LTS-2801AJD 0.28英寸红色LED数码管规格书 - 尺寸14.0x19.0x8.5mm - 正向电压2.6V - 功耗70mW - 中文技术文档

1. 产品概述

LTS-2801AJD是一款单位数码管LED显示屏，专为需要清晰、低功耗数字指示的应用而设计。其字符高度为0.28英寸（7.0毫米），在紧凑的外形尺寸下提供了出色的可读性。该器件采用高效铝铟镓磷（AlInGaP）红色LED芯片，制造于不透明的砷化镓（GaAs）衬底上。这种结构有助于实现高亮度和高对比度。显示屏采用灰色面板配白色段标记，增强了在各种光照条件下的对比度和易读性。

其核心优势在于针对低电流操作的优化设计。各段位经过专门测试和匹配，确保在每段电流低至1 mA时仍能表现出色，使其成为电池供电或高能效设备的理想选择。该器件拥有宽广的视角和固态可靠性，确保在整个使用寿命期间性能稳定。其发光强度经过分级筛选，并提供符合RoHS指令的无铅封装。

1.1 主要特性

• 0.28英寸（7.0毫米）字符高度，确保清晰可见。
• 连续、均匀的段位外观，呈现专业观感。
• 功耗极低，每段可在1 mA电流下工作。
• 字符外观优异，具有高亮度和高对比度。
• 视角宽广，安装和观看灵活。
• 固态可靠性，无活动部件。
• 发光强度经过分级筛选，确保性能一致。
• 无铅封装，符合RoHS环保标准。

1.2 器件标识

型号LTS-2801AJD指定了采用AlInGaP高效红色LED、共阳极电路配置并包含右侧小数点的器件。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的极限。操作应始终保持在以下界限内。

• 每段功耗：最大70 mW。
• 每段峰值正向电流：最大100 mA，在脉冲条件下（1/10占空比，0.1 ms脉冲宽度）。
• 每段连续正向电流：在25°C时最大25 mA。当环境温度（Ta）超过25°C时，此额定值以0.33 mA/°C线性降额。
• 工作温度范围：-35°C 至 +85°C。
• 存储温度范围：-35°C 至 +85°C。
• 焊接温度：当在安装平面下方1/16英寸（约1.6毫米）处焊接时，器件可承受260°C长达5秒。

2.2 电气与光学特性

以下为在环境温度（Ta）25°C下测得的典型性能参数。

• 每段平均发光强度（I_V）：在正向电流（I_F）为1 mA时，最小200 ucd，典型600 ucd。这证实了其非常适合极低电流应用。
• 峰值发射波长（λ_p）：在I_F=20 mA时，典型值650 nm，表明为亮红色。
• 光谱线半宽（Δλ）：在I_F=20 mA时，典型值22 nm。
• 主波长（λ_d）：在I_F=20 mA时，典型值640 nm。
• 每芯片正向电压（V_F）：在I_F=20 mA时，最小2.10 V，最大2.60 V。设计人员在计算串联电阻或设计驱动电路时必须考虑此压降。
• 每段反向电流（I_R）：在反向电压（V_R）为5V时，最大100 µA。重要说明：此参数仅用于测试目的；器件不适用于在反向偏压下连续工作。
• 发光强度匹配比：在I_F=1 mA时，相似发光区域内各段的最大比值为2:1，确保整个显示屏亮度均匀。
• 串扰：规格小于2.5%，最大限度地减少了相邻段位的非预期发光。

3. 机械与封装信息

3.1 封装尺寸

整体封装尺寸为宽14.0毫米，高19.0毫米，深8.5毫米（不包括引脚）。除非另有说明，关键尺寸公差为±0.25毫米。关键组装注意事项包括：

• 引脚尖端偏移公差为±0.40毫米。
• 推荐的引脚PCB孔径为1.0毫米。
• 质量标准限制段位内的异物或气泡尺寸为10密耳（0.254毫米），表面油墨污染为20密耳（0.508毫米）。反射器弯曲必须小于其长度的1%。

