LTC-4624JD LED顯示器規格書 - 0.4英吋字高 - 超紅光 - 2.6V順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTC-4624JD是一款緊湊型、高效能的三位數數值顯示模組，專為需要清晰、明亮數值讀數的應用而設計。其核心功能是透過可獨立定址的LED段，在其三個數位上視覺化地顯示0到9的數字。

本裝置屬於共陽極、多工掃描的七段顯示器類別。其發光元件採用先進的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術，具體為超紅光顏色。顯示器配備灰色面板與白色段標記，可在各種照明條件下增強對比度和可讀性。其主要設計目標是為儀表板、消費性電子產品、工業控制裝置以及其他需要關鍵數值資料呈現的嵌入式系統，提供可靠、低功耗且視覺均勻的解決方案。

1.1 主要特性與優勢

• 數位尺寸：字元高度為0.40英吋（10.0公釐），適合中距離觀看。
• 光學品質：提供每個段連續、均勻的光線發射，消除暗點，確保字元外觀一致。
• 效率：採用AlInGaP技術製造，能以相對較低的驅動電流實現高亮度，有助於降低整體系統功耗。
• 視覺性能：針對高亮度及與灰色背景的高對比度進行設計，實現出色的可讀性。同時提供寬廣的視角，使顯示器能從不同位置清晰閱讀。
• 可靠性：作為固態裝置，與機械式顯示器相比，具有高可靠性、長使用壽命以及抗衝擊和振動的特性。
• 合規性：本產品採用無鉛封裝製造，符合RoHS（有害物質限制）環保指令。

1.2 裝置識別

型號LTC-4624JD指定了一款採用AlInGaP超紅光LED、多工掃描共陽極配置並包含右側小數點的裝置。此命名慣例可清楚識別技術、顏色、電氣配置及特殊功能。

2. 技術規格詳解

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損壞的應力極限。不保證在此條件下操作。

• 每段功耗：70 mW。這是單一LED段可安全消耗的最大功率。
• 每段峰值順向電流：90 mA。僅允許在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms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。此額定值在環境溫度超過25°C時，以每°C 0.33 mA的速率線性遞減，意味著在較熱環境中安全的連續電流會降低。
• 每段逆向電壓：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致崩潰。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。
• 焊接溫度：在組裝過程中，於安裝平面下方1.6mm處，可承受最高260°C達3秒鐘。

2.2 電氣與光學特性

這些是在指定測試條件下（Ta=25°C）測得的典型性能參數。

• 平均發光強度（I_V）：在順向電流（I_F）為1 mA時，範圍為200至650 µcd。這表示人眼感知的光輸出功率。
• 每段順向電壓（V_F）：典型值為2.6V，在I_F=20mA時最大值為2.6V。設計人員必須確保驅動電路能在這個範圍內提供足夠的電壓。
• 峰值發射波長（λ_p）：650 nm。這是發射光強度最高的波長，定義了其超紅光顏色。
• 主波長（λ_d）：639 nm。這是人眼對該顏色的單一波長感知。
• 譜線半寬度（Δλ）：20 nm。此參數描述了發射光譜圍繞峰值波長的擴散範圍。
• 每段逆向電流（I_R）：在逆向電壓（V_R）為5V時，最大值為100 µA。
• 發光強度匹配比：最大值為2:1。這確保了同一顯示器內各段之間的亮度變化受到控制，提供均勻的外觀。

3. 機械與封裝資訊

3.1 封裝尺寸

LTC-4624JD採用標準的穿孔式DIP（雙列直插式封裝）格式。詳細的機械圖提供了PCB（印刷電路板）佔位面積設計和面板開孔的所有關鍵尺寸。除非另有說明，所有尺寸均以公釐為單位，標準公差為±0.25mm。設計人員必須參考此圖以確保安裝孔間距、段顯示窗位置和接腳間距的準確性，從而實現正確的機械配合。

3.2 接腳連接與內部電路

該顯示器採用15接腳配置（其中數個接腳標記為無接腳）。它使用多工掃描共陽極方案。

• 共陽極：接腳1（數位1）、5（數位2）、7（數位3）和14（LED L1、L2、L3的共陽極）是數位和指示燈LED的正電源端。
• 段陰極：接腳2（E）、3（C、L3）、4（D）、6（DP）、8（G）、11（B、L2）、12（A、L1）和15（F）是各個段以及右側小數點（DP）的負端。段A-G構成主要數位，而L1-L3是獨立的指示燈LED。
• 電路圖：內部示意圖顯示每個數位的段共用一個共陽極連接。要點亮特定數位上的特定段，必須將其對應的陰極接腳驅動為低電位（接地），同時將其數位的共陽極接腳驅動為高電位。這種多工掃描技術減少了所需的驅動器接腳總數。

4. 性能曲線分析

規格書包含典型的特性曲線，對於詳細的設計分析至關重要。

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：此曲線顯示了施加在LED兩端的電壓與所產生電流之間的非線性關係。由於LED是電流驅動裝置，這對於設計驅動電路的限流部分至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流：此圖表說明了光輸出如何隨著驅動電流增加而增加。通常在一定範圍內呈線性關係，但在較高電流下會飽和。設計人員利用此圖來選擇一個平衡亮度、效率和壽命的工作點。
• 發光強度 vs. 環境溫度：此曲線展示了隨著LED接面溫度升高，光輸出的遞減情況。它突顯了熱管理的重要性，特別是在高溫或高電流應用中。
• 光譜分佈：顯示在不同波長下發射光的相對強度圖，中心圍繞650 nm峰值。這定義了超紅光發射的精確顏色特性。

