Fiche technique de l'afficheur LED 7 segments LTC-2723JF - Hauteur de chiffre 0,28 pouce - Couleur jaune orange - Tension directe 2,6V - Documentation technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-2723JF est un module d'affichage alphanumérique sept segments et quadruple chiffre haute performance. Sa fonction principale est de fournir des lectures numériques et alphanumériques limitées, claires et lumineuses, dans une large gamme d'équipements électroniques. L'application principale concerne les dispositifs nécessitant un affichage numérique multi-chiffres compact avec une excellente visibilité, tels que les instruments de test et de mesure, les panneaux de contrôle industriel, les terminaux de point de vente et l'électronique grand public.

Le positionnement clé du dispositif réside dans son équilibre entre taille, luminosité et efficacité énergétique. Avec une hauteur de chiffre de 0,28 pouce (7 mm), il offre un affichage lisible sans occuper un espace de panneau excessif. L'utilisation de la technologie LED AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) est un avantage significatif, offrant une efficacité lumineuse supérieure et une couleur jaune-orange distinctive et saturée par rapport aux technologies plus anciennes comme les LED GaAsP standard. Cela se traduit par les avantages fondamentaux d'une haute luminosité, d'un excellent contraste et d'un large angle de vision, garantissant la lisibilité même dans des environnements très éclairés ou sous des angles obliques.

Le marché cible comprend les concepteurs et ingénieurs de systèmes embarqués, d'instrumentation et de matériel industriel qui nécessitent une solution d'affichage fiable et facile à interfacer. Sa conception à cathode commune multiplexée simplifie le circuit de pilotage, réduisant le nombre de broches d'E/S de microcontrôleur et de composants externes requis, ce qui est un avantage critique pour les applications sensibles au coût et à l'encombrement.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont définies à une température ambiante (T_A) de 25°C. La métrique principale est l'Intensité Lumineuse Moyenne (I_V), qui a une valeur typique de 600 µcd (microcandelas) lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (I_F) de 1 mA par segment. La spécification fournit une plage allant d'un minimum de 200 µcd à un maximum, garantissant un niveau de luminosité de base. Cette intensité est mesurée à l'aide d'un capteur et d'un filtre calibrés sur la fonction de luminosité photopique CIE, qui approxime la sensibilité spectrale de l'œil humain.

Les caractéristiques de couleur sont définies par des paramètres de longueur d'onde. La Longueur d'Onde d'Émission de Pic (λ_p) est typiquement de 611 nm, ce qui se situe dans la région jaune-orange du spectre visible. La Longueur d'Onde Dominante (λ_d), une mesure de couleur plus pertinente sur le plan perceptuel, est typiquement de 605 nm. La Demi-Largeur de Raie Spectrale (Δλ) de 17 nm indique une bande d'émission relativement étroite, contribuant à la pureté et à la saturation de la couleur jaune-orange. Le Rapport d'Appariement d'Intensité Lumineuse (I_V-m) est spécifié à 2:1 maximum, ce qui signifie que la différence de luminosité entre les segments ne doit pas dépasser un facteur deux, assurant une apparence uniforme sur l'ensemble de l'afficheur.

2.2 Paramètres électriques et thermiques

Les caractéristiques électriques sont cruciales pour la conception du circuit. La Tension Directe par Segment (V_F) est typiquement de 2,6V à un courant de test standard de 20 mA. Le minimum est indiqué à 2,05V. Ce paramètre est essentiel pour calculer les valeurs des résistances de limitation de courant et les exigences d'alimentation. Le Courant Inverse par Segment (I_R) est un maximum de 100 µA à une Tension Inverse (V_R) de 5V, indiquant les caractéristiques de fuite du dispositif à l'état éteint.

Les Valeurs Absolues Maximales définissent les limites opérationnelles. Le Courant Direct Continu par Segment est évalué à 25 mA, mais celui-ci doit être déclassé linéairement au-dessus de 25°C à un taux de 0,33 mA/°C. Pour un fonctionnement en impulsions, un Courant Direct de Crête de 60 mA est autorisé dans des conditions spécifiques (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). La Dissipation de Puissance Maximale par Segment est de 70 mW. Le dispositif est évalué pour une Plage de Température de Fonctionnement et de Stockage de -35°C à +85°C, le rendant adapté aux applications industrielles et environnementales étendues. La spécification de température de soudure indique que le dispositif peut résister à 260°C pendant 3 secondes à une distance de 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise, ce qui est une information critique pour les processus d'assemblage de PCB.

