LTS-4817CKS-P LED数码管规格书 - 0.39英寸字高 - AlInGaP黄光 - 2.6V正向电压 - 70mW功耗 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTS-4817CKS-P是一款高性能、表面贴装、单位数码管显示模块。它专为需要在小尺寸封装内实现清晰、明亮数字读数的应用而设计。该器件采用先进的AlInGaP（铝铟镓磷）LED芯片技术，该技术生长在GaAs衬底上，以其高效率和出色的色纯度而闻名，尤其是在黄色光谱范围内。该数码管采用灰色面板配白色段码设计，提供高对比度以实现最佳可读性。它配置为共阳极器件，这是简化多位数码管应用中驱动电路的标准配置，并包含一个右侧小数点。

1.1 主要特性与优势

• 紧凑尺寸：字高为0.39英寸（10.0毫米），适用于空间受限的应用。
• 卓越光学性能：提供高亮度和高对比度，确保即使在光线充足的环境下也能呈现出色的字符外观。
• 宽视角：从宽广的角度范围内都能提供一致的可见性。
• 低功耗：专为节能运行而设计，每段典型正向电流为20mA。
• 均匀段码照明：连续、均匀的段码确保了干净且外观专业的数字显示。
• 高可靠性：固态结构提供了长使用寿命，并能抵抗冲击和振动。
• 质量保证：器件按发光强度分级，确保不同生产批次间亮度水平一致。
• 环保合规：封装为无铅设计，符合RoHS（有害物质限制）指令。

1.2 目标应用与市场

这款数码管非常适合需要数字指示器的各类电子设备。典型应用包括工业仪表（如面板仪表、计时器、计数器）、消费电器（如微波炉、洗衣机、音频设备）、汽车仪表板（用于辅助显示）、医疗设备以及测试测量设备。其SMD（表面贴装器件）封装使其非常适合自动化组装工艺，从而降低大批量生产的成本并提高可靠性。

2. 技术参数与客观解读

本节根据规格书，对器件的电气和光学规格进行详细、客观的分析。

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应力极限。不建议在正常使用时达到或接近这些极限。

• 每段功耗：70 mW。这是单个LED段可以安全耗散为热量的最大功率。
• 每段峰值正向电流：60 mA（在1/10占空比，0.1ms脉冲宽度下）。此额定值仅适用于脉冲操作，不应用于连续直流驱动。
• 每段连续正向电流：25°C时为25 mA。当环境温度超过25°C时，此电流以0.28 mA/°C的速率线性降额。例如，在85°C时，最大允许连续电流约为：25 mA - (0.28 mA/°C * (85°C - 25°C)) = 8.2 mA。
• 工作与存储温度范围：-35°C 至 +105°C。该器件适用于工业温度范围。
• 焊接温度：在安装平面下方1/16英寸（约1.6mm）处可承受260°C持续3秒，这符合无铅回流焊工艺标准。

2.2 电气与光学特性（25°C典型值）

这些参数描述了器件在正常工作条件下的性能。

• 发光强度（I_V）：光输出与电流相关。在1mA的低电流下，典型强度为650 µcd（微坎德拉）。在10mA的标准测试电流下，强度显著上升至8450 µcd。设计人员必须根据所需的亮度和功率预算选择驱动电流。
• 正向电压（V_F）：在I_F=20mA时，典型值为2.6V。此参数对于设计限流电路至关重要。最小值为2.05V，表明单个LED之间存在一些差异。
• 峰值/主波长（λ_p/λ_d）：588 nm（峰值）和587 nm（主波长）。这证实了发射光位于可见光谱的黄色区域。
• 光谱线半宽（Δλ）：15 nm。这种窄带宽是AlInGaP技术的特征，有助于实现纯净的颜色外观。
• 反向电流（I_R）：在V_R=5V时，最大为100 µA。此参数仅用于测试目的；施加连续反向偏压不是正常工作条件。
• 发光强度匹配比：同一器件内各段最大为2:1。这意味着最暗的段至少是最亮段亮度的一半，确保外观均匀。
• 串扰：≤ 2.5%。这规定了相邻未点亮段的最大非预期漏光量，对于显示清晰度很重要。

3. 分级系统说明

规格书指出器件“按发光强度分级”。这意味着一个分级过程，即LED在生产后根据在指定测试电流（可能是10mA或20mA）下测量的光输出（以µcd为单位）进行分类。这确保了客户获得亮度水平一致的部件。虽然本文档未详述具体的分级代码，但设计人员应咨询制造商以了解可用的强度分级，以确保其应用中的一致性，尤其是在并排使用多个数码管时。

