目錄
1. 產品概述
LTC-4624JF是一款高效能、三位數七段式LED顯示模組，專為需要清晰數字讀數的應用而設計。其主要功能是以高清晰度與可靠性來視覺化呈現數值資料。此元件的核心優勢在於其LED晶片採用了先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術，相較於傳統的GaAsP等技術，能提供更優異的發光效率與色彩純度。目標市場包括工業儀表、測試與量測設備、銷售點系統、汽車儀表板（用於售後或輔助顯示器），以及任何需要緊湊、明亮且易於介接的數字顯示器的嵌入式系統。
2. 技術規格詳解
2.1 光度學與光學特性
光學性能是顯示器功能的核心。本元件採用非透明GaAs基板上的AlInGaP晶片，發射黃橙色光譜。平均發光強度 (Iv)在標準測試電流1mA下，其規格為最低200 µcd至典型值650 µcd。這種高亮度，結合灰色面板與白色段體，確保了極佳的對比度與字元外觀。峰值發射波長 (λp)典型值為611 nm，其主波長 (λd)為605 nm，明確將輸出定位在黃橙色區域。光譜線半高寬 (Δλ)約為17 nm，表示發光顏色相對純淨。發光強度匹配比為2:1（最大值），確保整個顯示器各段亮度具有合理的均勻性。
2.2 電氣參數
電氣規格定義了可靠使用的操作邊界與條件。每段順向電壓 (VF)在順向電流 (IF) 20mA下，典型值為2.6V，最大值為2.6V。每段逆向電壓額定最大值為5V。每段連續順向電流在25°C下為25 mA，當環境溫度高於25°C時，降額因子為0.33 mA/°C。對於脈衝操作，在特定條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）允許峰值順向電流達到90 mA。每段逆向電流 (IR)在5V全逆向電壓下，最大值為100 µA。
2.3 熱特性與絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限。每段功耗不得超過70 mW。本元件額定的操作溫度範圍為-35°C至+85°C，其儲存溫度範圍亦相同。在組裝時，最高焊接溫度為260°C，最長持續時間為3秒，測量點位於元件安裝平面下方1.6mm處。遵守這些限制對於長期可靠性至關重要。
3. 分級與分類系統
規格書明確指出，本元件已根據發光強度進行分類。這意味著LED會根據其在標準測試條件下（可能為IF=1mA）測得的發光輸出進行分級（分檔）。這使得設計師可以為其應用選擇亮度一致的元件，防止不同單元或生產批次間出現明顯的顯示亮度差異。雖然文件未詳述具體的分檔代碼，但此做法確保了最低發光強度200 µcd得以滿足。
4. 性能曲線分析
規格書包含一個章節，用於說明典型電氣/光學特性曲線。儘管提供的文本中未詳述具體曲線，但此類圖表通常會說明順向電流 (IF) 與順向電壓 (VF) 的關係、發光強度 (Iv) 與順向電流 (IF) 的關係，以及發光強度如何隨環境溫度變化。這些曲線對於設計師來說非常寶貴，可用於優化驅動電流以達到所需亮度，同時管理功耗並了解在非標準溫度條件下的性能表現。
5. 機械與封裝資訊
5.1 實體尺寸
本元件的數位高度為0.4英吋（10.0 mm）。封裝尺寸在詳細圖紙中提供，所有尺寸均以毫米為單位。除非另有說明，公差一般為±0.25 mm。此資訊對於PCB佔位面積設計及確保在最終產品外殼內的正確安裝至關重要。
5.2 接腳定義與連接圖
LTC-4624JF是一款多工共陽極顯示器。它具有15個接腳，但並非全部使用。內部電路圖與接腳連接表顯示了三個共陽極接腳（對應數位1、數位2和數位3）以及14個段體陰極（A、B、C、D、E、F、G、DP，以及三個獨立LED L1、L2、L3）的排列方式。獨立LED（L1、L2、L3）有一個專用的共陽極接腳（接腳14）。這種多工設計允許以較少的微控制器I/O接腳數量來控制3位數及額外的指示燈。
6. 焊接與組裝指南
提供的主要指南是焊接溫度限制：最高260°C，最長3秒，測量點位於安裝平面下方1.6mm處。這是標準的回流焊接參數。遵循建議的無鉛焊接回流曲線至關重要，以防止對LED晶片或塑膠封裝造成熱損壞。在使用前，元件應儲存在其指定的溫度範圍（-35°C至+85°C）內的乾燥環境中。
7. 應用建議
7.1 典型應用電路
