LTF-3605KR-01 LED顯示器規格書 - 0.3英吋字高 - AlInGaP超紅光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTF-3605KR-01是一款專為數值顯示應用設計的六位數七段式LED顯示器模組。其字元高度為0.3英吋（7.68毫米），提供清晰易讀的顯示效果，適用於各種電子設備介面。本裝置採用基於GaAs基板的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術，可產生超紅光發射。顯示器採用黑色面板以實現高對比度，並使用白色段區以獲得最佳的光線擴散和外觀。其核心優勢包括低功耗、優異的字元均勻性、高亮度及寬視角，非常適合需要可靠數值指示的消費性電子產品、儀器儀表及工業控制面板。

1.1 主要特點

• 0.3英吋（7.68毫米）字元高度
• 連續均勻的段區，確保外觀一致性
• 低功耗需求
• 優異的字元外觀
• 高亮度與高對比度
• 寬視角
• 固態可靠性
• 依發光強度分級（Binning）
• 無鉛封裝（符合RoHS規範）

1.2 裝置描述

這是一款多工共陰極顯示器。六位數共用其陰極連接，而每個段區（A-G及DP）的陽極則跨位數連接，因此需要採用多工驅動方案。每個位數包含一個右側小數點（DP）。

2. 技術參數：深入客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能對裝置造成永久性損壞的極限。其規格是在環境溫度（Ta）為25°C下定義的。

• 每段功耗：70 mW。這是單一LED段區可安全消耗的最大功率。
• 每段峰值順向電流：90 mA。此電流僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1毫秒脈衝寬度）使用，以防止過熱。
• 每段連續順向電流：在25°C時為25 mA。當環境溫度超過25°C時，此電流以0.28 mA/°C的速率線性遞減。驅動電路必須確保在最高工作溫度下，電流不超過此遞減後的值。
• 工作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。本裝置適用於工業級溫度範圍。
• 焊接條件：進行迴焊時，位於安裝平面下方1/16英吋處的溫度不得超過260°C，持續時間不超過3秒。

2.2 電氣與光學特性

這些是在Ta=25°C及指定測試條件下測得的典型性能參數。

• 平均發光強度（Iv）：在IF=1mA時，範圍從320 µcd（最小值）到900 µcd（典型值）。在IF=10mA時，典型強度為11,700 µcd。這種高效率是AlInGaP技術的特點。
• 峰值發射波長（λp）：639 nm（典型值）。這定義了超紅光發射的主要色點。
• 譜線半高寬（Δλ）：20 nm。這表示發射光的光譜純度。
• 主波長（λd）：631 nm。這是人眼感知顏色的單一波長。
• 每晶片順向電壓（VF）：在IF=20mA時為2.6V（最大值）。驅動電路設計必須能適應此最大壓降。
• 逆向電流（IR）：在VR=5V時為100 µA（最大值）。此參數僅供測試用途；禁止進行連續逆向偏壓操作。
• 發光強度匹配比：2:1（最大值）。此規格定義了在相同驅動條件下，段區之間亮度的最大允許變化，以確保視覺均勻性。
• 串擾：≤ 2.5%。此定義了當相鄰段區被點亮時，非驅動段區產生非預期發光的最大量。

3. 分級系統說明

規格書指出產品依發光強度分級。這意味著一個分級過程，顯示器會根據在標準測試電流（可能為1mA或10mA，依特性表而定）下測得的光輸出進行分類。在單一應用中使用來自相同強度分級的顯示器，對於避免單元間出現明顯的亮度差異至關重要，應用注意事項中亦明確建議此點。雖然PDF文件未詳細說明特定的分級代碼範圍，但當需要確保多個顯示器之間的一致性時，設計師應向製造商諮詢分級資訊。

