技術，可將所需的控制腳位數量從 (7 段 + 1 小數點) * 4 位數 = 32 個腳位減少到 7 個段陽極 + 4 個數位陰極 + 1 個共用小數點陽極 = 12 個腳位。這是透過依序快速循環供電給每個數位，同時點亮該數位的正確發光段來實現的。