LTC-561JG LED顯示器規格書 - 0.56英吋數位高度 - AlInGaP綠色 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTC-561JG是一款高效能、低功耗的三位數七段式顯示模組。其主要應用於需要清晰、明亮數值讀數的設備，例如測試儀器、工業控制面板、儀表及消費性電子產品。此元件的核心優勢在於其採用先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術製造LED晶片，相較於傳統材料，能提供卓越的發光效率與色彩純度。

本顯示器具有0.56英吋（14.2公釐）的數位高度，提供極佳的易讀性。其設計為多工共陽極配置，在與微控制器或顯示驅動器介接時能簡化驅動電路。一個關鍵的設計目標是在極低的驅動電流下實現優異效能，使其適用於電池供電或對能源敏感的應用。各段顯示連續且均勻，且元件已根據發光強度進行分類，以確保生產批次的一致性。

2. 技術規格詳解

2.1 光度與光學特性

光學效能是此顯示器功能的核心。在每段標準測試電流1mA下，平均發光強度（Iv）的典型值為577 µcd，並有200 µcd的最低規格值。這確保顯示器在大多數室內照明條件下都足夠明亮。其發光特性為峰值波長（λp）571 nm及主波長（λd）572 nm，使其明確位於可見光譜的純綠色區域。譜線半寬度（Δλ）為15 nm，表示其色彩輸出相對狹窄且明確。

2.2 電氣特性

電氣參數定義了操作邊界與功率需求。絕對最大額定值提供了安全操作的極限：每段最大功耗為70 mW、峰值順向電流為60 mA（在1/10佔空比的脈衝條件下），以及在25°C時連續順向電流為25 mA，超過此溫度則以0.33 mA/°C線性遞減。每段最大反向電壓為5V。

在典型操作條件下（Ta=25°C），每段在20mA驅動電流時的順向電壓（Vf）為2.6V。規格書中強調的一個關鍵特性是元件優異的低電流特性；其經過測試與篩選，能在每段驅動電流低至1mA時仍表現良好，這能顯著降低整體系統功耗。在完整的5V反向偏壓下，反向電流（Ir）規格最大值為100 µA。

2.3 熱與環境規格

此元件的額定操作溫度範圍為-35°C至+105°C，儲存溫度範圍相同。此寬廣範圍使其適用於惡劣環境，從工業冷凍庫到靠近熱源的設備。規格書亦提供特定的焊接指引：元件可進行波焊或迴焊，位於安裝平面下方1/16英吋（約1.6公釐）處的溫度不得超過260°C持續3秒。此資訊對於PCB組裝至關重要，可防止LED晶片或塑膠封裝受到熱損傷。

3. 分級與匹配系統

LTC-561JG根據發光強度進行分類。這意味著元件會在標準測試條件（通常為1mA）下根據測得的光輸出進行測試與分級。此分級過程確保設計師能獲得亮度水準一致的顯示器，這對於多位數顯示器或多個元件並排使用的產品至關重要。規格書規定了最大發光強度匹配比（針對相似發光區域）為2:1。此比率定義了單一元件內各段之間允許的亮度變化，確保顯示數字的視覺均勻性。

4. 性能曲線分析

雖然提供的文本中未詳述具體圖表，但此類元件的典型曲線包括：

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：此曲線顯示流經LED的電流與其兩端電壓之間的非線性關係。對於設計限流電路至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流：此圖表顯示亮度如何隨驅動電流增加。通常為次線性關係，意味著在極高電流下效率會降低。
• 發光強度 vs. 環境溫度：此曲線展示了光輸出的熱遞減效應。隨著溫度升高，發光效率通常會降低。
• 光譜分佈：相對強度對波長的圖表，顯示在571-572 nm附近有一個狹窄的峰值。

這些曲線讓工程師能針對特定應用優化驅動條件，在亮度、功耗與元件壽命之間取得平衡。

5. 機械與封裝資訊

5.1 實體尺寸

封裝為標準穿孔式。所有關鍵尺寸均以公釐提供。大多數尺寸的公差為±0.25公釐，確保與標準PCB佈局及插座的相容性。特別註明腳尖偏移公差為+0.4公釐，這對於自動插入設備很重要。

5.2 接腳配置與內部電路

此元件採用12接腳配置。內部電路圖顯示其為多工共陽極顯示器。三個數位共用其段極陰極，而每個數位有自己的共陽極接腳（分別為數位1、2、3的接腳12、9和8）。這使得微控制器能透過開啟其陽極並透過適當的段極陰極接腳吸收電流，一次點亮一個數位。接腳連接為：1:E, 2:D, 3:DP（小數點）, 4:C, 5:G, 6:NC（無連接）, 7:B, 8:陽極數位3, 9:陽極數位2, 10:F, 11:A, 12:陽極數位1。

