LTS-4301JD LED顯示屏規格書 - 0.4吋數碼高度 - 超紅光650nm - 2.6V正向電壓 - 70mW功耗 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

LTS-4301JD係一款細巧、高性能嘅單位數數碼顯示模組，專為需要清晰、明亮數碼讀數嘅應用而設計。佢嘅核心功能係利用標準七劃配置，再加埋右手邊嘅小數點，去視覺化顯示0至9嘅數字。呢款裝置專為集成到各式各樣電子設備而設計，尤其係嗰啲對空間、功耗效率同可讀性要求好高嘅場合。

呢個顯示屏採用先進嘅AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體技術製造發光元件。揀選呢種材料系統，係因為佢能夠高效產生高亮度紅光。晶片製造喺非透明嘅GaAs（砷化鎵）基板上，咁樣可以防止內部光線散射，提升熄滅狀態下嘅對比度同清晰度。個封裝配備咗灰色面板同白色劃線，令到熄滅時外觀更靚，著燈時對比度更高。

呢個元件主要針對嘅市場包括工業儀錶、消費電器、測試同測量設備、銷售點系統，以及汽車儀錶板顯示。佢嘅分類光度確保咗唔同生產批次都有穩定嘅亮度水平，對於要求視覺表現一致嘅應用嚟講至關重要。

2. 技術參數深度客觀解讀

2.1 光度學同光學特性

光學性能係喺環境溫度（Ta）25°C嘅標準測試條件下定義嘅。關鍵參數平均光度（Iv），喺正向電流（IF）1 mA驅動下，典型值係650 µcd（微坎德拉）。最低指定值係200 µcd，確保咗基本亮度水平。光度係用校準到CIE（國際照明委員會）標準明視覺響應曲線嘅感測器同濾光片組合嚟測量嘅，確保報告嘅數值同人眼視覺感知相符。

呢個裝置發出嘅光屬於超紅光譜。峰值發射波長（λp）典型值係650納米（nm）。主波長（λd）——同人眼感知嘅顏色關係更密切——指定為639 nm。光譜線半寬度（Δλ）係20 nm，表示光譜純度同發出嘅波長範圍較窄，從而產生飽和嘅紅色。光度匹配比指定為最大2:1，意思係喺相同驅動條件下，任何兩個劃之間嘅亮度差異唔會超過呢個比例，確保組成嘅數字外觀均勻。

2.2 電氣參數

電氣特性定義咗操作邊界同典型性能。每劃嘅正向電壓（VF）喺測試電流20 mA下，範圍係2.1V至2.6V。設計師必須確保驅動電路能夠提供足夠電壓去克服呢個數值。絕對最大額定值設有嚴格限制：每劃嘅連續正向電流唔可以超過25 mA，喺25°C以上，線性降額因子係0.33 mA/°C。呢個降額對於熱管理好緊要；隨住環境溫度升高，最大允許電流必須降低，以防止過熱同永久損壞。

喺脈衝條件下（1/10佔空比，0.1 ms脈衝寬度），允許嘅峰值正向電流係90 mA，呢個可以用於多工方案或者短期亮度增強。每劃嘅最大反向電壓（VR）係5V；超過呢個值可能會損壞LED嘅PN結。當施加5V反向偏壓時，反向電流（IR）最大指定為100 µA，表示結嘅漏電特性。

2.3 熱力同可靠性參數

呢個裝置嘅額定工作溫度範圍係-35°C至+85°C。咁闊嘅範圍令佢適合用於溫度變化大嘅環境。儲存溫度範圍相同（-35°C至+85°C）。每劃嘅功耗限制喺70 mW。通過適當嘅限流，以及必要時嘅散熱嚟管理呢個功耗，對於長期可靠性至關重要。規格書亦都指定咗焊接溫度曲線：裝置可以承受喺安裝平面下方1/16吋（約1.6 mm）嘅位置，260°C持續3秒，呢個指引用於回流焊接過程。

3. 分級系統解釋

規格書指出裝置按光度分類。呢個意味住製造後有一個分級或篩選過程。雖然呢段摘錄冇提供具體嘅分級代碼細節，但呢類顯示屏嘅典型分類通常涉及根據標準測試電流（例如1 mA）下測量到嘅光度將單元分組。咁樣確保客戶收到亮度水平一致嘅產品。採購呢啲元件嘅設計師應該向製造商確認具體嘅分級結構，以確保選定嘅光度類別符合佢哋應用對一致性嘅要求，尤其係當多個顯示屏並排使用嘅時候。

