Fiche technique de l'afficheur LED LTS-3861JR - Hauteur de chiffre 0,3 pouce - Tension directe 2,6V - Couleur rouge super - Documentation technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-3861JR est un module d'afficheur LED 7 segments à un chiffre, conçu pour les applications nécessitant des affichages numériques clairs et lumineux. Sa fonction principale est de représenter visuellement les caractères numériques (0-9) et certains symboles alphanumériques limités par l'illumination sélective de ses sept segments individuels et d'un point décimal optionnel.

La technologie de base utilise le matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour les puces LED. Ce système de matériau est connu pour produire des LED rouges et ambre à haute efficacité. Les puces sont fabriquées sur un substrat non transparent en GaAs (Arséniure de Gallium), ce qui contribue à améliorer le contraste en minimisant la diffusion et la réflexion internes de la lumière. Le dispositif présente une face avant grise et une couleur de segment blanche, ce qui améliore le contraste et la lisibilité des segments rouges allumés sur le fond.

L'afficheur est catégorisé selon l'intensité lumineuse, ce qui signifie que les unités sont triées ou testées pour garantir qu'elles répondent à des critères de luminosité spécifiques, assurant ainsi une cohérence de performance pour les lots de production.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

• Taille compacte :Caractérisé par une hauteur de chiffre de 0,3 pouce (7,62 mm), le rendant adapté aux panneaux et dispositifs à espace limité.
• Qualité optique :Offre des segments continus et uniformes pour un aspect de caractère lisse et professionnel, sans espace ni irrégularité.
• Haute performance :Délivre une luminosité et un contraste élevés, garantissant une excellente visibilité.
• Large angle de vision :Assure une lisibilité claire depuis un large éventail de perspectives.
• Faible consommation d'énergie :Conçu avec de faibles exigences en puissance, le rendant économe en énergie.
• Fiabilité :Bénéficie de la fiabilité de l'état solide sans pièces mobiles, conduisant à une longue durée de vie opérationnelle.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Un fonctionnement en dehors de ces limites n'est pas conseillé.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW maximum. C'est la puissance maximale qui peut être dissipée en toute sécurité sous forme de chaleur par un seul segment LED.
• Courant direct de crête par segment :90 mA maximum. Ceci n'est autorisé qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu par segment :25 mA maximum à 25°C. Ce courant doit être déclassé linéairement de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) dépasse 25°C.
• Tension inverse par segment :5 V maximum. Le dépassement de cette valeur peut entraîner la rupture de la jonction PN de la LED.
• Plage de température de fonctionnement :-35°C à +85°C.
• Plage de température de stockage :-35°C à +85°C.
• Température de soudure :Maximum 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise du composant.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C et définissent les performances typiques de fonctionnement.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Varie de 200 μcd (min) à 600 μcd (max) à un courant direct (I_F) de 1 mA. C'est la mesure de la luminosité perçue par l'œil humain.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :Typiquement 639 nm à I_F=20mA. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est la plus élevée.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Typiquement 20 nm à I_F=20mA. Ceci indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une couleur plus monochromatique.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Typiquement 631 nm à I_F=20mA. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant la couleur (rouge super).
• Tension directe par segment (V_F) :Varie de 2,0 V (min) à 2,6 V (max) à I_F=20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement.
• Courant inverse par segment (I_R) :Maximum 100 μA à une tension inverse (V_R) de 5V. C'est le faible courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :Maximum 2:1 à I_F=1mA. Ceci spécifie la variation de luminosité maximale admissible entre différents segments d'un même dispositif, assurant un aspect uniforme.

Note : La mesure de l'intensité lumineuse suit la norme de la courbe de réponse de l'œil CIE (Commission Internationale de l'Eclairage).

3. Système de tri et de catégorisation

Le LTS-3861JR utilise un système de catégorisation principalement pourl'Intensité Lumineuse. Cela signifie qu'en fabrication, les dispositifs sont testés et triés dans différentes catégories en fonction de leur luminosité mesurée à un courant de test standard (typiquement 1mA ou 20mA). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des pièces avec des niveaux de luminosité cohérents pour leurs applications, évitant des variations perceptibles d'intensité d'affichage entre plusieurs chiffres dans un afficheur multi-digit. La fiche technique spécifie une plage (200-600 μcd), et les produits sont garantis de se situer dans des sous-plages spécifiées à l'intérieur de celle-ci.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques qui sont cruciales pour la conception. Bien qu'elles ne soient pas affichées dans le texte fourni, les courbes standard pour un tel dispositif incluraient :

