LTS-4301JG LED数码管规格书 - 0.4英寸字高 - AlInGaP绿色 - 2.6V正向电压 - 简体中文技术文档

1. 产品概述

LTS-4301JG是一款紧凑型高性能单位数码显示模块，专为需要清晰、明亮且可靠的数字读数的应用而设计。其核心功能是利用七个独立可控的段和一个小数点，直观地显示数字0-9以及部分有限的字母数字字符。该器件专为集成到各种空间有限但可读性至关重要的电子设备中而设计。

该显示器采用先进的铝铟镓磷（AlInGaP）半导体技术作为其发光元件。这种材料体系以在红、橙、琥珀和黄绿光谱范围内产生高效率发光而闻名。在此特定器件中，它被调谐以产生独特的绿色。在非透明的砷化镓（GaAs）衬底上使用AlInGaP有助于提高显示器的对比度，因为衬底有助于防止内部光散射，使未点亮的“灰面”显得暗，而点亮的“白段”显得明亮鲜艳。

该元件的目标市场广泛，涵盖工业控制面板、测试测量设备、消费电器、汽车仪表盘（用于辅助显示）、医疗设备和销售点终端。其主要价值主张在于提供卓越的视觉性能包——以高亮度、出色的对比度和宽视角为特点——同时与真空荧光显示器（VFD）或白炽灯泡等较旧的显示技术相比，保持了固态器件的可靠性和相对较低的功耗。

2. 技术参数详解

2.1 光学特性

光学性能是显示器功能的核心。平均发光强度（Iv）在正向电流（I_F）为1 mA时，其典型值规定为850 μcd（微坎德拉）。最小值为320 μcd，表格中未指定最大值，这表明这是一个目标驱动的规格。该参数定义了标准工作条件下一个段的感知亮度。测量是使用校准到CIE明视觉光度函数的传感器和滤光片进行的，该函数模拟了人眼在正常光照条件下的光谱灵敏度，确保报告的值与视觉感知直接相关。

颜色特性由波长参数定义。峰值发射波长（λ_p)为571 nm，这是光功率输出最大的波长。主波长（λ_d)为572 nm；这是与LED输出感知颜色最匹配的单色光波长。这两个值（571 nm vs. 572 nm）非常接近，表明这是一种光谱纯净的绿色，物理峰值与感知色调之间的偏移极小。光谱线半宽（Δλ）为15 nm，代表发射光强度至少为其峰值一半的带宽。较窄的半宽通常表示颜色更饱和、更纯净。

发光强度匹配比（I_V-m)规定最大为2:1。这是确保显示均匀性的关键参数，保证在相同驱动条件下，单个数字内最暗段和最亮段之间的亮度差异不超过两倍。该比率对于实现一致且外观专业的数字字符至关重要。

2.2 电气特性

电气规格定义了可靠使用的操作边界和条件。每段正向电压（V_F)在I_F=20 mA时，典型值为2.6V，最大值为2.6V。最小值为2.05V。这种正向电压是AlInGaP技术的特征，对于设计每个段的限流电路（通常是电阻）至关重要。

每段反向电流（I在反向电压（V_R)）为5V时，最大为100 μA。该参数表示LED反向偏置时的漏电流水平，对于固态器件来说通常非常低。_R绝对最大额定值

设定了器件生存的硬性限制。关键额定值包括：每段连续正向电流：
- 25 mA（从25°C开始线性降额）。每段峰值正向电流：
- 60 mA（允许在脉冲条件下：1/10占空比，0.1 ms脉冲宽度）。每段功耗：
- 70 mW。每段反向电压：
- 5 V。达到或超过这些限制可能会对LED芯片造成永久性损坏。
2.3 热学与环境特性

该器件的

工作温度范围额定为-35°C至+85°C。这一宽范围使其适用于从寒冷的户外条件到炎热的工业环境等各种恶劣环境。存储温度范围相同（-35°C至+85°C）。一个关键的组装参数是

焊接温度规格：器件可以在安装平面下方1/16英寸（约1.6 mm）处承受260°C持续3秒。这是波峰焊或回流焊工艺的标准参考，指导制造商设置热曲线以避免损坏塑料封装或内部引线键合。3. 分档系统说明

规格书明确指出该器件

已根据发光强度进行分档。这表明制造商采用了分档或筛选流程。在LED制造过程中，由于外延生长和芯片加工的细微差异，输出特性存在自然波动。为确保客户获得一致的产品，LED在生产后会进行测试，并根据关键参数被分入不同的“档位”。对于LTS-4301JG，主要的分档标准是在固定测试电流（可能是1 mA或20 mA）下的发光强度。器件被分组，以确保特定订单或批次中的所有单元其发光强度都落在规定的范围内（例如，规格中提到的320-850 μcd范围可能代表一个标准档位，或者可能存在更严格的子档位）。这使得设计人员可以选择具有保证最低亮度的显示器，确保在多位数安装中所有数字的外观均匀一致。虽然这份简短的规格书未详细说明，但对于彩色LED，其他常见的分档参数还包括主波长（以确保颜色一致性）和正向电压。