4. 性能曲線分析

規格書喺最後一頁提到典型電氣/光學特性曲線。雖然提供嘅文本冇詳細說明具體圖表，但完整規格書通常包含嘅呢類曲線對設計好緊要。呢啲通常會說明：

• 相對光度 vs. 正向電流（I-V曲線）：呢個圖表顯示光輸出點樣隨驅動電流增加。通常係非線性嘅，效率喺好高電流時經常會下降。
• 正向電壓 vs. 正向電流：呢條曲線通過顯示LED嘅動態電阻，有助於設計限流電路。
• 相對光度 vs. 環境溫度：呢個顯示光輸出點樣隨溫度升高而降額，對於喺非環境條件下操作嘅應用嚟講至關重要。
• 光譜分佈：相對強度對波長嘅圖表，直觀確認峰值同主波長規格，以及光譜半寬度。

工程師應該利用呢啲曲線去優化驅動條件，以平衡亮度、效率同壽命，而唔係只係喺絕對最大額定值下操作。

5. 機械同封裝資訊

呢個裝置附有詳細嘅封裝尺寸圖。所有尺寸都以毫米提供，除非另有說明，一般公差係±0.25 mm（0.01吋）。顯示屏嘅數碼高度係0.4吋（10.0 mm）。機械圖會定義封裝嘅總長度、寬度同高度，劃同小數點嘅位置，引腳（腳位）間距同尺寸，以及任何鍵位或方向特徵。呢啲資訊對於創建PCB封裝、確保喺產品外殼內正確安裝，以及喺電路板上正確對齊顯示屏至關重要。

6. 腳位連接同內部電路

LTS-4301JD係一款共陰極裝置。腳位連接圖明確提供：

1. 腳位1：陽極 G（劃 G）
2. 腳位2：陽極 F（劃 F）
3. 腳位3：共陰極
4. 腳位4：陽極 E（劃 E）
5. 腳位5：陽極 D（劃 D）
6. 腳位6：陽極 D.P.（小數點）
7. 腳位7：陽極 C（劃 C）
8. 腳位8：共陰極
9. 腳位9：陽極 B（劃 B）
10. 腳位10：陽極 A（劃 A）

有兩個共陰極腳位（3同8）係典型做法，用嚟降低封裝內嘅電流密度，提高可靠性。內部電路圖顯示，所有劃嘅陽極（A-G同DP）彼此電氣隔離，而佢哋嘅陰極就喺內部連接到兩個共陰極腳位。呢種配置要求驅動電路向各個劃陽極提供電流，並通過共陰極連接吸收組合電流。

7. 焊接同組裝指引

提供嘅主要組裝指引係焊接溫度限制：元件可以承受喺安裝平面下方1.6 mm嘅位置，260°C持續3秒。呢個係標準IPC回流曲線參考。對於組裝：

• 使用推薦嘅無鉛焊接回流曲線（由260°C峰值溫度表示）。
• 確保PCB焊盤設計符合封裝尺寸，以避免墓碑效應或錯位。
• 處理時避免對引腳施加機械應力。塑膠透鏡唔應該用受污染嘅工具直接接觸。
• 處理同組裝期間遵循標準ESD（靜電放電）預防措施，以保護半導體結。
• 使用前遵守指定嘅儲存溫度範圍（-35°C至+85°C）同濕度條件。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

呢款顯示屏非常適合任何需要單一、高度易讀數碼讀數嘅設備。常見應用包括：數碼溫度計/濕度計、計時器同計數器顯示、電壓/電流錶讀數、電器控制面板（例如焗爐、微波爐）、基本計算器顯示，以及網絡或工業設備上嘅狀態代碼指示器。

8.2 設計考慮因素

• 限流：務必為每個劃陽極使用一個串聯限流電阻。電阻值計算為 R = (供電電壓 - VF) / IF，其中VF係正向電壓（為安全起見使用最大值），IF係所需工作電流（唔超過連續額定值）。
• 多工：對於使用多個呢類顯示屏嘅多位數應用，多工驅動方案係標準做法。呢個涉及順序接通一個數碼嘅共陰極，同時提供該數碼嘅劃數據。峰值電流額定值允許喺呢種模式下使用更高嘅脈衝電流，但必須管理佔空比同平均電流，以保持喺連續功耗限制內。
• 微控制器介面：顯示屏好容易由微控制器嘅GPIO腳位驅動，通常通過驅動IC或電晶體陣列嚟處理更高電流需求，尤其係對於共陰極。
• 視角：規格書聲稱有闊視角。為咗最佳放置，考慮終端使用者相對於安裝顯示屏嘅主要視線。

