Fiche technique de l'afficheur LED LTC-2621JD-04 - Hauteur de chiffre 0,28 pouce - Rouge Hyper (650nm) - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-2621JD-04 est un module d'afficheur sept segments triple chiffre compact et haute performance conçu pour les applications nécessitant des affichages numériques clairs. Sa fonction principale est de fournir une sortie numérique visuelle dans les dispositifs électroniques. L'avantage fondamental de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technologie avancée des semi-conducteurs AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour les puces LED, qui sont fabriquées sur un substrat GaAs non transparent. Cette combinaison produit l'émission caractéristique « Rouge Hyper ». L'afficheur présente un fond gris avec des segments blancs, améliorant le contraste et la lisibilité. Le marché cible comprend l'instrumentation industrielle, l'électronique grand public, les équipements de test et de mesure, et tout système embarqué nécessitant un affichage numérique fiable et à faible consommation.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

• Hauteur de chiffre :0,28 pouces (7,0 mm), offrant un bon équilibre entre taille et visibilité.
• Conception des segments :Segments continus et uniformes pour une excellente apparence et esthétique des caractères.
• Efficacité énergétique :Faible consommation, le rendant adapté aux applications sur batterie ou soucieuses de l'énergie.
• Performances optiques :Haute luminosité et haut contraste garantissant la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage.
• Angle de vision :Large angle de vision permettant de lire l'afficheur depuis des positions hors axe.
• Fiabilité :Fiabilité à semi-conducteurs sans pièces mobiles, conduisant à une longue durée de vie opérationnelle.
• Contrôle qualité :Les dispositifs sont catégorisés selon l'intensité lumineuse, assurant une uniformité de luminosité entre les lots de production.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres techniques du dispositif tels que définis dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW maximum. Cela limite la puissance continue maximale pouvant être dissipée sous forme de chaleur dans un seul segment.
• Courant direct de crête par segment :90 mA maximum, mais uniquement dans des conditions pulsées spécifiques : cycle de service 1/10 et largeur d'impulsion de 0,1 ms. Cette valeur est destinée au multiplexage ou aux impulsions de haute luminosité de courte durée.
• Courant direct continu par segment :25 mA maximum à 25°C. Ce courant se dégrade linéairement à un taux de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) dépasse 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal autorisé serait d'environ : 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) = 5,2 mA.
• Tension inverse par segment :5 V maximum. Le dépassement peut provoquer un claquage de la jonction.
• Plage de température de fonctionnement :-35°C à +85°C. Le dispositif est conçu pour fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-35°C à +85°C.
• Température de soudure :Maximum 260°C pendant 3 secondes maximum, mesurée à 1,6 mm sous le plan d'assise. Ceci est critique pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion pour éviter les dommages thermiques.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques (à Ta=25°C)

Ce sont les paramètres de fonctionnement typiques dans des conditions de test spécifiées.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :S'étend de 200 μcd (min) à 600 μcd (max), avec une valeur typique implicite. Mesurée à un courant direct (I_F) de 1 mA. C'est le paramètre clé pour la luminosité perçue.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :650 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la sortie spectrale est la plus forte, définissant la couleur « Rouge Hyper ».
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (typique). Cela indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une lumière plus monochromatique. 20nm est typique pour les LED rouges AlInGaP.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :639 nm (typique). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond à la couleur de la LED, souvent légèrement différente de la longueur d'onde de crête.
• Tension directe par segment (V_F) :S'étend de 2,1 V (min) à 2,6 V (max), avec une valeur typique de 2,6 V à I_F=20 mA. Ceci est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse par segment (I_R) :100 μA maximum à une tension inverse (V_R) de 5V.
• Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse (I_V-m) :2:1 maximum. Ceci spécifie le rapport maximal autorisé entre le segment/chiffre le plus lumineux et le plus faible au sein d'un dispositif, assurant l'uniformité.

Note sur la mesure :L'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'un capteur et d'un filtre qui approximent la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, assurant que la mesure correspond à la perception humaine de la luminosité.

3. Système de tri et de catégorisation

La fiche technique indique explicitement que les dispositifs sont « catégorisés selon l'intensité lumineuse ». Cela implique un processus de tri.

