LTS-4801JR 0.39吋超紅光LED顯示屏規格書 - 字高10.0mm - 正向電壓2.6V - 功率70mW - 粵語技術文件

1. 產品概覽

LTS-4801JR係一款單位七劃字母數字顯示模組。佢嘅字高為0.39吋（10.0毫米），適合需要清晰、中等尺寸數字讀數嘅應用。呢款裝置採用先進嘅AlInGaP（鋁銦鎵磷）半導體技術，產生超紅光輸出。個封裝係灰色面配白色劃線，提供高對比度，令字元易讀性極佳。呢款顯示屏設計為共陽極類型，呢種配置喺多工應用中可以簡化驅動電路。

1.1 主要特點同優勢

• 0.39吋字高：提供平衡嘅尺寸，有良好嘅可見度，同時唔會消耗過多電力。
• 連續均勻劃線：確保每個劃線嘅發光一致，外觀專業。
• 低功耗要求：高效嘅AlInGaP技術允許喺相對較低嘅正向電流下產生明亮輸出。
• 高亮度同高對比度：超紅光AlInGaP晶片配合灰色面/白色劃線設計，喺各種照明條件下都提供極佳嘅可讀性。
• 寬廣視角：喺廣闊嘅觀看範圍內提供一致嘅光度同顏色。
• 按發光強度分類：單元會根據強度分級，確保多位數顯示屏嘅亮度一致。
• 無鉛封裝（符合RoHS）：按照限制有害物質嘅環保法規製造。
• 固態可靠性：同其他顯示技術相比，LED提供長使用壽命、抗震同耐振動。

1.2 目標應用同市場

呢款顯示屏適用於普通電子設備。典型應用領域包括儀錶板、消費電子產品、工業控制讀數、測試同測量設備，以及需要清晰數字顯示嘅家用電器。佢適合可靠性、可讀性同低功耗操作係關鍵考慮因素嘅應用。規格書明確警告，未經事先諮詢，唔好將呢款裝置用於安全關鍵系統（例如航空、醫療生命維持），表明其主要市場係商業同工業電子產品。

2. 技術規格同客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗可能對裝置造成永久損壞嘅極限。唔建議喺呢啲極限或接近極限嘅情況下連續操作顯示屏。

• 每劃功耗：70 mW。呢係單個LED劃線可以安全散熱嘅最大功率。
• 每劃峰值正向電流：90 mA。呢個只允許喺脈衝條件下（1/10佔空比，0.1ms脈衝寬度）用於多工。
• 每劃連續正向電流：25°C時為25 mA。當環境溫度（Ta）高於25°C時，呢個電流會以0.33 mA/°C線性遞減。例如，喺50°C時，最大連續電流大約係25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA。
• 操作同儲存溫度範圍：-35°C 至 +85°C。裝置可以承受並喺呢個寬廣嘅溫度範圍內操作。
• 焊接溫度：最高260°C，持續5秒，測量點喺安裝平面下方1/16吋（≈1.6mm）。

2.2 電氣同光學特性

呢啲係喺環境溫度（Ta）25°C下測量嘅典型性能參數。

• 平均發光強度（I_V）：I_F=1mA時為200 ucd（最小），520 ucd（典型）。呢係每個劃線嘅光輸出。2:1匹配比確保同一批次內，最光嘅劃線唔會超過最暗嘅兩倍，呢點對於外觀均勻好重要。
• 峰值發射波長（λ_p）：639 nm（典型）。呢係光譜功率輸出最高嘅波長，定義咗"超紅光"顏色。
• 主波長（λ_d）：631 nm（典型）。呢係人眼感知嘅單一波長，可能同峰值波長略有不同。
• 譜線半寬度（Δλ）：20 nm（典型）。呢個表示顏色純度；數值越細，光線越接近單色光。
• 每晶片正向電壓（V_F）：I_F=20mA時為2.10V（最小），2.60V（典型）。呢係LED操作時嘅壓降。電路設計必須考慮呢個範圍。
• 反向電流（I_R）：V_R=5V時為100 µA（最大）。呢個參數僅供測試用途；裝置唔應該喺連續反向偏壓下操作。
• 串擾：< 2.5%。呢個指定咗相鄰亮著劃線對未亮劃線嘅最小光泄漏量。

