Fiche technique de l'afficheur à matrice de points LED LTP-747KA - Hauteur de chiffre 0,7 pouce (17,22 mm) - Couleur rouge-orange - Technologie AlInGaP - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-747KA est un module d'affichage alphanumérique à un chiffre, à matrice de points 5 x 7. Sa fonction principale est de fournir une sortie visuelle claire et lumineuse pour les caractères et symboles dans diverses applications électroniques. Le composant central de cet afficheur est l'utilisation du matériau semi-conducteur avancé Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour les puces de diode électroluminescente (LED), responsables de la génération de la lumière rouge-orange caractéristique. Cette technologie de matériau est connue pour son haut rendement et ses bonnes caractéristiques de performance.

Le dispositif est construit avec une face avant de couleur grise et présente des points ou segments de couleur blanche, ce qui améliore le contraste et la lisibilité des éléments éclairés sur le fond. L'afficheur est catégorisé en fonction de son intensité lumineuse, ce qui signifie que les unités sont triées selon leur luminosité mesurée pour garantir une uniformité dans des plages spécifiées pour les applications nécessitant une brillance homogène.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres techniques spécifiés dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques optiques

La performance optique est centrale pour la fonction de l'afficheur. Les paramètres clés sont mesurés dans des conditions de test spécifiques, typiquement à une température ambiante (T_A) de 25 °C.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :C'est la mesure de la puissance lumineuse perçue émise par un point unique. La valeur typique est de 3400 microcandelas (µcd), avec un minimum de 1650 µcd, lorsqu'elle est pilotée avec un courant de crête (I_P) de 32 mA à un cycle de service de 1/16. Le cycle de service de 1/16 est un schéma de multiplexage courant pour les afficheurs à matrice de points, où chaque ligne est active seulement 1/16 du temps pour gérer la puissance et la chaleur.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :La longueur d'onde à laquelle le spectre d'émission de la LED est à son intensité maximale. Pour le LTP-747KA, elle est typiquement de 621 nanomètres (nm), ce qui la place fermement dans la région rouge-orange du spectre de la lumière visible.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Elle est de 615 nm, ce qui est la longueur d'onde unique qui décrit le mieux la couleur perçue par l'œil humain. Elle est légèrement différente de la longueur d'onde de crête en raison de la forme du spectre d'émission de la LED.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Ce paramètre, typiquement de 18 nm, indique la largeur du spectre d'émission à la moitié de son intensité maximale. Une demi-largeur plus étroite indique une couleur plus pure spectralement et plus saturée.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :Spécifié comme un maximum de 2:1, ce rapport définit la variation admissible de luminosité entre les points les plus brillants et les plus faibles de l'afficheur. Un rapport plus faible indique une meilleure uniformité.

2.2 Caractéristiques électriques

Comprendre le comportement électrique est crucial pour une conception de circuit correcte et pour assurer une fiabilité à long terme.

• Tension directe par point (V_F) :La chute de tension aux bornes d'une LED lorsqu'elle conduit du courant. La valeur typique est de 2,6 V avec un maximum de 2,6 V à un courant direct (I_F) de 20 mA. Le minimum est indiqué à 2,05 V. Cette plage doit être prise en compte lors de la conception du circuit de limitation de courant.
• Courant inverse par point (I_R) :La faible quantité de courant qui circule lorsqu'une tension inverse est appliquée. Elle est spécifiée comme un maximum de 100 µA à une tension inverse (V_R) de 5 V. Dépasser la tension inverse maximale absolue peut causer des dommages.
• Courant direct moyen par point :Le courant continu maximum recommandé pour un fonctionnement fiable est de 13 mA. Ceci est distinct du courant de crête utilisé dans le fonctionnement multiplexé.
• Courant direct de crête par point :Le courant instantané maximum qu'un point peut supporter, spécifié à 90 mA. Dans les applications multiplexées, le courant instantané peut être plus élevé que le courant moyen, mais il ne doit pas dépasser cette valeur de crête.

2.3 Valeurs maximales absolues et considérations thermiques

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne sont pas des conditions de fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance moyenne par point :La puissance maximale qui peut être dissipée en continu par un point LED unique est de 33 mW. La dépasser peut entraîner une surchauffe et réduire la durée de vie.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :Le dispositif est conçu pour fonctionner dans des températures ambiantes de -35 °C à +85 °C. Il peut également être stocké dans cette même plage de température.
• Déclassement en courant :Le courant direct moyen doit être réduit linéairement au-dessus de 25 °C à un taux de 0,17 mA par degré Celsius. C'est une règle de conception critique pour prévenir l'emballement thermique à des températures ambiantes plus élevées.
• Température de soudure :Pendant la soudure à la vague ou par refusion, la température à un point situé à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise du boîtier ne doit pas dépasser 260 °C pendant plus de 3 secondes. Cela évite d'endommager la puce interne et les fils de liaison.

