LTS-10304JD LED数码管规格书 - 1.0英寸字高 - 超红650nm - 24mA正向电流 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTS-10304JD是一款单位数码七段LED显示器，专为需要清晰数字显示且功耗低的应用而设计。其主要功能是提供高可见度、可靠的数字指示。该器件的核心优势在于其采用了AlInGaP（铝铟镓磷）超红LED芯片，具有高亮度和高效率。此项在砷化镓衬底上生长的技术，以在红色光谱段的卓越性能而闻名。该显示器采用黑底白段设计，形成高对比度外观，显著提升了可读性。产品按发光强度分级，并提供符合RoHS指令的无铅封装，适用于注重环保的现代电子设计。

2. 深入技术参数分析

2.1 光度学与光学特性

光学性能是此显示器功能的核心。在每段1mA的标准测试电流下，平均发光强度（Iv）范围从最低410 µcd到典型值2200 µcd。这种高亮度可在极低的驱动电流下实现，是其关键特性。主波长（λd）典型值为639 nm，峰值发射波长（λp）为650 nm，使其明确位于可见光谱的超红区域。光谱线半宽（Δλ）为20 nm，表明其具有相对纯净的色光发射。段间发光强度匹配度规定最大比值为2:1，确保在相同驱动条件下整个数字显示均匀一致。

2.2 电气与热额定值

电气参数定义了工作极限和条件。在25°C下，每段绝对最大连续正向电流为24 mA，随着温度升高，降额系数为0.28 mA/°C。在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度），允许90 mA的峰值正向电流。在20mA驱动电流下，每段正向电压（Vf）典型范围为4.2V，最大为5.2V。最大反向电压额定值为10V。每段功耗额定值为134 mW。器件的工作和存储温度范围额定为-35°C至+105°C，表明其适用于各种环境的稳健性。焊接必须在最高260°C的温度下进行，在安装基准面下方1.6mm处持续时间不超过3秒。

3. 机械与封装信息

3.1 物理尺寸与图纸

该器件的字高为1.0英寸（25.4毫米）。规格书中提供了封装尺寸，所有尺寸均以毫米为单位。除非另有说明，标准公差为±0.25毫米。特别注明引脚尖端偏移公差为+0.4毫米，这对于PCB布局和组装规划非常重要。图纸通常显示封装的总长、宽、高，数字段尺寸，以及14个引脚的精确间距和直径。

3.2 引脚配置与极性识别

LTS-10304JD是一款共阴极显示器。它具有14个引脚，并非所有引脚都有效。引脚连接如下：引脚1（阳极E），引脚2（阳极D），引脚3（无引脚），引脚4（公共阴极），引脚5（阳极C），引脚6（阳极D.P. - 小数点），引脚7（无引脚），引脚8（阳极B），引脚9（阳极A），引脚10（无引脚），引脚11（公共阴极），引脚12（阳极F），引脚13（无引脚），引脚14（阳极G）。两个公共阴极引脚（4和11）的存在提供了灵活的电路设计。小数点位于数字的右侧。

3.3 内部电路图

内部电路图显示了七段（A至G）和小数点（DP）的电气连接。所有段的阳极彼此隔离，而其阴极则连接在一起，接到公共阴极引脚。这种配置是共阴极、可多路复用的显示器的标准配置，其中通过向各自的阳极引脚施加正电压，同时通过公共阴极吸收电流，来点亮各个段。

4. 性能曲线分析

规格书引用了典型的电气和光学特性曲线。虽然提供的文本中没有详细说明具体图表，但此类器件的标准曲线通常包括：相对发光强度 vs. 正向电流（I-V曲线）：此图将显示光输出如何随驱动电流增加，展示在低电流（例如1mA）下的高效率。正向电压 vs. 正向电流：说明二极管的IV特性，对于设计限流电路很重要。相对发光强度 vs. 环境温度：显示光输出如何随结温升高而降低，这对于理解热管理需求至关重要。光谱分布：相对强度与波长的关系图，以650 nm为中心，具有指定的20 nm半宽。

5. 焊接与组装指南

组装必须遵守指定的热极限以防止损坏。最大允许焊接温度为260°C，器件在此温度下的暴露时间不得超过3秒。此测量在封装安装基准面下方1.6mm（1/16英寸）处进行。这些参数与标准的无铅回流焊接曲线兼容。确保PCB焊盘设计与推荐的封装尺寸相匹配至关重要，以实现可靠的焊点，同时不会对LED封装引脚造成机械应力。

6. 应用建议与设计考量

6.1 典型应用场景

此显示器非常适用于需要清晰数字指示的电池供电或低功耗电子设备。常见应用包括便携式仪器仪表、消费电子产品（时钟、计时器、秤）、工业控制面板、医疗设备和汽车仪表盘显示（用于次要功能）。其低电流运行特性可显著延长电池寿命。

