LTS-3403JS LED数码管规格书 - 0.8英寸字高 - AlInGaP黄光 - 2.6V正向电压 - 40mW功耗 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTS-3403JS是一款单色七段数码管显示模块，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各个LED段来直观地显示数字（0-9）和一些有限的字符。其核心技术基于铝铟镓磷（AlInGaP）半导体材料，该材料经过设计可发射黄光波长区域的光。这种特定的材料选择在效率、亮度和色纯度之间取得了平衡。该器件被归类为共阴极类型，这意味着LED段的阴极（负极端子）在内部连接在一起，当使用灌电流驱动器时，可以简化驱动电路。其物理设计采用浅灰色面板和白色段轮廓，在段被点亮时增强了对比度和可读性。

2. 深入技术参数分析

本节详细分解了器件在规定条件下的工作极限和性能特征。

2.1 绝对最大额定值

这些参数定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。不建议在接近或达到这些极限的条件下工作以确保可靠性能。

• 每段功耗：40 mW。这是单个段在不损坏风险下可转化为热和光的最大电功率。
• 每段峰值正向电流：60 mA。此电流仅在占空比为1/10、脉冲宽度为0.1 ms的脉冲条件下允许。用于短暂的高强度闪光。
• 每段连续正向电流：25°C时为25 mA。当环境温度（Ta）超过25°C时，此额定值会以0.33 mA/°C的速率线性下降，此过程称为降额。
• 每段反向电压：5 V。在反向偏置方向上超过此电压可能导致结击穿。
• 工作与存储温度范围：-35°C 至 +85°C。器件额定可在此环境温度范围内工作和存储。
• 焊接温度：在波峰焊或回流焊过程中，在元件安装平面下方1.6mm（1/16英寸）处测量，最高260°C，最长3秒。

2.2 电气与光学特性

这些是在环境温度（Ta）为25°C、规定测试条件下测得的典型性能参数。

• 平均发光强度（I_V）：当每段正向电流（I_F）为1 mA时，范围从320 μcd（最小值）到700 μcd（最大值），隐含典型值。这是衡量光输出感知亮度的指标。
• 峰值发射波长（λ_p）：588 nm（典型值）。这是光输出功率最大的波长，定义了黄光颜色。
• 光谱线半宽（Δλ）：15 nm（典型值）。这表示光谱纯度；值越小意味着单色（纯）黄光颜色越纯。
• 主波长（λ_d）：587 nm（典型值）。这是人眼感知的波长，与峰值波长非常接近。
• 每段正向电压（V_F）：在I_F= 20 mA时，范围从2.05 V（最小值）到2.6 V（最大值）。这是LED导通时两端的电压降。
• 每段反向电流（I_R）：当施加5 V反向电压（V_R）时，最大为100 μA。
• 发光强度匹配比（I_V-m）：2:1（最大值）。这规定了同一数字的不同段之间或数字之间允许的最大亮度变化，确保外观均匀。

测量说明：发光强度是使用传感器和滤光片组合测量的，该组合近似于人眼的明视觉（适应日光）光谱灵敏度，由CIE（国际照明委员会）定义。

3. 分档系统说明

规格书指出该器件“按发光强度分类”。这指的是称为“分档”的生产后分类过程。在制造过程中，AlInGaP材料的外延生长和加工的微小变化可能导致正向电压（V_F）和发光强度（I_V）等关键参数的差异。为确保最终用户的一致性，制造的单元会根据这些测量值进行测试并分类到特定的“档位”或组中。对于LTS-3403JS，主要的分档标准是1 mA下的发光强度，如规定的最小值（320 μcd）和最大值（700 μcd）所示。这使得设计人员如果其应用需要在多个显示器之间严格匹配亮度水平，可以从特定的强度档位中选择部件。

4. 性能曲线分析

规格书引用了“典型电气/光学特性曲线”。虽然具体图表未在提供的文本中详述，但此类器件的标准曲线通常包括：

• 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）：显示指数关系。该曲线将指示在常见驱动电流（如1 mA和20 mA）下的典型V_F。
• 发光强度 vs. 正向电流：展示光输出如何随电流增加，通常在正常工作范围内呈近线性关系，在极高电流下可能饱和。
• 发光强度 vs. 环境温度：说明随着结温升高，光输出会下降，这是高亮度或高温应用中热管理的关键因素。
• 光谱分布：相对强度与波长的关系图，显示在约588 nm处的峰值和半宽，确认黄光发射。