3. Système de tri et de catégorisation

La fiche technique indique explicitement que le dispositif est "catégorisé pour l'intensité lumineuse". Cela implique un processus de tri.

• Tri par intensité lumineuse :Après fabrication, les afficheurs individuels sont testés et triés dans différents lots en fonction de leur luminosité mesurée. Cela garantit que les clients reçoivent des produits avec des niveaux de brillance cohérents. La fiche technique fournit les valeurs min/typ/max (1650/3400 µcd), mais les codes de lot ou catégories spécifiques ne sont pas détaillés dans cet extrait. En pratique, les informations de commande spécifieraient le lot d'intensité souhaité.
• Tri par longueur d'onde/couleur :Bien que non explicitement mentionné pour la longueur d'onde dans cette fiche, il est courant que les fabricants de LED trient les dispositifs par longueur d'onde dominante ou de crête pour assurer la cohérence des couleurs, en particulier dans les afficheurs multi-unités. Les valeurs typiques serrées pour λ_p(621 nm) et λ_d(615 nm) suggèrent une bonne uniformité de couleur inhérente au matériau AlInGaP.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des "Courbes typiques des caractéristiques électriques/optiques". Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, nous pouvons déduire leur contenu standard et leur signification.

• Courbe Courant direct vs Tension directe (I_F-V_F) :Ce graphique montre la relation non linéaire entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Il est essentiel pour concevoir le circuit de pilotage correct. La courbe montrera une tension de "coude" (autour de la valeur typique de 2,6 V) après laquelle le courant augmente rapidement avec une faible augmentation de tension.
• Courbe Intensité lumineuse vs Courant direct (I_V-I_F) :Ce tracé illustre comment la luminosité augmente avec le courant de pilotage. Elle est typiquement linéaire sur une plage mais saturera à des courants très élevés. Elle aide à déterminer le point de fonctionnement pour la brillance souhaitée.
• Courbe Intensité lumineuse vs Température ambiante (I_V-T_A) :Celle-ci montre la diminution de la luminosité lorsque la température de jonction de la LED augmente. Elle quantifie l'effet de déclassement thermique et est critique pour les applications fonctionnant à des températures élevées.
• Courbe de 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 621 nm avec une demi-largeur de 18 nm.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions physiques

L'afficheur a une hauteur de chiffre de 0,7 pouce, ce qui équivaut à 17,22 millimètres. Le dessin des dimensions du boîtier (référencé mais non montré dans le texte) détaillerait la longueur, la largeur, la hauteur totale, l'espacement des broches et l'agencement des segments. Les tolérances pour toutes les dimensions sont spécifiées à ±0,25 mm (0,01 pouce) sauf indication contraire. Ce niveau de précision est important pour l'ajustement mécanique sur une carte de circuit imprimé (PCB).

5.2 Brochage et circuit interne

Le dispositif possède 12 broches. Le brochage est clairement défini : Broche 1 : Anode pour la Colonne 1, Broche 2 : Cathode pour la Ligne 3, Broche 3 : Anode pour la Colonne 2, etc. Le schéma de circuit interne montre une configuration à cathode commune pour les lignes. Cela signifie que chacune des 7 lignes est connectée aux cathodes des 5 LED de cette ligne. Les 5 lignes de colonnes sont connectées aux anodes des LED de chaque colonne. Cet agencement matriciel permet de contrôler 35 points individuels (5x7) avec seulement 12 broches (5+7), en utilisant des techniques de multiplexage.

