LTC-4627JD-01 LED数码管规格书 - 0.4英寸字高 - 超红 - 2.6V正向电压 - 70mW功耗 - 简体中文技术文档

1. 产品概述

LTC-4627JD-01是一款专为数字读数应用设计的四位数七段LED数码管。每个数字的字高为0.4英寸（10.0毫米），字符清晰易读，适用于各类电子设备界面。该器件采用AlInGaP（铝铟镓磷）半导体技术，可发出超红光。其外观为灰色面板配白色段码，增强了对比度和可读性。该显示模块采用多路复用共阳极结构，这是多位数码管的标准配置，旨在最大限度地减少所需驱动引脚的数量。

1.1 主要特性

• 字高：0.4英寸（10.0毫米）。
• 段码设计：连续均匀的段码，确保字符外观一致。
• 能效：功耗要求低。
• 光学性能：字符外观优异，亮度高，对比度高。
• 视角：宽视角。
• 可靠性：固态器件可靠性高。
• 质量控制：按发光强度分级（分档）。
• 环保合规：无铅封装，符合RoHS指令。

1.2 器件标识

型号LTC-4627JD-01特指一款采用AlInGaP超红LED、带右侧小数点、且为多路复用共阳极的数码管。

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极限条件。在此条件下工作不保证性能。

• 每段功耗：70 mW
• 每段峰值正向电流：90 mA（占空比1/10，脉冲宽度0.1ms）
• 每段连续正向电流：25 mA（25°C时），超过25°C后按0.28 mA/°C线性降额。
• 工作温度范围：-35°C 至 +105°C
• 存储温度范围：-35°C 至 +105°C
• 焊接条件：波峰焊，260°C下3秒，焊点需低于显示模块本体的安装平面至少1/16英寸（约1.6毫米）。

2.2 电气与光学特性

典型性能参数在环境温度（Ta）为25°C时测得。

• 平均发光强度（I_V）：200 - 650 μcd（在 I_F= 1 mA 条件下）。这是衡量亮度的主要指标。
• 峰值发射波长（λ_p）：650 nm（在 I_F= 20 mA 条件下）。这是发射光强度最高的波长。
• 光谱线半宽（Δλ）：20 nm（在 I_F= 20 mA 条件下）。这表示颜色纯度；数值越小，光色越接近单色光。
• 主波长（λ_d）：639 nm（在 I_F= 20 mA 条件下）。这是人眼感知到的波长。
• 每芯片正向电压（V_F）：2.1 V（最小值），2.6 V（典型值）（在 I_F= 20 mA 条件下）。容差为±0.1V。
• 每段反向电流（I_R）：最大值 100 μA（在 V_R= 5V 条件下）。注意：此为测试条件；不允许持续反向偏压工作。
• 发光强度匹配比：最大值 2:1（对于同一发光区域内的段码，在 I_F= 1 mA). This ensures uniformity in brightness across segments.
• 串扰：≤ 2.5%。此参数规定当一个段点亮而相邻段熄灭时，两者之间允许的最大漏光量。

2.3 发光强度分档系统

LED根据其在正向电流10 mA下测得的发光强度进行分档。这使得设计人员可以为应用选择亮度一致的显示模块。分档表如下：

• E档：200 - 320 μcd
• F档：321 - 500 μcd
• G档：501 - 800 μcd
• H档：801 - 1300 μcd
• J档：1301 - 2100 μcd

选定档位内的发光强度容差为±15%。对于在同一组件中使用多个显示模块的应用，强烈建议使用同一档位的模块，以避免明显的亮度差异（色调不均）。

3. 机械与封装信息

3.1 封装尺寸

该显示模块符合标准双列直插式封装（DIP）的尺寸规格。除非另有说明，所有尺寸单位为毫米，一般公差为±0.25毫米。关键机械注意事项包括：

• 引脚尖端偏移公差：±0.4毫米。
• 段码上的异物：≤ 10 mil（约0.254毫米）。
• 反射板弯曲：≤ 其长度的1%。
• 段码内的气泡：≤ 10 mil。
• 表面油墨污染：≤ 20 mil（约0.508毫米）。
• 引脚推荐PCB孔径：1.0毫米。

