Fiche technique de l'afficheur LED LTC-3698KF - Hauteur de chiffre 0,39 pouce - Couleur jaune-orange - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-3698KF est un module d'affichage alphanumérique monochiffre à semi-conducteurs. Sa fonction principale est de fournir une sortie claire et très visible de caractères numériques et alphabétiques limités dans les appareils électroniques. La technologie de base repose sur le matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP), réputé pour produire une émission lumineuse à haut rendement dans le spectre jaune-orange à rouge. Ce dispositif spécifique utilise des puces LED jaune-orange fabriquées sur un substrat non transparent d'Arséniure de Gallium (GaAs). L'afficheur présente une face avant gris clair avec des segments blancs, une combinaison conçue pour maximiser le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Sa hauteur de chiffre compacte de 0,39 pouce le rend adapté aux applications où l'espace est limité mais où la lisibilité est critique.

1.1 Avantages clés et marché cible

Le dispositif offre plusieurs avantages clés qui définissent sa position sur le marché. Il fournit une luminosité élevée et un excellent contraste, garantissant la visibilité même dans des environnements très éclairés. Le large angle de vision est un avantage significatif, permettant de lire l'affichage depuis diverses positions sans perte notable de clarté. En tant que dispositif à semi-conducteurs, il offre une fiabilité et une longévité supérieures aux technologies plus anciennes comme les afficheurs à filament, sans pièces mobiles susceptibles de s'user. Sa faible consommation d'énergie le rend idéal pour les applications sur batterie ou soucieuses de l'énergie. Le dispositif est catégorisé pour l'intensité lumineuse et est proposé dans un boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS, répondant ainsi aux réglementations environnementales. Les marchés cibles typiques incluent l'instrumentation industrielle (par exemple, les indicateurs de tableau, les équipements de test), les appareils électroménagers (par exemple, les fours à micro-ondes, les cafetières), les affichages auxiliaires automobiles et divers systèmes embarqués nécessitant une lecture numérique fiable.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les paramètres électriques et optiques définissent les limites opérationnelles et les performances de l'afficheur. Une compréhension approfondie est essentielle pour une conception et une intégration correctes du circuit.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs spécifient les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées à un fonctionnement continu.

• Dissipation de puissance par puce :70 mW. C'est la puissance maximale qui peut être dissipée en toute sécurité sous forme de chaleur par une puce de segment LED individuelle.
• Courant direct de crête par puce :60 mA. Ce courant n'est autorisé qu'en conditions pulsées avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Il est utile pour les schémas de multiplexage ou pour atteindre une luminosité momentanément plus élevée.
• Courant direct continu par puce :La valeur nominale est de 25 mA à 25°C. De manière cruciale, cette valeur nominale se dégrade linéairement à un taux de 0,28 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) augmente au-dessus de 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal autorisé serait d'environ : 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,28 mA/°C) = 8,2 mA. Cette dégradation est critique pour la gestion thermique et la fiabilité à long terme.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +105°C. Le dispositif peut résister et fonctionner dans cette large plage de température.
• Température de soudure :Maximum 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesuré à 1,6 mm sous le plan d'assise. Ceci définit les contraintes du profil de soudage par refusion.

2.2 Caractéristiques optiques et électriques (Typiques @ 25°C)

Ces paramètres décrivent les performances du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité lumineuse moyenne (Iv) :500 (Min), 1300 (Typ), μcd (Microcandelas) à un courant direct (IF) de 1 mA. C'est la mesure de la sortie lumineuse perçue. La large plage indique un processus de tri ; les concepteurs doivent tenir compte de la valeur minimale pour la visibilité dans le pire des cas.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λp) :611 nm (Typique) à IF=20mA. C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :17 nm (Typique) à IF=20mA. Ceci indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une lumière plus monochromatique.
• Longueur d'onde dominante (λd) :605 nm (Typique) à IF=20mA. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant la couleur jaune-orange.
• Tension directe par segment (VF) :2,05 (Min), 2,6 (Typique) Volts à IF=20mA. Ceci est critique pour la conception du circuit de limitation de courant. Le pilote doit fournir suffisamment de tension pour surmonter cette chute.
• Courant inverse par segment (IR) :100 μA (Max) à une tension inverse (VR) de 5V. La fiche technique note explicitement que ce paramètre est uniquement à des fins de test, et que le dispositif ne doit pas être utilisé en continu sous polarisation inverse.
• Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse (Iv-m) :1,6:1 (Max) à IF=1mA. C'est une spécification cruciale pour l'uniformité de l'affichage. Cela signifie que le segment le plus lumineux ne sera pas plus de 1,6 fois plus lumineux que le segment le moins lumineux au sein du même chiffre, garantissant un aspect uniforme.
• Diaphonie :≤ 2,5%. Ceci spécifie la quantité maximale de fuite lumineuse non désirée d'un segment non alimenté lorsqu'un segment adjacent est allumé.