4. 性能曲線分析

PDF文件在第7/10頁引用了典型電氣/光學特性曲線。雖然文本中未提供具體圖表，但此類LED的標準曲線通常包括：

• IV曲線（電流 vs. 電壓）：顯示指數關係，有助於確定目標電流所需的驅動電壓。
• 發光強度 vs. 順向電流：展示光輸出如何隨電流增加，對於亮度校準和理解效率至關重要。
• 發光強度 vs. 環境溫度：顯示光輸出隨溫度升高而遞減，對於應用中的熱管理至關重要。
• 順向電壓 vs. 環境溫度：指示VF如何隨溫度變化，這可能會影響恆流驅動器的設計。
• 光譜分佈：相對強度 vs. 波長的圖表，以639nm峰值為中心，確認超紅光顏色。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

顯示器的機械外型在規格書中定義。關鍵注意事項包括：

• 所有尺寸單位為毫米。
• 除非另有說明，一般公差為±0.25毫米。
• 接腳尖端偏移公差為±0.4毫米。
• 建議的PCB接腳孔徑為0.9毫米。
• 針對異物（≤10密耳）、油墨污染（≤20密耳）、段區內氣泡（≤10密耳）及反射器彎曲（≤長度的1%）指定了品質標準。

5.2 接腳連接與極性識別

本裝置具有單排14支接腳。接腳定義如下：

• 接腳 1：位數2的共陰極
• 接腳 2：位數3的共陰極
• 接腳 3：段區D的陽極
• 接腳 4：小數點（DP）的陽極
• 接腳 5：位數4的共陰極
• 接腳 6：段區C的陽極
• 接腳 7：位數5的共陰極
• 接腳 8：位數6的共陰極
• 接腳 9：段區E的陽極
• 接腳 10：段區F的陽極
• 接腳 11：段區G的陽極
• 接腳 12：段區A的陽極
• 接腳 13：段區B的陽極
• 接腳 14：位數1的共陰極

表格中將接腳1標記為未連接，這似乎是文件不一致之處，因為它同時也被列為位數2的陰極。應參考內部電路圖以釐清。本裝置採用共陰極 configuration.

6. 焊接與組裝指南

絕對最大額定值中指定了焊接溫度曲線：在組裝過程中，位於顯示器安裝平面下方1/16英吋（約1.6毫米）處的點，其溫度不得超過260°C超過3秒。這是標準的迴焊條件。設計師必須確保PCB佈局和迴焊爐溫度曲線符合此要求，以防止對LED晶片或塑膠封裝造成熱損壞。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

此顯示器適用於普通電子設備，包括辦公設備、通訊裝置及家用電器。其清晰的紅色數字使其適用於：

• 數位萬用電錶及測試設備
• 工業計時器與計數器顯示
• 消費性家電控制面板（例如烤箱、微波爐）
• 音響設備頻率/電平顯示
• 銷售點終端讀數顯示

7.2 設計考量與注意事項

規格書包含廣泛的應用注意事項，這些構成了關鍵的設計規則：

• 驅動電路設計：強烈建議使用恆流驅動，以確保亮度一致性和使用壽命。電路設計必須能適應順向電壓（VF，最高至2.6V）的全範圍變化，以保證在所有條件下都能提供預期的驅動電流。
• 電流與熱管理：選擇工作電流時必須考慮最高環境溫度，並應用指定的遞減因子（超過25°C時為0.28 mA/°C）。超過額定值會導致嚴重的光衰減或故障。
• 保護電路：驅動電路必須保護LED免受電源開啟/關閉期間的逆向電壓和瞬態電壓尖峰的影響。連續逆向偏壓可能導致金屬遷移，增加漏電流或造成短路。
• 環境考量：避免在高濕度環境下快速改變環境溫度，以防止顯示器上產生冷凝。組裝時請勿施加異常的機械力。
• 光學薄膜/覆蓋層：如果使用壓敏薄膜或覆蓋層，請避免讓其直接壓在顯示器表面，因為它可能會移位並導致觀看問題。
• 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分級的單元，以避免整組顯示器出現亮度（色調）不均勻的情況。

8. 儲存條件

為確保長期可靠性，規定了特定的儲存條件：

• 標準儲存（在原包裝中）：溫度：5°C 至 30°C。濕度：低於60% RH。
• 在此條件外儲存可能導致接腳氧化，使用前需要重新電鍍。
• 建議及時消耗庫存，避免大量長期庫存。
• 如果未密封的包裝已儲存超過6個月，建議將顯示器在60°C下烘烤48小時，並在一週內完成組裝，以去除濕氣並防止焊接過程中發生爆米花現象。