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I_F-V_F) :Montre la relation exponentielle. Essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (Courbe I_V-I_F) :Montre comment la luminosité augmente avec le courant, généralement selon une relation quasi-linéaire dans la plage de fonctionnement avant que l'efficacité ne diminue.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante (Courbe I_V-T_a) :Illustre la diminution de la puissance lumineuse lorsque la température de jonction augmente, soulignant l'importance de la gestion thermique et du déclassement du courant.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant la puissance optique relative en fonction des longueurs d'onde, centré autour du pic de 639 nm, avec une largeur définie par la demi-largeur de 20 nm.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions physiques

Le dispositif a un contour de boîtier défini. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres (mm) avec des tolérances standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Les dimensions clés incluent la hauteur, la largeur et la profondeur globales du boîtier, la taille de la fenêtre du chiffre et l'espacement entre les segments.

5.2 Configuration des broches et circuit interne

Le LTS-3861JR est un dispositif àanode commune. Cela signifie que les anodes de tous les segments LED (A-G et DP) sont connectées en interne et ramenées à des broches communes (Broche 1 et Broche 6). La cathode de chaque segment est ramenée à une broche individuelle. Pour allumer un segment, sa broche de cathode correspondante doit être mise à un niveau logique bas (masse) tandis que la broche d'anode commune est maintenue à une tension positive (via une résistance de limitation de courant).

Table de connexion des broches :

1 : Anode Commune

2 : Cathode F

3 : Cathode G

4 : Cathode E

5 : Cathode D

6 : Anode Commune

7 : Cathode D.P. (Point Décimal)

8 : Cathode C

9 : Cathode B

10 : Cathode A

Le schéma de circuit interne montre l'interconnexion électrique des 7 segments (A, B, C, D, E, F, G) et du point décimal (DP) avec les deux nœuds d'anode commune.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Le respect des spécifications de soudure est essentiel pour éviter les dommages.

• Soudure par refusion :La température de soudure maximale autorisée est de 260°C. Le composant ne doit pas être exposé à cette température de pointe pendant plus de 3 secondes. La température est mesurée à un point situé à 1,6 mm en dessous du corps du composant (le plan d'assise sur le PCB).
• Soudure manuelle :Si une soudure manuelle est nécessaire, un fer à souder à température contrôlée doit être utilisé, et le temps de contact avec chaque broche doit être minimisé pour éviter un transfert de chaleur excessif vers la puce LED.
• Conditions de stockage :Les dispositifs doivent être stockés dans la plage de température de stockage spécifiée de -35°C à +85°C dans un environnement sec pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Équipements de test et de mesure :Multimètres numériques, oscilloscopes, alimentations.
• Électronique grand public :Amplificateurs audio, radios-réveils, appareils électroménagers.
• Contrôles industriels :Compteurs de panneau, indicateurs de processus, afficheurs de minuteurs.
• Automobile (après-vente) :Jauges et modules d'affichage (considérer les exigences de température étendue).

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Une résistance en série est obligatoire pour chaque connexion d'anode commune afin de limiter le courant traversant les segments. La valeur de la résistance (R) est calculée en utilisant : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception sûre.
• Multiplexage :Pour les afficheurs multi-chiffres, une technique de multiplexage est utilisée où les chiffres sont allumés un par un rapidement. Le courant de crête par segment peut être plus élevé (jusqu'à la valeur nominale pulsée de 90mA) pour compenser le cycle de service réduit, obtenant ainsi une luminosité perçue plus élevée.
• Circuits de pilotage :Utilisez des circuits intégrés de pilotage LED dédiés ou des broches GPIO de microcontrôleur avec une capacité de puits/source de courant suffisante. Pour une anode commune, le pilote doit puiser du courant (se connecter à la masse).
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique, mais considérez l'orientation finale de montage par rapport à l'utilisateur.

8. Comparaison et différenciation technique

Le LTS-3861JR se différencie principalement par son utilisation de la technologieAlInGaPpar rapport aux anciennes LED GaAsP ou GaP standard. Les principaux avantages incluent :

• Efficacité et luminosité supérieures :Les LED AlInGaP fournissent une intensité lumineuse significativement plus élevée pour le même courant de commande.
• Meilleure saturation des couleurs :La couleur "rouge super" est plus vive et pure par rapport aux LED rouges standard.
• Stabilité thermique améliorée :L'AlInGaP présente généralement moins de variation de longueur d'onde et d'intensité avec les changements de température par rapport à certaines technologies plus anciennes.
• La hauteur de chiffre de 0,3 pouce offre un équilibre entre lisibilité et espace sur carte, se situant entre les afficheurs plus petits de 0,2 pouce et les plus grands de 0,5 ou 0,56 pouce.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Quelle est la différence entre "longueur d'onde de crête" et "longueur d'onde dominante" ?