9. 技術比較同區分

同舊技術（例如GaAsP磷化鎵砷紅光LED）相比，LTS-4301JD中嘅AlInGaP技術提供顯著更高嘅發光效率，從而喺相同輸入電流下亮度更高，或者喺更低功率下達到同等亮度。使用非透明基板，相比透明基板上嘅裝置，提高咗對比度，因為佢防止咗晶片側面嘅不必要發光。灰色面板配白色劃線，即使未通電，亦提供專業、高對比度嘅外觀，喺許多環境照明條件下都優於全黑或透明面板顯示屏。佢嘅0.4吋數碼高度填補咗一個特定嘅市場空隙，介乎更細、更難讀嘅顯示屏同更大、更耗電嘅顯示屏之間。

10. 基於技術參數嘅常見問題

問：我可唔可以直接用5V微控制器腳位驅動呢個顯示屏？

答：唔可以。你必須為每個劃使用一個串聯限流電阻。對於5V供電同20 mA所需電流，使用最大VF 2.6V，電阻值會係 (5V - 2.6V) / 0.020A = 120歐姆。務必驗證微控制器腳位嘅電流提供能力。

問：共陰極對我嘅電路設計嚟講係咩意思？

答：意思係LED所有劃嘅陰極（負極側）喺封裝內部連接埋一齊。要點亮一個劃，你需要將正電壓（通過一個電阻）施加到佢嘅特定陽極腳位，並將共陰極腳位連接到地（0V）。

問：最大連續電流係25 mA，但VF嘅測試條件用20 mA。我應該用邊個？

答：20 mA係一個標準測試條件，亦係一個安全、典型嘅工作點，能夠提供良好亮度同時保持長壽命。如果你需要更高亮度，可以操作到25 mA，但必須嚴格遵守環境溫度同降額規則。喺或接近最大額定值下操作可能會縮短操作壽命。

問：點解會有兩個共陰極腳位？

答：為咗機械對稱，並將總陰極電流（所有著燈劃嘅電流總和）分佈到兩個腳位上。咁樣可以降低每個腳位嘅電流密度，提高可靠性，並且可能令PCB佈線更容易。

11. 實用設計同使用案例

案例：設計一個簡單數碼電壓錶讀數。

一位設計師正在創建一個0-5V直流電壓錶。一個帶有3位數輸出嘅模擬-數碼轉換器（ADC）連接到微控制器。微控制器嘅韌體將數碼讀數轉換為3位數（例如4.23V）。為咗顯示呢個數值，使用三個LTS-4301JD單元。設計採用時分多工。微控制器使用一個端口並行驅動所有三個顯示屏嘅劃陽極（A-G，DP）。三個NPN電晶體（或專用驅動IC）用嚟通過每個數碼嘅共陰極吸收電流，每次一個，快速順序進行（例如每個數碼100 Hz）。韌體將劃數據同活動數碼陰極同步。限流電阻放置喺八條劃線上。高亮度同高對比度確保讀數即使喺光線充足嘅環境下都清晰可見。分類光度確保所有三個數碼顯示出同等亮度。

12. 原理介紹

七劃顯示屏係一種電子顯示裝置，由七個發光二極管（LED）組成，排列成矩形8字形。每個LED稱為一個劃，因為佢著燈時構成數字嘅一部分。通過有選擇地著亮呢七個劃嘅特定組合，顯示屏可以表示十個十進制數字（0-9）同一些十六進制字母（A, b, C, d, E, F）。通常仲包括一個用於小數點（DP）嘅額外LED。LTS-4301JD使用AlInGaP半導體材料實現呢個原理。當喺一個劃嘅陽極同陰極之間施加超過二極管結電位嘅正向偏壓時，電子同電洞喺半導體嘅有源區複合，以光子（光）嘅形式釋放能量，波長由材料嘅帶隙決定——喺呢個情況下，大約650 nm（紅色）。非透明基板吸收雜散光子，增強對比度。

13. 發展趨勢

七劃顯示屏嘅演變跟隨光電子學嘅更廣泛趨勢。雖然基本七劃外形對於數碼讀數嚟講仍然非常有用，但底層技術持續進步。一直有推動更高發光效率（每瓦電輸入更多光輸出）嘅趨勢，咁樣可以提高能源效率，並允許更低功率操作或增加亮度。更闊嘅色域，以及基於InGaN（氮化銦鎵）等材料嘅更高效綠光同藍光LED嘅發展，令全彩、多位數點陣顯示屏變得更普遍，儘管七劃顯示屏由於其簡單性同成本效益，喺純數碼應用中仍然佔主導地位。集成係另一個趨勢，驅動電子、微控制器，有時甚至感測器被組合成智能顯示模組。然而，像LTS-4301JD咁樣嘅分立元件，喺需要靈活性、特定性能特徵或大批量成本優化嘅設計中，仍然保持強勁地位。