4. 性能曲线分析

规格书引用了“典型电气/光学特性曲线”。虽然文本中未提供具体图表，但此类器件的标准曲线通常包括：

• I-V（电流-电压）曲线：显示正向电压与正向电流之间的关系。它是非线性的，一旦正向电压超过二极管的阈值（AlInGaP约为2V），电流就会急剧增加。
• 发光强度 vs. 正向电流：该曲线在很大范围内通常是线性的。强度随电流成比例增加，直至达到热饱和点。
• 发光强度 vs. 环境温度：显示光输出如何随着结温升高而降低。AlInGaP LED表现出负温度系数，意味着亮度随温度升高而下降。
• 光谱分布：显示跨波长相对光输出的图表，以587-588 nm为中心，具有指定的15 nm半宽。

设计人员应使用这些曲线来优化驱动条件、理解热效应并预测不同工作环境下的性能。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件采用表面贴装封装。规格书中的关键尺寸说明包括：所有尺寸均以毫米为单位，一般公差为±0.25毫米。对显示面板有特定的质量控制要求：段码上的异物必须≤10密耳，表面油墨污染≤20密耳，段码内气泡≤10密耳，反射器弯曲≤其长度的1%。塑料引脚毛刺限制在最大0.14毫米。这些规格确保了物理外观的一致性和可靠的安装。

5.2 引脚连接与极性

内部电路图和引脚连接表显示7段数码管和小数点为共阳极配置。两个共阳极引脚（引脚3和8）在内部连接。段码A至G以及小数点（DP）的阴极位于单独的引脚上（1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10）。引脚5被标识为右侧小数点的阴极。正确的极性识别对于电路设计至关重要，以避免LED反向偏置。

5.3 推荐焊盘图案

提供了焊盘图案图以指导PCB（印刷电路板）设计。遵循此推荐的图案（包括适当的焊盘尺寸、间距和散热设计）对于在回流焊期间实现可靠的焊点以及保持连接的机械完整性至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 SMT焊接说明

该器件设计用于回流焊接。关键说明包括：

• 回流曲线：最高峰值温度为260°C。建议预热阶段为120-150°C，最长120秒。
• 工艺限制：回流工艺循环次数必须少于两次。如果需要第二次焊接（例如，对于双面板），则必须在第一次和第二次焊接工艺之间完全冷却至正常环境温度。
• 手工焊接：如果使用烙铁，烙铁头温度不应超过300°C，接触时间应限制在最长3秒。

遵循这些指南可防止对LED芯片、塑料封装和内部引线键合造成热损伤。

6.2 湿度敏感性与存储

SMD数码管采用防潮包装运输。必须在30°C或以下、相对湿度（RH）60%或以下的条件下存储。一旦密封袋打开，元件就会开始从大气中吸收水分。如果部件没有立即使用且未存储在受控的干燥环境（例如干燥柜）中，则必须在回流焊接前进行烘烤，以防止在高温回流过程中因水汽快速膨胀导致“爆米花”现象或分层。规格书提供了具体的烘烤条件：卷盘上的部件在60°C下烘烤≥48小时，或散装部件在100°C下烘烤≥4小时/125°C下烘烤≥2小时。烘烤只能进行一次。

7. 包装与订购信息

7.1 包装规格

该器件以卷绕在卷盘上的压纹载带形式提供，适用于自动贴片机。

• 卷盘尺寸：标明了标准的13英寸和22英寸卷盘尺寸。
• 载带：提供了尺寸并符合EIA-481-C标准。载带厚度为0.40 ±0.05毫米。
• 包装数量：13英寸卷盘包含800片。22英寸卷盘包含45.5米长的载带。剩余批次的最小包装数量为200片。
• 前导带与尾带：载带包括前导带（最小400毫米）和尾带（最小40毫米），以方便机器装载。

7.2 部件编号与版本

基本部件编号为LTS-4817CKS-P。“-P”后缀可能表示特定变体或包装类型。规格书本身有修订历史（修订版A，生效日期2020年1月11日），设计人员必须始终使用最新修订版，以确保获得最新的规格。

8. 应用笔记与设计考虑

8.1 典型应用电路

对于像LTS-4817CKS-P这样的共阳极数码管，阳极（引脚3和8）连接到正电源电压（V_CC）。每个阴极引脚（对应段码A-G和DP）连接到一个限流电阻，然后连接到驱动IC（例如，解码器/驱动器或微控制器GPIO引脚）的输出端。驱动器将电流灌入地以点亮段码。限流电阻（R_LIMIT）的值使用欧姆定律计算：R_LIMIT= (V_CC- V_F) / I_F，其中V_F是LED的正向电压（使用典型值2.6V），I_F是所需的正向电流（例如，10mA或20mA）。