9. 技術比較與差異化

LTF-3605KR-01透過使用AlInGaP技術實現超紅光而與眾不同。與標準GaAsP紅光LED等舊技術相比，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率（每單位電流亮度）、更好的溫度穩定性和更長的使用壽命。0.3英吋的字元高度在可讀性和緊湊性之間取得了平衡。共陰極多工設計是多位數顯示器的標準，將所需的驅動器接腳從48個（6位數 * 8段）減少到14個，簡化了介面微控制器或驅動IC的設計。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：峰值波長（639nm）和主波長（631nm）有何不同？
答：峰值波長是光譜輸出中功率最大的點。主波長是人眼觀看顏色時感知的單一波長，由於人眼靈敏度曲線的形狀和LED的光譜，兩者可能略有不同。

問：我可以用恆壓源和電阻來驅動此顯示器嗎？
答：雖然可能，但不建議。簡單的電阻可以限制電流，但無法補償LED之間或隨溫度變化的VF差異，從而導致亮度不一致。對於專業設計，恆流驅動器是首選方法。

問：如何實現六位數的多工驅動？
答：微控制器或專用顯示驅動IC會依次啟動（接地）一個共陰極（位數1-6），同時為該位數施加正確的陽極圖案（A-G，DP）。此循環快速重複（通常>100Hz），以產生所有位數同時點亮的視覺效果。

問：每段最大連續電流為25mA。正常操作時我應該使用多大電流？
答：為了確保長期可靠運作，通常會進一步降額使用。以每段15-20mA的電流操作可提供出色的亮度，同時顯著降低熱應力並延長使用壽命。請務必確認所選電流在應用最高環境溫度下能滿足您的亮度要求。

11. 實務設計案例

情境：設計一個在最高50°C環境下運作的數位面板儀錶。
步驟：
1. 電流計算：確定降額後的最大連續電流。從25°C到50°C是25°C的溫升。降額量 = 25°C * 0.28 mA/°C = 7 mA。因此，在50°C時的最大安全電流 = 25 mA - 7 mA =18 mA.
2. 驅動器選擇：選擇一款能夠多工驅動6位數、且至少具有8個段區輸出的恆流LED驅動IC。將驅動器的電流限制設定為18 mA（或更低的數值，例如15 mA，以保留餘裕）。
3. 熱設計：確保PCB佈局在顯示器接腳周圍提供足夠的銅箔面積作為散熱片，以消散LED接合處的熱量。
4. 軟體：實作多工驅動韌體，其更新率需足夠高以避免閃爍（例如200 Hz）。包含顯示器測試和亮度調整常式。

12. 工作原理

本裝置基於半導體電致發光原理。當在LED段區（陽極為正，陰極為負）施加超過二極體導通電壓（AlInGaP約為2V）的順向偏壓時，電子和電洞在半導體晶片的主動區內復合。這種復合以光子（光）的形式釋放能量。特定的材料成分（AlInGaP）決定了能隙能量，從而定義了發射光的波長（顏色），在本例中為紅光譜（約639 nm）。七個段區是排列成8字形的獨立LED晶片，可獨立控制以形成數字0-9。

13. 技術趨勢

雖然離散式七段LED顯示器在特定應用中仍然具有相關性，但顯示技術的整體趨勢正朝著整合化解決方案發展。這些包括：
- 整合驅動器顯示器：內建控制器晶片（如TM1637或MAX7219驅動器）的模組，可簡化微控制器介面。
- 表面黏著元件（SMD）封裝：取代穿孔式封裝，以實現自動化組裝和更小的外形尺寸。
- 替代技術：對於需要更複雜圖形或字母數字的應用，由於其靈活性，點陣式OLED或LCD顯示器越來越普遍。
然而，對於在惡劣環境（寬溫範圍）下需要簡單、高亮度、低成本的數值讀數顯示，傳統的LED七段顯示器（如LTF-3605KR-01）仍然提供無與倫比的可靠性和簡易性。