5.3 Identification de la polarité

Bien que non explicitement montré dans le texte, la numérotation des broches et le schéma de circuit interne fournissent les informations nécessaires pour la polarité. Le tableau de brochage est le guide définitif pour connecter correctement les anodes et cathodes. Une connexion de polarité incorrecte (appliquer une polarisation directe à la cathode) empêchera la LED de s'allumer et, si la tension dépasse la tension inverse nominale (5 V), pourrait l'endommager.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La recommandation clé fournie est le profil de température de soudure : la température mesurée à 1,6 mm sous le corps du boîtier ne doit pas dépasser 260 °C pendant plus de 3 secondes. C'est une recommandation standard pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion. Pour la soudure manuelle, un fer à souder à température contrôlée doit être utilisé, et le temps de contact avec les broches doit être minimisé pour éviter que la chaleur ne remonte le long de la broche et n'endommage la puce interne. Des précautions appropriées contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage pour éviter d'endommager les jonctions semi-conductrices.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

En raison de son format à matrice de points 5x7, idéal pour générer des caractères alphanumériques, le LTP-747KA est bien adapté aux applications nécessitant des affichages clairs à un chiffre. Exemples :

• Panneaux de contrôle industriel et affichages d'instrumentation.
• Équipements de test et de mesure.
• Appareils grand public comme les fours à micro-ondes, les lave-linge ou l'équipement audio.
• Terminaux de point de vente et affichages d'information basiques.
• Kits éducatifs pour apprendre les microcontrôleurs et les afficheurs multiplexés.

7.2 Considérations de conception

• Circuit de pilotage :Un microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage d'afficheur dédié est requis pour multiplexer les lignes et les colonnes. Le pilote doit être capable de fournir/absorber les courants de crête nécessaires (jusqu'à 32 mA par point selon la condition de test, mais la conception doit se référer aux valeurs maximales absolues) pour les colonnes et les lignes respectivement.
• Limitation de courant :Des résistances de limitation de courant externes sont obligatoires pour chaque ligne d'anode (colonne) pour fixer le courant direct et protéger les LED. La valeur de la résistance est calculée en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F. L'utilisation du courant de crête (I_P) dans le calcul du multiplexage doit être prise en compte.
• Gestion thermique :Dans des environnements à haute température ambiante ou des applications à haute luminosité, assurez-vous que le courant moyen est déclassé comme spécifié (0,17 mA/°C au-dessus de 25 °C). Un espacement adéquat sur le PCB peut aider au refroidissement par convection naturelle.
• Angle de vision :La fiche technique revendique un "large angle de vision", ce qui est bénéfique pour les applications où l'afficheur peut être vu depuis des positions hors axe.

8. Comparaison et différenciation technique

Bien qu'une comparaison directe avec d'autres références ne soit pas fournie, les principaux points de différenciation du LTP-747KA basés sur sa fiche technique sont :

• Technologie des matériaux (AlInGaP) :Comparé aux anciennes LED GaAsP ou GaP, l'AlInGaP offre un rendement plus élevé, une meilleure stabilité thermique et une luminosité supérieure, conduisant à la revendication "haute luminosité et haut contraste".
• Matrice de points vs Afficheurs segmentés :Une matrice de points 5x7 offre une bien plus grande flexibilité qu'un afficheur 7 segments standard, car elle peut afficher l'ensemble complet des caractères ASCII, des symboles et des graphiques simples, pas seulement des chiffres et quelques lettres.
• Catégorisation par intensité :Le tri par intensité lumineuse est une fonction à valeur ajoutée pour les applications nécessitant une uniformité entre plusieurs unités.
• Amélioration du contraste :La face grise avec des points blancs est un choix de conception visant à améliorer le contraste lorsque les LED sont éteintes, rendant l'afficheur plus professionnel et lisible dans diverses conditions d'éclairage.

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

9.1 Quelle est la différence entre le courant direct de crête (90 mA) et le courant de test (32 mA) ?

Le courant direct de crête (90 mA) est une Valeur Maximale Absolue — le courant instantané le plus élevé que la LED peut supporter sans dommage immédiat. Les 32 mA utilisés dans le test d'intensité lumineuse sont une condition de fonctionnement typique pour la mesure dans un système multiplexé (cycle de service 1/16). Lecourantmoyen dans ce cas est beaucoup plus faible (32 mA / 16 = 2 mA). La conception doit garantir que les courants instantanés restent inférieurs à 90 mA et que les courants moyens par point restent inférieurs à 13 mA (déclassé pour la température).

9.2 Comment interpréter la spécification du cycle de service de 1/16 ?

Cela indique la méthode de pilotage multiplexée standard. Pour contrôler 7 lignes avec 5 colonnes, une technique courante consiste à activer une ligne à la fois, en parcourant rapidement les 7 lignes. Si chaque ligne est allumée pendant un temps égal, elle est active 1/7 du temps. Le cycle de service de 1/16 est une condition de test standardisée et conservatrice qui permet la comparaison entre différents afficheurs, même si le schéma de multiplexage réel dans votre application est de 1/7 ou 1/8.

