Fiche technique de l'afficheur LED LTP-3362JD - Hauteur de chiffre 0,3 pouce - Hyper Rouge AlInGaP - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'un afficheur à diodes électroluminescentes (LED) alphanumérique double chiffre à 17 segments, d'une hauteur de chiffre de 0,3 pouce (7,62 mm). L'appareil est conçu pour fournir une représentation de caractères claire et lisible pour les applications nécessitant l'affichage d'informations numériques et alphabétiques limitées. Sa construction principale utilise des puces LED Hyper Rouge avancées en AS-AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), cultivées sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs). Ce choix technologique est essentiel pour atteindre les caractéristiques de couleur et de performances spécifiées dans cette fiche technique. Le design visuel présente un fond noir avec des segments blancs, une combinaison optimisée pour un contraste élevé et une excellente apparence des caractères sous diverses conditions d'éclairage.

1.1 Avantages principaux et applications cibles

L'afficheur offre plusieurs avantages clés qui le rendent adapté à une gamme de produits électroniques. Sa faible consommation d'énergie est un atout majeur pour les appareils fonctionnant sur batterie ou soucieux de l'énergie. La luminosité élevée et le rapport de contraste élevé assurent une lisibilité dans les environnements faiblement et fortement éclairés. Un large angle de vision permet de voir clairement les informations affichées depuis diverses positions, ce qui est crucial pour l'électronique grand public, l'instrumentation et les afficheurs d'information publique. La fiabilité inhérente à l'état solide de la technologie LED garantit une longue durée de vie opérationnelle et une résistance aux chocs et vibrations par rapport à d'autres technologies d'affichage comme les tubes fluorescents ou à incandescence. Cet afficheur est catégorisé pour l'intensité lumineuse, ce qui signifie que les unités sont triées ou classées en fonction de leur flux lumineux, permettant une cohérence dans les séries de production. Les applications typiques incluent les panneaux de mesure numériques, les équipements de test, les dispositifs médicaux, les terminaux de point de vente, les panneaux de contrôle industriel et les afficheurs de tableau de bord automobile où une sortie alphanumérique claire et fiable est requise.

2. Spécifications techniques et interprétation objective

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des paramètres électriques, optiques et physiques qui définissent les performances et les limites de l'afficheur.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents à l'appareil peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces limites n'est pas garanti et doit être évité dans la conception du circuit.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW. C'est la puissance maximale qu'un segment LED unique peut dissiper sous forme de chaleur sans risque d'endommagement.
• Courant direct de crête par segment :90 mA. Ce courant n'est autorisé que dans des conditions pulsées spécifiques (fréquence 1 kHz, rapport cyclique de 10%) pour atteindre une luminosité instantanée plus élevée sans surchauffe. Il n'est pas destiné à un fonctionnement continu en courant continu.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. C'est le courant maximum recommandé pour un fonctionnement en régime permanent. Le facteur de déclassement de 0,33 mA/°C indique que ce courant maximum doit être réduit lorsque la température ambiante dépasse 25°C pour éviter la surchauffe.
• Tension inverse par segment :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à cette valeur peut entraîner la rupture de la jonction LED.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C. L'appareil est conçu pour fonctionner et être stocké dans cette plage de température.
• Condition de soudure :260°C pendant 3 secondes, avec la pointe du fer à au moins 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise du composant. Il s'agit d'une directive critique pour la soudure à la vague ou manuelle afin de prévenir les dommages thermiques aux puces LED ou au boîtier plastique.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test spécifiées. Ce sont les valeurs que les concepteurs doivent utiliser pour les calculs de circuit et les attentes de performance.

• Intensité lumineuse moyenne par segment (I_V) :200 μcd (min), 600 μcd (typ) à I_F= 1 mA. C'est une mesure du flux lumineux. La large plage indique un processus de tri ; les concepteurs doivent tenir compte de la valeur minimale pour garantir une luminosité suffisante.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :650 nm (typ) à I_F= 20 mA. C'est la longueur d'onde à laquelle la sortie spectrale est la plus forte, plaçant la couleur dans la région hyper-rouge du spectre.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (typ). Cela indique la pureté spectrale ou l'étalement des longueurs d'onde émises autour du pic. Une valeur de 20 nm est typique pour les LED rouges AlInGaP.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :639 nm (typ). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond le mieux à la couleur de la LED, légèrement différente de la longueur d'onde de crête en raison de la courbe de sensibilité de l'œil.
• Tension directe par segment (V_F) :2,0 V (min), 2,6 V (typ) à I_F= 20 mA. C'est la chute de tension aux bornes d'un segment LED en fonctionnement. Les résistances de limitation de courant doivent être calculées en utilisant la V_Fmaximale attendue pour garantir que le courant ne dépasse pas les limites.
• Courant inverse par segment (I_R) :100 μA (max) à V_R= 5 V. C'est le faible courant de fuite qui circule lorsque la LED est polarisée en inverse dans sa limite maximale.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :2:1 (max). Cela spécifie le rapport maximum autorisé entre le segment le plus lumineux et le plus faible au sein d'un même appareil, assurant une apparence uniforme.