4. 性能曲线分析

规格书引用了

典型的电气/光学特性曲线。虽然文本片段未提供具体的图表，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）：

该图表将显示光输出如何随驱动电流增加。对于LED，这种关系在很大范围内通常是线性的，但在极高电流下会因热效应和效率下降而饱和。该曲线使设计人员能够选择既能提供所需亮度，又不会过度压榨器件或缩短其寿命的工作电流。正向电压 vs. 正向电流：

该曲线显示了典型的二极管指数关系。这对于确定电源要求以及计算串联限流电阻上必要的压降至关重要。相对发光强度 vs. 环境温度：

LED的光输出会随着结温升高而降低。该曲线量化了这种降额，显示了在高温（例如85°C）下剩余光输出的百分比。这对于在高温环境下运行的应用至关重要，以确保显示器保持足够的亮度。光谱分布曲线：

这是相对强度与波长的关系图，显示以571-572 nm为中心、半宽为15 nm的钟形曲线。它直观地证实了发射光的颜色纯度。5. 机械与封装信息

LTS-4301JG采用标准的单位数码管LED封装。

封装尺寸图已引用，所有尺寸均以毫米为单位提供，标准公差为±0.25 mm，除非另有说明。物理尺寸和段排列遵循行业标准模式，便于更换和PCB布局。对于10引脚配置，

引脚连接有明确定义。这是一个共阴极设计，意味着所有段和小数点的阴极（负极）在内部连接并引出到两个公共引脚（引脚3和引脚8）。每个段的阳极（正极）都有其专用的引脚（引脚1、2、4、5、6、7、9、10）。引脚6专门用于小数点（D.P.）阳极。这种共阴极配置被广泛使用，简化了驱动电路，特别是在使用微控制器I/O端口进行多路复用时。内部电路图

直观地表示了这种电气配置，显示了八个独立的LED（段A-G加DP），它们的阳极分开，阴极连接在一起接到公共引脚。6. 焊接与组装指南如热学特性中所述，关键指南是焊接温度限制：

在安装平面下方1/16英寸（1.6mm）处，260°C持续3秒

。这是工艺工程师设置回流焊炉或波峰焊机的关键参数。必须设计热曲线，使器件引脚处的温度不超过此限制的时间长于规定时间，以防止封装开裂、分层或内部芯片粘接和引线键合损坏。在操作和组装过程中应遵守标准的ESD（静电放电）预防措施，因为LED芯片对静电敏感。建议在防静电包装中存储和操作器件，并使用接地的工作站。对于焊接后的清洁，应使用与器件塑料材料（可能是环氧树脂或类似材料）兼容的标准工艺。异丙醇或专用的电子清洁剂通常是安全的，但如果使用强效溶剂，应验证兼容性。

7. 应用建议

7.1 典型应用电路

对于像LTS-4301JG这样的共阴极显示器，最常见的驱动方法是使用微控制器。每个段阳极引脚通过一个限流电阻连接到微控制器的输出引脚。该电阻（R

limit

）的值使用欧姆定律计算：R_limit= (V_supply- V_{) / I}。对于5V电源，V_F为2.6V，期望的I_F为10 mA，电阻值为（5 - 2.6）/ 0.01 = 240欧姆。两个共阴极引脚连接在一起，然后连接到一个配置为输出并设置为逻辑低电平（0V）的微控制器引脚以启用显示器。要驱动多个数字，使用多路复用：所有数字的段线并联连接，每个数字的共阴极单独控制，快速连续地一次只点亮一个数字。这节省了大量I/O引脚。_F对于恒流驱动或更高性能的应用，可以使用专用的LED驱动IC（如MAX7219或TM1637）。这些芯片内部处理多路复用、电流调节，有时甚至包括数字解码，大大简化了软件和硬件设计。_F7.2 设计考量

限流：

切勿在没有限流机制（电阻或恒流驱动器）的情况下将LED直接连接到电压源。正向电压不是一个固定的阈值，而是电流流动的特性；没有限制，电流会破坏性地上升。

亮度控制：亮度可以通过两种主要方式控制：1）调整正向电流（通过电压驱动方案中的限流电阻值）。2）在段线或共阴极线上使用脉宽调制（PWM）。PWM效率更高，并提供更宽、更线性的调光范围。

