LTC-7500KG LED顯示器規格書 - 0.72英吋字高 - AlInGaP綠色 - 2.6V順向電壓 - 70mW功耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTC-7500KG是一款高效能、三位數、七段式LED顯示器模組。其主要功能是在廣泛的電子設備中提供清晰、明亮的數值讀數。其核心技術基於生長在GaAs基板上的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）LED晶片，此技術以產生高效率綠光而聞名。該裝置採用黑底白字的設計，提供出色的對比度，確保在各種照明條件下都能達到最佳的閱讀效果。

1.1 主要特性與核心優勢

此顯示器設計具備多項關鍵優勢，使其適用於要求嚴苛的應用。0.72英吋（18.4毫米）的字高提供了大而易讀的字元。其段位連續且均勻，確保所有數字和段位的外觀一致。其運作功耗低，有助於實現節能設計。高亮度與高對比度的結合，加上寬廣的視角，確保顯示器能從多個位置清晰可見。此外，它提供固態可靠性，並按發光強度進行分級，便於在多顯示器設置中進行亮度匹配。其封裝為無鉛設計，並符合RoHS指令。

1.2 裝置描述與目標市場

此裝置為一款具備右側小數點的多工共陰極顯示器。多工設計減少了所需的驅動接腳數量，簡化了介面電路。其目標市場涵蓋所有需要可靠數值指示的普通電子設備，包括辦公室自動化設備、通訊裝置、工業控制面板、儀器儀表、家用電器和消費性電子產品。設計優先考慮清晰度、可靠性和易於整合性。

2. 技術參數與客觀解讀

本節根據規格書提供的數據，對LTC-7500KG顯示器的電氣、光學和熱特性進行詳細、客觀的分析。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致裝置永久損壞的極限值。這些並非操作條件。

• 每段功耗：70 mW。這是單一LED段位在無過熱風險下可安全消耗的最大功率。
• 每段峰值順向電流：60 mA。此電流僅允許在佔空比1/10、脈衝寬度0.1毫秒的脈衝條件下使用。用於實現非常高的瞬間亮度，而非連續操作。
• 每段連續順向電流：25°C時為25 mA。當環境溫度（Ta）超過25°C時，此電流以0.28 mA/°C的速率線性遞減。例如，在85°C時，最大允許連續電流約為25 mA - (0.28 mA/°C * 60°C) = 8.2 mA。
• 操作與儲存溫度範圍：-35°C 至 +105°C。裝置可在此完整範圍內儲存或操作。
• 焊接條件：裝置可承受波峰焊或迴焊，條件是位於安裝平面下方1/16英吋（約1.6毫米）處的焊料溫度在3秒內不超過260°C。組裝期間，元件本體本身的溫度不得超過最大額定溫度。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在標準測試條件（Ta=25°C）下測量，代表典型性能。

• 平均發光強度（I_V）：這是關鍵的亮度參數。在順向電流（I_F）為1 mA時，強度典型值為1050 µcd（微燭光），最小值為500 µcd。在10 mA時，典型強度顯著上升至11550 µcd。設計師必須根據所需的亮度和熱考量來選擇驅動電流。
• 峰值發射波長（λ_p）：571 nm（典型值）。這是發射光強度最高的波長。
• 譜線半高寬（Δλ）：15 nm（典型值）。這表示光譜純度；數值越小，表示光越接近單色光。
• 主波長（λ_d）：572 nm（典型值）。這是人眼感知的波長，定義了綠色。
• 每晶片順向電壓（V_F）：在I_F=20 mA時，典型值為2.6 V，最小值為2.05 V。電路設計必須考慮此電壓降及其晶片間的差異。
• 每段反向電流（I_R）：在反向電壓（V_R）為5V時，最大值為100 µA。此參數僅供測試用途；禁止連續反向偏壓操作。
• 發光強度匹配比：最大值2:1（針對相似發光區域）。這表示在相同驅動條件（I_F=1mA）下，任意兩段之間的亮度差異不應超過兩倍。
• 串擾：≤ 2.5%。這規定了當相鄰段位點亮時，來自未通電段位的非預期光量最大值，通常由內部光學反射引起。

3. 分級系統說明

規格書指出該裝置按發光強度分級。這意味著存在一個分級系統，儘管提供的摘錄中未列出具體的分級代碼。在LED製造中，分級是根據測量參數（如發光強度（亮度）、順向電壓（V_F）和主波長（顏色））對LED進行分類的過程。