3. Système de tri et de catégorisation

La fiche technique indique explicitement que le dispositif est "Catégorisé selon l'Intensité Lumineuse." Cela indique un processus de tri en production où les unités sont classées en fonction de leur flux lumineux mesuré dans des conditions de test standardisées (probablement I_F=1mA). Bien que les codes de tri spécifiques ne soient pas détaillés dans cet extrait, un tel système permet aux acheteurs de sélectionner des composants avec des niveaux de luminosité minimaux garantis, assurant ainsi une cohérence dans l'apparence visuelle des produits finis, en particulier lorsque plusieurs afficheurs sont utilisés côte à côte. Cette catégorisation est une fonction clé de contrôle qualité et de différenciation.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend une section pour les "Courbes caractéristiques électriques / optiques typiques." Bien que les courbes spécifiques ne soient pas affichées dans le texte fourni, les courbes standard pour de tels dispositifs incluent généralement :

• Courant direct vs Tension directe (Courbe I_F-V_F) :Cette relation non linéaire montre comment la tension augmente avec le courant. Elle est vitale pour concevoir le circuit de pilotage afin de garantir que la LED fonctionne dans sa zone de sécurité et d'efficacité.
• Intensité lumineuse vs Courant direct (Courbe I_V-I_F) :Cette courbe démontre la dépendance du flux lumineux au courant de pilotage. Elle est généralement linéaire sur une plage mais va saturer à des courants plus élevés. Cela éclaire les décisions concernant le pilotage de l'afficheur pour un compromis optimal entre luminosité, consommation électrique et longévité.
• Intensité lumineuse vs Température ambiante :Cette courbe montre comment le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction de la LED augmente. Comprendre cette déclassement est critique pour les applications fonctionnant à haute température ambiante.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant l'intensité relative de la lumière émise à travers différentes longueurs d'onde, centré autour du pic de 611 nm, illustrant la pureté de la couleur.

5. Informations mécaniques et de boîtier

Le dispositif est fourni dans un boîtier standard d'afficheur LED. La section "Dimensions du boîtier" fournit le dessin de contour mécanique, bien que les dimensions millimétriques spécifiques ne soient pas listées dans l'extrait de texte. La note précise que toutes les dimensions sont en millimètres avec des tolérances de ±0,25 mm sauf indication contraire. Ce dessin est essentiel pour la conception de l'empreinte PCB, garantissant que la découpe dans le panneau avant est correctement dimensionnée et que les broches s'alignent avec les pastilles du PCB.

Le boîtier présente une apparence "face grise et segments blancs", ce qui améliore le contraste en réduisant les réflexions des zones non éclairées (la face) tout en fournissant une surface propre et diffusante pour les segments éclairés. Le point décimal à droite est intégré au boîtier. La polarité est clairement définie par le brochage et l'architecture à cathode commune.

6. Connexion des broches et circuit interne

Le LTC-2723JF utilise une configuration àcathode commune multiplexée. Il s'agit d'un aspect de conception critique. Le schéma de circuit interne (référencé mais non montré) révélerait que chacun des quatre chiffres partage sa connexion de cathode. Les anodes des segments correspondants (A, B, C, D, E, F, G, DP) sur tous les chiffres sont connectées ensemble en interne.

Le brochage détaillé est le suivant : La broche 1 est la Cathode Commune pour le Chiffre 1, la broche 8 pour le Chiffre 4, la broche 11 pour le Chiffre 3 et la broche 14 pour le Chiffre 2. La broche 12 est une Cathode Commune spéciale pour les segments de deux-points inférieur gauche, centre inférieur et inférieur droit (L1, L2, L3), qui sont probablement utilisés pour la séparation temporelle (par exemple, 12:34). Les anodes de segment sont réparties sur d'autres broches (par exemple, broche 13 pour l'Anode A et L1, broche 15 pour l'Anode B et L2, broche 2 pour l'Anode C et L3, broche 3 pour DP, etc.). Les broches 4, 9 et 10 sont marquées "Pas de Connexion" ou "Pas de Broche." Ce brochage doit être suivi précisément pour que le schéma de multiplexage fonctionne correctement.

7. Directives de soudure et d'assemblage

La directive d'assemblage principale fournie est la spécification de température de soudure : le dispositif peut résister à 260°C pendant 3 secondes à un point situé à 1/16 de pouce (1,6 mm) en dessous du plan d'assise. Il s'agit d'une spécification standard pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion. Les concepteurs doivent s'assurer que leur profil d'assemblage PCB ne dépasse pas cette contrainte thermique. Pour la soudure manuelle, un fer à souder à température contrôlée doit être utilisé avec un temps de contact minimal par broche.

