目錄
1. 產品概述
LTP-1057AHR是一款單字元、可顯示英數字元的顯示模組，專為需要清晰、易讀字元輸出的應用而設計。其核心功能是透過一個由可獨立定址的發光二極體(LED)所組成的陣列，以視覺方式呈現資料，通常是ASCII或EBCDIC編碼的字元。
1.1 核心特色與優勢
此元件為整合至電子系統提供了多項關鍵優勢：
- 大字元尺寸：具備1.24英吋(31.5毫米)的矩陣高度，確保在遠距離及各種照明條件下均具有極佳的可視性。
- 低功耗：為高效能運作而設計，使其適用於電池供電或注重能源效率的應用。
- 優異的可讀性：提供單平面、寬視角的顯示，具有紅色面板與紅色發光點，對比度高。
- 高可靠性：作為固態元件，與機械式顯示器相比，其運作壽命長，且能抵抗衝擊與振動。
- 標準介面：採用XY（行列）選擇架構的5x7陣列，與常見的微控制器及驅動IC介面相容。
- 設計靈活性：模組可水平堆疊，允許建立多位數顯示器。
- 品質保證：元件會根據發光強度進行分類（分級），確保組裝中多個單元的亮度一致性。
- 環保合規：封裝為無鉛設計，符合RoHS（有害物質限制）指令。
1.2 目標應用與市場
此顯示器適用於各領域的普通電子設備。典型的應用領域包括但不限於：
- 辦公設備：儀表板、印表機、影印機或傳真機上的狀態指示燈。
- 通訊設備：頻道顯示器、訊號強度指示器或狀態讀數。
- 工業控制：製程參數顯示、機器狀態或計時器讀數。
- 測試與量測設備：三用電錶、頻率計數器或電源供應器的數位讀數。
- 消費性電子產品：音響設備、家電或業餘愛好者專案的顯示器。
必須特別注意，此顯示器並非設計用於故障可能直接危及生命或健康的應用（例如，航空、醫療生命維持系統、關鍵運輸控制），除非事先諮詢並獲得特定認證。
2. 技術規格與客觀解讀
本節提供對元件電氣與光學效能參數的詳細、客觀分析。
2.1 絕對最大額定值
這些是任何情況下（即使是瞬間）都不得超過的應力極限。超過這些極限運作可能導致永久性損壞。
- 每段功耗：75 mW。這限制了順向電流(I_F)與順向電壓(V_F)的綜合效應。
- 每段峰值順向電流：60 mA，但僅在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1毫秒脈衝寬度）。此參數適用於多工掃描方案。
- 每段連續順向電流：在25°C時為25 mA。此額定值會隨著環境溫度(T_a)超過25°C而線性遞減，遞減率為0.33 mA/°C。例如，在65°C時，最大連續電流約為：25 mA - [ (65°C - 25°C) * 0.33 mA/°C ] = 25 mA - 13.2 mA = 11.8 mA。
- 溫度範圍：工作與儲存溫度範圍為-35°C至+85°C。
- 焊接溫度：最高260°C，最長3秒，測量點位於元件安裝平面下方1.6毫米（1/16英吋）處。此參數對於波峰焊或迴流焊製程至關重要。
2.2 電氣與光學特性
這些是在環境溫度(T_a)為25°C的指定測試條件下測得的典型效能參數。
- 平均發光強度(I_V)：當以80 mA脈衝電流(I_p)及1/16工作週期驅動時，範圍從1780 µcd（最小值）到4000 µcd（典型值）。此高脈衝電流可在多工應用中實現明亮的視覺感知。
- 波長特性：
- 峰值發射波長(λ_p)：630 nm（紅橙色光譜）。在I_F=20mA下測量。
- 譜線半高寬(Δλ)：40 nm。這表示發射光波長的分布範圍。
- 主波長(λ_d)：621 nm。這是人眼感知與發射光顏色相匹配的單一波長。
- 每段順向電壓(V_F)：在I_F=20mA時，範圍從2.0 V（最小值）到2.6 V（典型值）。電路設計必須考慮此範圍，以確保一致的電流驅動。