6. 焊接與組裝指引

如熱規格所述，最大允許焊接溫度為260°C持續3秒，測量點位於安裝平面下方1.6公釐處。遵守此規定至關重要，以防止塑膠封裝變形或內部接線斷裂。對於迴焊，建議採用峰值溫度低於260°C且高於液相線時間有限的溫度曲線。對於手動焊接，應使用溫控烙鐵並盡量縮短接觸時間。元件在使用前應儲存在其原始的防潮袋中，以防止吸濕，這可能在迴焊過程中導致爆米花現象。

7. 應用建議

7.1 典型應用電路

多工共陽極設計需要驅動電路。這通常涉及使用具有足夠I/O接腳的微控制器或專用的LED顯示驅動IC（如MAX7219或TM1637）。驅動器將依序啟用每個數位的陽極（透過電晶體開關），同時輸出應在該數位上點亮的段極圖案。每個段極陰極線路（或內建於驅動IC中）需要串聯一個限流電阻。此電阻的值是根據所需的段極電流和LED的順向電壓計算。例如，使用5V電源且期望電流為5mA：R = (Vcc - Vf) / I = (5V - 2.6V) / 0.005A = 480Ω（會使用470Ω標準電阻）。

7.2 設計考量

• 更新率：進行多工掃描時，更新率必須足夠高（通常>60 Hz）以避免可見閃爍。
• 電流限制：務必使用限流電阻。直接從微控制器接腳驅動LED可能會損壞LED和微控制器。
• 電源順序：避免施加反向電壓或超過絕對最大額定值。
• 視角：廣視角是有益的，但仍應考慮安裝位置相對於使用者典型視線的角度。

8. 技術比較與優勢

LTC-561JG的主要區別在於其使用AlInGaP技術產生綠光。相較於GaP（磷化鎵）等舊技術，AlInGaP提供顯著更高的發光效率，從而能在相同電流下實現更亮的顯示，或在更低功率下達到同等亮度。低功耗需求以及能在每段低至1mA下運作的能力，正是此材料優勢的直接結果。此外，灰面白段的結構增強了對比度，使點亮的綠色段在背景中更清晰地突出，特別是在高環境光條件下。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：需要多少最小電流才能看到可見的顯示？

答：此元件的特性測試低至每段1mA，將產生可見輸出（最小200 µcd）。對於極低功耗應用，1-2mA範圍的電流是可用的。

問：我可以用3.3V微控制器驅動此顯示器嗎？

答：可以。典型順向電壓為2.6V。使用3.3V電源時，限流電阻兩端有0.7V壓降，這足以在中低電流（例如5-10mA）下進行穩定的電流調節。

問：為什麼有一個無連接接腳（接腳6）？

答：這在顯示器封裝中很常見，目的是在不同產品型號（例如有或無小數點、不同顏色）之間保持標準的接腳數與佔位面積。它提供了機械穩定性，但不應進行電氣連接。

問：如何讓所有三個數位達到均勻亮度？

答：在多工操作中，確保每個數位的點亮時間（佔空比）相等。此外，利用發光強度分級資訊；向供應商指定嚴格的分級範圍會有所幫助。

10. 設計與使用案例研究

情境：攜帶型三用電錶顯示器

一位設計師正在設計一款手持式數位三用電錶。關鍵需求是：電池供電（9V）、清晰的戶外/室內易讀性，以及低功耗以延長電池壽命。LTC-561JG是理想的選擇。設計師選擇以每段2mA驅動。使用由9V電池供電（降壓至5V供邏輯電路使用）的多工驅動IC，可以計算出完全點亮888顯示的平均電流消耗。雖然有3位數 * 7段 = 21段被點亮，但由於多工掃描，一次只有一個數位亮起。每個數位的峰值電流為7段 * 2mA = 14mA。以1/3佔空比計算，平均電流約為4.7mA。加上驅動器的靜態電流，總電流遠低於10mA，使得標準9V電池可運作數百小時。高亮度與高對比度確保了在各種照明條件下的可讀性。

11. 工作原理

此元件基於半導體p-n接面的電致發光原理運作。當施加超過二極體導通電壓（此AlInGaP元件約為2.05V）的順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞在主動區域復合。在AlInGaP中，此復合主要釋放出綠色波長範圍（約572 nm）的光子能量。七個段極（A至G）和小數點（DP）中的每一個都包含一個或多個此類LED晶片。在共陽極配置中，特定數位的所有LED陽極在內部連接在一起。要點亮一個段極，需將其陰極連接到較低電壓（透過電阻接地），同時將其數位的共陽極連接到正電源電壓。

12. 技術趨勢

雖然七段顯示器在數值讀數方面仍然無處不在，但底層的LED技術持續演進。AlInGaP代表了一種成熟且高效的紅、橙、琥珀及綠色LED材料系統。當前顯示技術的趨勢包括轉向全矽基微型LED及進一步微型化。然而，對於穿孔式、中等尺寸的數位顯示器，AlInGaP在效能、可靠性與成本之間提供了極佳的平衡。所有電子設備朝向更低功耗的趨勢，與此顯示器能在極低電流下運作的能力完美契合。此外，規格書中提到的RoHS合規性（無鉛封裝）反映了整個產業朝向環保製造流程的發展。