2.3 Explication du système de tri

La fiche technique indique explicitement que l'appareil est \"catégorisé pour l'intensité lumineuse.\" Cela implique un processus de tri ou de classement post-fabrication. Bien que des codes de tri spécifiques ne soient pas listés ici, la pratique consiste généralement à regrouper les afficheurs en fonction du flux lumineux mesuré (par exemple, un lot \"brillant\" et un lot \"standard\") pour assurer la cohérence au sein d'un lot de production. Les concepteurs qui s'approvisionnent en ce composant doivent s'enquérir des lots disponibles si une uniformité de luminosité stricte entre plusieurs unités est critique pour leur application. La plage de tension directe (V_F) (2,0V à 2,6V) indique également un tri potentiel par tension directe, ce qui peut affecter la conception de l'alimentation électrique.

3. Informations mécaniques, d'interfaçage et d'assemblage

3.1 Dimensions du boîtier et brochage

L'afficheur est logé dans un boîtier LED double chiffre standard. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Les concepteurs doivent intégrer l'empreinte précise et la hauteur dans leurs conceptions de PCB et de boîtier. Le tableau de connexion des broches est essentiel pour un interfaçage correct. L'appareil utilise une configuration à cathode commune multiplexée : la broche 4 est la cathode commune pour le Chiffre 1, et la broche 10 est la cathode commune pour le Chiffre 2. Les broches restantes (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20) sont les anodes pour les segments individuels (A à U, y compris DP pour le point décimal). La broche 14 est notée \"Pas de connexion\" (NC). Cette configuration permet de piloter les deux chiffres indépendamment en utilisant le multiplexage temporel, réduisant ainsi le nombre total de broches de pilotage requises.

3.2 Schéma de circuit interne et méthode de pilotage

Le schéma de circuit interne montre l'agencement à cathode commune multiplexée. Toutes les anodes de segment correspondantes (par exemple, tous les segments 'A') entre les deux chiffres sont connectées en interne. Pour allumer un segment sur un chiffre spécifique, sa broche anode doit être mise à l'état haut (avec une limitation de courant appropriée), tandis que la cathode du chiffre cible est mise à la masse. En faisant alterner rapidement la cathode active de chaque chiffre et en réglant les anodes pour le motif souhaité, les deux chiffres semblent être continuellement allumés. Cette méthode nécessite un microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage dédié capable de multiplexage.

3.3 Consignes de soudure et d'assemblage

Le strict respect de la condition de soudure (260°C pendant 3 secondes) est primordial. Dépasser ce temps ou cette température peut endommager les fils de liaison internes, dégrader la résine époxy de la LED ou provoquer le délaminage du boîtier. Pour la soudure par refusion, un profil correspondant à cette limite thermique doit être utilisé. La note concernant le maintien de la pointe du fer en dessous du plan d'assise aide à empêcher le transfert direct de chaleur vers la puce LED via les broches. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage pour protéger les jonctions semi-conductrices.

4. Analyse des performances et considérations d'application

4.1 Courbes caractéristiques typiques

Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits en texte, les courbes typiques pour un tel appareil incluraient :Courant direct (I_F) en fonction de la tension directe (V_F) :Cette courbe exponentielle montre la relation entre le courant et la tension. La tension de seuil est d'environ 2,0V, après quoi le courant augmente rapidement avec de petites augmentations de tension, soulignant la nécessité d'un circuit de limitation de courant.Intensité lumineuse (I_V) en fonction du courant direct (I_F) :Cette courbe est généralement linéaire à faible courant mais peut saturer à des courants plus élevés en raison d'effets thermiques. Elle aide les concepteurs à choisir un courant de fonctionnement pour atteindre efficacement la luminosité souhaitée.Intensité lumineuse en fonction de la température ambiante :Cela montre la réduction du flux lumineux lorsque la température augmente, ce qui est crucial pour les conceptions fonctionnant dans des environnements chauds.Distribution spectrale :Un tracé montrant l'intensité de la lumière émise sur les longueurs d'onde, centré autour de 650 nm avec une demi-largeur d'environ 20 nm.