8.2 设计考虑

• 电流驱动：切勿在没有限流机制（电阻或恒流驱动器）的情况下将LED直接连接到电压源，以防止热失控和损坏。
• 多路复用：对于多位数码管，通常使用多路复用技术以较少的驱动引脚控制多个段码。这涉及快速循环为每个数码管的共阳极供电。LTS-4817CKS-P的峰值电流额定值（60mA脉冲）允许在多路复用期间使用更高的瞬时电流，以达到所需的平均亮度。
• 热管理：虽然器件本身功耗较低，但PCB布局应考虑散热，尤其是在较高电流或高环境温度下驱动时。焊盘周围足够的铜面积会有所帮助。
• ESD防护：LED对静电放电（ESD）敏感。在组装过程中应遵守标准的ESD处理预防措施。

9. 技术对比与差异化

LTS-4817CKS-P通过使用AlInGaP技术实现黄光发射而与众不同。与GaAsP（磷化镓砷）等旧技术相比，AlInGaP提供了显著更高的发光效率，从而在相同驱动电流下实现更亮的输出、更好的温度稳定性和更优的色纯度（更窄的光谱宽度）。其SMD封装和0.39英寸字高使其与其他SMD数字显示器相比具有优势，在可读性和节省电路板空间之间取得了平衡。包含强度分级是要求外观均匀的应用中的一个关键质量差异化因素。

10. 常见问题解答（FAQ）

Q1: 峰值波长（λ_p）和主波长（λ_d）有什么区别？

A1: 峰值波长是发射光谱强度达到最大值时的波长。主波长是与LED输出感知颜色相匹配的单色光波长。对于像这样的窄光谱LED，它们非常接近（587nm vs 588nm）。

Q2: 我可以以25mA连续驱动这个LED吗？

A2: 可以，但前提是环境温度（T_a）等于或低于25°C。在更高的环境温度下，您必须根据指定的0.28 mA/°C降额系数降低电流，以避免超过最高结温并降低可靠性。

Q3: 既然我不应该反向操作，为什么反向电流测试很重要？

A3: I_R测试是一种质量控制措施。高的反向漏电流可能表明LED芯片PN结存在缺陷。

Q4: 我的组装工艺需要两次回流焊。这允许吗？

A4: 允许，但严格限制在最多两次。您必须确保电路板和元件在第一次和第二次回流循环之间完全冷却至室温。

11. 实际应用示例

场景：设计一个简单的数字计时器显示。

一位设计人员正在创建一个带有2位数码管显示分钟和秒的倒计时计时器。他们将使用两个LTS-4817CKS-P器件。每个数码管的共阳极将连接到配置为输出的微控制器的独立GPIO引脚。14个阴极引脚（每个数码管的7段+DP）将在两个数码管之间连接在一起（即，所有‘A’段阴极相连，所有‘B’段阴极相连，等等），每个都连接到一个限流电阻，然后连接到一个能够灌入所需电流的GPIO引脚或外部驱动IC。微控制器将使用时分割多路复用：它将打开‘分钟’数码管的阳极，设置所需分钟数的阴极图案，等待很短的时间（例如5ms），然后关闭该阳极，打开‘秒’数码管的阳极，设置秒数的阴极图案，等待，并重复。这个过程比人眼能感知的速度更快，从而产生两个数码管都持续点亮的错觉。每个数码管上的右侧小数点可用作分钟和秒之间闪烁的冒号分隔符。

12. 技术原理介绍

LTS-4817CKS-P基于在砷化镓（GaAs）衬底上外延生长的AlInGaP半导体材料。当正向电压施加在该材料的PN结上时，电子和空穴被注入到有源区，在那里它们复合。这种复合过程以光子（光）的形式释放能量。晶格中铝、铟、镓和磷原子的特定成分决定了带隙能量，这直接决定了发射光的波长（颜色）。对于该器件，成分被调整以产生黄色波长范围（约587-588 nm）的光子。然后，芯片被封装在一个模塑塑料透镜中，该透镜塑造光输出并提供环境保护。

13. 行业趋势与发展

像LTS-4817CKS-P这样的显示技术的趋势是追求更高的效率，从而在更低的功耗下实现更亮的显示，这对于电池供电设备至关重要。同时，在保持或提高可读性的前提下，持续推动小型化。集成是另一个趋势，驱动电子设备有时被集成到显示模块本身，以简化系统设计。此外，材料和封装的进步正在改善LED的热性能和长期可靠性，使其能够在更苛刻的环境中使用。虽然全彩、点阵和OLED显示器在高端应用中不断扩大，但像这样的单色数码管LED显示器由于其简单性、坚固性、低成本以及在各种光照条件下的出色可读性，仍然具有高度相关性。