Les précautions générales de manipulation pour les LED s'appliquent : éviter les contraintes mécaniques sur la lentille en époxy, se protéger contre les décharges électrostatiques (ESD) pendant la manipulation et stocker dans des environnements anti-statiques et contrôlés en humidité appropriés s'il n'est pas utilisé immédiatement après l'ouverture de l'emballage scellé.

8. Considérations de conception d'application

8.1 Circuits d'application typiques

L'application la plus courante est pilotée par un microcontrôleur. En raison de la conception à cathode commune multiplexée, le microcontrôleur doit utiliser une technique de balayage. Il définit le motif pour un seul chiffre sur les lignes d'anode communes (segments A-G, DP) puis active (fait couler le courant vers la masse) la broche de cathode commune correspondante pour ce chiffre. Après une courte période (par exemple, 1-5 ms), il passe au chiffre suivant, parcourant rapidement les quatre chiffres. L'œil humain perçoit cela comme un affichage continuellement allumé grâce à la persistance rétinienne. Cette méthode réduit le nombre de broches d'E/S nécessaires de (7 segments + 1 DP) * 4 chiffres = 32 broches à 7 broches de segment + 4 broches de chiffre + 3 broches de deux-points = 14 broches, une économie significative.

Les composants externes incluent généralement des résistances de limitation de courant en série avec chaque ligne d'anode de segment. La valeur de la résistance est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F. Pour une alimentation de 5V, un V_Ftypique de 2,6V et un I_Fsouhaité de 10 mA, la résistance serait (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohms. Étant donné que l'afficheur est multiplexé, le courant instantané pendant le temps actif de chaque chiffre peut être plus élevé pour obtenir la même luminosité moyenne ; par exemple, un pilotage à 40 mA de crête pendant un cycle de service de 25% donne une moyenne de 10 mA.

8.2 Notes de conception et bonnes pratiques

• Sélection du pilote :Assurez-vous que le microcontrôleur ou le circuit intégré de pilotage dédié peut absorber suffisamment de courant pour les broches de cathode commune (la somme des courants de tous les segments allumés dans un chiffre).
• Fréquence de rafraîchissement :Maintenez une fréquence de rafraîchissement totale supérieure à 60 Hz pour éviter le scintillement visible. Avec 4 chiffres, le temps de balayage de chaque chiffre doit être inférieur à ~4 ms.
• Contrôle de la luminosité :La luminosité peut être facilement contrôlée en logiciel en ajustant le cycle de service du multiplexage ou le courant de pilotage de crête (dans les limites absolues).
• Séquence d'alimentation :Évitez d'appliquer des signaux aux anodes de segment lorsqu'aucune cathode n'est active, car cela peut provoquer des états indéfinis et un potentiel verrouillage.
• Angle de vision :Tirez parti du large angle de vision en montant l'afficheur perpendiculairement à la ligne de visée principale attendue de l'utilisateur.

9. Comparaison technique et avantages

Comparé aux anciens afficheurs LED rouges GaAsP, la technologie AlInGaP du LTC-2723JF offre une efficacité lumineuse nettement supérieure. Cela signifie qu'elle produit plus de lumière (sortie en candela plus élevée) pour le même courant d'entrée électrique, conduisant à une consommation d'énergie plus faible pour une luminosité donnée ou à une luminosité maximale plus élevée. La couleur jaune-orange (605-611 nm) est souvent perçue subjectivement comme plus lumineuse et plus accrocheuse que le rouge standard, et elle peut offrir de meilleures performances dans des environnements avec une lumière ambiante rouge.

Comparé aux afficheurs à chiffres plus grands, la taille de 0,28 pouce offre un encombrement compact idéal pour les instruments portables ou densément peuplés. Comparé aux afficheurs à cristaux liquides (LCD), cet afficheur LED offre une luminosité supérieure, des angles de vision plus larges et des temps de réponse plus rapides, et il ne nécessite pas de rétroéclairage, simplifiant la conception. Son principal compromis est une consommation d'énergie plus élevée qu'un LCD, en particulier lorsque plusieurs segments sont allumés.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Comment calculer la valeur correcte de la résistance de limitation de courant ?

R : Utilisez la formule R = (V_CC- V_F) / I_F. Utilisez le V_Ftypique de la fiche technique (2,6V) pour le calcul initial. Choisissez un I_Fbasé sur la luminosité souhaitée, en restant en dessous du maximum continu de 25 mA. Rappelez-vous que c'est par segment. Pour une conception multiplexée, le I_Finstantané sera plus élevé pour obtenir la même luminosité moyenne.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un courant constant (non multiplexé) ?