• 發光強度分級：LED根據其在標準測試電流下的光輸出被分組到不同的級別中。這確保了同一產品中使用的多個顯示器在亮度上的一致性。規格書中的2:1強度匹配比是依賴於此分級的性能保證。
• 順向電壓分級：LED也可能根據其V_F進行分級。在多工或並聯驅動電路中使用來自相同V_F級別的LED，有助於確保電流分配均勻和亮度一致。
• 波長/顏色分級：對於像此綠色AlInGaP類型的有色LED，按主波長（λ_d）分級可確保色調一致。注意事項中建議在多單元組裝中使用相同BIN的LED顯示器，正是直接針對避免色調不均問題的需求。

設計師在為需要嚴格顏色或亮度匹配的應用訂購時，應向製造商諮詢具體的分級代碼資訊。

4. 性能曲線分析

雖然提供的PDF摘錄在第7/10頁提到了典型電氣/光學特性曲線，但具體圖表並未包含在文本內容中。通常，LED顯示器的此類曲線會包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流（I-V曲線）：此圖表將顯示光輸出如何隨驅動電流增加。它通常是非線性的，在非常高的電流下效率往往會下降。
• 順向電壓 vs. 順向電流：這顯示了二極體的I-V特性，對於設計限流電路至關重要。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：此曲線展示了光輸出如何隨接面溫度升高而降低。對於設計在寬廣溫度範圍內運作的系統至關重要。
• 光譜分佈：繪製光強度對波長的圖表，顯示在約571nm處的峰值和光譜寬度。

這些曲線對於理解裝置在非標準條件下的行為，以及為性能、效率和壽命優化驅動電路至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與圖示

LTC-7500KG為30接腳雙列直插式封裝。圖示中的關鍵尺寸包括：

• 整體封裝寬度：約45.72毫米。
• 數字高度：18.4毫米（0.72英吋）。
• 接腳間距：2.54毫米（0.1英吋），標準DIP間距。
• 行間距：10.16毫米（2.54毫米 * 4）。
• 接腳直徑：0.45毫米。建議的PCB孔徑為0.9毫米，以便於插入和焊接。

大多數尺寸的公差為±0.25毫米。特定註記說明了允許的製造變異，例如接腳尖端偏移（±0.4毫米）、段位上的異物、油墨污染、氣泡以及反射器的彎曲。

5.2 接腳連接與極性識別

該裝置採用多工共陰極配置。共有三個共陰極接腳，每個數字一個（數字1、數字2、數字3）。所有三個數字的每個段位（A-G和DP）的陽極則分別引出到獨立的接腳。這種結構允許微控制器透過將其共陰極拉至低電位，同時對所需段位的陽極施加高電位信號，一次點亮一個數字。透過快速循環掃描各個數字（多工），所有三個數字看起來像是持續點亮。接腳定義表提供了所有30個接腳的具體對應關係。圖示中標示了第1腳，以確定方向。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理和組裝對於可靠性至關重要。

• 焊接：裝置可承受安裝平面下方1.6毫米處的焊料溫度在260°C下持續3秒。應使用符合此要求的標準無鉛迴焊或波峰焊製程。
• 機械應力：避免使用不合適的工具或組裝方法對顯示器本體施加異常力，這可能導致物理損壞。
• 圖案薄膜應用：如果在前方貼上裝飾薄膜，其使用壓敏黏著劑。不建議讓薄膜側與前面板/蓋板緊密接觸，因為外力可能導致薄膜移位。

7. 儲存條件

為防止劣化，特別是接腳氧化，LED顯示器應在其原始包裝中，於以下條件下儲存：

• 溫度：5°C 至 30°C。
• 相對濕度：低於60% RH。

在此規格外儲存可能會影響可焊性和長期性能。

8. 應用建議與設計考量

根據注意事項章節，必須遵循幾項關鍵的設計和應用準則。

8.1 電路設計

• 驅動方式：強烈建議使用恆流驅動而非恆壓驅動。這可確保發光強度一致，不受個別LED晶片順向電壓（V_F）變化的影響。
• 限流：電路必須設計成能在整個可能的V_F範圍（典型值2.05V至2.6V）內提供預期的驅動電流。
• 安全工作電流：所選的連續驅動電流必須根據應用中預期的最高環境溫度，使用從25°C開始的0.28 mA/°C遞減率進行降額。
• 保護：驅動電路必須包含防止反向電壓以及開機或關機期間瞬態電壓尖峰的保護。反向偏壓可能導致金屬遷移，增加漏電流或造成短路。

8.2 熱與環境管理

• 熱管理：超過建議的操作電流或溫度將導致嚴重的光輸出衰減或過早失效。在高溫環境中可能需要足夠的通風或散熱措施。
• 凝露：避免環境溫度快速變化，特別是在高濕度環境中，因為這可能導致顯示器上形成凝露，可能引發電氣或光學問題。

