LTS-4812SKR-P LED数码管规格书 - 0.39英寸字符高度 - 超级红光 - 2.6V正向电压 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTS-4812SKR-P是一款专为数字显示应用设计的表面贴装器件。它是一个字符高度为0.39英寸 (10.0毫米) 的单位数码管。其核心技术采用在GaAs衬底上生长的AlInGaP外延层，以产生超级红光发射。该器件采用灰色面板配白色段的设计，增强了对比度和可读性。它采用共阳极结构，这是简化多段显示器驱动电路的标准设计。

1.1 主要特性与优势

• 紧凑尺寸与高可读性：0.39英寸的字符高度在器件占位面积和字符可见性之间取得了良好平衡，适用于消费电子、仪器仪表和控制面板。
• 卓越的光学性能：AlInGaP材料系统在红色光谱范围内提供了高发光强度和优异的色纯度。连续均匀的段和宽视角确保了从不同角度观看时外观的一致性。
• 高能效：具有低功耗特性，适用于电池供电或注重节能的应用。
• 增强的可靠性：作为一种固态器件，与VFD或白炽灯泡等其他显示技术相比，它具有高可靠性和长使用寿命。
• 质量保证：器件按发光强度进行分级，以确保在多位数码管中亮度匹配的一致性。封装为无铅且符合RoHS指令。

2. 技术参数与特性

本节提供了对设计至关重要的电气和光学规格的详细、客观分析。

2.1 绝对最大额定值

这些是任何条件下都不得超越的应力极限，以防止永久性损坏。

• 每段功耗：70 mW。这限制了每个LED段可承受的最大连续功率。
• 每段峰值正向电流：90 mA (在1/10占空比，0.1ms脉冲宽度下)。仅适用于脉冲操作。
• 每段连续正向电流：25°C时为25 mA。当环境温度 (Ta) 超过25°C时，此额定值以0.28 mA/°C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) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA。
• 工作与存储温度范围：-35°C 至 +105°C。
• 焊接温度：260°C 持续3秒 (烙铁头低于安装平面1/16英寸)。

2.2 电气与光学特性 (Ta=25°C)

这些是在指定测试条件下的典型工作参数。

• 平均发光强度 (I_V)：在 I_F=2mA 时，典型值为3000 µcd。最小值为1301 µcd，最大值为8600 µcd，反映了分级范围。
• 每芯片正向电压 (V_F)：在 I_F=20mA 时，典型值为2.6V，最大值为2.6V。必须根据此 V_F和电源电压计算限流电阻。
• 峰值发射波长 (λ_p)：639 nm。这是发射光强度最高的波长。
• 主波长 (λ_d)：631 nm。这是人眼感知的单波长，定义了色点。
• 光谱线半宽 (Δλ)：20 nm。这表示光谱纯度；数值越小意味着光越接近单色光。
• 反向电流 (I_R)：在 V_R=5V 时，最大为100 µA。请注意，反向电压操作仅用于测试目的，不可连续使用。
• 发光强度匹配比：最大2:1。在多位数码管中，相似点亮区域内最亮的段不应比最暗的段亮两倍以上，以确保均匀性。
• 串扰：≤ 2.5%。这规定了当相邻段通电时，非驱动段的最大非预期发光程度。

2.3 热学考量

正向电流随温度线性降额是一个关键的设计参数。在高温下超过降额后的电流限制会导致光通量加速衰减并缩短使用寿命。建议采用适当的PCB布局以利于散热，特别是在同时驱动多个段或多个数码管时。

3. 分级系统说明

LTS-4812SKR-P按发光强度分级以确保一致性。等级代码 (例如 J1, K2, M1) 表示该组器件保证的最小和最大强度范围，在 I_F=2mA 时以微坎德拉 (µcd) 为单位测量，公差为±15%。

• 较低等级 (J1, J2)：1301-2100 µcd。适用于可接受较低亮度或节能至关重要的应用。
• 中等等级 (K1, K2, L1)：2101-4300 µcd。为通用显示器提供亮度与效率的平衡。
• 较高等级 (L2, M1, M2)：4301-8600 µcd。专为高亮度应用或需要在高环境光条件下具有卓越可见性的场合设计。

在订购时指定等级代码对于要求多个单元外观一致的应用至关重要。

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了具体图表，但其含义对于LED器件来说是标准的。

• 正向电流 vs. 正向电压 (I-V曲线)：显示了指数关系。在20mA时典型的 V_F为2.6V，这是驱动设计的关键工作点。
• 发光强度 vs. 正向电流 (I-L曲线)：发光强度随电流增加而增加，但并非线性关系。效率 (每瓦流明) 通常在低于绝对最大额定值的某个电流下达到峰值。
• 发光强度 vs. 环境温度：强度通常随结温升高而降低。这强调了热管理对于保持亮度一致性的重要性。
• 光谱分布：以639 nm (峰值) 为中心、半宽为20 nm的曲线图，证实了窄带超级红光发射。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与公差

该器件符合标准SMD外形。关键尺寸包括总长、宽、高，以及引脚间距和尺寸。除非另有说明，所有主要尺寸的公差为±0.25 mm。关键质量注意事项包括异物、油墨污染、段区域内气泡和塑料引脚毛刺的限制。

5.2 引脚配置与电路图

该显示器采用10引脚配置。它是一个共阳极器件。内部电路图显示了八个独立的LED段 (a, b, c, d, e, f, g, dp)，其阳极在内部连接到两个公共阳极引脚 (引脚3和引脚8)。每个段的阴极都有其专用的引脚。

引脚定义：

1: 阴极 E

2: 阴极 D

3: 公共阳极 1

4: 阴极 C

5: 阴极 DP (小数点)