作為共陽極多工顯示器，它需要外部驅動電路。通常，共陽極接腳會連接到PNP電晶體（或P通道MOSFET）的集極（或汲極），這些電晶體由微控制器切換。段體陰極接腳則連接到限流電阻，然後連接到灌電流驅動IC（如74HC595移位暫存器或專用LED驅動器）的輸出端，或直接連接到具有足夠電流吸收能力的微控制器接腳。多工是通過依次啟用一個數位的共陽極，同時提供該數位的段體資料來實現的，並以足夠快的速度循環掃描所有數位以產生持續的影像（通常>60 Hz）。
7.2 設計考量
- 限流：對於防止超過最大連續順向電流（25mA/段）至關重要。必須根據電源電壓、LED順向電壓 (VF) 和所需電流來計算電阻值。
- 多工頻率：必須足夠高以避免可見閃爍。每個數位100-200 Hz的更新率是常見的。
- 峰值電流：在多工設置中，每個段體在其短暫的開啟時間內的瞬間電流將高於平均電流。確保峰值電流不超過所選工作週期下的90mA額定值。
- 視角：寬廣的視角對於顯示器可能從非中心位置觀看的應用非常有益。
- 靜電防護：LED對靜電放電很敏感。在組裝過程中應採取適當的ESD預防措施。
8. 技術比較與差異化
LTC-4624JF的主要區別在於其使用了AlInGaP技術。相較於傳統的紅色GaAsP LED，AlInGaP提供了顯著更高的發光效率，這意味著在相同驅動電流下能輸出更亮的光，或在較低功率下達到相同亮度。它還提供了更好的色彩飽和度以及在溫度和使用壽命期間的穩定性。灰色面板/白色段體設計增強了對比度。其0.4英吋的數位高度在尺寸與可讀性之間取得了良好的平衡，介於較小的0.3英吋和較大的0.5或0.56英吋顯示器之間。
9. 常見問題（基於技術參數）
問：獨立LED L1、L2、L3的用途是什麼？
答：這些是獨立的LED指示燈，與七段式數位分開。它們可用作狀態指示燈、時鐘顯示中的冒號，或其他符號功能，提供數字以外的額外功能。
問：如何計算限流電阻值？
答：使用歐姆定律：R = (V_電源 - VF) / I_期望。對於5V電源，VF為2.6V，期望電流為15mA：R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 歐姆。使用最接近的標準值（例如150或180歐姆）。
問：我可以不採用多工方式驅動此顯示器嗎？
答：技術上可以，方法是將所有共陽極連接在一起，並獨立驅動每個段體陰極。然而，這將需要11條驅動線（8個段體 + DP + 3個LED），而不是多工方案中減少的數量，這對於微控制器接腳的使用效率較低。
問：根據發光強度分類對我的設計意味著什麼？
答：它確保了亮度的一致性。對於外觀均勻性至關重要的關鍵應用，如果製造商提供，您可以指定更嚴格的分檔代碼。對於大多數應用，標準分類已足夠。
10. 實務設計與使用案例
案例：設計一個簡單的三位數電壓表讀數顯示。一個帶有ADC的微控制器測量電壓。韌體將讀數轉換為三個BCD碼數字。定時器中斷以150 Hz觸發多工常式。該常式：1) 關閉所有數位陽極驅動器。2) 將數位1的段體圖案輸出到陰極驅動IC。3) 啟用數位1陽極的電晶體。4) 等待短暫時間。5) 對數位2和3重複此過程。獨立LED（L1、L2、L3）可用於指示量測範圍（例如mV、V、自動量程）。高亮度與高對比度確保了在實驗室或現場環境中各種光照條件下的可讀性。
11. 技術原理介紹
核心技術是AlInGaP LED。AlInGaP是一種III-V族半導體化合物，其中鋁、銦、鎵和磷以特定比例結合，形成一種直接能隙材料，能發射紅色到黃綠色光譜的光。提到的非透明GaAs基板意味著生長基板會吸收部分產生的光，但AlInGaP主動層本身效率很高。當在p-n接面施加順向電壓時，電子和電洞重新結合，以光子的形式釋放能量。特定的成分決定了發射光的波長（顏色），在本例中為黃橙色。
12. 技術趨勢與背景
雖然OLED和高解析度LCD等較新的顯示技術主導了消費性電子產品，但七段式LED顯示器在工業、商業和嵌入式領域仍然高度相關，因為它們極其簡單、堅固耐用、亮度高、工作溫度範圍寬，且對於純數字應用成本低廉。該領域內的趨勢是朝向更高效率的材料（如AlInGaP取代GaAsP）、更小的封裝尺寸、更低的工作電壓以及驅動電路的整合。然而，像LTC-4624JF這類模組的基本多工共陽極架構，由於其電氣和概念上的簡單性，已被證明在數十年間持續有效。
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。 |