3.2 引脚配置与电路图

该显示模块为16引脚配置，但并非所有引脚都物理存在或电气连接。其为多路复用共阳极类型。内部电路图显示了四个共阳极引脚（每个数字一个）以及各段（A-G和DP）的共用阴极引脚。引脚连接表如下：

• 引脚 1：数字1的共阳极
• 引脚 2：数字2的共阳极
• 引脚 3：段D的阴极
• 引脚 4：段L1、L2、L3的共阳极（可能用于自定义图标）
• 引脚 5：段E的阴极
• 引脚 6：数字3的共阳极
• 引脚 7：小数点（DP）的阴极
• 引脚 8：数字4的共阳极
• 引脚 9：无连接
• 引脚 10：无引脚
• 引脚 11：段F的阴极
• 引脚 12：无引脚
• 引脚 13：段C和L3的阴极
• 引脚 14：段A和L1的阴极
• 引脚 15：段G的阴极
• 引脚 16：段B和L2的阴极

4. 性能曲线与分析

规格书包含典型的特性曲线，这对于详细的电路设计至关重要。这些曲线以图形方式表示了不同条件下关键参数之间的关系。设计人员应参考这些曲线以进行：

• 正向电流 vs. 正向电压（I_F-V_F曲线）：显示非线性关系，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）：指示亮度如何随驱动电流变化，有助于优化以获得所需亮度和功耗。
• 发光强度 vs. 环境温度（I_V-T_a曲线）：展示了光输出随温度升高而降额的情况，这对于高温环境下的应用至关重要。
• 相对光谱分布：说明了在波长光谱范围内发射的光强度，中心位于650 nm的峰值波长附近。

5. 应用指南与注意事项

5.1 设计与应用考量

• 预期用途：适用于普通电子设备（办公、通信、家用）。未经事先咨询和评估，不建议用于安全关键系统（航空、医疗等）。
• 驱动电路设计：
  • 恒流驱动：强烈推荐，以确保稳定的发光强度和寿命。
  • 电压范围：电路必须适应完整的正向电压（V_F）范围（考虑容差为2.0V至2.7V）以提供预期电流。
  • 保护：应加入防止电源循环期间反向电压和瞬态尖峰的保护措施。
  • 电流降额：在考虑最高环境温度后选择工作电流，因为最大连续电流在超过25°C后会降额。
• 热与环境：
  • 避免在超过推荐电流/温度的条件下工作，以防止光衰加速。
  • 在潮湿环境中避免温度骤变，以防止显示屏上凝结水汽。
• 机械处理：组装过程中请勿对显示模块本体施加异常力。如果贴有装饰膜，请避免其与前面板/盖板直接接触，因为外力可能导致其移位。
• 多显示模块组装：使用来自同一发光强度档位的显示模块，以确保外观均匀。
• 可靠性测试：如果最终产品需要进行跌落或振动测试，应在设计定稿前共享测试条件以供评估。

5.2 存储条件

为保持性能并防止引脚氧化等问题，显示模块应在以下条件下存放于原包装中：

• 温度：5°C 至 30°C
• 相对湿度：低于 60% RH

6. 焊接与组装指南

推荐的焊接方法是波峰焊。关键参数是确保PCB上的焊点至少低于显示模块安装平面1.6毫米（1/16英寸），以防止过多热量到达塑料本体和LED芯片。焊接温度应为260°C，持续3秒。在此过程中，显示模块本身的温度不得超过其最高额定温度。

7. 技术对比与定位

LTC-4627JD-01定位为一款可靠的中等亮度数字显示解决方案。其主要差异化特点包括：

• AlInGaP技术：与用于红光的旧式GaAsP或GaP技术相比，提供更高的效率和更好的温度稳定性，从而实现了具有良好亮度的“超红”分类。
• 0.4英寸字高：这是一种常见尺寸，在可读性和电路板空间占用之间取得平衡，适用于仪表盘、消费电器和工业控制设备。
• 分档确保一致性：提供发光强度分档是质量控制的标志，使得批量生产中的性能可预测。
• 符合RoHS标准：满足现代无铅制造的环境法规要求。