3. 分級系統

規格書指出LTS-4801JR"按發光強度分類"。呢個意味住一個分級過程，顯示屏會根據佢哋喺標準測試電流（通常係1mA或20mA）下測量到嘅光輸出進行分類。咁樣確保當多個數字並排使用時，佢哋嘅亮度對用戶嚟講係均勻嘅。設計師應該指明佢哋嘅應用是否需要嚴格嘅強度匹配。文件冇詳細指定波長（顏色）或正向電壓嘅分級代碼或閾值，表明主要分類係基於發光強度。

4. 性能曲線分析

雖然提供嘅文本摘錄提到"典型電氣/光學特性曲線"，但具體圖表並未包含喺文本中。通常，呢類規格書會包含以下用於設計分析嘅基本曲線：

• 正向電流 vs. 正向電壓（I-V曲線）：顯示非線性關係，對於設計限流電路至關重要。
• 發光強度 vs. 正向電流（I-L曲線）：展示光輸出如何隨電流增加而增加，通常喺操作範圍內呈現接近線性嘅關係。
• 發光強度 vs. 環境溫度：展示光輸出隨溫度升高而遞減，呢點對於高溫環境應用好關鍵。
• 相對光譜功率分佈：一張將強度對應波長嘅圖表，顯示喺~639nm處嘅峰值同光譜寬度。

設計師應該查閱完整嘅PDF文件以獲取呢啲圖表，從而準確預測特定操作條件下嘅性能。

5. 機械同封裝資訊

5.1 封裝尺寸

顯示屏採用標準通孔DIP（雙列直插式封裝）外形。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸均以毫米為單位，一般公差為±0.25mm，除非另有說明。
• 引腳尖端偏移公差為±0.40 mm，PCB孔位佈局時必須考慮呢一點。
• 推薦嘅PCB孔徑為1.0 mm，以確保可靠焊接。
• 質量規格限制咗異物、劃線內氣泡、反射器彎曲同表面油墨污染，以確保光學清晰度同美觀質量。

5.2 腳位配置同電路圖

LTS-4801JR係一款10腳共陽極配置裝置。內部電路圖顯示所有七個劃線（A-G）同小數點（DP），佢哋嘅陰極連接到獨立腳位。所有劃線嘅陽極內部連接埋一齊，並引出到兩個腳位（腳位3同腳位8），呢兩個腳位內部亦都連接埋。咁樣為PCB佈局同電源連接提供咗靈活性。

腳位定義：

1: 陰極 G

2: 陰極 F

3: 共陽極（內部連接至腳位8）

4: 陰極 E

5: 陰極 D

6: 陰極 D.P.（小數點）

7: 陰極 C

8: 共陽極（內部連接至腳位3）

9: 陰極 B

10: 陰極 A

6. 焊接同組裝指引

6.1 自動焊接（波峰焊/回流焊）

推薦條件係260°C持續5秒，測量點喺封裝安裝平面下方1.6mm（1/16吋）。喺呢個過程中，元件本體嘅溫度唔可以超過其最大額定值。

6.2 手動焊接

對於手動焊接，可以使用350°C ±30°C嘅溫度，但焊接時間必須限制為每腳位5秒，同樣從安裝平面下方1.6mm處測量。必須小心避免長時間受熱。

6.3 儲存條件

雖然冇明確說明儲存條件，但操作同儲存溫度範圍係-35°C至+85°C。良好做法係將元件儲存喺乾燥、受控嘅環境中，以防止吸濕，呢個可能導致焊接時出現"爆米花"現象。