5. 應用指南與設計考量

5.1 驅動電路設計

• 恆流驅動：強烈建議優先於恆壓驅動。LED對電流敏感；恆流源可確保亮度一致，並防止熱失控，即使順向電壓在元件之間或隨溫度變化。
• 電壓餘裕：驅動電路必須設計成能適應LED順向電壓（V_F）的整個範圍，從最小值到最大值，以確保在所有條件下都能提供目標電流。
• 電流限制：必須根據預期的最高環境溫度選擇安全工作電流，並應用超過25°C時每°C 0.33 mA的遞減因子。
• 逆向偏壓保護：電路應包含保護措施（例如，與顯示器接腳並聯的二極體），以防止在電源循環期間施加逆向電壓或電壓尖峰，這可能導致金屬遷移和裝置故障。
• 多工掃描實現：由於它是共陽極多工掃描顯示器，微控制器或專用驅動IC必須依序啟動每個數位的陽極，同時在陰極線上呈現該數位的段資料。刷新率必須足夠高以避免可見閃爍（通常>60 Hz）。

5.2 熱與環境管理

• 避免過度應力：超過建議的驅動電流或操作溫度將加速光輸出衰減（流明衰減），並可能導致過早的災難性故障。
• 防止冷凝：避免讓顯示器承受快速的溫度變化，特別是在潮濕環境中，因為LED表面形成的冷凝可能導致電氣或光學問題。
• 機械處理：在組裝過程中，請勿對顯示器本體施加異常力。使用適當的工具和方法，以避免環氧樹脂透鏡破裂或損壞內部接合線。

5.3 組裝與整合注意事項

• 濾光片/覆蓋膜：如果使用壓敏黏合膜（用於濾色片或圖案），請確保其不會與前面板強力接觸，因為這可能導致薄膜從預定位置移位。
• 多顯示器組的選配：當在一個組件中使用兩個或更多顯示器時（例如，多位數面板），強烈建議從同一生產批次中採購顯示器，以避免單元之間出現明顯的色調或亮度差異。
• 可靠性測試：如果包含此顯示器的最終產品必須進行特定的跌落或振動測試，應提前評估測試條件以確保相容性。

6. 儲存與處理

正確的儲存對於保持可焊性和性能至關重要。

• 標準儲存條件：對於採用原始包裝的穿孔式顯示器，建議的環境為5°C至30°C，相對濕度低於60% RH。
• 濕度敏感性：如果產品未儲存在防潮袋中，或袋子已打開超過6個月，建議在使用前將元件在60°C下烘烤48小時。烘烤後應在一週內完成組裝。
• 庫存管理：為防止接腳氧化，建議保持低庫存水平並盡快使用元件。在非理想條件下長時間儲存可能需要在焊接前對引腳重新鍍錫。

7. 典型應用場景

LTC-4624JD非常適合各種需要清晰、可靠數值指示的應用：

• 測試與測量設備：數位萬用電錶、頻率計數器、電源供應器，其亮度和可讀性是關鍵。
• 工業控制裝置：製程計時器、計數器顯示、機械控制面板上的溫度讀數。
• 消費性電子產品：音訊設備（擴大機電平顯示）、舊型時鐘和家電控制裝置。
• 汽車改裝市場：儀表和診斷工具（但未經事先諮詢，不適用於主要的汽車安全系統）。
• 嵌入式系統與原型製作：由於其直接的多工掃描介面，適用於教育套件和業餘愛好者專案。

8. 常見問題（FAQ）

8.1 共陽極和共陰極有何不同？

在共陽極顯示器中，一個數位的所有LED陽極（正極側）連接在一起。您透過對其陰極施加低電壓（接地）來點亮一個段。在共陰極顯示器中，陰極是共用的，您對陽極施加高電壓來點亮一個段。LTC-4624JD是共陽極類型。

8.2 如何計算限流電阻值？

對於恆壓驅動（不建議作為主要方法），使用歐姆定律：R = (V_電源- V_F) / I_F。使用規格書中的最大V_F（2.6V）和您期望的I_F（例如，20mA）。如果V_電源=5V，則 R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω。恆流驅動器電路是更穩健的解決方案。

8.3 為何使用多工掃描？

多工掃描顯著減少了所需的微控制器I/O接腳或驅動IC通道數量。一個非多工掃描的3位數、7段顯示器需要3*7=21個接腳。這個多工掃描版本僅需要3（數位陽極）+ 8（段陰極）= 11個接腳，其中一些共用於指示燈。

8.4 超紅光是什麼意思？

超紅光指的是由AlInGaP LED發射的一種特定、深色調的紅光，其主波長約為639-650 nm。它通常比標準紅光LED更亮、更高效，因其高可見度和對比度而被選用。

9. 技術背景與趨勢

9.1 AlInGaP技術

磷化鋁銦鎵（AlInGaP）是一種專門為紅光、橙光和黃光波長範圍的高效率發光而設計的半導體材料。它生長在不透明的GaAs基板上，與GaAsP等舊技術相比，提供了卓越的發光效率和熱穩定性，從而實現了LTC-4624JD所見的高亮度和可靠性。

9.2 顯示技術背景

雖然像LTC-4624JD這樣的七段LED顯示器因其簡單性、亮度和低成本，仍然是專用數值讀數的主力，但它是更廣泛生態系統的一部分。點矩陣LED顯示器提供字母數字和圖形功能。對於複雜資訊，通常使用LCD（液晶顯示器）和OLED（有機發光二極體）。選擇取決於視角、亮度、功耗、資訊複雜度和成本的具體要求。