这些曲线对于设计人员模拟显示器在表格未明确涵盖的不同工作条件下的行为至关重要。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件具有定义的物理外形。所有尺寸均以毫米（mm）为单位提供，标准公差为±0.25 mm（0.01英寸），除非尺寸图上另有说明。关键特征是0.8英寸数字高度，对应20.32 mm，定义了字符大小。

5.2 引脚配置与内部电路

LTS-3403JS采用18引脚封装。引脚排列如下：引脚4、6、12和17是公共阳极。段阴极分配给特定引脚：A(2)、B(15)、C(13)、D(11)、E(5)、F(3)、G(14)。此外，它还具备左（L.D.P，引脚7）和右（R.D.P，引脚10）小数点。引脚1、8、9、16和18标注为“无引脚”（可能未使用或仅机械存在）。内部电路图显示主数字段为共阴极配置，意味着所有段阴极是分开的，而阳极是公共的。小数点可单独访问。

6. 焊接与组装指南

绝对最大额定值提供了关键的焊接参数：器件在焊接过程中可承受最高260°C的温度，最长3秒。这适用于波峰焊或红外回流焊曲线。至关重要的是不得超过此热极限，以防止损坏内部引线键合、LED芯片或塑料封装。设计人员应遵循标准的JEDEC或IPC指南进行PCB焊盘设计，确保适当的焊盘尺寸和间距，以促进良好焊点形成并避免桥接。器件在使用前应储存在其原始的防潮袋中，以防止吸湿，吸湿可能导致回流焊期间的“爆米花”现象（封装开裂）。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

LTS-3403JS适用于需要清晰、可靠数字显示的各种应用，包括：

• 测试与测量设备：万用表、频率计数器、电源。
• 工业控制：面板仪表、过程指示器、定时器显示。
• 消费电子产品：音频设备（放大器、接收器）、厨房电器。
• 汽车售后市场：仪表和读数（在满足环境规格的情况下）。
• 低功耗便携设备：其出色的低电流性能（低至1mA/段）对电池寿命是显著优势。

7.2 设计注意事项

• 限流：LED是电流驱动器件。每个公共阳极必须串联一个限流电阻，或者必须使用恒流驱动器，以防止超过最大连续电流，特别是因为V_F可能变化。
• 多路复用：对于多位数码管，多路复用（在数字之间快速循环供电）很常见，以减少引脚数量和功耗。LTS-3403JS的共阴极设计非常适合此应用。其峰值电流额定值（60mA）允许在多路复用期间使用更高的脉冲电流以实现感知亮度。
• 视角：“宽视角”特性对于可能从离轴位置观看显示器的应用非常有益。
• 热管理：虽然功耗低，但在高环境温度下或以较高电流驱动时，应注意连续电流的降额曲线。

8. 技术对比与差异化

根据其规格书，LTS-3403JS的关键差异化优势是：

• 材料（AlInGaP）：与GaAsP等旧技术相比，AlInGaP提供显著更高的发光效率和更好的温度稳定性，从而实现更亮、更一致的输出。
• 低电流工作：其在低至每段1 mA电流下的优异性能表征和测试，使其在超低功耗应用中脱颖而出，而其他显示器可能暗淡或不稳定。
• 段匹配：该器件经过段匹配测试，确保一个数字的所有段亮度均匀，这对于专业级外观至关重要。
• 高对比度封装：浅灰色面板配白色段，即使在未通电时也能提供高对比度，提高了整体可读性。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以直接用5V微控制器引脚驱动这个显示器吗？

答：不可以。典型正向电压为2.05-2.6V。在没有限流电阻的情况下直接连接到5V会导致电流过大，从而损坏LED。必须根据电源电压（例如5V）、LED的V_F和所需的I_F.

