LTC-2621JE LED顯示器規格書 - 0.28英吋數位高度 - AlInGaP紅光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTC-2621JE是一款緊湊型、高效能的三位數數值顯示模組。其主要功能是在各種電子設備中提供清晰、明亮的數值讀數。其核心技術採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）紅光LED晶片，這些晶片製作在不透明的GaAs基板上。此材料系統以其高效率及在紅光光譜中優異的色彩純度而聞名。該元件採用灰色面板搭配白色發光段設計，增強了對比度並改善了在不同光照條件下的可讀性。其發光強度經過分級，確保了不同生產批次間亮度的一致性。

1.1 核心優勢與目標市場

此顯示器專為空間有限但高可見度至關重要的應用而設計。其關鍵優勢來自於其固態LED結構，相較於VFD或LCD等其他顯示技術，提供了更優越的可靠性和使用壽命。主要目標市場包括工業儀表、測試與量測設備、銷售點終端機、醫療設備以及汽車儀表板顯示器。該元件的低功耗需求使其適用於市電供電和便攜式電池供電設備。

2. 技術參數深度解析

本節客觀且詳細地解讀規格書中列出的關鍵技術參數。

2.1 光度與光學特性

發光強度是一個關鍵參數。在標準測試電流1mA下，典型平均發光強度（Iv）為900 µcd，最小值為320 µcd。此分級確保了最低亮度水平。在較高的驅動電流10mA下，典型強度顯著上升至12,000 µcd，展示了該元件適用於高亮度應用的能力。主波長（λd）指定為624 nm，在20mA下的峰值發射波長（λp）為632 nm，使其明確位於紅色光區域。20 nm的光譜線半寬（Δλ）表示其為相對純淨、飽和的紅色。在1mA下，各發光段之間的發光強度匹配保證在2:1的比率內，確保整個顯示器外觀均勻。

2.2 電氣參數

每個發光段的順向電壓（Vf）在順向電流（If）20mA下，典型值為2.6V，最大值為2.6V。這是AlInGaP LED的標準電壓。當施加5V反向電壓（Vr）時，最大反向電流（Ir）指定為100 µA，這表明了二極體的漏電特性。絕對最大額定值定義了操作極限：每個發光段連續順向電流為25 mA（在25°C以上以0.33 mA/°C線性降額）、脈衝操作（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）的峰值順向電流為90 mA，以及最大反向電壓為5V。每個發光段的功耗限制為70 mW。

2.3 熱與環境規格

該元件額定工作溫度範圍為-35°C至+85°C，使其適用於惡劣環境。儲存溫度範圍相同。一個關鍵的組裝參數是焊接溫度：該元件可承受最高260°C，最長3秒，測量點位於安裝平面下方1.6mm（1/16英吋）處。這是無鉛迴焊製程的標準要求。

3. 分級系統說明

規格書指出該元件已針對發光強度進行分級。這意味著一個分級系統，其中元件根據其在特定測試電流（可能為1mA）下測量的光輸出進行分類和標記。分級確保設計師獲得亮度一致的LED，這對於多位數顯示器避免照明不均勻至關重要。雖然此摘錄中未詳細說明具體的分級代碼結構，但典型的分級是由一系列發光強度值定義的（例如，分級A：320-450 µcd，分級B：450-600 µcd等）。對於此特定型號，未提及電壓或波長分級，這表明在製造過程中對這些參數有嚴格的控制。

4. 性能曲線分析

規格書中提及典型電氣/光學特性曲線。雖然文中未提供具體圖表，但我們可以推斷其標準內容及其對設計的重要性。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

此曲線是基礎。它顯示了流經LED發光段的電流與其兩端電壓之間的關係。對於AlInGaP LED，該曲線在大約1.8-2.0V處呈現急遽的開啟，之後電壓僅隨電流大幅增加而略微上升。設計師使用此曲線為其驅動電路選擇適當的限流電阻，以確保穩定運行並防止熱失控。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