7. 可靠性測試

裝置會根據軍事（MIL-STD）、日本（JIS）同內部標準進行一系列全面嘅可靠性測試。咁樣確保咗喺各種環境壓力下嘅穩健性。

• 操作壽命測試（RTOL）：室溫下以最大額定電流運行1000小時。
• 環境壓力測試：包括高溫/高濕儲存（65°C/90-95% RH，500小時）、高溫儲存（105°C，1000小時）、低溫儲存（-35°C，1000小時）、溫度循環（-35°C至105°C，30個循環）同熱衝擊。
• 機械/可焊性測試：耐焊性（260°C，10秒）同可焊性（245°C，5秒）測試驗證咗組裝過程中引腳嘅完整性。

8. 應用註記同設計考慮

8.1 關鍵應用注意事項

• 絕對最大額定值：超過電流、功率或溫度嘅額定值會導致嚴重嘅光輸出衰減或災難性故障。
• 驅動電路保護：電路必須保護LED免受電源開關機過程期間嘅反向電壓同電壓瞬變影響。串聯電阻不足以應付呢個情況；建議使用二極管鉗位或具有保護功能嘅集成驅動器IC。
• 恆流驅動：為咗保持亮度一致同延長壽命，強烈建議使用恆流源驅動劃線，而唔係簡單嘅電壓源加串聯電阻，特別係喺溫度變化嘅環境中。
• 正向電壓範圍：驅動電路必須設計成能夠喺整個V_F範圍內（20mA時為2.10V至2.60V）提供所需電流。
• 熱管理：最大連續電流必須根據實際操作環境溫度進行遞減。喺封閉或高溫環境中，可能需要足夠嘅通風或散熱。
• 避免反向偏壓：連續反向偏壓會導致半導體內金屬遷移，從而導致過早失效。

8.2 典型應用電路

對於像LTS-4801JR咁樣嘅共陽極顯示屏，陽極（腳位3同8）連接到正電源電壓（V_CC）。每個陰極腳位連接到一個電流吸收器。呢個可以通過以下方式實現：

1. 晶體管吸收器：由微控制器控制嘅NPN晶體管或N溝道MOSFET。
2. 集成驅動器IC：專用LED驅動晶片或具有足夠吸收電流能力嘅微控制器端口引腳（記住每劃25mA嘅限制）。當使用電壓源時，通常會喺每個劃線串聯一個限流電阻，或者喺共陽極路徑中放置一個，但恆流電路更優越。

對於多工多個數字，唔同數字嘅共陽極會以高頻率順序切換，同時為每個數字顯示適當嘅陰極圖案。咁樣可以減少所需嘅I/O引腳數量。

9. 技術比較同區分

LTS-4801JR通過幾個關鍵屬性區分自己：

• 材料技術（AlInGaP）：同舊式GaAsP或GaP LED相比，AlInGaP提供顯著更高嘅效率同亮度，特別係喺紅/橙/琥珀色光譜中，從而喺相同光輸出下實現更低功耗。
• 超紅光顏色：631-639 nm嘅主/峰值波長提供鮮豔、深紅色嘅顏色，飽和度高且可見度高。
• 強度分級：並非所有顯示屏都保證發光強度匹配，呢點對於多位數應用避免亮度不均勻至關重要。
• 寬廣溫度範圍：-35°C至+85°C嘅操作範圍對於工業同汽車（非安全關鍵）應用嚟講非常穩健。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以直接用5V微控制器引腳驅動呢個顯示屏嗎？

答：唔可以直接用於吸收電流。微控制器引腳通常可以吸收20-25mA，呢個係一個劃線嘅絕對最大值。咁樣冇安全餘量，有損壞LED同微控制器嘅風險。最好使用晶體管或驅動器IC。對於提供電流（到共陽極），一個引腳可能唔足以供應所有劃線同時亮起所需嘅電流（7*20mA=140mA）。

