LTS-6980HR LED数码管规格书 - 0.56英寸字高 - 2.6V正向电压 - 红色 - 简体中文技术文档

1. 产品概述

LTS-6980HR是一款高性能七段LED数码显示模块。其主要功能是为各类电子设备提供清晰、明亮的数字读数。其核心技术采用先进的LED芯片，具体为GaP衬底上的GaP外延层以及非透明GaAs衬底上的AlInGaP，以实现其特有的高效红色发光。该器件具有红色面板和红色段码，确保了出色的对比度和可视性。

1.1 主要特性与优势

该显示模块设计具备多项关键特性，适用于要求严苛的应用场景：

• 0.56英寸字高（14.22毫米）：提供易于远距离读取的字符尺寸，非常适合仪器仪表盘、工业控制设备和消费电子产品。
• 连续均匀的段码：段码设计保证了视觉上的一致性，消除了可能影响可读性的间隙或不规则性。
• 低功耗需求：专为高效能设计，便于集成到电池供电或注重能耗的设备中。
• 高亮度与高对比度：明亮的红色发光与红色面板相结合，创造出在各种环境光照条件下都清晰可见的高对比度显示效果。
• 宽视角：光学设计确保即使从偏轴角度观看，显示的字符仍保持清晰可辨。
• 固态可靠性：作为基于LED的器件，相比其他显示技术，它具有更长的使用寿命、抗冲击和耐振动的特性。
• 按发光强度分级：器件根据其光输出进行分级，允许设计者为多位数码管选择亮度一致的单元。
• 无铅封装（符合RoHS标准）：生产符合环保法规，适用于全球市场。

1.2 器件配置

LTS-6980HR配置为共阴极显示。这意味着所有LED段码的阴极在内部连接在一起。具体的部件编号表示一个带有右侧小数点的红色显示模块。驱动共阴极显示模块通常需要将公共阴极引脚连接到地，并通过限流电阻向对应要点亮的段码的各个阳极引脚施加正电压。

2. 技术参数：深入客观分析

本节详细、客观地分解了器件的操作极限和性能特征。理解这些参数对于可靠的电路设计以及确保显示模块在其规定寿命内运行至关重要。

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。不保证在此极限下或超过此极限的操作，正常使用中应避免。

• 每段功耗：最大75 mW。超过此值可能导致LED芯片过热并加速老化。
• 每段峰值正向电流：脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）为100 mA。此额定值适用于多路复用方案中短暂的高电流脉冲，不适用于连续操作。
• 每段连续正向电流：在25°C时为25 mA。当环境温度（Ta）超过25°C时，此电流以0.33 mA/°C的速率线性降额。例如，在85°C时，最大允许连续电流约为：25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) ≈ 5.2 mA。
• 工作与存储温度范围：-35°C 至 +85°C。器件可在此全范围内存储或运行。
• 焊接条件：器件可承受波峰焊接，焊料槽低于安装平面1/16英寸（≈1.6mm），在260°C下持续3秒。在组装过程中，器件本体本身的温度不得超过最高额定温度。

2.2 电气与光学特性

这些是在标准测试条件（Ta=25°C）下测得的典型性能参数。它们定义了器件在正确设计的电路中的行为。

• 平均发光强度（Iv）：当正向电流（IF）为10 mA时，范围从800 µcd（最小值）到2400 µcd（典型值）。这是衡量亮度的主要指标。
• 峰值发射波长（λp）：在IF=20mA时，典型值为635 nm。这是光输出功率最大的波长。
• 谱线半宽（Δλ）：典型值为40 nm。这表示光谱纯度；半宽越窄意味着光色越单色（颜色越纯）。
• 主波长（λd）：典型值为623 nm。这是人眼感知到的、与光色最匹配的单一波长。
• 每段正向电压（VF）：在IF=20mA时，范围从2.0 V（最小值）到2.6 V（典型值）。设计者必须确保驱动电路能够提供足够的电压，以在此范围内实现所需的电流。标注有±0.1V的容差。
• 每段反向电流（IR）：当施加5V反向电压（VR）时，最大为100 µA。此参数仅用于测试目的；器件并非设计用于连续反向偏压操作。
• 发光强度匹配比（Iv-m）：在IF=10mA时，段与段之间最大为2:1。这确保了单个数码管所有段码的亮度均匀性。
• 串扰：规定为≤ 2.5%。这指的是当相邻段被驱动时，由于电泄漏或光耦合导致某段出现不应有的发光。

3. 分级系统说明

规格书表明器件按发光强度分级。这是一个关键的质量控制和设计考量。在LED制造中，输出存在自然差异。为确保最终产品的一致性，LED会根据特定参数进行测试并分类到不同的“分级”中。

对于LTS-6980HR，主要的分级标准是发光强度（Iv）。当设计一个同时使用两个或更多此类显示模块的应用（例如，多位数计数器）时，强烈建议选择来自相同强度分级的显示模块。使用不同分级的显示模块可能导致数字之间的亮度存在明显差异，造成不均匀且不专业的外观。如应用笔记中警告的那样，设计者应与其供应商协商，在订单中指定分级要求，以避免这种“亮度不均”问题。

