LTS-4801JD LED数码管规格书 - 0.39英寸字高 - AlInGaP超红 - 2.6V正向电压 - 70mW功耗 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTS-4801JD是一款高性能、单位数、七段式数码显示模块，专为需要清晰、明亮数字读数的应用而设计。其核心功能是利用独立可寻址的LED段，直观地显示数字0-9及部分字母。该器件设计可靠，易于集成到各类电子系统中。

1.1 核心优势与目标市场

此显示器具备多项关键优势，适用于多种应用场景。其主要优点包括：字符外观出色，各段连续均匀；高亮度和对比度，即使在明亮环境下也能保证优异的可视性；以及宽广的视角，确保从不同位置均可清晰读取。此外，它还具有功耗低、固态可靠性高的特点，有助于实现长寿命和高能效。该器件按发光强度分级，保证了亮度水平的一致性。目标市场包括工业控制面板、测试测量设备、消费电器、汽车仪表盘（辅助显示）以及任何需要紧凑、可靠数字显示的嵌入式系统。

2. 技术规格详解

LTS-4801JD的性能由一系列精确的电气和光学参数定义，设计人员必须考虑这些参数以确保正确实施。

2.1 光度学与光学特性

光学性能是其功能的核心。该器件采用AlInGaP（铝铟镓磷）超红LED芯片。在正向电流（IF）为1mA时，其典型平均发光强度（Iv）为200至650微坎德拉（μcd）。颜色由峰值发射波长（λp）650纳米（nm）和主波长（λd）639纳米定义，两者均在IF=20mA条件下测量。光谱线半宽（Δλ）为20纳米，表明其红色光色相对纯净。各段之间的发光强度匹配比最大为2:1，确保整个数字显示均匀一致。

2.2 电气参数

电气规格确保设备安全有效运行。绝对最大额定值定义了工作极限：每段功耗为70mW；每段峰值正向电流为90mA（占空比1/10，脉冲宽度0.1ms）；在25°C时，每段连续正向电流为25mA，温度每升高1°C需线性降额0.33 mA/°C。每段最大反向电压为5V。在典型工作条件下（Ta=25°C，IF=20mA），每段正向电压（VF）范围为2.1V至2.6V。在VR=5V时，反向电流（IR）最大为100 μA。

2.3 热学与环境规格

该器件的工作温度范围为-35°C至+85°C，存储温度范围与之相同。这一宽泛的范围使其适用于温度变化显著的环境。焊接温度额定值规定，在安装基准面以下0.116英寸（约2.95毫米）处，器件可承受260°C高温3秒钟，这对于组装工艺至关重要。

3. 分级系统说明

规格书指出该器件“按发光强度分级”。这意味着应用了分级系统，很可能基于标准测试条件（IF=1mA）下测得的平均发光强度（Iv）。分级会将具有相似光输出水平的器件分组（例如，200-350 μcd、350-500 μcd、500-650 μcd）。这使得设计人员可以为多位数码管显示或对亮度匹配要求严格的应用选择亮度一致的器件。规格书中规定的2:1最大发光强度匹配比是对单个器件内部性能的保证，而分级则确保了多个器件之间的一致性。

4. 性能曲线分析

虽然提供的规格书摘录提到了“典型电气/光学特性曲线”，但此类器件的典型曲线将以图形方式展示对设计至关重要的关键关系。

4.1 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）

典型的I-V曲线将展示AlInGaP LED芯片的正向电流（IF）与正向电压（VF）之间的指数关系。曲线大约在1.8V-2.0V时开始明显导通，并在正常工作范围（例如5-30mA）内呈现相对陡峭的斜率，在20mA时VF升至典型的2.1V-2.6V。此曲线对于设计限流电路至关重要。

4.2 发光强度 vs. 正向电流

此曲线对于亮度控制至关重要。它通常显示，在达到极高电流可能饱和之前，发光强度（Iv）在相当大的范围内随正向电流（IF）近似线性增加。该线的斜率决定了效率（流明每瓦或坎德拉每安培）。设计人员利用此曲线来选择达到所需亮度水平所需的工作电流。

4.3 发光强度 vs. 环境温度

LED的光输出会随着结温升高而降低。降额曲线将展示相对发光强度随环境温度（Ta）或结温（Tj）变化的关系。对于AlInGaP LED，随着温度升高，输出可能显著下降，这在热管理和针对高温环境的设计中必须予以考虑。