• Tri par intensité lumineuse :La large plage spécifiée pour I_V(200-600 μcd) suggère que les pièces de production sont testées et triées en différentes catégories d'intensité. Les concepteurs peuvent sélectionner des catégories pour des applications nécessitant des niveaux de luminosité spécifiques ou une uniformité stricte sur plusieurs afficheurs.
• Tension directe :La plage spécifiée (2,1-2,6V) peut également conduire à un tri par tension, ce qui peut être important pour la conception de l'alimentation dans de grands réseaux.
• Longueur d'onde :Bien que des valeurs typiques soient données pour λ_pet λ_d, des catégories à tolérance serrée pour des coordonnées de couleur spécifiques pourraient être disponibles, bien que non détaillées dans cette fiche technique sommaire.

4. Analyse des courbes de performance

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

• Intensité lumineuse relative vs. Courant direct (Courbe I-V) :Ce graphique montrerait comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, généralement de manière sous-linéaire, mettant en évidence la baisse d'efficacité aux courants élevés.
• Tension directe vs. Courant direct :Montre la caractéristique I-V de la diode, essentielle pour calculer les valeurs de résistance série ou concevoir des pilotes à courant constant.
• Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante :Démontre comment la sortie lumineuse diminue avec l'augmentation de la température, un facteur critique pour la gestion thermique.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~650nm et la demi-largeur de 20nm.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif a un boîtier d'afficheur LED standard. Toutes les dimensions sont en millimètres (mm). La tolérance générale est de ±0,25 mm (≈±0,01 pouce) sauf si une caractéristique spécifique a une cote différente. Le dessin dimensionnel exact est référencé dans la fiche technique mais n'est pas détaillé ici. Les aspects clés incluraient la longueur, la largeur et la hauteur globales, l'espacement des chiffres, l'espacement des broches et les dimensions des broches.

5.2 Connexion des broches et circuit interne

Le LTC-2621JD-04 est un dispositif àanode commune multiplexée. Cela signifie que les anodes de chaque chiffre sont connectées ensemble en interne par chiffre, tandis que les cathodes pour chaque type de segment (A-G, DP) sont communes à tous les chiffres.

Brochage (boîtier 16 broches) :

• Broche 1 : Cathode D
• Broche 2 : Anode commune (Chiffre 1)
• Broche 3 : Cathode D.P. (Point décimal)
• Broche 4 : Cathode E
• Broche 5 : Anode commune (Chiffre 2)
• Broche 6 : Cathode C
• Broche 7 : Cathode G
• Broche 8 : Anode commune (Chiffre 3)
• Broche 9 : Non connectée
• Broche 10 : Pas de broche
• Broche 11 : Pas de broche
• Broche 12 : Cathode B
• Broche 13 : Anode commune pour L1, L2, L3 (probablement deux-points ou autres marqueurs)
• Broche 14 : Pas de broche
• Broche 15 : Cathode A
• Broche 16 : Cathode F

Schéma de circuit interne :Le schéma montre trois nœuds d'anode commune (un par chiffre) connectés aux broches 2, 5 et 8. Chaque cathode de segment (A-G, DP) est un nœud unique connecté à sa broche respective, avec la LED pour ce segment dans chaque chiffre connectée entre l'anode commune du chiffre et la cathode de segment partagée. Cette structure est idéale pour un pilotage multiplexé.

6. Consignes de soudure et d'assemblage

La consigne clé fournie est la valeur maximale absolue pour la soudure :260°C pendant 3 secondes maximum, mesurée à 1,6 mm sous le plan d'assise.

• Soudure par refusion :Un profil de refusion standard sans plomb avec une température de pic ne dépassant pas 260°C et un temps au-dessus de 240°C très court devrait être compatible. Le point de mesure à 1,6 mm est critique pour la vérification du profil.
• Soudure à la vague :Possible, mais le temps de contact et la température doivent être soigneusement contrôlés pour respecter la limite de 260°C/3s.
• Soudure manuelle :Utiliser un fer à souder à température contrôlée. Appliquer la chaleur sur la pastille du PCB, pas directement sur la broche de la LED, et réaliser la soudure rapidement.
• Conditions de stockage :Stocker dans un environnement sec et anti-statique dans la plage de température de stockage spécifiée (-35°C à +85°C). Les dispositifs sensibles à l'humidité peuvent nécessiter un séchage avant utilisation s'ils ont été exposés à des environnements humides.