4. 性能曲线分析

虽然提供的文本中没有详细说明具体图表，但此类器件的典型性能曲线将包括：

• 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）：这条非线性曲线显示了施加在LED两端的电压与产生的电流之间的关系。对于选择合适的限流电阻值至关重要。
• 发光强度 vs. 正向电流（I-L曲线）：这显示了光输出如何随驱动电流增加而增加。在一定范围内通常是线性的，但在高电流下会饱和。
• 发光强度 vs. 环境温度：这条曲线展示了当LED结温升高时，光输出如何下降。它突显了热管理的重要性，尤其是在高电流或温暖环境中运行时。
• 光谱功率分布：显示在波长光谱范围内发射的相对光功率的图表，以主波长和峰值波长为中心。

这些曲线使设计者能够预测非标准条件（不同电流、温度）下的性能，并优化其设计以实现高效能和长寿命。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与公差

该显示模块具有明确的物理尺寸。关键的尺寸说明包括：

• 所有尺寸均以毫米为单位。
• 除非另有说明，一般公差为±0.25毫米。
• 引脚尖端偏移公差为±0.4毫米。
• 对显示面板有特定的质量控制要求：段码上的异物必须≤10密耳，表面油墨污染≤20密耳，段码内气泡≤10密耳。
• 反射器弯曲度必须≤其长度的1%。
• 建议为引脚使用直径为1.0毫米的印刷电路板（PCB）孔。

5.2 引脚配置与电路图

该器件采用标准的10引脚单排配置。内部电路图显示了共阴极架构。引脚排列如下：

• 引脚1：段E的阳极
• 引脚2：段D的阳极
• 引脚3：公共阴极1
• 引脚4：段C的阳极
• 引脚5：右侧小数点（R.D.P.）的阳极
• 引脚6：段B的阳极
• 引脚7：段A的阳极
• 引脚8：公共阴极2
• 引脚9：段F的阳极
• 引脚10：段G的阳极

两个公共阴极引脚（3和8）在内部连接。将其中任何一个或两个连接到地都将使能显示。

6. 焊接、组装与存储指南

6.1 焊接与组装

规定了最大回流焊接条件。在组装过程中：

• 避免使用不合适的工具或方法对显示模块本体施加异常力，因为这可能导致物理损坏。
• 如果使用压敏粘合剂将装饰膜或覆盖层贴在显示表面，不建议让该膜面与前面板或盖子紧密接触。外力可能导致薄膜从其原始位置移位。

6.2 存储条件

正确的存储对于防止性能退化，特别是引脚氧化至关重要。

• 标准存储（在原包装中）：温度：5°C 至 30°C。湿度：低于60% RH。
• 如果不满足这些条件，可能会发生引脚氧化，需要在重新使用前进行电镀处理。不鼓励长期大量库存存储。
• 如果防潮袋开封超过6个月，建议在60°C下烘烤器件48小时，并在一周内完成组装。

7. 应用建议与设计考量

LTS-6980HR适用于办公室、通信和家庭应用中的普通电子设备。对于需要极高可靠性且故障可能危及安全的应用（航空、医疗等），建议进行专门咨询。

7.1 电路设计最佳实践

• 遵守绝对最大额定值：电路设计必须严格遵守电流、功率和温度的限制。
• 防止过驱动：过大的电流或过高的工作温度将导致严重的光输出衰减或过早失效。
• 防止反向电压和瞬态电压：驱动电路应包含保护措施（例如，二极管），以防止在电源开启/关闭期间因反向电压或电压尖峰造成损坏。
• 使用恒流驱动：这是推荐的方法，可确保一致的发光强度和颜色，不受正向电压变化的影响。
• 考虑正向电压范围：电路设计必须确保即使LED的VF处于最大规定值（典型值2.6V + 容差）时，也能提供预期的驱动电流。
• 热降额：考虑到0.33 mA/°C的电流降额系数，所选工作电流必须对预期的最高环境温度是安全的。
• 避免反向偏压：即使是小的反向偏压也可能导致LED芯片内的金属迁移，增加漏电流或导致短路。
• 管理环境条件：避免在高湿度环境中温度急剧变化，以防止在显示模块上形成冷凝。

7.2 典型应用场景

该显示模块非常适合需要清晰、可靠数字指示的各种应用，包括但不限于：

• 测试与测量设备（万用表、频率计）
• 工业控制面板和过程计时器
• 消费电器（微波炉、烤箱、音频设备）
• 销售点终端和计算器
• 汽车售后市场仪表和显示器

8. 技术对比与差异化

虽然规格书中未提供与特定竞争对手部件的直接比较，但LTS-6980HR的规格使其具有竞争力。其主要差异化优势可能包括：

• 材料技术：同时使用GaP和AlInGaP芯片技术可以实现性能平衡，可能提供良好的效率和理想的红色色点。
• 高亮度与高对比度：规定的发光强度范围（在10mA时高达2400 µcd）和红底红字设计旨在满足需要出色可视性的应用。
• 坚固的结构与规格：详细的功率、电流降额和环境耐受性额定值表明设计注重可靠性。
• 全面的应用指导：包含详细的注意事项和存储指南，有助于设计者正确实施该器件，可能减少现场故障。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1: 峰值波长（635nm）和主波长（623nm）有什么区别？