4.4 光谱分布

光谱功率分布图将显示围绕650纳米峰值波长发射的光在不同波长上的相对强度。20纳米的光谱半宽表示该峰值在其最大强度一半处的宽度，证实了红光的单色性。

5. 机械与封装信息

LTS-4801JD的物理结构为其机械集成而定义。

5.1 尺寸与外形图

该封装字高为0.39英寸（10.0毫米）。详细的尺寸图（规格书中引用）规定了封装的总长、宽、高，各段的尺寸和间距，引脚间距和长度，以及右侧小数点的位置。除非另有说明，所有尺寸均以毫米为单位，标准公差为±0.25毫米。此图纸对于创建PCB封装并确保在机壳内正确安装至关重要。

5.2 引脚定义与极性识别

该器件采用10引脚配置。它具有共阳极架构，意味着所有LED段的阳极在内部连接并引出至特定引脚。引脚连接如下：引脚3和引脚8是公共阳极（内部已连接）。每个段的阴极位于单独的引脚上：引脚1（G段）、引脚2（F段）、引脚4（E段）、引脚5（D段）、引脚6（DP，小数点）、引脚7（C段）、引脚9（B段）、引脚10（A段）。引脚编号和引脚1的位置必须从机械图纸中识别。“Rt. Hand Decimal”说明确认小数点位于数字的右侧。

5.3 内部电路图

引用的内部电路图直观地展示了共阳极配置。它将显示一个公共节点（阳极）连接到正电源，而每个段的LED（A至G，加上DP）的阴极连接到一个单独的引脚。要点亮某个段，必须将其对应的阴极引脚驱动为低电平（通过限流电阻接地），同时公共阳极保持高电平。

6. 焊接与组装指南

需要正确处理以保持器件完整性。

6.1 回流焊参数

提供的关键参数是最高焊接温度：260°C持续3秒，测量点在安装基准面以下0.116英寸（2.95毫米）处。这与典型的无铅回流焊曲线（例如IPC/JEDEC J-STD-020）相符。应使用标准的回流焊曲线，包括预热区、快速升温区、峰值温度区（在规定时间内不超过260°C）以及受控冷却区。该曲线必须确保封装引脚处的温度不超过绝对最大值。

6.2 注意事项与操作

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。避免对引脚或塑料封装施加机械应力。焊接后的清洁应使用与封装材料（可能是环氧树脂）兼容的方法。

6.3 存储条件

器件应存储在规定的存储温度范围-35°C至+85°C内。建议将元件存放在低湿度环境中，并使用防静电包装直至准备使用，以防止吸湿和静电损坏。

7. 应用建议

7.1 典型应用电路

对于像LTS-4801JD这样的共阳极显示器，最常见的驱动方法是多路复用，尤其是在使用多个数字时。微控制器或专用显示驱动IC会依次为每个数字的公共阳极供电，同时输出该数字上应点亮的段的阴极图案。这种方法可以节省I/O引脚。对于单数字应用，可以使用更简单的静态驱动：将公共阳极引脚（3和8）通过一个用于整个显示器的限流电阻连接到正电源电压（Vcc），并将每个阴极引脚（A-G，DP）连接到微控制器I/O引脚或驱动晶体管。每个I/O引脚需要为其对应的段串联一个限流电阻。

7.2 限流电阻计算

限流电阻的值至关重要。可以使用欧姆定律计算：R = (Vcc - VF) / IF。例如，Vcc为5V，典型VF为2.6V，期望IF为20mA：R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120欧姆。电阻的额定功率至少应为 P = (IF)^2 * R = (0.020)^2 * 120 = 0.048W，因此标准的1/8W（0.125W）或1/4W电阻就足够了。

7.3 设计考量

亮度控制：可以通过在指定范围内改变正向电流（IF）来调节亮度，例如改变电阻值或在驱动信号上使用PWM（脉宽调制）。PWM对于调光非常有效。

视角：宽广的视角是有益的，但在最终产品中定位显示器时，需考虑主要观看方向。

热管理：虽然功耗较低，但如果使用多个显示器或在高温环境下运行，应确保足够的通风，以防止亮度衰减并延长使用寿命。

对比度增强：灰色面板和白色段提供了固有的对比度。为了获得最佳可读性，可以在显示器周围使用深色边框或滤光片，尤其是在明亮的环境光下，以进一步增强对比度。

8. 技术对比与差异化

LTS-4801JD主要通过其采用的AlInGaP技术和特定的性能特点实现差异化。

AlInGaP与其他LED技术对比：与传统的GaAsP或GaP红色LED相比，AlInGaP LED具有显著更高的发光效率（单位电功率产生更多光输出）、更好的温度稳定性以及更饱和的“超”红色。与使用滤光片的新型高功率白光LED相比，该器件更简单，需要更少的复杂驱动电路，并能直接提供纯净、高效的红色光。