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques

La configuration à anode commune multiplexée nécessite un circuit de pilotage. Une conception typique utilise :

• Microcontrôleur ou circuit intégré de pilotage :Pour contrôler la synchronisation et les données.
• Pilotes de chiffres :Transistors PNP ou interrupteurs côté haute dédiés pour évacuer le courant vers les broches d'anode commune (2, 5, 8, 13).
• Pilotes de segments :Les ports du microcontrôleur ou des circuits intégrés de pilotage côté bas (comme un registre à décalage 74HC595 avec sorties à drain ouvert ou un pilote LED dédié) pour fournir le courant depuis les broches de cathode de segment (1, 3, 4, 6, 7, 12, 15, 16).
• Résistances de limitation de courant :Une résistance est nécessaire par ligne de cathode de segment (et non par LED de segment) lors de l'utilisation d'une alimentation à tension constante. La valeur de la résistance est calculée avec R = (V_alim- V_F) / I_F. Pour une alimentation de 5V et I_F=10 mA avec V_F=2,6V, R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ω. Les pilotes à courant constant sont préférés pour une meilleure uniformité.

7.2 Considérations de conception

• Fréquence de multiplexage :Utiliser une fréquence de rafraîchissement suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (typiquement >60 Hz par chiffre, donc >180 Hz de fréquence de balayage pour 3 chiffres).
• Courant de crête vs. Luminosité :Pour obtenir une luminosité moyenne élevée tout en restant dans la limite de courant continu, utiliser le multiplexage avec un courant de crête plus élevé (jusqu'à la valeur pulsée de 90mA). Par exemple, piloter avec un cycle de service de 1/3 (3 chiffres) et un courant de crête de 30mA donne une moyenne de 10mA par segment.
• Gestion thermique :S'assurer que la conception du PCB permet la dissipation thermique, surtout si le pilotage est proche des valeurs maximales. Les températures ambiantes élevées nécessiteront une dégradation du courant.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques. Les manipuler avec les précautions ESD appropriées pendant l'assemblage.

8. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED rouges GaP standard ou les afficheurs à chiffres plus grands, le LTC-2621JD-04 offre des avantages spécifiques :

• AlInGaP vs. GaAsP/GaP :La technologie AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, résultant en une luminosité plus élevée et une meilleure visibilité à la lumière ambiante. La couleur « Rouge Hyper » est également plus vive.
• Petite hauteur de chiffre (0,28") :Offre une solution économisant de l'espace par rapport aux chiffres de 0,5" ou plus, adaptée aux appareils compacts, tout en restant plus grand et plus lisible que les très petits modules sept segments CMS.
• Fond gris/Segments blancs :Cette finition offre un contraste élevé lorsque les segments sont éteints, améliorant l'esthétique globale de l'afficheur et sa lisibilité par rapport aux fonds entièrement noirs ou gris.
• Intensité catégorisée :Ce tri fournit un niveau de contrôle qualité et de prévisibilité pas toujours présent dans les afficheurs à bas coût.

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

Q1 : Quel est l'intérêt de la configuration « anode commune » ?

R1 : L'anode commune simplifie le multiplexage. Vous allumez un chiffre à la fois en appliquant une tension positive à sa broche d'anode tout en mettant à la masse les cathodes des segments que vous souhaitez allumer. Cela réduit le nombre de broches de pilotage nécessaires de (7 segments + 1 DP) * 3 chiffres = 24 à 3 anodes + 8 cathodes = 11.

Q2 : Comment calculer la valeur de la résistance pour piloter cet afficheur ?

R2 : Utilisez la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmax (2,6V) de la fiche technique pour garantir une chute de tension suffisante aux bornes de la résistance, même pour les composants à V_Félevée. Choisissez I_Fen fonction de la luminosité souhaitée, en restant dans les limites des valeurs continues (25mA à 25°C) ou pulsées.