A1: 峰值波长是光功率物理上最高的点。主波长是基于人眼色觉（CIE标准）计算出的值，最能代表我们看到的颜色。两者略有差异是常见的。

Q2: 我可以用5V微控制器引脚直接驱动这个显示模块吗？

A2: 不行。您必须在每个段码阳极串联一个限流电阻。阻值取决于您的电源电压（例如，5V）、LED的正向电压（约2.0-2.6V）以及您期望的正向电流（例如，10-20mA）。例如，在5V、2.3V Vf和15mA条件下：R = (5V - 2.3V) / 0.015A ≈ 180 Ω。

Q3: 为什么有两个公共阴极引脚（3和8）？

A3: 它们在内部是连接的。这种设计允许更灵活的PCB布线布局，或者如果同时以高电流驱动所有段码，可以用来分流地线电流，可能改善性能。

Q4: "发光强度匹配比 ≤ 2:1" 是什么意思？

A4: 这意味着在单个器件内，在相同驱动条件下，最亮的段码的亮度不会超过最暗段码亮度的两倍。这确保了均匀性。

Q5: 存储湿度规格有多重要？

A5: 对于长期存储非常重要。暴露在高湿度下会导致镀锡引脚氧化，造成可焊性差。遵循存储和烘烤建议对于可靠的组装至关重要。

10. 设计与使用案例研究

场景：设计一个4位数电压表显示。

一位设计者正在创建一个台式数字电压表。他们选择了四个LTS-6980HR显示模块。基于此规格书的关键设计步骤包括：

1. 驱动方法：为了最小化微控制器I/O引脚，他们选择多路复用。他们将四个显示模块所有对应的段码阳极（A, B, C...）连接在一起。每个显示模块的公共阴极引脚连接到一个由MCU控制的独立晶体管。
2. 电流计算：为了获得良好的可视性，他们设定每段目标电流为15mA。使用最大Vf 2.6V和5V电源，他们计算最坏情况下的限流电阻：R_min = (5V - 2.6V) / 0.015A ≈ 160 Ω。他们选择了一个标准的150 Ω电阻，知道实际电流会随Vf略有变化。
3. 峰值电流检查：在多路复用设计中，每个数码管只点亮1/4的时间（25%占空比）。为了实现平均电流15mA，在其点亮期间的峰值电流必须为15mA / 0.25 = 60mA。他们必须验证这个60mA脉冲是否在100mA峰值电流额定值内，并且如果接近100mA，占空比是否≤10%。
4. 热考量：预计外壳最高温度为50°C。每段降额后的连续电流为：25 mA - ((50°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) ≈ 16.75 mA。他们设计的15mA（平均）电流是安全的。
5. 采购：他们向供应商明确要求所有四个显示模块必须来自相同的发光强度分级，以确保整个读数显示的亮度均匀。
6. PCB布局：他们为引脚使用推荐的1.0mm孔，并确保布局不会对显示模块本体施加机械应力。

11. 工作原理

LTS-6980HR基于半导体材料中电致发光的基本原理工作。当在LED芯片的p-n结上施加足够的正向电压（超过其带隙电压）时，电子和空穴在活性区域复合，以光子（光）的形式释放能量。发射光的特定颜色（波长）由半导体材料的带隙能量决定。在该器件中，使用GaP和AlInGaP材料来产生红光。七个段码是排列成“8”字形的独立LED。通过选择性地向这些段码的不同组合施加电流，可以形成数字0-9和一些字母。

12. 技术趋势与背景

LTS-6980HR代表了一种成熟可靠的段码显示技术。在更广泛的显示技术趋势背景下：

• 固态优势：与LCD或VFD相比，LED显示在需要坚固性、宽温操作和长寿命的环境中继续保有优势。
• 材料演进：AlInGaP的使用代表了相对于旧式GaAsP LED的进步，提供了更高的效率和更好的颜色稳定性。
• 市场定位：虽然点阵OLED和LCD为图形和字母数字提供了更大的灵活性，但七段LED显示模块由于其简单性、高亮度、低成本以及在直射阳光或黑暗条件下出色的可读性，仍然是专用数字读数的最佳选择。
• 集成趋势：此类显示模块有向表面贴装器件（SMD）版本发展的趋势，以适应自动化组装。LTS-6980HR的通孔设计适用于手动组装或维修常见，或需要更高功率处理能力的应用。
• 驱动器集成：现代设计通常将此类分立显示模块与专用的LED驱动IC配对，这些IC处理多路复用、电流调节和接口，从而简化了微控制器软件和硬件设计。