8.3 測試與匹配

• 機械測試：如果整合此顯示器的最終產品必須通過跌落或振動測試，應在設計定案前將測試條件提供給供應商進行評估和建議。
• 顯示器匹配：對於在一套裝置中使用兩個或更多顯示器的應用（例如，多位數面板），建議使用來自相同製造批次的顯示器，以避免亮度或色調出現明顯差異。

9. 技術比較與差異化

雖然規格書中未提供與其他型號的直接比較，但可以從其規格推斷出LTC-7500KG的主要差異化特點：

• 技術：使用基於GaAs基板的AlInGaP技術產生綠光，與舊技術相比，提供了高效率和良好的溫度穩定性。
• 封裝：在標準30接腳DIP封裝中實現0.72英吋字高，在尺寸和可讀性之間取得平衡，非常適合許多現有的產品外型。
• 光學性能：高典型亮度（10mA時11550 µcd）、高對比度（黑底/白字）和寬廣視角的結合，為使用者介面提供了強大的套裝方案。
• 合規性：無鉛且符合RoHS的封裝符合現代環保法規。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以用5V微控制器接腳直接驅動此顯示器嗎？

答：不行。典型順向電壓為2.6V，始終需要串聯一個限流電阻來設定正確的電流。直接從5V接腳驅動很可能會超過絕對最大電流並損壞LED。

問：為什麼峰值電流（60mA）比連續電流（25mA）高這麼多？

答：LED可以承受短時間的高電流脈衝，因為產生的熱量沒有時間將接面溫度提高到危險水平。1/10的佔空比和0.1毫秒的脈衝寬度確保平均功率保持在安全限度內。這用於需要非常高峰值亮度的應用。

問：共陰極對我的驅動電路意味著什麼？

答：在共陰極顯示器中，一個數字的所有LED的陰極（負極側）連接在一起。要點亮一個段位，您需要對其陽極施加正電壓（透過電阻），並將相應數字的共陰極接地。這與共陽極顯示器相反。

問：如何實現所有三個數字的亮度均勻？

答：使用多工掃描。一次只點亮一個數字，方法是啟用其共陰極。點亮該數字上所需的段位。快速循環掃描三個數字（例如，以100Hz或更快）。視覺暫留效應會使所有數字看起來穩定點亮。確保每個數字在短暫點亮期間的峰值電流能提供所需的平均亮度。

11. 實際應用範例

情境：設計一個數位計時器顯示器。

設計師正在創建一個顯示分和秒（MM:SS）的倒數計時器。他們將需要兩個LTC-7500KG單元。微控制器（例如ARM Cortex-M或PIC）將有6條共陰極控制線（每個數字一條）和8條段位控制線（7段 + 小數點）。韌體將實現多工掃描常式。驅動電流將透過限流電阻或（更推薦）恆流驅動IC來設定。電流值將根據所需的亮度和計時器外殼內的最高環境溫度來選擇。為確保視覺一致性，設計師應向供應商指定兩個顯示器應來自相同的強度和波長級別。

12. 工作原理介紹

LTC-7500KG基於半導體p-n接面的電致發光原理運作。當施加超過二極體閾值的順向電壓時，來自n型AlInGaP層的電子與來自p型層的電洞復合，以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP半導體的特定成分決定了發射光的波長（顏色），在此例中為綠色（約572 nm）。每個數字由七個條形LED段位（A至G）和一個小數點（DP）組成。透過選擇性地為這些段位通電，可以形成從0到9的任何數字。多工方案在電子層面上共享所有數字之間的段位驅動線，顯著減少了所需的微控制器I/O接腳數量。

13. 技術趨勢

LED顯示器技術持續發展。雖然LTC-7500KG使用成熟可靠的AlInGaP技術，但更廣泛的產業趨勢包括：

• 效率提升：持續的材料科學研究旨在提高所有LED顏色的流明/瓦（發光效率），在相同光輸出下降低功耗。
• 微型化：有朝向更小像素間距和更高密度顯示器的趨勢，儘管對於像此類大數字應用，可讀性仍然是首要考量。
• 整合化：一些現代顯示器將驅動IC直接整合到模組封裝中，簡化了外部電路。LTC-7500KG代表了一種傳統的、分立式方法，提供了最大的設計靈活性。
• 顏色選擇：雖然這是一款單色綠色顯示器，但市場上也有廣泛的其他顏色（紅、黃、藍、白）七段顯示器可供選擇，它們使用不同的半導體材料，如用於藍/白色的InGaN。

LTC-7500KG在需要堅固、高度易讀且可靠的數值指示，而又不希望承擔全圖形顯示器的成本和複雜性的應用中，佔據了一個穩固的利基市場。