- 每段逆向電流(I_R)：當施加5V逆向電壓(V_R)時，最大值為100 µA。規格書明確警告，此逆向電壓條件僅供測試使用，元件不應在逆向偏壓下持續運作。
- 發光強度匹配比(I_V-m)：在I_F=10mA驅動下，各段之間的最大比值為2:1。這規定了同一顯示單元內不同段（點）之間允許的最大亮度變化。
關於發光強度測量的重要說明：強度是使用近似於CIE明視覺響應曲線的感測器與濾光片組合進行測量，確保測量值與人類的亮度感知相關。
3. 分級系統說明
規格書指出元件根據發光強度進行分類。這指的是分級或篩選過程。
- 發光強度分級：製造後，LED會根據其在標準測試電流下測得的發光強度進行測試並分類到不同的組別（等級）。這確保當設計師選用相同等級代碼的元件時，顯示器將具有非常相似的亮度水平。在並排組裝多個顯示器以避免明顯的亮度差異（亮點或暗點）時，此點至關重要。規格書建議在多單元應用中使用來自相同等級的顯示器。
- 波長/顏色分級：雖然提供的摘錄中未明確詳述，但LED製造商通常也會根據主波長(λ_d)或色度座標對元件進行分級，以確保顏色一致性。指定的621 nm λ_d很可能是此產品的中心目標值。
4. 效能曲線分析
規格書提及典型電氣/光學特性曲線。這些圖形表示對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。雖然文中未提供具體曲線，但它們通常包括：
- 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：顯示電流與電壓之間的非線性關係。曲線將展示導通電壓以及V_F如何隨I_F增加。這對於設計限流電路至關重要。
- 發光強度 vs. 順向電流（I-L曲線）：說明光輸出如何隨驅動電流增加。在一定範圍內通常是線性的，但在極高電流下會飽和。這有助於根據所需的亮度與效率及壽命來優化驅動電流。
- 發光強度 vs. 環境溫度：顯示光輸出如何隨著LED接面溫度的升高而降低。此遞減曲線對於在高環境溫度下運作的應用至關重要。
- 光譜分布：相對強度對波長的圖，顯示峰值約在630 nm處以及40 nm的半高寬。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
此元件具有定義的物理外型。所有尺寸均以毫米為單位，除非另有說明，標準公差為±0.25毫米（0.01英吋）。確切的尺寸圖請參閱規格書。
5.2 接腳連接與內部電路
顯示器採用14接腳配置，其中第11和12腳為無接腳(NC)。內部電路圖顯示行採用共陰極架構，而列則為個別陽極，形成5x7矩陣。接腳定義如下：
- 接腳 1：陰極 行5
- 接腳 2：陰極 行7
- 接腳 3：陽極 列2
- 接腳 4：陽極 列3
- 接腳 5：陰極 行4
- 接腳 6：陽極 列5
- 接腳 7：陰極 行6
- 接腳 8：陰極 行3
- 接腳 9：陰極 行1
- 接腳 10：陽極 列4
- 接腳 11：無連接
- 接腳 12：無連接
- 接腳 13：陽極 列1
- 接腳 14：陰極 行2
必須嚴格遵循此接腳排列以確保顯示器正常運作。共陰極設計意味著要點亮特定點，必須將其對應的列陽極驅動至高電位（並有限流），同時將其行陰極拉至低電位。
6. 焊接、組裝與儲存指南
6.1 焊接製程
絕對最大額定值規定了焊接溫度曲線：最高260°C，最長3秒，測量點位於封裝本體下方1.6毫米處。這是通孔元件用於波峰焊的標準額定值。對於SMD版本（儲存條件中提及）的迴流焊，則需要遵循封裝的濕度敏感等級(MSL)的特定溫度曲線。
6.2 儲存條件
正確的儲存對於防止接腳氧化並確保可焊性至關重要。
- 對於通孔顯示器(LTP-1057AHR)：儲存在原始包裝中，溫度5°C至30°C，相對濕度(RH)低於60%。不建議長期儲存。