3.2 引脚配置与电路图

该显示屏采用10引脚单排配置。内部接线为共阳极器件，意味着所有LED段的阳极在内部连接在一起，并引出到两个引脚（3和8），以实现冗余和降低电流密度。内部电路图清晰地显示了这种连接到七个段位（A至G）和小数点（DP）的共阳极连接。每个段的阴极都有其专用的引脚。

引脚连接表：

1. 引脚1：E段阴极
2. 引脚2：D段阴极
3. 引脚3：公共阳极
4. 引脚4：C段阴极
5. 引脚5：小数点（D.P.）阴极
6. 引脚6：B段阴极
7. 引脚7：A段阴极
8. 引脚8：公共阳极
9. 引脚9：G段阴极
10. 引脚10：F段阴极

4. 性能曲线分析

规格书包含典型的性能曲线，这对于详细的设计分析至关重要。虽然文本中未提供具体的图表数据点，但这些曲线通常说明了关键参数之间的关系。设计人员应参考原始规格书图表以获取精确数值。

• 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）：此曲线显示了流过LED段的电流与其两端电压之间的非线性关系。这对于选择正确的限流电阻值以实现所需亮度而不超过最大电流额定值至关重要。
• 发光强度 vs. 正向电流：此图展示了光输出（以ucd或mcd为单位）如何随正向电流增加。在正常工作范围内，通常呈现近似线性的关系，允许设计人员通过调整电流来调节亮度。
• 发光强度 vs. 环境温度：LED光输出通常随着结温升高而降低。此曲线有助于设计人员了解在较高工作温度下亮度的降额情况，这对于非温控环境中的应用至关重要。
• 光谱分布：显示不同波长下相对光强度的图表，以650 nm的峰值波长为中心，确认了红色光输出。

5. 焊接与组装指南

5.1 焊接曲线

正确的焊接对于防止LED芯片和塑料封装受到热损伤至关重要。

• 自动焊接（波峰焊/回流焊）：器件可在安装平面下方1/16英寸（1.6毫米）处（即在引脚上）承受260°C温度5秒。在组装过程中，显示屏本体本身的温度不应超过最高额定温度。
• 手工焊接：规定烙铁头温度为350°C ±30°C。每个引脚的焊接时间不得超过5秒，同样在安装平面下方1/16英寸处测量。

遵守这些时间和温度限制对于避免熔化塑料外壳、损坏内部引线键合或使LED半导体材料退化至关重要。

6. 应用建议与设计考量

6.1 典型应用场景

LTS-2801AJD适用于需要清晰、低功耗数字读数的各种电子设备。常见应用包括：

• 测试和测量设备（万用表、频率计）。
• 消费电器（微波炉、烤箱、咖啡机）。
• 工业控制面板和仪器仪表。
• 电池供电设备，如便携式监视器或手持工具。
• 嵌入式系统原型和教育套件。

6.2 关键设计考量

• 限流：务必为每个段位使用串联限流电阻或采用恒流驱动电路。电阻值（R）可使用欧姆定律计算：R = (V_电源- V_F) / I_F，其中V_F是LED的正向电压（为安全起见使用最大值），I_F是所需的正向电流（例如，1-20 mA）。
• 多路复用：对于多位数码管，通常采用多路复用技术以较少的I/O引脚控制多个数字。由于这是共阳极显示屏，通过向公共阳极引脚施加正电压来选择数字，而段位模式则施加到阴极引脚。确保多路复用脉冲期间的峰值电流不超过绝对最大额定值。
• 热管理：尽管功耗较低，但如果使用多个显示屏或在接近最大额定值的较高电流下工作，请确保足够的通风。必须遵守连续电流在25°C以上的线性降额规定。
• 反向电压保护：驱动电路的设计应防止在通电、关机或在嘈杂的电气环境中对LED阴极施加超过5V的反向电压或电压尖峰。一个与LED并联的简单二极管（阴极对阳极）可以提供保护，尽管它会影响正向电压。
• 视角：安装显示屏时考虑其宽广的视角，以确保最终用户获得最佳的可读性。