R : Techniquement oui, en connectant la cathode de chaque chiffre indépendamment à la masse et en pilotant les segments directement. Cependant, cela nécessite beaucoup plus de broches d'E/S (32+) et est très inefficace en termes de ressources du microcontrôleur et de consommation d'énergie. La conception multiplexée est le cas d'utilisation prévu et optimal.

Q : Quel est le but du "Rapport d'Appariement d'Intensité Lumineuse" ?

R : Ce rapport de 2:1 assure l'uniformité visuelle. Il garantit qu'aucun segment à l'intérieur d'un dispositif n'est plus de deux fois plus lumineux qu'un autre segment lorsqu'il est piloté dans les mêmes conditions. Cela empêche certains chiffres ou segments d'apparaître sensiblement plus sombres ou plus brillants, ce qui serait visuellement gênant.

Q : Un dissipateur thermique est-il requis ?

R : Pour un fonctionnement normal dans les limites de courant et de température spécifiées, un dissipateur thermique n'est pas requis. La dissipation de puissance maximale de 70 mW par segment est facilement gérée par le boîtier du dispositif et les pistes du PCB dans des conditions typiques. Assurez une ventilation adéquate en cas de fonctionnement à haute température ambiante proche de la valeur maximale.

11. Exemple pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un affichage de multimètre numérique.Le LTC-2723JF est un excellent choix pour un affichage de multimètre à 4 chiffres. La conception impliquerait un microcontrôleur avec un convertisseur analogique-numérique (ADC) mesurant la tension, le courant ou la résistance. Le microcontrôleur traite la lecture et la convertit en codes 7 segments appropriés pour les quatre chiffres, gérant la position du point décimal en fonction de la plage.

Le firmware implémente une interruption de temporisateur pour gérer le balayage de multiplexage. Quatre broches du microcontrôleur sont configurées comme sorties à drain ouvert ou à forte capacité d'absorption connectées aux quatre cathodes de chiffre (Broches 1, 14, 11, 8). Sept autres broches sont configurées comme sorties push-pull connectées via des résistances de limitation de courant de 180 ohms aux anodes de segment (A, B, C, D, E, F, G). L'anode DP (Broche 3) serait connectée à une huitième broche si nécessaire.

Toutes les 2,5 ms (pour une fréquence de rafraîchissement totale de 100 Hz), l'interruption du temporisateur se déclenche. Le firmware désactive toutes les cathodes de chiffre, met à jour les sorties d'anode de segment pour afficher le motif du chiffre suivant dans la séquence, puis active uniquement la broche de cathode de ce chiffre. Ce processus se répète continuellement. La couleur jaune-orange offre un contraste élevé contre la face grise, garantissant la lisibilité dans diverses conditions d'éclairage rencontrées par un multimètre portatif.

12. Principe de fonctionnement

Le principe fondamental est l'électroluminescence dans une jonction P-N semi-conductrice. Le matériau AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) est un semi-conducteur à bande interdite directe. Lorsqu'il est polarisé en direct (tension positive sur l'anode par rapport à la cathode), les électrons de la région de type N et les trous de la région de type P sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le jaune-orange (~605-611 nm). La face grise et le matériau des segments blancs agissent comme un diffuseur et un amplificateur de contraste, façonnant et dirigeant la lumière des minuscules puces LED vers les segments reconnaissables.

13. Tendances et contexte technologiques

La technologie LED AlInGaP représente une avancée significative par rapport aux matériaux LED antérieurs comme le GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium) pour les couleurs rouge, orange et jaune. Elle offre une efficacité quantique interne et une stabilité thermique bien supérieures, ce qui signifie qu'une plus grande partie de l'énergie électrique est convertie en lumière et que la luminosité est mieux maintenue sur une large plage de températures. Cette technologie a permis le développement de LED haute luminosité et haute efficacité adaptées aux applications extérieures et automobiles bien avant l'adoption généralisée des LED blanches haute puissance.

Bien que les afficheurs modernes utilisent souvent des OLED à matrice de points ou des TFT LCD pour les graphiques complets, l'afficheur LED sept segments reste très pertinent en raison de son extrême simplicité, robustesse, faible coût et adéquation parfaite pour les lectures purement numériques. Sa tendance de développement se concentre sur l'augmentation de l'efficacité (lumens par watt), l'amélioration des rapports de contraste (faces plus sombres, segments plus brillants) et l'offre d'une plus grande variété de tailles de boîtiers et de couleurs dans les systèmes de matériaux AlInGaP et InGaN (pour bleu/vert/blanc). La technique de multiplexage utilisée dans des dispositifs comme le LTC-2723JF est une solution classique et durable au problème du contrôle de multiples éléments d'affichage avec un nombre limité de lignes de contrôle.