Q3 : Puis-je piloter cet afficheur avec un microcontrôleur 3,3V ?

R3 : Possible, mais avec des limitations. Si V_Fest de 2,6V, il ne reste que 0,7V pour la résistance de limitation de courant à 3,3V. Pour un courant de 10mA, R=70Ω. Cette faible valeur de résistance est réalisable, mais les variations de V_Fprovoqueront des variations significatives de luminosité. Un pilote à courant constant ou un convertisseur élévateur pour fournir une tension d'alimentation plus élevée (comme 5V) est recommandé pour des performances stables.

Q4 : Que signifie « Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse 2:1 » ?

R4 : Cela signifie qu'au sein d'une seule unité LTC-2621JD-04, le segment ou chiffre le plus lumineux ne sera pas plus de deux fois plus lumineux que le segment ou chiffre le moins lumineux lorsqu'ils sont mesurés dans les mêmes conditions (I_F=1mA). Cela assure une uniformité visuelle.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un affichage pour multimètre numérique portable

Le LTC-2621JD-04 est un excellent candidat. Ses chiffres de 0,28" sont très lisibles. La faible consommation est critique pour l'autonomie de la batterie. La conception multiplexée minimise le nombre de broches du microcontrôleur. Une conception utiliserait le timer du microcontrôleur pour parcourir les chiffres 1, 2 et 3 à ~200 Hz. Les données des segments seraient extraites d'une table. Pour économiser l'énergie, la luminosité de l'afficheur (I_F) pourrait être ajustée dynamiquement en fonction de la lumière ambiante détectée par une phototransistor. Le fond gris/segments blancs à haut contraste assure la lisibilité dans les environnements d'atelier sombres et lumineux. Les LED Rouge Hyper AlInGaP fournissent un affichage clair et attrayant.

11. Introduction au principe technologique

Le LTC-2621JD-04 est basé sur le matériau semi-conducteurAlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium)cultivé par épitaxie sur un substrat deGaAs (Arséniure de Gallium). Le substrat GaAs « non transparent » est utilisé car il absorbe la lumière émise, mais la couche active AlInGaP a une efficacité interne suffisamment élevée pour qu'une lumière suffisante s'échappe du dessus de la puce. Les électrons et les trous sont injectés dans la région active lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, environ 650 nm (rouge). Le format sept segments est créé en plaçant de multiples minuscules puces LED (ou une seule puce avec plusieurs jonctions isolées) sous une lentille/diffuseur optique structuré pour former les segments numériques reconnaissables.

12. Tendances et contexte technologiques

Bien que ce dispositif spécifique utilise une technologie traversante, le système de matériau AlInGaP sous-jacent reste très pertinent. Les tendances dans la technologie des afficheurs incluent :

• Miniaturisation :Une évolution vers les boîtiers CMS (Dispositifs à Montage en Surface) pour l'assemblage automatisé, même pour les afficheurs multi-chiffres.
• Intégration :Combinaison du réseau de LED avec le circuit intégré de pilotage dans un seul boîtier ou module pour simplifier la conception.
• Matériaux avancés :Recherche continue sur des matériaux comme ceux à base de GaN (pour le bleu/vert/blanc) et l'AlInGaP pour une efficacité plus élevée et de nouvelles couleurs. Pour le rouge/orange/jaune, l'AlInGaP est la technologie haute performance dominante.
• Changement d'application :Bien que les afficheurs sept segments discrets soient matures, ils restent vitaux dans les applications où la simplicité, le coût, la fiabilité et la visibilité élevée sont primordiaux (contrôles industriels, appareils électroménagers, instrumentation). Ils coexistent avec des technologies plus récentes comme les OLED et les LCD, chacune servant des niches de marché différentes basées sur des facteurs comme l'angle de vision, la lisibilité au soleil, la consommation d'énergie et le coût.

Le LTC-2621JD-04 représente une solution robuste et bien établie dans ce paysage en évolution, offrant un équilibre éprouvé entre performance, fiabilité et coût pour ses applications prévues.