6: 阴极 B

7: 阴极 A

8: 公共阳极 2

9: 阴极 F

10: 阴极 G

极性识别：公共阳极引脚必须连接到正电源电压 (通过适当的限流电阻)。通过将各个段的阴极引脚连接到较低电压 (通常为地) 来点亮该段。

5.3 推荐焊盘图形

提供了焊盘图形，以确保在回流焊期间形成可靠的焊点。遵循此图形有助于防止立碑、错位和焊料不足。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊说明

该器件额定最多可承受两次回流焊周期。两次周期之间需要完全冷却至室温。

• 温度曲线：预热：120-150°C，最长120秒。峰值温度：最高260°C。
• 手工焊接 (烙铁)：烙铁头最高温度300°C，每个焊点最多3秒。这应仅限于一次性维修。

6.2 湿度敏感性与存储

元件以防潮包装运输。必须在≤30°C和≤60%相对湿度 (RH) 的条件下存储。一旦密封袋打开，元件开始从环境中吸收湿气。

烘烤要求：如果元件暴露在超出规定限值的环境条件下，必须在回流焊前进行烘烤，以防止在高温焊接过程中出现爆米花裂纹或分层。

• 卷盘中的元件：在60°C下烘烤≥48小时。
• 散装元件：在100°C下烘烤≥4小时或在125°C下烘烤≥2小时。

重要提示：烘烤应仅进行一次，以避免额外的热应力。

7. 包装与订购规格

7.1 编带与卷盘包装

该器件以压花载带缠绕在卷盘上的形式提供，适用于自动贴片组装。

• 卷盘尺寸：提供标准卷盘尺寸 (例如，13英寸或22英寸卷盘)。
• 载带：由黑色导电聚苯乙烯合金制成。尺寸符合EIA-481-D标准。关键规格包括弯曲公差和超过10个链轮孔的累积间距公差。
• 包装数量：一个13英寸卷盘通常包含800片。一个22英寸卷盘包含44.5米长的载带。剩余数量的最小订购量为200片。
• 方向：载带包括引导带和尾带 (分别至少400mm和40mm)，以方便机器装载。

8. 应用建议与设计考量

8.1 典型应用场景

• 消费电子：数字时钟、微波炉、空调显示器、音响设备。
• 仪器仪表：面板仪表、测试设备、医疗设备读数器。
• 工业控制：过程控制指示灯、定时器显示器、计数器读数器。
• 汽车后市场：辅助显示器，其中高亮度和宽视角是有益的。

8.2 关键设计考量

1. 电流限制：始终为每个公共阳极连接 (或如果使用恒流驱动器则为每个段) 使用串联电阻。根据电源电压 (V_CC)、典型正向电压 (V_F~2.6V) 和所需正向电流 (I_F) 计算电阻值。示例：对于 V_CC=5V 且 I_F=10mA，R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω。
2. 多路复用：对于多位数码管，多路复用驱动方案很常见。确保此方案中的峰值电流不超过绝对最大额定值 (90mA脉冲)，并且平均电流符合基于占空比和温度的降额连续电流限制。
3. 热管理：在PCB上提供足够的铜面积连接到散热焊盘 (如果有) 或器件引脚以充当散热器，特别是在高亮度或高环境温度的应用中。
4. ESD防护：尽管未明确说明为敏感器件，但在组装过程中建议对半导体器件采取标准的ESD处理预防措施。
5. 光学界面：在选择覆盖层或滤光片时，考虑灰色面板/白色段的设计，以保持最佳对比度。

9. 常见问题解答 (基于技术参数)

9.1 峰值波长 (639nm) 与主波长 (631nm) 有何区别？

峰值波长是发射光谱中最高强度点的物理测量值。主波长是一个计算值，代表人眼感知的颜色。对于像这种红色LED这样的单色光源，由于人眼灵敏度曲线的形状，它们接近但不完全相同。

9.2 我能否直接用3.3V微控制器GPIO引脚驱动此显示器？

不能。典型的GPIO引脚无法提供或吸收足够的电流 (通常每引脚最大20-25mA，且有总封装限制) 来明亮且安全地驱动多个LED段。此外，LED正向电压 (~2.6V) 接近3.3V，留给限流电阻的余量很小。您必须使用驱动电路，例如晶体管阵列或专用LED驱动IC。

9.3 为何最大回流焊周期限制为两次？

多次回流焊周期会使塑料封装和内部键合线承受重复的热应力，这可能导致机械故障、吸湿增加或环氧材料降解。此限制确保了长期可靠性。

9.4 如何选择合适的光强等级？

根据您应用的环境光条件和所需的可读性进行选择。对于室内、低环境光条件，较低等级 (J, K) 可能足够且更节能。对于阳光可读或高环境光应用，请指定较高等级 (L, M)。对于多位数码管，指定相同的等级代码对于确保均匀性至关重要。

10. 技术背景与趋势

10.1 AlInGaP LED技术

铝铟镓磷是一种专门为在红色、橙色和黄色波长范围内实现高效发光而设计的半导体材料。它在GaAs衬底上生长，与GaAsP等旧技术相比，提供了更高的亮度、更好的温度稳定性和更长的寿命。"超级红光"的命名通常表示一种针对高发光效率和视觉上饱和的红色色点进行优化的特定成分。

10.2 SMD LED显示器趋势

显示元件的趋势继续朝着小型化、更高可靠性和集成化方向发展。虽然像LTS-4812SKR-P这样的单位数码管对于分段数字读数仍然至关重要，但点阵SMD显示器和带有嵌入式控制器的全集成显示模块也在同步增长。对更宽工作温度范围、更低功耗以及与无铅和高温焊接工艺 (如汽车电子所需) 兼容性的需求继续推动着元件的发展。