7. 可靠性测试

该器件基于军用（MIL-STD）、日本工业（JIS）和内部标准进行了一系列全面的可靠性测试，以确保长期性能和耐用性。关键测试包括：

• 工作寿命测试（RTOL）：在最大额定条件下连续运行1000小时，以验证随时间推移的性能稳定性。
• 环境应力测试：包括高温/高湿存储（65°C/90-95% RH下500小时）、高温存储（105°C下1000小时）和低温存储（-35°C下1000小时）。
• 热应力测试：温度循环（-35°C和105°C之间30个循环）和热冲击测试，以验证器件对热胀冷缩的鲁棒性。
• 可焊性测试：耐焊性（260°C下10秒）和可焊性（245°C下5秒）确保引脚能够承受标准的组装工艺。

8. 注意事项与重要说明

• 本产品适用于通用电子设备。需要极高可靠性的应用，特别是故障可能危及生命或健康的应用（航空、医疗、安全系统），需要事先咨询并获得批准。
• 制造商不对因超出绝对最大额定值操作或产品误用而造成的损坏负责。
• 超过推荐的驱动电流或工作温度可能导致严重的光输出衰减或过早失效。
• 强烈建议使用恒流驱动而非恒压驱动，以确保发光强度一致并保护LED免受电流尖峰影响。
• 电路设计必须考虑整个系统的性能，包括电源稳定性和潜在的电气噪声。

9. 技术对比与差异化

LTS-2801AJD通过以下几个关键属性在单位数码管市场中脱颖而出：

• 超低电流操作：其在每段1 mA电流下的特性和匹配是对功耗敏感设计的显著优势，而许多同类显示屏仅在10-20 mA下指定。
• AlInGaP技术：与较旧的GaAsP或GaP红色LED相比，AlInGaP提供更高的效率，从而在相同电流下实现更高亮度，或在较低电流下实现同等亮度，有助于延长电池寿命。
• 强度分级：按发光强度分级允许设计人员选择亮度严格匹配的显示屏，这对于多位数应用中视觉上的一致性至关重要。
• 全面的可靠性测试套件：根据军用和工业标准进行的广泛测试，为产品在应力下的寿命和性能提供了高度信心。

10. 常见问题解答（FAQ）

问：我可以直接用5V微控制器引脚驱动这个显示屏吗？

答：不行。您必须为每个段位串联一个限流电阻。对于5V电源，在10 mA电流下典型V_F为2.4V，电阻值应为R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260欧姆。一个270欧姆的标准电阻是合适的。微控制器引脚充当电流吸收端（对于共阳极）或电流源端（对于共阴极）。

问：为什么有两个公共阳极引脚（3和8）？

答：这两个引脚在内部是连接的。它们有两个主要目的：1) 当所有段位都点亮时（例如显示数字'8'），降低通过单个引脚和PCB走线的电流密度；2) 在PCB安装时提供机械稳定性和冗余性。

问：如何计算显示屏的总功耗？

答：每段功耗 = V_F* I_F。例如，在I_F=10 mA且V_F=2.4V时，每段功耗为24 mW。如果数字的所有7个段都点亮（显示'8'），总功耗为7 * 24 mW = 168 mW。这远低于每段70 mW的限制，但必须为电源和公共阳极驱动器考虑。

问：这个显示屏适合户外使用吗？

答：-35°C至+85°C的工作温度范围涵盖了许多户外条件。然而，规格书未指定防尘防水的侵入保护（IP）等级。对于户外使用，显示屏可能需要安装在密封窗口后面或保护外壳内，以防止湿气侵入和物理损坏。

11. 工作原理

七段数码管是一种电子显示器件，由七个LED段排列成"8"字形组成。通过选择性地点亮这些段位（A至G）的特定组合，它可以表示数字0-9和一些字母（例如A、C、E、F、H、L、P）。LTS-2801AJD使用AlInGaP半导体材料。当在LED段两端施加超过二极管阈值（约2.0V）的正向电压（即相对于段的阴极，在公共阳极上施加正电压）时，电子和空穴在半导体有源区复合，以材料特征波长（本例中为约650 nm的红光）的光子（光）形式释放能量。不透明的GaAs衬底有助于将更多光线反射出芯片顶部，从而提高整体效率。灰色面板和白色标记吸收环境光，减少反射并增加对比度，使点亮的红色段位看起来更亮、更锐利。