Fiche technique de l'afficheur à matrice de points LED LTP-747KY - Hauteur de chiffre 0,7 pouce - AlInGaP ambre jaune - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 25mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-747KY est un module d'afficheur LED compact et performant à matrice de points 5 x 7, conçu pour les applications nécessitant une sortie claire et lisible de caractères alphanumériques ou symboliques. Sa fonction principale est de fournir des informations visuelles dans les dispositifs électroniques. L'avantage fondamental de ce composant réside dans l'utilisation de la technologie semi-conductrice avancée AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour les puces LED, offrant une efficacité et une pureté de couleur supérieures aux technologies plus anciennes comme le GaAsP standard. Le marché cible comprend les panneaux de contrôle industriel, l'instrumentation, l'équipement médical, l'électronique grand public et tout système embarqué nécessitant un affichage d'informations fiable et à faible consommation.

L'afficheur présente une hauteur de chiffre de 0,7 pouce (17,22mm), assurant une excellente lisibilité. Il se caractérise par des segments continus et uniformes, garantissant un aspect de caractère cohérent et professionnel. Les principaux arguments de vente mis en avant dans la fiche technique sont sa faible consommation, sa haute luminosité et son contraste, son large angle de vision et sa fiabilité à l'état solide, ce qui se traduit par une longue durée de vie opérationnelle et une durabilité dans divers environnements.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Caractéristiques optoélectroniques

La performance optoélectronique est centrale pour la fonctionnalité de l'afficheur. Mesurée à une température ambiante (T_A) de 25°C, les paramètres clés sont :

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Ce paramètre définit la luminosité perçue de chaque point allumé. La valeur typique est de 3400 µcd (microcandelas) dans des conditions de test de I_P=32mA avec un cycle de service de 1/16. Le minimum spécifié est de 1650 µcd. L'utilisation d'un cycle de service de 1/16 pour la mesure est standard pour les afficheurs multiplexés et indique le courant de crête pendant sa tranche de temps active.
• Caractéristiques de longueur d'onde :
  • Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :595 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est maximale, la plaçant fermement dans la région ambre-jaune du spectre visible.
  • Longueur d'onde dominante (λ_d) :592 nm. C'est la longueur d'onde unique qui correspond le mieux à la couleur perçue de la LED par l'œil humain, légèrement inférieure à la longueur d'onde de crête.
  • Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm. Cela indique la pureté spectrale ou l'étalement de la lumière émise autour de la longueur d'onde de crête. Une valeur de 15 nm est relativement étroite, contribuant à une couleur ambre-jaune saturée et pure.
• Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse (I_V-m) :Maximum 2:1. C'est un paramètre critique pour l'uniformité de l'affichage. Il spécifie que la luminosité du point le plus faible du réseau ne sera pas inférieure à la moitié de la luminosité du point le plus lumineux, assurant un aspect cohérent sur tous les segments d'un caractère.

2.2 Paramètres électriques

Les spécifications électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement pour une utilisation sûre et fiable.

• Tension directe par point (V_F) :Typiquement 2,6V, avec un maximum de 2,6V à un courant direct (I_F) de 20mA. Le minimum est de 2,05V. Cette tension est relativement basse, contribuant à la faible consommation revendiquée.
• Courant inverse par point (I_R) :Maximum 100 µA à une tension inverse (V_R) de 5V. Cela indique le niveau de courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse.
• Courants nominaux :
  • Courant direct de crête par point :60 mA (maximum absolu).
  • Courant direct moyen par point :13 mA (maximum absolu à 25°C). Cette valeur se dégrade linéairement à 0,17 mA/°C au-dessus de 25°C, ce qui signifie que le courant continu autorisé diminue lorsque la température augmente pour éviter la surchauffe.
• Puissance dissipée moyenne par point :25 mW (maximum absolu). C'est la puissance maximale que chaque point LED individuel peut dissiper en toute sécurité sous forme de chaleur.

2.3 Caractéristiques thermiques et environnementales

Ces paramètres assurent la robustesse du dispositif dans différentes conditions de fonctionnement.

• Plage de température de fonctionnement :-35°C à +85°C. Cette large plage le rend adapté à une utilisation dans des environnements difficiles, du froid glacial aux environnements industriels chauds.
• Plage de température de stockage :-35°C à +85°C.
• Température de soudure :Le dispositif peut supporter une température de soudure de 260°C pendant 3 secondes à une distance de 1/16 de pouce (environ 1,6mm) en dessous du plan d'assise. C'est une spécification standard pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion.

3. Informations mécaniques et de conditionnement

3.1 Dimensions physiques

La fiche technique inclut un dessin détaillé des dimensions du boîtier. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25mm sauf indication contraire. La taille globale, l'espacement des broches et les dimensions de la fenêtre des segments sont définis dans ce dessin, ce qui est crucial pour la conception du PCB (Carte de Circuit Imprimé) et l'intégration mécanique dans un boîtier de produit.

