LTC-5689KD LED顯示器規格書 - 0.56英吋數位高度 - 超紅光(650nm) - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTC-5689KD是一款高效能、三位數、七段式LED顯示器模組，專為需要清晰數字讀數的應用而設計。其數位高度為0.56英吋（14.2毫米），提供卓越的可視性。本顯示器採用先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）超紅光LED晶片，生長於GaAs基板上。此技術因其在紅光光譜中的高效率與卓越色彩純度而被選用。該元件呈現高對比度的外觀，具有黑色面板與白色段區，增強了各種照明條件下的可讀性。它依據發光強度進行分級，並提供符合RoHS指令的無鉛封裝，使其適合考量環保的現代電子設計。

1.1 主要特性與優勢

LTC-5689KD提供多項顯著優勢，使其成為設計師的可靠選擇：

• 光學效能：提供高亮度與高對比度，確保顯示器易於閱讀。它擁有寬廣的視角，適合觀看者可能不直接在顯示器正前方的應用。
• 電源效率：具有低功耗需求，這對電池供電或注重能源效率的裝置非常有益。
• 美觀與製造品質：特點是連續均勻的段區，造就了出色的字元外觀，點亮的段區中沒有視覺斷裂或間隙。固態結構確保了高可靠性和長使用壽命。
• 設計靈活性：多工共陽極配置簡化了多位數顯示器的驅動電路，減少了所需的微控制器I/O引腳數量。
• 品質保證：元件依據發光強度進行分類（分級），當單一組裝中使用多個顯示器時，可確保一致的亮度匹配。

2. 技術規格深入解析

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能對元件造成永久損壞的極限。不建議在這些條件下操作顯示器。

• 每段功耗：最大70 mW。
• 每段峰值順向電流：90 mA（在脈衝條件下：1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）。
• 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升高超過25°C，以每°C 0.28 mA的速率線性遞減。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。
• 焊接條件：元件可承受在260°C下焊接3秒，測量點位於安裝平面下方1/16英吋（約1.6mm）處。

2.2 電氣與光學特性

這些是在環境溫度（Ta）為25°C下測得的典型操作參數。

• 平均發光強度（Iv）：範圍從320 μcd（最小值）到1250 μcd（最大值），並提供典型值，此為在順向電流（IF）為1 mA驅動時的數據。
• 峰值發射波長（λp）：650 nm（在IF=20mA時）。這定義了超紅光發射的色點。
• 光譜線半高寬（Δλ）：20 nm（在IF=20mA時），表示光譜純度。
• 主波長（λd）：639 nm（在IF=20mA時）。
• 每晶片順向電壓（VF）：典型值為2.60V，在IF=20mA時範圍從2.10V到2.60V。電路設計必須考慮此變異。
• 每段反向電流（IR）：當施加5V反向電壓（VR）時，最大值為100 μA。此參數僅供測試用途；禁止進行連續反向偏壓操作。
• 發光強度匹配比：在IF=1mA時，相似發光區域內的段區最大為2:1，確保均勻性。
• 串擾：規格小於1.0%，最小化相鄰段區的不必要發光。

3. 機械與封裝資訊

3.1 封裝尺寸與公差

機械圖提供了PCB佈局和外殼設計的關鍵尺寸。所有主要尺寸均以毫米為單位，標準公差為±0.25mm，除非另有說明。組裝的關鍵注意事項包括：段區上的異物或氣泡不得超過10密耳；反射器的彎曲必須小於其長度的1%；表面油墨污染必須低於20密耳。引腳尖端偏移公差為±0.4 mm。為了可靠的焊接，建議使用直徑為1.0 mm的PCB孔。

3.2 引腳配置與內部電路

顯示器採用14引腳配置。它屬於多工共陽極類型。引腳定義如下：引腳1-7分別是段區A至G的陰極。引腳8是小數點DP1、DP2和DP3的共陰極。引腳9、10和11分別是數位3、2和1的共陽極。引腳12是小數點DP4和DP5的共陽極。引腳13和14分別是DP5和DP4的陰極。內部電路圖清晰地顯示了三個數位和五個小數點是如何互連的，這對於設計正確的多工驅動序列至關重要。