视角：规格书声称具有“宽视角”。为了获得最佳可读性，显示器应安装成主要观看方向大致垂直于显示器表面。宽视角为离轴观看提供了灵活性。

散热：虽然每段功耗较低（最大70 mW），但在多段同时点亮的多路复用应用中，封装内的总功耗会累加。如果显示器被封闭，尤其是在高环境温度下，请确保足够的通风。

8. 技术对比与优势与较旧的七段显示技术相比，LTS-4301JG具有明显优势：

对比白炽灯/灯泡显示器：

功耗低得多，寿命长得多（数万小时 vs. 数百/数千小时），更高的抗冲击和抗振动能力，以及更低的运行温度。
- 对比真空荧光显示器（VFD）：工作电压更低（2-5V vs. VFD的数十伏），驱动电子设备更简单，不需要灯丝电源，并且通常在高湿度环境下性能更好。VFD可能提供更宽的视角和不同的颜色（通常是蓝绿色），但LED通常更坚固耐用。
- 对比液晶显示器（LCD）：LED是发射型，因此是自发光，无需背光即可在低光和无光条件下提供出色的可见性。它们具有更快的响应时间和更宽的工作温度范围。然而，LCD在静态显示模式下功耗显著更低，并且可以显示更复杂的图形。
- 具体来说，使用AlInGaP

技术，与较旧的GaP（磷化镓）绿色LED相比，提供了显著更高的发光效率，从而在相同输入电流下实现更亮的显示，或在更低功率下实现相同的亮度。颜色也更饱和，视觉上更吸引人。9. 常见问题解答（FAQ）问：为什么有两个共阴极引脚（引脚3和引脚8）？

答：这主要是为了双列直插式封装的机械和电气对称性。如果多个段同时点亮，它有助于平衡电流分布，并为PCB布线提供灵活性。在内部，这两个引脚是连接的，因此您可以使用其中一个或将两者连接在一起。

问：我可以用3.3V微控制器系统驱动这个显示器吗？
答：可以，但必须重新计算限流电阻。当V

supply
为3.3V，V_{为2.6V时，电阻两端的电压仅为0.7V。对于10 mA的电流，您需要一个70欧姆的电阻（0.7V / 0.01A）。确保微控制器的输出引脚能够吸收/提供所需的电流。}问：发光强度以μcd给出。实际上有多亮？_F答：850 μcd（0.85 mcd）是小指示LED的标准亮度。对于在正常环境光下室内观看的七段显示器，这提供了清晰易读的字符。对于阳光可读的应用，则需要更高的亮度（每段数十mcd）。

问：描述中的“Rt. Hand Decimal”是什么意思？
答：它表示小数点位于数字的右侧，这是数字显示器的标准且最常见的位置。

10. 工作原理
基本工作原理基于半导体p-n结中的电致发光。AlInGaP芯片由p型和n型半导体材料层组成。当施加超过结内建电势（约等于V

）的正向电压时，来自n区的电子和来自p区的空穴被注入到有源区，在那里它们复合。在像AlInGaP这样的直接带隙半导体中，这些复合的很大一部分以光子（光）的形式释放能量。发射光的具体波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定，这是在晶体生长过程中通过调整铝、铟、镓和磷的比例来设计的。

七段格式是一种使用最少数量的独立控制元件（七个段加一个小数点）来表示数字的简单有效方法。通过点亮这些段的特定组合，可以形成所有十个十进制数字（0-9）和一些字母（如A、C、E、F、H、L、P等）。_F11. 技术趋势

虽然像LTS-4301JG这样的分立式七段LED显示器因其简单性、坚固性和成本效益，在专用数字读数方面仍然高度相关，但更广泛的显示技术趋势正在影响其应用领域。

集成化：

存在一种趋势，即向集成显示模块发展，这些模块将LED数字、驱动IC，有时甚至微控制器集成在一个封装中，通过串行接口（I2C、SPI）通信。这减少了最终用户的元件数量和设计复杂性。

材料演进：AlInGaP技术成熟，非常适合红-琥珀-黄-绿色。对于纯绿色和蓝绿色，氮化铟镓（InGaN）技术通常提供更高的效率。未来的显示器可能会利用先进的荧光粉转换LED或微LED阵列以获得更好的性能。

应用转变：对于复杂的字母数字或图形信息，点阵LED显示器、OLED或TFT LCD的使用日益增多。然而，七段显示器不可战胜的优势在于数字显示的极端清晰度、超低成本以及在仅需显示数字的应用中的易用性，这确保了其在可预见的未来在仪器仪表、工业控制和电器中的持续使用。这里的趋势是更高的亮度、更低的功耗，以及可能更智能、可寻址的这种经典外形版本。

Application Shift:For complex alphanumeric or graphical information, dot-matrix LED displays, OLEDs, or TFT LCDs are increasingly used. However, the seven-segment display's unbeatable advantage lies in extreme clarity for numbers, ultra-low cost, and ease of use in applications where only numbers need to be shown, ensuring its continued use in instrumentation, industrial controls, and appliances for the foreseeable future. The trend here is towards higher brightness, lower power consumption, and possibly smarter, addressable versions of this classic form factor.