9.3 Pourquoi la tension directe est-elle donnée sous forme de plage (2,05 V min, 2,6 V typ/max) ?

La tension directe (V_F) présente une variation naturelle due aux tolérances de fabrication du matériau semi-conducteur. La conception du circuit doit s'adapter à cette plage. La résistance de limitation de courant doit être calculée en utilisant la valeurmaximale V_F(2,6 V) pour garantir qu'un dispositif avec une V_Félevée reçoive une tension suffisante pour s'allumer et atteindre le courant souhaité. Utiliser la valeur typique pour le calcul risque de sous-piloter certaines unités.

10. Exemple de conception et d'utilisation

Scénario :Conception d'un affichage de température à un chiffre pour un contrôleur industriel fonctionnant dans un environnement jusqu'à 50 °C.

1. Jeu de caractères :La matrice 5x7 peut afficher les chiffres 0-9 et des lettres comme "C" pour Celsius.
2. Sélection du pilote :Un microcontrôleur avec au moins 12 broches d'E/S ou un circuit intégré de pilotage d'afficheur dédié (comme le MAX7219) serait utilisé pour gérer la synchronisation du multiplexage.
3. Calcul du courant :Ciblez un courant moyen par point pour une bonne luminosité. Supposons que nous choisissions 8 mA en moyenne. À 50 °C, le déclassement s'applique : Déclassement = (50 °C - 25 °C) * 0,17 mA/°C = 4,25 mA. Courant moyen maximum autorisé à 50 °C = 13 mA - 4,25 mA = 8,75 mA. Notre cible de 8 mA est sûre.
4. Calcul de la résistance :Pour un multiplexage 1/7 (7 lignes), le courant de crête par point doit être de 8 mA * 7 = 56 mA pour obtenir une moyenne de 8 mA. Ceci est inférieur à la valeur de crête de 90 mA. En utilisant une alimentation de 5 V et V_F(max)=2,6 V, la résistance de limitation de courant est R = (5 V - 2,6 V) / 0,056 A ≈ 42,9 Ω. Une résistance standard de 43 Ω serait utilisée.
5. Conception du PCB :L'empreinte de l'afficheur correspondrait au dessin des dimensions. Un espace suffisant autour du boîtier serait laissé pour la circulation d'air.

11. Principe de fonctionnement

Le LTP-747KA fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la diode est appliquée (anode positive par rapport à la cathode), les électrons de la couche AlInGaP de type n se recombinent avec les trous de la couche de type p. Cet événement de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP (Aluminium, Indium, Gallium, Phosphore) détermine l'énergie de la bande interdite du semi-conducteur, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, rouge-orange à ~621 nm. Les puces sont montées sur un substrat opaque d'Arséniure de Gallium (GaAs), ce qui aide à réfléchir la lumière vers le haut, améliorant l'efficacité globale d'extraction de la lumière depuis la surface supérieure du dispositif. La matrice 5x7 est formée par des LED adressables individuellement disposées selon ce motif en grille, contrôlées via un circuit de multiplexage externe qui séquence rapidement l'alimentation à travers les lignes et les colonnes pour créer l'illusion d'un caractère stable et entièrement éclairé.

12. Tendances technologiques et contexte

La technologie LED AlInGaP, telle qu'utilisée dans le LTP-747KA, a représenté une avancée significative par rapport aux matériaux LED antérieurs comme le GaAsP. Elle a permis une luminosité plus élevée, une efficacité améliorée et une meilleure stabilité thermique, rendant les LED viables pour une gamme plus large d'applications d'indicateurs et d'affichage. La tendance dans la technologie d'affichage s'est depuis orientée vers des matrices de points à plus haute densité, des matrices RVB pleine couleur, et l'adoption généralisée des afficheurs à LED organiques (OLED) et micro-LED pour les écrans haute résolution. Cependant, les afficheurs alphanumériques à matrice de points à un ou plusieurs chiffres comme le format 5x7 restent très pertinents pour des interfaces rentables, fiables et facilement lisibles dans des contextes industriels, d'appareils et d'instrumentation où une capacité graphique complète n'est pas requise. Les principes de pilotage sous-jacents — multiplexage et contrôle du courant — restent fondamentaux pour la conception d'afficheurs LED, quelle que soit l'échelle ou la technologie.