4. 應用指南與設計考量

4.1 關鍵應用注意事項

遵循這些指南對於可靠操作至關重要：

• 操作極限：切勿超過電流、功率或溫度的絕對最大額定值，因為這將導致嚴重的光輸出衰減或災難性故障。
• 驅動電路設計：強烈建議使用恆流驅動以保持一致的亮度和壽命。電路設計必須能夠適應規格中順向電壓（VF）的整個範圍。必須提供防止反向電壓和電源循環期間瞬態尖峰的保護，以防止損壞。
• 熱管理：必須根據應用環境中的最高環境溫度對驅動電流進行遞減，以防止過熱。
• 環境因素：避免在潮濕環境中溫度快速變化，以防止顯示器上凝結水氣。組裝期間請勿對顯示器本體施加機械力。
• 與覆蓋層搭配使用：如果使用壓敏黏合劑貼附印刷/圖案薄膜，請避免讓其直接壓在前方面板上，因為外力可能導致其移位。
• 多顯示器匹配：對於使用兩個或更多顯示器的組裝，請選擇來自相同發光強度分級的單元，以確保外觀均勻。
• 機械應力測試：如果最終產品需要進行跌落或振動測試，必須預先評估條件以確保顯示器的相容性。

4.2 儲存條件

適當的儲存可保持顯示器的可焊性和性能。建議的儲存條件（當產品處於其原始防潮包裝內時）是溫度介於5°C至30°C之間，相對濕度低於60% RH。如果未滿足這些條件，或者防潮袋打開超過六個月，引腳可能會氧化。在這種情況下，使用前可能需要重新電鍍和重新分類。建議管理庫存以避免長期儲存，並及時使用產品。

5. 性能曲線與特性分析

規格書參考了對於詳細設計分析至關重要的典型性能曲線。雖然具體圖表未在文本中重現，但它們通常包括：

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：顯示驅動電流與LED晶片兩端電壓降之間的關係，對於設計限流電路至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流：說明光輸出如何隨驅動電流增加，有助於為所需亮度選擇適當的操作點。
• 發光強度 vs. 環境溫度：展示光輸出隨溫度升高而遞減的情況，為熱設計決策提供資訊。
• 光譜分佈：相對強度與波長的關係圖，確認峰值波長、主波長和光譜半高寬。

這些曲線使工程師能夠預測在非標準條件（不同電流或溫度）下的性能，並優化設計以提高效率和可靠性。

6. 典型應用場景與設計備註

LTC-5689KD適用於普通電子設備，包括辦公室自動化設備、通訊設備和家用電器。其清晰的數字顯示使其適合用於：

• 測試與測量設備（萬用電錶、電源供應器）。
• 工業控制面板和計時器。
• 消費性電器，如微波爐、音響接收器或氣候控制系統。
• 銷售點終端機和資訊顯示器。

設計備註：對於需要極高可靠性且故障可能影響安全性的應用（例如航空、醫療設備、交通控制），必須進行應用前諮詢以評估適用性。驅動微控制器韌體必須實作正確的多工程序，依序啟動共陽極（引腳9、10、11、12），同時將相應的段區陰極拉低，以點亮每個數位的所需段區。視覺暫留效應創造了所有數位持續點亮的錯覺。

7. 技術比較與差異化

與標準GaAsP或GaP紅光LED等舊技術相比，LTC-5689KD中的AlInGaP超紅光晶片提供了顯著更高的發光效率，從而在相同驅動電流下產生更高的亮度。其顏色是比標準紅光LED的橙紅色更深、更飽和的紅色（650nm峰值）。多工共陽極設計是與靜態驅動顯示器的關鍵區別，大幅減少了所需的驅動引腳數量（從靜態驅動的26+個減少到多工的14個），簡化了PCB佈局並降低了微控制器資源需求，儘管代價是需要專用的掃描驅動程序。

8. 常見問題（基於技術參數）

問：發光強度分級的目的是什麼？

答：分級確保一致性。當多個顯示器並排使用時，從同一分級中選擇可保證單元之間的亮度差異最小，創造專業、均勻的外觀。

問：為什麼建議使用恆流驅動而非恆壓驅動？

答：LED順向電壓（VF）具有公差（例如2.1V至2.6V）。恆壓源會導致不同段區或顯示器之間的電流（以及亮度）顯著變化。恆流源確保無論VF如何變化，流過的電流都相同，從而保證亮度均勻。

問：我可以用5V微控制器引腳直接驅動這個顯示器嗎？

答：不行。您必須使用限流電阻，或者更理想的是專用的恆流驅動IC。將5V引腳直接連接到段區陰極（陽極供電）很可能會超過絕對最大連續電流（25mA）並損壞LED。電阻值必須根據電源電壓、LED的VF和所需的順向電流（IF）計算。

問：對於連續順向電流，從25°C線性遞減是什麼意思？

答：這意味著環境溫度每升高1°C超過25°C，最大允許連續電流就減少0.28 mA。例如，在50°C時（高出25°C），每段的最大電流將是25 mA - (25 * 0.28 mA) = 25 mA - 7 mA = 18 mA。

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。