在七段数码管领域内：其0.39英寸的字高使其属于面板安装仪表的常见尺寸类别。所列的关键竞争优势包括其连续均匀的段（外观整洁）、高亮度和对比度，以及发光强度分级（确保一致性）。低功耗要求对于电池供电设备也是一个优势。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：为什么有两个公共阳极引脚（引脚3和引脚8）？

A1：使用两个引脚进行公共连接有助于分散总阳极电流（所有点亮段电流之和）。这降低了单个引脚和PCB走线上的电流密度，提高了可靠性。它们在内部是连接的，因此在电路中只需连接一个即可，但建议两者都连接以获得最佳性能。

Q2：我能否直接从3.3V微控制器驱动此显示器，而不使用限流电阻？

A2：不能。您必须始终为每个段使用限流电阻（或恒流源）。正向电压（VF）通常为2.1V-2.6V。通过微控制器引脚将3.3V直接连接到LED，会试图驱动不受控的、可能具有破坏性的电流通过LED，因为唯一的电阻将是MCU引脚和LED的内阻，这个值非常低。

Q3：连续正向电流“从25°C开始线性降额”是什么意思？

A3：这意味着当环境温度超过25°C时，最大允许连续正向电流会降低。降额系数为0.33 mA/°C。例如，在50°C时（比参考温度高25°C），最大电流将为 25mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 25mA - 8.25mA = 16.75mA。这可以防止过热并确保可靠性。

Q4：如何理解2:1的发光强度匹配比？

A4：这意味着在单个LTS-4801JD单元内，在相同条件（IF=1mA）下测量时，最暗段的亮度不低于最亮段亮度的一半。这确保了整个数字显示的视觉均匀性。

10. 实际设计与使用案例

案例：设计一个简单的数字电压表读数显示

一位设计人员正在创建一个紧凑的数字电压表，用于显示0.0V至19.9V。他们需要一个清晰、低功耗的显示器。他们选择了LTS-4801JD，因为它亮度高且尺寸为0.39英寸，对于预期用途来说清晰易读。使用三个显示器来显示三位数字。微控制器的ADC读取电压，将其转换为数值，并通过多路复用方案驱动显示器，使用晶体管阵列控制公共阳极，使用MCU的I/O引脚（串联电阻）控制段阴极。中间数字的右侧小数点用于显示十分位。选择AlInGaP红色是因为其在深色面板上具有高对比度。设计人员为5V系统计算了电阻值，以约15mA驱动每个段，在室温下远低于25mA连续额定值的同时，提供充足的亮度。

11. 工作原理简介

LTS-4801JD基于半导体材料中电致发光的基本原理工作。AlInGaP芯片结构形成一个p-n结。当施加超过结阈值（约1.8-2.0V）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到有源区，并在那里复合。在AlInGaP中，这种复合主要以红色波长范围（约650 nm）的光子（光）形式释放能量。七个段（A至G）和小数点（DP）中的每一个都包含一个或多个嵌入在封装中的微小LED芯片。共阳极配置通过允许单个正电压源为所有段供电，并通过将所需段的阴极接地来实现单独控制，从而简化了外部驱动电路。

12. 技术趋势与背景

像LTS-4801JD这样的七段LED显示器代表了一种成熟且高度优化的显示技术。虽然点阵OLED或TFT LCD等新技术提供了更大的灵活性（全图形、多色），但七段LED在特定领域仍保持强大优势：驱动电路极其简单、亮度和对比度非常高、在直射阳光下可读性极佳、工作温度范围宽，以及卓越的长期可靠性（无背光失效）。该领域内的趋势是使用如本器件所示的AlInGaP等先进半导体材料实现更高效率（每瓦更多流明），以及采用表面贴装封装以实现自动化组装。对于主要需求是经济高效、坚固耐用且高度清晰易读的数字显示的应用，它们仍然是首选解决方案。