問：點解有兩個共陽極引腳（3同8）？

答：佢哋內部係連接埋嘅。咁樣提供佈局靈活性，允許從PCB兩側連接陽極以降低電阻，並且可以通過使用兩個引腳幫助散熱。

問：峰值波長同主波長有咩區別？

答：峰值波長（λ_p）係光發射光譜嘅物理峰值。主波長（λ_d）係根據人眼顏色響應（CIE曲線）計算得出，代表感知到嘅顏色。佢哋通常接近但唔完全相同。

問：點樣計算串聯電阻值？

答：如果使用簡單電壓源（V_電源），公式係 R = (V_電源- V_F) / I_F。使用規格書中嘅最大V_F（2.60V）以確保達到最小電流。例如，使用5V電源同期望I_F為20mA：R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 歐姆。對於唔同嘅電源電壓同電流，請務必重新計算。

11. 實用設計同使用示例

場景：設計一個4位數電壓錶讀數。

1. 元件選擇：使用四個LTS-4801JR顯示屏。如果亮度均勻性係關鍵，請確保佢哋來自相同嘅強度分級。
2. 驅動方法：實施多工。將四個顯示屏所有對應嘅劃線陰極（A, B, C,... DP）連接埋一齊。使用四個NPN晶體管（例如2N3904）分別控制每個數字嘅共陽極。
3. 電流控制：喺晶體管集電極嘅公共路徑中（陽極之前）放置一個限流電阻。由於每次只亮一個數字，電阻值係根據一個數字嘅總電流計算（例如，8個劃線 * 每個5mA = 40mA）。或者，為每條陰極線使用一個恆流驅動器IC以獲得更好嘅精度。
4. 微控制器接口：使用7-8個微控制器引腳用於劃線圖案（陰極），同4個引腳用於控制數字選擇晶體管（陽極）。
5. 軟件：喺主循環中，順序開啟一個數字晶體管，輸出該數字嘅劃線圖案，等待短時間（1-5ms），然後轉到下一個數字。刷新率應該高於60Hz以避免閃爍。
6. 保護：喺每個晶體管嘅基極同微控制器引腳之間串聯小值電阻（例如100Ω）以限制電流。確保電源乾淨且冇尖峰。

12. 操作原理

發光二極管（LED）係一種半導體p-n接面二極管。當施加超過二極管閾值（V_F）嘅正向電壓時，來自n型材料嘅電子會同來自p型材料嘅電洞喺耗盡區復合。呢個復合事件會釋放能量。喺標準二極管中，呢個能量主要係熱能。喺像AlInGaP咁樣嘅LED材料中，半導體嘅能隙能量使得釋放嘅能量以光子（光）嘅形式存在。光嘅特定波長（顏色）直接由半導體材料嘅能隙能量決定。AlInGaP具有能隙，可以產生可見光譜中紅色到琥珀色部分嘅光子。七劃顯示屏只係將多個咁樣嘅LED晶片（每個劃線同小數點一個）封裝成標準排列，並將其電氣連接引出到腳位以供外部控制。

13. 技術趨勢

使用AlInGaP代表咗對早期紅色/橙色LED材料嘅進步。同呢類元件相關嘅顯示技術當前趨勢包括：

• 效率提高：持續嘅材料科學研究旨在提高LED嘅內部量子效率（IQE）同光提取效率，從而喺更低電流下實現更高亮度。
• 微型化：雖然0.39吋係標準尺寸，但趨勢係使用表面貼裝器件（SMD）封裝嘅更細小、高密度顯示屏，而非用於自動組裝嘅通孔DIP封裝。
• 集成化：驅動電子設備越來越多地集成到顯示模組本身（智能顯示屏）或更複雜、多通道嘅恆流驅動器IC中，從而簡化系統設計。
• 更廣色域：雖然呢個係單色顯示屏，但紅光LED嘅底層材料技術發展亦都有利於全彩RGB顯示屏，推動更純淨同更飽和嘅顏色。
• 關注可靠性同標準化：隨著LED滲透到要求更高嘅應用中，標準化測試（如可靠性部分所示）同更詳細嘅壽命規格（L70、L90評級）變得越來越普遍。

儘管有呢啲趨勢，像LTS-4801JR咁樣嘅分立式七劃顯示屏，對於需要簡單、可靠、低成本同高可讀性數字輸出而唔需要全圖形顯示嘅應用，仍然非常相關。