6.2 电路设计与驱动方法

为了利用其低电流能力，设计人员可以使用简单的限流电阻或恒流驱动器。对于多位数码管复用（尽管这是单位数码管，但该原理适用于使用类似显示器的多位数系统），共阴极配置很容易通过阴极侧的晶体管或专用驱动IC吸收电流，同时依次使能段阳极来驱动。在20mA下典型正向电压为4.2-5.2V，这意味着显示器通常需要高于5V的电源电压才能用电阻直接驱动；在3.3V或5V系统中，可能需要升压转换器或专用LED驱动器来实现全亮度。在推荐的每段1mA低电流下，压降会更低，可能允许从5V电源轨工作。

6.3 热学与光学设计注意事项

虽然器件具有较宽的工作温度范围，但保持较低的结温将有助于维持光输出和长期可靠性。PCB上足够的间距以及必要时使用散热过孔会有所帮助。高对比度（黑底白段）针对直视进行了优化。为了在明亮的环境光下获得最佳可读性，应确保显示器不被外部光源压制；使用嵌入式边框或滤光片可能有益。

7. 技术对比与差异化

LTS-10304JD的主要差异化在于其AlInGaP超红技术与低电流运行的结合。与较旧的GaAsP或标准红色GaP LED相比，AlInGaP提供了显著更高的发光效率，从而在相同电流下实现更亮的输出，或在低得多的电流下实现相当的亮度。与其他低电流显示器相比，其每段低至1mA且强度匹配的运行规格是超低功耗设计的关键优势。无铅、符合RoHS的结构使其符合现代制造标准，这与一些传统组件不同。

8. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以直接用5V微控制器引脚驱动此显示器吗？

答：无法直接驱动以达到全亮度。在20mA时，正向电压（4.2-5.2V）非常接近或超过5V，留给限流电阻的压降很小。您需要一个驱动电路。然而，在1mA时，正向电压较低，使其更可行，但仍建议使用驱动IC进行控制和多路复用。

问：两个公共阴极引脚的作用是什么？

答：它们在内部是连接的。提供两个引脚有助于分流电流，降低单个引脚/PCB走线的电流密度，并提供布局灵活性。您可以使用一个或两个，但通常建议将两者都连接上。

问：发光强度是如何"分级"的？

答：规格书指出产品按发光强度进行分级（分档）。这意味着在制造过程中，单元经过测试并分入不同的强度组。规格书提供了最小/典型范围（410-2200 µcd @1mA）。对于关键应用中的精确匹配，请咨询制造商获取具体的分档代码。

问："段匹配"是什么意思？

答：这意味着在同一器件内，各段之间的电气和光学特性（如正向电压和发光强度）非常接近。这确保了当所有段以相同电流驱动时亮度均匀，这在较低等级的显示器中并不总是能得到保证。

9. 实际设计与使用案例

考虑设计一个低功耗环境数据记录仪，在4位数码管上显示温度。使用四个LTS-10304JD显示器，设计人员将创建一个多路复用电路。一个低功耗微控制器将通过一个小型NPN晶体管依次激活每个数字的公共阴极，同时在一组I/O引脚上输出该数字的段码图案（可能通过移位寄存器或端口扩展器以节省引脚）。通过将段驱动电流设置为2-3mA（远低于最大值），可以在实现出色可读性的同时，最大限度地降低系统总功耗。高对比度确保显示器在室内和室外阴凉条件下均可读。显示器的宽温度范围与记录仪的工作规格相匹配。

10. 工作原理简介

七段LED显示器是由多个发光二极管按"8"字形排列而成的组件。七个条形段（A-G段）和小数点（DP）中的每一个都是一个独立的LED。在像LTS-10304JD这样的共阴极配置中，所有这些内部LED的阴极连接在一起，接到一个或多个公共引脚。要点亮特定段，必须向其专用阳极引脚施加正电压，同时将公共阴极接地（或接较低电压），从而形成完整回路，使电流流动。通过控制点亮哪些段的组合，可以形成数字0-9和一些字母。AlInGaP材料系统在正向偏压下，电子和空穴在有源区复合时发光，特定的合金成分决定了红色光的波长。

11. 技术趋势与背景

AlInGaP LED技术在20世纪90年代的发展是高亮度红、橙、黄LED的重大突破。它在需要高可见度的应用中很大程度上取代了效率较低的GaAsP和GaP技术。显示元件的发展趋势继续朝着更高效率（每瓦更多光）、更低工作电压和集成化方向发展。虽然分立式七段显示器在许多应用中仍然至关重要，但同时也存在向集成点阵显示器和OLED发展以显示更复杂图形的趋势。然而，对于简单、高可靠性、低功耗和高亮度的数字显示，基于AlInGaP的七段显示器（如LTS-10304JD）仍然是首选且具有成本效益的解决方案，尤其是在对稳健性和长寿命要求极高的工业和汽车领域。