1、簡述

LED 數碼管（LED Segment Displays、LED Module）是當今一種很常見的數字信息顯示器件，在各種數碼產品、家電、工業數字儀器儀表等領域具有廣泛應用。其通過封藏在固定的塑膠組件里的多個LED發光二極管的巧妙布局和組合，構成了一個特定功能的顯示面板。這些顯示面板，有些只能顯示十進制0至9的數字，有些還可以顯示A到Z的26個大小寫英文字母，而有些還能顯示特定圖案（如漢字或電池的標志符號等等）。所以，狹義來講，LED數碼管只包括七段數碼管、八段數碼管（在七段的基礎上多了一個小數點DP或冒號符：）、米字型數碼管；而廣義來講，LED數碼管還包括條形數碼管、各種段碼型LED顯示模組（面板）。下圖（1）展示了當前市面上各種常見的LED數碼管。 

2、結構及工作原理

如下圖（2）所示，這是一個常見數碼管的結構示意圖，從圖上可知，LED數碼管一般由四部分組成： 顯示面板（薄膜片，一般顏色用黑色或灰白色；有些不用薄膜片，而是直接涂印在上面）、LED燈芯、PCB（固定引腳和LED燈芯用）、金屬引腳（貼片型，不用）。其中，多個LED發光二極管（分別跟字母a、b、c、d、e、f、g、h對應）通過在PCB上的巧妙布局，形成了一個8字形的數字，且每個可顯示的筆段由一個LED發光二極管對應。這樣，通過外露出的引腳來控制每個LED發光二極管的亮或滅，就可以顯示出特定的數字信息： 0、1、2、3、4、5、6、7、8，還有小數點h。圖（3）是對應的內部硬件連線情況。 

 

3、分類

3-1、按顯示位數分類

按能顯示多少個“8”，可分為一位、兩位、三位、四位或N位LED數碼管。例如，四位數碼管，表示一個這樣的顯示組件（顯示屏）可以顯示四個“8”字。見下圖所示： 

3-2、按內部連接方式分類

為減少接口的引腳數量，LED數碼管在內部通過共陰或共陽的方式把多個引腳連接在一起組成一個單引腳，簡稱：公共電極(COM)。一般分有：共陽型和共陰型，見下圖： 

3-3、按數碼管的高度分類

這種是按LED數碼管的字體高度來命名的，比如說：0.36英寸一位數碼管，0.36英寸就代表字體的高度，如果用厘米來換算即為9.1mm高度。常見的LED數碼管有這幾種高度： 0.28英寸、0.3英寸、0.32英寸、0.36英寸、0.39英寸、0.4英寸、0.5英、0.56英寸、0.8英寸、1.0英寸、1.2英寸、1.5英寸、1.8英寸等等。列如，下圖是一個0.4英寸的LED數碼管，這里它的8字形字體高度是10.16mm ，即0.4英寸： 

3-4、按數碼管的發光顏色分類

這種分類是按LED數碼管組件可以發光的顏色進行分類，一般有固定單色（如：紅色、白色、黃綠色、翠綠色、橙色等等）和雙色（支持2種顏色）、及全彩（RGB三基色）。通過使用不同顏色的LED燈，就實現不同的發光顏色。例如，下面兩個LED數碼管分別是單色、雙色型。 

3-5、按數碼管的封裝分類

可分為貼片型和插件型。

4、優缺點

相比LCD/TFT液晶和OLED等顯示器件，LED數碼管的主要特點和優點有：

（1）主動發射型，因此具有亮度高、視角寬，室外應用也可清晰可辨。

（2）發光響應時間快！

（3）能在低電壓、小電流條件下驅動發光，能與CMOS、ITL電路兼容。

（4）體積小，重量輕，抗沖擊性能好。

（5）壽命長，使用壽命在5萬小時以上，成本較低。

而它的缺點是：

（1）厚度高，體積較大、重。

（2）耗電大。

（3）能顯示信息的內容少。

5、驅動方式

LED數碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數字，因此根據LED數碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態式和動態式兩類。

5-1、靜態顯示

靜態驅動也稱直流驅動。靜態驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個主控芯片（如單片機）的I/O端口進行驅動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜態驅動的優點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅動8個數碼管靜態顯示則需要8×8=64根I/O端口來驅動! 一般的單片機或ARM是沒有這么多IO可用的，實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。下圖是一個靜態驅動范例： 

5-2、動態顯示

LED數碼管動態顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態驅動是將所有數碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數碼管的的COM端，就使各個數碼管輪流受控顯示，這就是動態驅動。在輪流顯示過程中，每位數碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現象及發光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩定的顯示數據，不會有閃爍感，動態顯示的效果和靜態顯示是一樣的，能夠節省大量的I/O端口，而且功耗更低。下圖，是一個LED數碼管在溫度計中的應用，這個電路采用了動態驅動的方式，單片機的引腳D0~D6輸出所需要的數字代碼，而引腳D8~D11分別控制需要在哪個位置顯示什么樣的數字代碼。 

6、LED 數碼管的選型

A、字體高度或尺寸，如0.4寸、0.56寸、0.8寸等等

B、 數碼管的位數，確定一個顯示組件，最大可以顯示的內容。

C、 數碼管的發光顏色（發光的波長），如：單紅，黃，藍，綠，白，RGB七彩等等；

D、數碼管的亮度，普通亮度或高亮等。

E、數碼管的工作電壓和電流。

F、表面絲印（面板）的顏色，一般有乳白、黑色或灰色等等。

G、內部連接方式：共陰或共陽。

H、工作壽命。

I、工作溫度和濕度。

J、其它性能，如：防水等級，防塵，防紫外線，耐破裂，耐燃，超強抗沖擊老化等等

7、檢測及使用注意事項

7-1、外觀上的檢查

LED數碼管外觀要求顏色均勻、無局部變色及無氣泡等。

7-2、電性能上的檢測

對數碼管的檢測，跟檢測LED發光二極管是一樣的。一般可用數字萬用表進初步檢測。以下圖為例，介紹一下檢測方法： 

將萬用表的公共表筆（黑表線）固定接觸在LED數碼管的公共陰極上，紅色表筆去接觸其它筆段的電極，如果能點亮某些段碼，則表示這是一個共陰極的LED數碼管，反之（需把兩根表筆進行對換），是共陽極的LED數碼管。

通過用這種簡單的方法就可檢測出數碼管各個引腳的對應關系(a~g), 以及是否有斷筆(某筆畫不能顯示)，或連筆(即短路、某些筆畫連在一起)，并且可相對比較出不同的筆畫發光的強弱性能。

7-3、使用注意事項

① 一般的LED數碼管，每筆畫工作電流I在5～30mA之間，若電流過大會損壞數碼管，使用前，需確定工作電壓和電流，和加上適當的限流電阻！

② LED數碼管對靜電有敏感，特別是藍色、翠綠色、白色的LED數碼管，應該在作業和運輸時有防靜電措施。

③盡量避免機械震動和撞擊。

④ 焊接溫度不能過高（260度左右即可），焊接時間應該在3秒以內完成。

⑤ LED數碼管的表面，有些帶有保護膜，防止在加工過程和使用前，顯示屏的表面被劃傷。因此在加工完畢，應把保護膜撕下來，以免影響顯示效果。