3.2 Brochage et circuit interne

Le dispositif a une configuration à 12 broches. Le brochage est le suivant : Broche 1 (Anode Colonne 1), Broche 2 (Cathode Rangée 3), Broche 3 (Anode Colonne 2), Broche 4 (Cathode Rangée 5), Broche 5 (Cathode Rangée 6), Broche 6 (Cathode Rangée 7), Broche 7 (Anode Colonne 4), Broche 8 (Anode Colonne 5), Broche 9 (Cathode Rangée 4), Broche 10 (Anode Colonne 3), Broche 11 (Cathode Rangée 2), Broche 12 (Cathode Rangée 1).

Un schéma de circuit interne est fourni, montrant l'agencement en matrice des 35 LED (5 colonnes x 7 rangées). Chaque colonne a une connexion d'anode commune, et chaque rangée a une connexion de cathode commune. Cette structure matricielle est fondamentale pour le multiplexage, permettant de contrôler 35 points individuels avec seulement 12 broches, réduisant ainsi considérablement le nombre de lignes d'E/S du microcontrôleur requises.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques électriques/optiques typiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes standard pour un tel dispositif incluraient typiquement :

• Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V) :Ce graphique montre la relation non linéaire entre la tension appliquée aux bornes de la LED et le courant résultant. Il est essentiel pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Intensité lumineuse relative vs Courant direct :Cette courbe illustre comment la luminosité de la LED change avec le courant d'attaque. Elle est typiquement linéaire sur une plage mais va saturer à des courants plus élevés.
• Intensité lumineuse relative vs Température ambiante :Ce graphique démontre la dégradation thermique de la sortie lumineuse. Lorsque la température augmente, l'efficacité lumineuse d'une LED diminue généralement.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant la courbe en forme de cloche centrée autour de 595 nm avec la demi-largeur spécifiée de 15 nm.

Ces courbes sont vitales pour les ingénieurs afin d'optimiser les conditions d'attaque pour une luminosité, une efficacité et une longévité souhaitées sous des températures de fonctionnement spécifiques.

5. Suggestions d'application

5.1 Scénarios d'application typiques

Le LTP-747KY est idéal pour les applications nécessitant des affichages numériques multi-chiffres compacts ou alphanumériques limités. Exemples :

• Équipement de test et de mesure :Multimètres numériques, fréquencemètres, alimentations pour l'affichage des lectures.
• Contrôles industriels :Compteurs de panneau pour la température, la pression, le débit ou l'affichage de variables de processus sur les machines.
• Électronique grand public :Affichage pour équipement audio (ex. : fréquence du tuner), appareils électroménagers ou anciens jouets électroniques.
• Dispositifs médicaux :Affichages simples de paramètres sur des moniteurs ou équipements de diagnostic où la fiabilité est primordiale.

5.2 Considérations de conception

• Circuit d'attaque :En raison de sa configuration matricielle, l'afficheur doit être multiplexé. Cela nécessite un microcontrôleur ou un circuit intégré pilote dédié capable de balayer les colonnes et les rangées à une fréquence suffisamment élevée (typiquement >100Hz) pour éviter le scintillement visible. Chaque anode de colonne est attaquée séquentiellement tandis que les cathodes de rangée appropriées sont mises à la masse pour allumer les points souhaités.
• Limitation de courant :Des résistances de limitation de courant externes sont obligatoires pour chaque ligne de colonne ou de rangée (selon la topologie d'attaque) pour garantir que le courant direct par point ne dépasse pas les valeurs maximales absolues, en particulier le courant de crête. Les calculs doivent tenir compte du cycle de service du multiplexage (ex. : 1/5 pour une matrice à 5 colonnes).
• Dissipation de puissance :La puissance totale dissipée par l'afficheur doit être calculée en fonction du nombre de points allumés simultanément, de la tension directe et du courant. Assurez une gestion thermique adéquate si vous fonctionnez près des valeurs maximales ou à des températures ambiantes élevées.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique pour les applications où l'afficheur peut être vu depuis des positions hors axe.

6. Comparaison et différenciation technique

Le principal facteur de différenciation du LTP-747KY est son utilisation de la technologie LED AlInGaP sur un substrat GaAs non transparent. Comparé aux anciennes LED rouges GaAsP, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, ce qui signifie une sortie plus lumineuse pour la même puissance électrique d'entrée. La couleur ambre-jaune (592-595 nm) offre une excellente visibilité et est souvent considérée comme plus reposante pour les yeux que le rouge pur dans des conditions de faible luminosité. La face grise avec des points blancs améliore le contraste en réduisant la lumière ambiante réfléchie par les zones non actives de l'afficheur, améliorant encore la lisibilité. La catégorisation de l'intensité lumineuse (binning) garantit un niveau de luminosité minimum prévisible, ce qui est un avantage par rapport aux composants non binnés où la luminosité peut varier plus largement.

7. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

Q : Pourquoi le courant direct moyen nominal (13mA) est-il inférieur au courant de test (20mA pour V_F) ?

R : La condition de test de 20mA est un point standard pour mesurer des paramètres comme la tension directe. Le courant maximum absolu de 13mA est le courant continu le plus élevé autorisé par point dans des conditions de fonctionnement normales pour garantir la fiabilité à long terme et rester dans les limites de dissipation de puissance. Dans une application multiplexée, le courant instantané pendant la tranche de temps active peut être plus élevé (ex. : 32mA selon le test I_V), mais la moyenne sur un cycle complet ne doit pas dépasser 13mA.

Q : Que signifie "Cycle de service 1/16" dans la condition de test d'intensité lumineuse ?

R : Cela indique que l'afficheur était piloté en mode multiplexé où chaque point spécifique n'est activement alimenté que pendant 1/16ème du temps total du cycle de balayage. L'intensité lumineuse est mesurée pendant cette impulsion active. Cela reproduit les conditions de fonctionnement réelles d'un afficheur multiplexé.

Q : Comment interpréter le Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse de 2:1 ?

R : C'est un paramètre de contrôle qualité. Cela signifie qu'au sein d'une unité d'affichage, le point le plus faible sera au moins deux fois moins lumineux que le point le plus lumineux. Un rapport plus faible (plus proche de 1:1) indique une meilleure uniformité. Un rapport de 2:1 est acceptable pour de nombreuses applications, assurant que les caractères apparaissent uniformément éclairés.

8. Cas pratique de conception et d'utilisation

Imaginez la conception d'un simple thermomètre à 4 chiffres utilisant le LTP-747KY. Un microcontrôleur serait nécessaire pour lire un capteur de température, convertir la valeur en BCD (Décimal Codé Binaire) ou en une police personnalisée, et piloter l'afficheur. Comme le LTP-747KY est un module à un chiffre, quatre unités seraient placées côte à côte. Le microcontrôleur aurait besoin d'au moins 12 broches d'E/S pour contrôler un afficheur directement. Pour contrôler efficacement quatre afficheurs (48 broches), un schéma de multiplexage serait étendu : les lignes de colonne des quatre afficheurs pourraient être connectées en parallèle, et des lignes de contrôle de rangée séparées seraient nécessaires pour chaque afficheur, ou vice-versa, en utilisant une combinaison de sélection de colonne et de chiffre (module). Alternativement, des circuits intégrés pilotes LED dédiés avec interfaces série (comme SPI ou I2C) simplifieraient grandement la conception, réduisant le nombre de broches du microcontrôleur et la complexité logicielle. Les résistances de limitation de courant doivent être calculées en fonction de la tension d'alimentation, de la tension directe de la LED et du courant moyen souhaité par point, en tenant compte du cycle de service du multiplexage (ex. : si on balaie 4 chiffres, le cycle de service par chiffre est de 1/4).

9. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTP-747KY fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode (environ 2V pour AlInGaP) est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans les LED AlInGaP, cette recombinaison libère de l'énergie principalement sous forme de photons (lumière) avec une longueur d'onde correspondant à l'énergie de bande interdite du matériau, conçue pour être dans la plage ambre-jaune (environ 595 nm). L'agencement matriciel 5x7 est une mise en œuvre pratique pour former des caractères. En allumant sélectivement des points spécifiques dans cette grille, n'importe quel chiffre, lettre ou symbole simple peut être affiché. La configuration matricielle à anode commune et cathode commune est une conception topologique qui minimise le nombre de broches de connexion requises, rendant le boîtier plus petit et moins cher à interfacer.

10. Tendances et contexte technologiques

Bien que les afficheurs à matrice de points 5x7 discrets comme le LTP-747KY restent pertinents pour des conceptions spécifiques, sensibles au coût ou héritées, la tendance générale de la technologie d'affichage s'est déplacée vers des solutions intégrées. Les applications modernes utilisent souvent des OLED graphiques, des écrans LCD TFT ou des panneaux à matrice LED plus grands et à plus haute densité offrant des capacités graphiques complètes, une gamme de couleurs plus large et une interface plus facile via des bus numériques standard. Cependant, pour les applications nécessitant uniquement une sortie de caractères simple, lumineuse, très fiable et à faible consommation dans des environnements potentiellement difficiles, les modules discrets à matrice de points LED offrent des avantages distincts. La technologie AlInGaP utilisée ici représente un système de matériau mature et très efficace pour les LED rouges, oranges, ambre et jaunes. Les développements futurs dans la technologie d'affichage se concentrent sur la miniaturisation (micro-LED), les substrats flexibles et des efficacités encore plus élevées, mais les principes fondamentaux de fonctionnement et les considérations de conception pour piloter les afficheurs matriciels restent largement cohérents.