R1 : La longueur d'onde de crête est celle où la puissance optique de sortie est physiquement la plus élevée. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique qui produirait la même perception de couleur pour l'œil humain. Pour les LED, elles sont souvent proches mais pas identiques en raison de la forme du spectre d'émission.

Q2 : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?

R2 : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant. Le connecter directement dépasserait probablement le courant continu maximal (25mA) et détruirait la LED. Calculez la valeur de la résistance en fonction de votre tension d'alimentation (par ex. 5V), de la tension directe de la LED (~2,6V max) et de votre courant de fonctionnement souhaité (par ex. 10-20mA).

Q3 : Pourquoi y a-t-il deux broches d'anode commune (Broche 1 et Broche 6) ?

R3 : C'est une conception courante pour la symétrie mécanique et électrique. Cela aide à distribuer le courant plus uniformément et offre une flexibilité dans le routage du PCB. En interne, elles sont connectées. Vous pouvez utiliser l'une ou l'autre, ou connecter les deux à votre alimentation positive.

Q4 : Comment calculer la dissipation de puissance pour la conception thermique ?

R4 : Pour un seul segment : P_d= V_F* I_F. Par exemple, à I_F=20mA et V_F=2,5V, P_d= 50mW, ce qui est inférieur au maximum de 70mW. Dans un afficheur multiplexé avec plusieurs segments allumés, calculez pour le pire des cas (par ex. le chiffre "8" avec les 7 segments allumés).

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un affichage voltmètre 4 chiffres.

Un concepteur crée un module voltmètre compact. Il sélectionne quatre afficheurs LTS-3861JR. Pour économiser les broches d'E/S sur le microcontrôleur, il câble les afficheurs en configuration multiplexée : toutes les cathodes de segment correspondantes (A, B, C,...) sont connectées ensemble à travers les quatre chiffres. L'anode commune de chaque chiffre est contrôlée par un interrupteur à transistor séparé. Le microcontrôleur parcourt les chiffres en allumant l'anode d'un chiffre à la fois tout en envoyant le motif de segment pour ce chiffre. Pour maintenir la luminosité avec un cycle de service de 1/4, le courant de segment pendant son temps actif est augmenté, mais maintenu dans la valeur nominale de courant pulsé. Des résistances de limitation de courant sont placées sur les lignes d'anode commune (avant les transistors). La technologie AlInGaP garantit que l'affichage reste clairement lisible même dans une lumière ambiante modérément vive.

11. Introduction au principe technologique

Une LED (Diode Électroluminescente) est une diode semi-conductrice. Lorsqu'elle est polarisée en direct, les électrons de la région de type n se recombinent avec les trous de la région de type p dans la couche active. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. L'AlInGaP est un semi-conducteur composé dont la bande interdite peut être ajustée en modifiant les rapports d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphore pour produire de la lumière dans le spectre rouge, orange et ambre. La désignation "rouge super" indique un point de couleur rouge spécifique et de haute pureté. Le substrat non transparent en GaAs absorbe la lumière parasite, améliorant le contraste en l'empêchant de se réfléchir à travers la puce et d'estomper l'état sombre (éteint) des segments.

12. Tendances et évolution technologiques

Bien que les afficheurs 7 segments discrets comme le LTS-3861JR restent pertinents pour des applications spécifiques, les tendances plus larges dans la technologie d'affichage incluent :

• Intégration :Mouvement vers des modules multi-chiffres avec circuits intégrés de pilotage intégrés, simplifiant l'interface pour les microcontrôleurs (par ex. communication SPI ou I2C).
• Avancées matérielles :La recherche continue sur des matériaux comme le GaN (pour le bleu/vert/blanc) et les améliorations de l'AlInGaP et de l'InGaN (pour le rouge) continuent de pousser l'efficacité (lumens par watt) et la fiabilité plus haut.
• Technologies alternatives :Dans de nombreuses applications grand public, les afficheurs OLED ou LCD à matrice de points remplacent les LED segmentées en raison de leur flexibilité à afficher des graphiques et du texte. Cependant, les LED segmentées conservent de solides avantages dans les applications nécessitant une luminosité très élevée, de larges angles de vision, une extrême simplicité et un faible coût pour les affichages uniquement numériques.
• Miniaturisation :Il y a une constante poussée pour des pas de pixel plus petits et une densité plus élevée, bien que la taille de 0,3 pouce reste une norme pour de nombreux tableaux de bord en raison des exigences de lisibilité.