8. 常见问题解答（基于技术参数）

问：峰值波长（650nm）和主波长（639nm）有什么区别？

答：峰值波长是光谱发射最高的物理点。主波长是人眼感知到的、与光源颜色相匹配的单一波长。对于这种深红色LED，人眼感知到的波长略短于物理峰值波长。

问：为什么推荐恒流驱动而不是恒压驱动？

答：LED亮度主要取决于电流。正向电压（V_F）存在制造公差，并且随温度变化。恒流源确保无论V_F variations.

问：我可以用微控制器直接驱动这个显示模块吗？

答：不可以。每段连续电流为25mA，这超过了微控制器GPIO引脚的典型额定电流（通常绝对最大值为20-25mA）。必须使用外部驱动器，例如晶体管阵列或专用LED驱动IC，这些驱动器也有助于实现四位数码管所需的多路复用。

问：“多路复用共阳极”对我的电路设计意味着什么？

答：这意味着每个数字的LED阳极在内部连接在一起（数字1阳极、数字2阳极等）。要显示一个数字，您需要依次打开一个数字的共阳极，同时为所需段码施加正确的阴极信号。此过程快速循环（通常>100Hz），以产生所有数字同时点亮的错觉，从而大幅减少所需的I/O引脚数量。

9. 设计与使用案例研究

场景：设计数字万用表显示屏

一位设计师正在设计一款4位数字万用表。他们选择了LTC-4627JD-01，因为其可读性好且为红色，这是此类仪表的常见颜色。

1. 亮度选择：万用表可能在室内和室外使用。设计师选择G档（501-800 μcd）的显示模块，以确保在各种光照条件下都有足够的亮度。
2. 驱动电路：选择了一款专用的多路复用LED驱动IC。设计师将每段恒流设置为15 mA——远低于25 mA的最大值——以确保长期可靠性，并考虑万用表外壳内可能较高的环境温度。
3. PCB布局：引脚使用推荐的1.0毫米孔径。在PCB布局中注意确保散热焊盘（如有）和走线能够处理多个段点亮时的累积电流。
4. 软件：微控制器固件实现了多路复用例程，以高频循环扫描四个数字的阳极引脚。它还包括控制右侧小数点（引脚7阴极）的逻辑。
5. 测试：在最终组装前，在操作温度范围内测试样品以验证亮度一致性，确保即使在温度范围的高端，所选驱动电流也是合适的。

10. 工作原理与技术趋势

10.1 工作原理

该显示模块基于AlInGaP LED芯片。当施加超过芯片带隙电压（约2V）的正向电压时，电子和空穴在有源区复合，以光子的形式释放能量——这一过程称为电致发光。AlInGaP层的特定成分决定了带隙能量，从而决定了发射光的波长（颜色），在本例中为超红光光谱。七段是单独的LED或排列成“8”字形的LED芯片组。多路复用是一种电子技术，它利用人眼的视觉暂留效应，通过快速顺序点亮LED，用较少的导线控制多个LED。

10.2 技术趋势

虽然七段数码管仍然是基础，但更广泛的LED显示技术领域正在不断发展。趋势包括：

• 更高效率：持续的材料科学改进旨在提高每瓦流明数（光效），在相同亮度下降低功耗。
• 小型化：正在开发具有更小字高和间距的显示模块，用于紧凑型设备。
• 集成化：驱动电子器件越来越多地集成到显示模块中，简化了系统设计。
• 先进材料：对钙钛矿和量子点等材料的研究有望带来具有更宽色域和可调特性的未来显示器。然而，对于标准数字指示器而言，像AlInGaP这样的成熟技术在性能、可靠性和成本之间提供了最佳平衡。