- 對於SMD LED顯示器（參考）：
- 在密封袋中：5°C至30°C，相對濕度低於60%。
- 開袋後：若MSL為3級，則在5°C至30°C、相對濕度低於60%的條件下，最多可存放168小時（7天）。超過此期限，建議在焊接前以60°C烘烤24小時，以去除吸收的濕氣並防止迴流焊過程中發生爆米花損壞。
- 一般建議：快速消耗庫存，避免大量、長期的庫存堆積。
7. 應用設計建議與注意事項
規格書為可靠的電路設計與使用提供了關鍵指引。
- 驅動方法：強烈建議使用恆流驅動而非恆壓驅動，以確保一致的發光強度與使用壽命，因為LED的順向電壓具有公差且會隨溫度變化。
- 電路保護：驅動電路必須防止逆向電壓以及電源開/關過程中的瞬態電壓尖峰，因為逆向偏壓可能導致金屬遷移和故障。
- 電流限制：必須考慮最高環境溫度來選擇安全工作電流，並應用絕對最大額定值中的遞減因子。
- 熱管理：避免在超過建議的溫度下運作，因為這會加速光輸出衰減（流明衰減）並可能導致早期故障。
- 環境考量：避免在高濕度環境中溫度急劇變化，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。若使用前蓋薄膜，請確保其不會緊壓顯示器表面，因為黏著劑可能導致薄膜移位。
- 多顯示器一致性：對於使用兩個或更多顯示器的應用，請選擇來自相同發光強度等級的單元，以避免亮度不均（色調不均）。
8. 運作原理
LTP-1057AHR是一款點矩陣LED顯示器。它由35個獨立的LED元件（5列 x 7行）以矩形網格排列組成。每個LED（點）都是一個半導體p-n接面，當施加順向偏壓時會發出紅橙色光——這種現象稱為電致發光。特定顏色由所使用的半導體材料（如註明的GaAsP/GaP或AlInGaP/GaAs）的能隙決定。顯示器採用多工掃描：透過每次依序啟動（將電流導入接地）一個行陰極，同時對該行施加順向電流到適當的列陽極，即可顯示整個字元。此掃描速度比人眼能感知的速度更快，從而產生穩定的影像，同時與獨立驅動35個LED中的每一個相比，顯著減少了所需的驅動接腳數量。
9. 常見設計問答
問：發光強度的1/16工作週期額定值目的是什麼？
答：此顯示器專為多工掃描運作而設計。在低工作週期（例如1/16）下的80mA脈衝電流可提供高瞬時亮度。當隨時間平均並結合視覺暫留效應時，這會產生明亮、穩定顯示器的感知，同時將每個LED的平均功率和熱耗散保持在安全限度內。
問：為什麼逆向偏壓對此LED顯示器如此危險？
答：施加超過極低最大值（由5V下的I_R測試所暗示）的逆向電壓可能導致半導體接面崩潰。更隱蔽的是，即使較低的逆向電壓長時間作用，也可能導致晶片內金屬原子的電遷移，從而增加漏電流或造成直接短路，永久損壞該段。
問：如何計算一個段所需的限流電阻？
答：使用規格書中最壞情況的順向電壓(V_F max = 2.6V)。對於恆壓電源(V_supply)，電阻值 R = (V_supply - V_F) / I_F。根據所需亮度選擇I_F，確保其低於您工作溫度下的遞減連續電流限制。例如，使用5V電源，V_F=2.6V，I_F=15mA：R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 歐姆。恆流驅動電路是更穩健的解決方案。
問：我可以在戶外使用此顯示器嗎？
答：工作溫度範圍（-35°C至+85°C）允許在許多戶外條件下使用。然而，此元件本身並不防水或防塵防潮。對於戶外使用，必須將其安裝在具有適當防護等級的外殼中，以保護其免受自然環境影響，管理凝結水，並可能包含遮陽罩以在陽光直射下保持對比度。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |