LTS-3861JR LED数码管规格书 - 0.3英寸字高 - 2.6V正向电压 - 超红颜色 - 简体中文技术文档

1. 产品概述

LTS-3861JR是一款单位数七段式LED数码管显示模块，专为需要清晰、明亮数字读数的应用而设计。其主要功能是通过选择性点亮其七个独立的段以及一个可选的小数点，来直观地显示数字字符（0-9）和一些有限的字母数字符号。

其核心技术采用AlInGaP（铝铟镓磷）半导体材料制造LED芯片。该材料体系以生产高效能的红色和琥珀色LED而闻名。芯片制作在不透明的GaAs（砷化镓）衬底上，这有助于通过最小化内部光散射和反射来提高对比度。该器件采用灰色面板和白色段颜色设计，增强了发光红色段在背景下的对比度和可读性。

该显示器按发光强度进行分类，这意味着单元经过分档或测试，以确保其满足特定的亮度标准，从而为生产批次提供一致的性能。

1.1 主要特性与优势

• 紧凑尺寸：具有0.3英寸（7.62毫米）的字高，适用于空间受限的面板和设备。
• 光学质量：提供连续均匀的段，实现平滑、专业的字符外观，无间隙或不规则。
• 高性能：提供高亮度和高对比度，确保出色的可见性。
• 宽视角：从广泛的视角范围内提供清晰的可读性。
• 低功耗：设计功耗要求低，节能高效。
• 可靠性：得益于固态可靠性，无活动部件，从而具有较长的使用寿命。

2. 技术规格详解

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。不建议在此极限之外操作。

• 每段功耗：最大70 mW。这是单个LED段可以安全耗散为热量的最大功率。
• 每段峰值正向电流：最大90 mA。这仅在脉冲条件下允许（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度），以防止过热。
• 每段连续正向电流：在25°C时最大25 mA。当环境温度（Ta）超过25°C时，此电流必须按0.33 mA/°C线性降额。
• 每段反向电压：最大5 V。超过此值可能击穿LED的PN结。
• 工作温度范围：-35°C 至 +85°C。
• 存储温度范围：-35°C 至 +85°C。
• 焊接温度：最高260°C，最长3秒，测量点在元件安装平面下方1.6毫米（1/16英寸）处。

2.2 电气与光学特性

这些参数在环境温度（Ta）为25°C时测量，定义了典型的工作性能。

• 平均发光强度（I_V）：在正向电流（I_F）为1 mA时，范围从200 μcd（最小）到600 μcd（最大）。这是人眼感知亮度的度量。
• 峰值发射波长（λ_p）：在I_F=20mA时，典型值为639 nm。这是光输出功率最大的波长。
• 光谱线半宽（Δλ）：在I_F=20mA时，典型值为20 nm。这表示光谱纯度；值越小意味着颜色越接近单色。
• 主波长（λ_d）：在I_F=20mA时，典型值为631 nm。这是人眼感知的单一波长，定义了颜色（超红）。
• 每段正向电压（V_F）：在I_F=20mA时，范围从2.0 V（最小）到2.6 V（最大）。这是LED工作时两端的电压降。
• 每段反向电流（I_R）：在反向电压（V_R）为5V时，最大100 μA。这是LED反向偏置时的小漏电流。
• 发光强度匹配比（I_V-m）：在I_F=1mA时，最大2:1。这规定了单个器件内不同段之间允许的最大亮度变化，确保外观均匀。

注：发光强度测量遵循CIE（国际照明委员会）人眼响应曲线标准。

3. 分档与分类系统

LTS-3861JR主要采用针对发光强度的分类系统。这意味着在制造过程中，器件会根据其在标准测试电流（通常为1mA或20mA）下测得的亮度进行测试并分入不同的档位或类别。这使得设计人员可以为他们的应用选择亮度水平一致的部件，防止在多位数显示器中出现明显的显示亮度差异。规格书指定了一个范围（200-600 μcd），产品保证落在此范围内的指定子范围内。

4. 性能曲线分析

规格书引用了对设计至关重要的典型特性曲线。虽然提供的文本中没有显示，但此类器件的标准曲线包括：

• 正向电流 vs. 正向电压（I_F-V_F曲线）：显示指数关系。对于设计限流电路至关重要。
• 发光强度 vs. 正向电流（I_V-I_F曲线）：显示亮度如何随电流增加，通常在效率下降之前的工作范围内呈近似线性关系。
• 发光强度 vs. 环境温度（I_V-T_a曲线）：说明随着结温升高，光输出会下降，强调了热管理和电流降额的重要性。
• 光谱分布：显示跨波长相对光功率的图表，以639 nm峰值波长为中心，宽度由20 nm半宽定义。

5. 机械与封装信息

5.1 物理尺寸

该器件有定义的封装外形。所有尺寸均以毫米（mm）为单位提供，除非另有说明，标准公差为±0.25 mm。关键尺寸包括封装的总高度、宽度和深度、数字窗口尺寸以及段之间的间距。

5.2 引脚配置与内部电路

LTS-3861JR是一款共阳极器件。这意味着所有LED段（A-G和DP）的阳极在内部连接并引出到公共引脚（引脚1和引脚6）。每个段的阴极引出到单独的引脚。要点亮一个段，必须将其对应的阴极引脚驱动到低逻辑电平（地），同时公共阳极引脚保持正电压（通过限流电阻）。

引脚连接表：

1：公共阳极

2：阴极 F

3：阴极 G

4：阴极 E

5：阴极 D

6：公共阳极

7：阴极 D.P.（小数点）

8：阴极 C

9：阴极 B

10：阴极 A

内部电路图显示了7个段（A、B、C、D、E、F、G）和小数点（DP）与两个公共阳极节点的电气互连。

6. 焊接与组装指南

遵守焊接规范对于防止损坏至关重要。

• 回流焊接：最大允许焊接温度为260°C。元件暴露在此峰值温度下的时间不应超过3秒。温度在元件本体下方1.6毫米处（PCB上的安装平面）测量。
• 手工焊接：如果必须进行手工焊接，应使用温控烙铁，并尽量减少与每个引脚的接触时间，以防止过多热量传递到LED芯片。
• 存储条件：器件应在-35°C至+85°C的指定存储温度范围内，在干燥环境中存储，以防止吸湿，吸湿可能导致回流焊接时出现“爆米花”现象。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

• 测试与测量设备：数字万用表、示波器、电源。
• 消费电子产品：音频放大器、时钟收音机、厨房电器。
• 工业控制：面板仪表、过程指示器、定时器显示。
• 汽车后市场：仪表和显示模块（需考虑扩展的温度要求）。

7.2 设计注意事项

• 限流：每个公共阳极连接必须串联一个电阻，以限制流过各段的电流。电阻值（R）使用以下公式计算：R = (V_电源- V_F) / I_F。为安全设计，请使用规格书中的最大V_F值。
• 多路复用：对于多位数显示器，使用多路复用技术，即每次快速点亮一位数字。每段的峰值电流可以更高（最高可达90mA脉冲额定值），以补偿降低的占空比，从而实现更高的感知亮度。
• 驱动电路：使用专用的LED驱动IC或具有足够电流吸收/源出能力的微控制器GPIO引脚。对于共阳极，驱动器必须吸收电流（连接到地）。
• 视角：宽视角是有益的，但需考虑最终安装方向相对于用户的位置。

8. 技术对比与差异化

LTS-3861JR主要通过其使用的AlInGaP技术与较旧的GaAsP或标准GaP LED区分开来。主要优势包括：

• 更高的效率与亮度：在相同驱动电流下，AlInGaP LED提供显著更高的发光强度。
• 更好的色彩饱和度：与标准红色LED相比，“超红”颜色更加鲜艳和纯净。
• 改进的温度稳定性：与一些较旧的技术相比，AlInGaP在波长和强度随温度变化方面的变化通常更小。
• 0.3英寸的字高在可读性和电路板空间之间取得了平衡，介于较小的0.2英寸和较大的0.5英寸或0.56英寸显示器之间。

9. 常见问题解答（FAQ）

Q1：“峰值波长”和“主波长”有什么区别？

A1：峰值波长是光功率输出物理上最高的地方。主波长是人眼感知产生相同颜色的单一波长。对于LED，由于发射光谱的形状，它们通常接近但不完全相同。

Q2：我可以直接从5V微控制器引脚驱动这个显示器吗？

A2：不行。你必须使用限流电阻。直接连接可能会超过最大连续电流（25mA）并损坏LED。根据你的电源电压（例如5V）、LED正向电压（约最大2.6V）和你期望的工作电流（例如10-20mA）计算电阻值。

Q3：为什么有两个公共阳极引脚（引脚1和引脚6）？

A3：这是为了实现机械和电气对称性的常见设计。它有助于更均匀地分配电流，并为PCB布线提供灵活性。它们在内部是连接的。你可以使用其中一个，或者将两个都连接到你的正电源。

Q4：如何进行热设计中的功耗计算？

A4：对于单个段：P_d= V_F* I_F。例如，在I_F=20mA且V_F=2.5V时，P_d= 50mW，低于70mW的最大值。在多个段点亮的多路复用显示器中，按最坏情况（例如，数字“8”所有7段点亮）计算。

10. 设计与使用案例研究

场景：设计一个4位数电压表显示。

一位设计师正在创建一个紧凑的电压表模块。他们选择了四个LTS-3861JR显示器。为了节省微控制器上的I/O引脚，他们以多路复用配置连接显示器：所有对应的段阴极（A、B、C...）在四个数字之间连接在一起。每个数字的公共阳极由一个单独的晶体管开关控制。微控制器循环依次打开一个数字的阳极，同时输出该数字的段码图案。为了在1/4占空比下保持亮度，在其激活时间内增加段电流，但保持在脉冲电流额定值内。限流电阻放置在公共阳极线路上（晶体管之前）。AlInGaP技术确保即使在中等亮度的环境光下，显示器也能保持清晰可读。

11. 技术原理介绍

LED（发光二极管）是一种半导体二极管。当正向偏置时，来自n型区域的电子与来自p型区域的空穴在有源层中复合。这种复合以光子（光）的形式释放能量。光的特定波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定。AlInGaP是一种化合物半导体，其带隙可以通过调整铝、铟、镓和磷的比例来调节，以产生红色、橙色和琥珀色光谱的光。“超红”这一名称表示一种特定的、高纯度的红色色点。不透明的GaAs衬底吸收杂散光，防止其反射回芯片并冲淡段的不发光（关闭）状态，从而提高了对比度。

12. 技术趋势与演进

虽然像LTS-3861JR这样的分立式七段显示器在特定应用中仍然相关，但显示技术更广泛的趋势包括：

• 集成化：向带有集成驱动IC的多位数模块发展，简化了微控制器的接口（例如，SPI或I2C通信）。
• 材料进步：对GaN（用于蓝/绿/白）等材料以及AlInGaP和InGaN（用于红）的持续研究，继续推动效率（流明每瓦）和可靠性不断提高。
• 替代技术：在许多消费应用中，点阵OLED或LCD显示器因其显示图形和文本的灵活性正在取代分段LED。然而，分段LED在需要极高亮度、宽视角、极其简单且仅用于数字显示的低成本应用中，仍然保持强大优势。
• 小型化：尽管由于可读性要求，0.3英寸尺寸仍然是许多仪表板的标准，但人们一直在不断追求更小的像素间距和更高的密度。