此圖表顯示光輸出如何隨驅動電流變化。通常，在較低電流下接近線性，但在極高電流下，由於熱效應和電效應，可能會顯示效率下降（效能降低）的跡象。此曲線有助於設計師在亮度要求、功耗和元件壽命之間取得平衡。

4.3 發光強度 vs. 環境溫度

LED的光輸出會隨著接面溫度升高而降低。此曲線量化了該關係，顯示相對發光強度作為環境（或外殼）溫度的函數。對於在寬廣溫度範圍內運作的應用至關重要，因為它提供了必要的亮度補償或降額資訊。

4.4 光譜分佈

光譜圖將顯示跨波長的相對功率發射，中心約在632 nm，並具有指定的20 nm半寬。這確認了色座標和純度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 尺寸與外觀圖

該元件採用標準LED顯示器封裝。數位高度為0.28英吋（7.0 mm）。封裝尺寸以毫米為單位提供，一般公差為±0.25 mm（0.01"），除非另有說明。圖紙通常會顯示封裝的總長度、寬度和高度、數位間距、發光段尺寸以及引腳間距（節距）。

5.2 接腳配置與極性識別

該元件具有16接腳配置，但並非所有位置都有引腳（接腳9、10、11、14被列為無連接或無引腳）。它是一個多工共陽極類型。這意味著每個數位的LED陽極在內部連接在一起（分別為數位1、2、3的接腳2、5、8，以及左側冒號/指示燈L1、L2、L3的接腳13）。各個發光段（A-G、DP）的陰極在所有數位間共享。接腳1被識別為發光段D的陰極。正確識別接腳1對於PCB組裝期間的正確方向至關重要。右側小數點（DP）通過其自身的陰極在接腳3上控制。

6. 焊接與組裝指南

提供的主要指南是最大焊接溫度曲線：峰值溫度260°C，最長3秒，測量點位於封裝安裝平面下方1.6mm處。這是針對熱應力敏感元件的標準JEDEC迴焊曲線。強烈建議遵循製造商在單獨的應用筆記中提供的建議迴焊曲線（若有）。適用一般處理注意事項：避免對引腳和玻璃/環氧樹脂面板施加機械應力，若指定則儲存在防靜電和濕度控制的環境中，並在處理過程中採取適當的靜電防護措施。

7. 應用建議

7.1 典型應用電路

由於其多工共陽極設計，LTC-2621JE需要外部驅動電路。典型的實現方式是使用具有足夠I/O接腳的微控制器或專用的LED顯示器驅動IC（如MAX7219或類似產品）。微控制器會依序啟用一個數位的共陽極（將其驅動至高電位），同時輸出該數位所需發光段的陰極圖案。此過程對所有三個數位快速重複，依賴視覺暫留來創建穩定、無閃爍的影像。必須在每個發光段陰極線路（或在驅動IC內部）上使用限流電阻來設定順向電流，通常根據所需亮度在5-20 mA之間。

7.2 設計考量

• 多工比率：對於3位數，多工工作週期為1/3。要達到與靜態驅動數位相同的平均亮度，峰值脈衝電流可以高達三倍，但不得超過絕對最大峰值電流額定值90 mA。
• 更新率：數位掃描頻率應足夠高以避免可見閃爍，通常每個數位高於60 Hz，從而導致總顯示更新率 >180 Hz。
• 視角：規格書聲稱具有寬廣的視角。為了獲得最佳可讀性，顯示器應安裝在與主要觀看方向垂直的位置。
• 電源順序：確保驅動電路在開機或關機期間不會施加反向電壓或過大的電流突波。