4.2 Considérations de conception et suggestions d'application

Limitation de courant :Une résistance en série est obligatoire pour chaque ligne d'anode (ou un pilote à courant constant) pour fixer le courant direct. La valeur de la résistance est calculée comme R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale (2,6V) de la fiche technique pour garantir que le courant ne dépasse jamais le I_Fchoisi (par exemple, 20 mA) dans toutes les conditions.Pilote de multiplexage :Un microcontrôleur avec suffisamment de broches d'E/S ou un circuit intégré de pilotage LED dédié (comme un MAX7219 ou HT16K33) est nécessaire pour gérer la séquence de multiplexage, la fréquence de rafraîchissement et le contrôle de la luminosité. La fréquence de rafraîchissement doit être suffisamment élevée (>60 Hz) pour éviter le scintillement visible.Dissipation de puissance :Calculez la puissance totale : Pour un segment à 20 mA et 2,6V, P = 52 mW. Avec plusieurs segments allumés, assurez-vous que les limites thermiques du boîtier ne sont pas dépassées, surtout à haute température ambiante.Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique, mais considérez la direction de vision principale lors du montage de l'afficheur dans un boîtier pour éviter les ombres du cadre.

4.3 Comparaison et questions courantes

Comparaison avec d'autres technologies :Comparé aux afficheurs 7 segments, le format 17 segments permet une représentation plus lisible des caractères alphabétiques (A-Z), bien que moins complète qu'un afficheur à matrice de points. La technologie AlInGaP offre une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité thermique que les anciennes LED rouges GaAsP ou GaP.Questions typiques des utilisateurs : Q : Puis-je piloter cet afficheur avec une alimentation à tension constante sans résistances ?R : Non. La tension directe a une plage (2,0-2,6V). Une tension constante réglée pour une V_Fmoyenne pourrait surcharger une LED avec une V_Ffaible, entraînant une défaillance prématurée. Utilisez toujours une limitation de courant.Q : Pourquoi le courant de crête (90 mA) est-il supérieur au courant continu (25 mA) ?R : La LED peut supporter de courtes impulsions à courant élevé pour une luminosité de crête (par exemple, pour la mise en évidence) car l'énergie thermique n'a pas le temps de s'accumuler et d'endommager la jonction. La puissance moyenne doit toujours rester dans les limites.Q : Quel est le but de la broche \"Pas de connexion\" ?R : C'est souvent un espace réservé mécanique pour standardiser le nombre de broches avec d'autres produits d'une même famille ou pour fournir une symétrie structurelle. Elle ne doit être connectée à aucun circuit.

5. Principes techniques et contexte

5.1 Technologie sous-jacente : AlInGaP sur GaAs

La structure émettrice de lumière principale est une hétérojonction en Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP) cultivée par épitaxie sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs). En ajustant les rapports d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphore dans le réseau cristallin, l'énergie de la bande interdite - et donc la longueur d'onde émise - peut être précisément ajustée. Ce système de matériaux est particulièrement efficace pour produire des LED rouges, oranges et jaunes de haute luminosité. La désignation \"Hyper Rouge\" fait généralement référence à une composition spécifique produisant une couleur rouge profond avec une efficacité lumineuse élevée. Le substrat GaAs est opaque à la lumière émise, donc la structure de l'appareil est conçue pour une émission par le dessus à travers la lentille en époxy du boîtier.

5.2 Contexte industriel et tendances

À l'époque de la publication de cette fiche technique (2003), la technologie AlInGaP représentait une avancée significative par rapport aux matériaux LED antérieurs pour les couleurs rouge/orange. La tendance pour les afficheurs alphanumériques s'est depuis orientée vers des panneaux à matrice de points de densité plus élevée et, plus récemment, vers des afficheurs à LED organiques (OLED) ou micro-LED pour une plus grande flexibilité et une capacité en couleurs complètes. Cependant, les afficheurs LED segmentés comme celui-ci restent très pertinents pour les applications nécessitant une fiabilité extrême, une longue durée de vie, une luminosité élevée, une simplicité et un faible coût dans des rôles monochromes ou à couleurs limitées. Leur nature à l'état solide, leur faible consommation d'énergie et leur excellente lisibilité assurent leur utilisation continue dans les domaines industriel, automobile et de l'instrumentation où ces attributs sont primordiaux.