问：“峰值波长”和“主波长”有什么区别？

答：峰值波长是发射光谱的物理峰值。主波长是人眼感知的、与光颜色匹配的单一波长。对于像这种黄光LED这样的单色光源，它们非常接近（587nm vs 588nm）。

问：最大连续电流是25mA，但V_F的测试条件是20mA。我应该使用哪个进行设计？

答：20mA是标准测试条件，也是获得良好亮度的常见工作点。您可以按20mA设计。25mA额定值是绝对最大值；不建议在没有热考虑的情况下在此极限附近设计，以确保长期可靠性。

问：如何使用左右小数点？

答：它们是独立的LED。引脚7（L.D.P）是左小数点的阴极，引脚10（R.D.P）是右小数点的阴极。要点亮其中一个，必须将其阴极引脚接地（通过一个电阻），并向其中一个公共阳极（引脚4、6、12、17）提供电压。

10. 实际设计示例

场景：设计一个由5V电源供电的单位数电压表读数，目标段电流为10 mA以获得足够的亮度。

1. 电路配置：使用共阴极配置。将所有段阴极（A-G，DP）通过限流电阻连接到微控制器的各个I/O引脚。将所有四个公共阳极（引脚4、6、12、17）连接在一起，连接到5V电源轨。
2. 电阻计算：假设最坏情况下，在10mA时V_F为2.6V。电阻值 R = (V_电源- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 欧姆。标准的220或270欧姆电阻是合适的。电阻上的功耗 P = I²R = (0.01)²* 240 = 0.024W，因此标准的1/4W电阻即可。
3. 微控制器接口：要显示一个数字（例如‘7’），微控制器将连接到段A、B和C的引脚设置为逻辑低电平（灌电流），同时保持其他引脚为高电平。这样就完成了从5V（阳极）通过LED和电阻到微控制器地的电路，点亮段A、B和C。
4. 多路复用扩展：对于一个4位数码管，您将需要四个LTS-3403JS单元。将所有对应的段阴极连接在一起（所有‘A’引脚连接在一起，等等）。每个显示器的公共阳极将由晶体管开关单独控制。微控制器快速循环，一次使能一个数字的阳极，同时输出该数字的段码图案。视觉暂留效应使所有数字看起来同时点亮。

11. 工作原理

LTS-3403JS基于半导体p-n结的电致发光原理工作。有源材料是AlInGaP。当施加超过结阈值（约2V）的正向电压时，来自n型区域的电子和来自p型区域的空穴被注入有源区。当这些载流子复合时，它们以光子（光）的形式释放能量。AlInGaP合金的具体成分决定了带隙能量，这直接决定了发射光子的波长（颜色）——在本例中，是约587-588 nm的黄光。数字的每一段都是一个具有自己p-n结的独立LED。共阴极配置意味着主数字的所有这些结的n侧（阴极）在内部连接，而p侧（阳极）是分开的，用于单独段控制。

虽然像LTS-3403JS这样的分立式七段LED显示器因其简单性、高亮度和鲁棒性而在特定应用中仍然相关，但更广泛的显示技术趋势已经转变。对于复杂的字母数字或图形信息，点阵LED显示器、OLED和LCD由于其灵活性而成为主流。然而，在高亮度、低功耗、简单数字指示器这一细分领域，AlInGaP，尤其是更新的AllnGaP-on-GaP（透明衬底）技术，与旧材料相比，继续提供更高的效率和亮度。此类分立式显示器的趋势是更高的效率（每mA更多的光）、更低的工作电压，以及可能的多色或RGB能力的单封装，尽管像这样的单色显示器将在成本敏感和可靠性要求高的应用中持续存在，因为其特定优势至关重要。

While discrete seven-segment LED displays like the LTS-3403JS remain relevant for specific applications due to their simplicity, high brightness, and robustness, broader display technology trends have shifted. For complex alphanumeric or graphical information, dot-matrix LED displays, OLEDs, and LCDs are now predominant due to their flexibility. However, in the niche of high-brightness, low-power, simple numeric indicators, AlInGaP and especially newer AllnGaP-on-GaP (transparent substrate) technologies continue to offer superior efficiency and brightness compared to older materials. The trend in such discrete displays is towards higher efficiency (more light per mA), lower operating voltages, and potentially multi-color or RGB-capable single packages, although monochromatic displays like this one will persist for cost-sensitive and reliability-critical applications where their specific advantages are paramount.