8. 技術比較與差異化

與較舊的技術（如紅光GaAsP（磷化砷化鎵）LED）相比，LTC-2621JE中的AlInGaP技術提供了顯著更高的發光效率，從而在相同驅動電流下獲得更高亮度，或在相同亮度下功耗更低。其顏色是更飽和的純正紅色，相較於許多GaAsP LED的橙紅色調。與當代的側發光或點矩陣顯示器相比，此元件提供了經典、高度易讀的7段格式，非常適合數值資料。其主要差異化在於結合了0.28英吋的小型數位尺寸與AlInGaP材料的性能優勢。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以在沒有電流限制的情況下，用恆定直流電壓驅動此顯示器嗎？

答：不行。LED是電流驅動元件。施加恆定電壓，特別是接近或高於順向電壓的電壓，將導致電流不受控制地上升，可能損壞LED發光段。務必使用串聯限流電阻或恆流驅動器。

問：發光強度是在1mA和10mA下指定的。我可以為其他電流進行插值嗎？

答：大致上可以。在較低電流下，關係大致呈線性。然而，對於精確設計，尤其是在較高電流下，請參考典型的發光強度 vs. 順向電流曲線（若有）。

問：無連接接腳的目的是什麼？

答：它們很可能是機械佔位符，以維持標準的16接腳DIP（雙列直插式封裝）佔位面積，以便與標準插座和PCB佈局相容，即使內部電路未使用它們。

問：如何控制冒號指示燈（L1, L2, L3）？

答：冒號發光段共享接腳13上的共陽極。它們各自的陰極連接到發光段A、B和C的陰極（分別為接腳15、12和6）。例如，要點亮L1，您需要啟用接腳13上的共陽極，同時將發光段A的陰極（接腳15）驅動至低電位。

10. 設計與使用案例研究

案例：設計便攜式數位萬用表顯示器

一位設計師正在創建一款緊湊型數位萬用表。關鍵要求是低功耗以延長電池壽命、高亮度以用於戶外使用，以及小型外型尺寸。LTC-2621JE是一個絕佳的選擇。設計師選擇在多重掃描模式下，每個發光段的驅動電流為8 mA。使用1/3工作週期，峰值脈衝電流為24 mA，遠低於90 mA的限制。使用具有內建LED驅動段的微控制器。灰色面板/白色發光段設計即使在直射陽光下也能提供高對比度。低順向電壓最小化了驅動電路中的功率損耗。0.28英吋的數位尺寸允許緊湊的PCB佈局，同時保持良好的可讀性。寬廣的工作溫度範圍確保了從寒冷的車庫到炎熱的汽車儀表板都能可靠運作。

11. 工作原理介紹

LTC-2621JE基於半導體電致發光原理。AlInGaP晶片結構形成一個p-n接面。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，來自n區的電子和來自p區的電洞被注入到主動區，在那裡它們重新結合。在AlInGaP中，這種重新結合主要釋放的能量以紅色波長範圍（約624-632 nm）的光子（光）形式釋放。不透明的GaAs基板吸收任何向下發射的光，提高了從晶片頂部提取光的整體效率。光線通過模製成所需發光段形狀的環氧樹脂透鏡，該透鏡也提供了環境保護。

12. 技術趨勢與背景

AlInGaP技術在1990年代商業化時，代表了可見光LED性能的重大進步，特別是對於紅色、橙色和黃色。它在高效能應用中很大程度上取代了效率較低的GaAsP和GaP技術。顯示器模組的趨勢一直是朝向更高整合度（將驅動IC整合到顯示器封裝中）、用於自動化組裝的表面黏著封裝，以及全彩RGB點矩陣顯示器的發展。然而，像LTC-2621JE這樣簡單、可靠且具成本效益的7段顯示器，在僅需數位資訊的應用中仍然高度相關，因為它們具有無與倫比的易讀性、簡單的介面以及在現場應用中經過驗證的可靠性。LED材料的持續發展，例如微型LED，專注於超高密度和效率，但對於標準分段顯示器，AlInGaP和InGaN（用於藍色/綠色）仍然是主力技術。