3. Explication du système de tri

La fiche technique indique que le dispositif est \"catégorisé pour l'intensité lumineuse.\" Cela implique un processus de tri où les unités fabriquées sont classées en fonction de la sortie lumineuse mesurée (Iv) à un courant de test standard (1mA). La plage spécifiée de 500 à 1300 μcd représente probablement l'étendue des différents lots disponibles. Les concepteurs peuvent sélectionner un lot spécifique pour les applications nécessitant une correspondance précise de la luminosité entre plusieurs afficheurs. Le rapport d'homogénéité d'intensité de 1,6:1 au sein d'une seule unité est un paramètre de performance garanti distinct pour l'uniformité segment à segment.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que le PDF fasse référence à des courbes caractéristiques typiques, le texte fourni n'inclut pas les graphiques réels. Sur la base du comportement standard des LED, ces courbes incluraient typiquement :

• Courant vs. Tension directe (Courbe I-V) :Montre la relation exponentielle. La tension directe (VF) augmente avec le courant et a un coefficient de température négatif (diminue lorsque la température augmente).
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (Courbe L-I) :Montre que la sortie lumineuse est approximativement linéaire avec le courant à des courants plus faibles mais peut saturer à des courants plus élevés en raison de l'affaiblissement thermique et de l'efficacité.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Démontre comment la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. Ceci est lié à l'exigence de dégradation du courant.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~611nm et la demi-largeur de ~17nm.

Les concepteurs doivent consulter la fiche technique complète pour ces graphiques afin de modéliser avec précision les performances dans des conditions non standard.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et tolérances

L'afficheur a une hauteur de chiffre de 0,39 pouce (9,8 mm). Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,25 mm sauf indication contraire. Les notes mécaniques clés incluent : une tolérance de décalage de l'extrémité des broches de ±0,4 mm, des limites sur les corps étrangers et la contamination par l'encre sur la surface des segments, une limite sur la flexion du réflecteur (≤1% de la longueur), et une limite sur les bulles dans le matériau du segment. La fiche technique recommande un diamètre de trou de PCB de 1,0 mm pour les broches.

5.2 Connexion des broches et schéma de circuit

Le dispositif a un empreinte de 16 broches, bien que toutes les positions n'aient pas de broches physiques ou de connexions électriques. Il est configuré comme un afficheur àAnode Commune. Le schéma de circuit interne montre que les anodes pour chaque chiffre (Chiffre 1, 2, 3) sont connectées ensemble en interne par chiffre. Chaque cathode de segment (A, B, C, D, E, F, G, et L/L1/L2 pour les points décimaux/indicateurs) est amenée à une broche séparée. Cette architecture est optimale pour un pilotage multiplexé, où un microcontrôleur alimente séquentiellement l'anode commune de chaque chiffre tout en présentant le motif pour ce chiffre sur les lignes de cathode partagées.

Résumé du brochage :Broche 2 : Anode Commune Chiffre 1 ; Broche 6 : Anode Commune Chiffre 2 ; Broche 8 : Anode Commune Chiffre 3. Cathodes : Broche 3 (E), 4 (C), 5 (D), 7 (L/L1/L2), 9 (G), 12 (B), 15 (A), 16 (F). Les broches 1, 10, 11, 13, 14 sont notées comme \"Pas de connexion et pas de broche.\"

6. Directives de soudage et d'assemblage

La spécification d'assemblage clé est le profil de température de soudure : un maximum de 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesuré à 1,6 mm sous le plan d'assise du boîtier. Ceci est une exigence standard de soudage par refusion sans plomb. Les concepteurs doivent s'assurer que leur processus d'assemblage PCB respecte cette limite pour éviter d'endommager les puces LED internes ou le boîtier plastique. Le diamètre de trou de PCB recommandé de 1,0 mm facilite l'insertion correcte des broches et la remontée de la soudure. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation. Pour le stockage, la plage de température spécifiée de -35°C à +105°C s'applique.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Circuits d'application typiques

La méthode de pilotage la plus courante est le multiplexage. Un microcontrôleur ou un circuit intégré pilote d'affichage dédié aurait trois lignes de sortie pour contrôler les trois anodes communes (via des transistors, car le courant pour un chiffre entier peut être significatif) et huit lignes de sortie pour contrôler les cathodes des segments (généralement via des résistances de limitation de courant ou un pilote à courant constant). Le microcontrôleur parcourt rapidement chaque chiffre, activant son anode et activant les cathodes pour les segments qui doivent être allumés pour ce chiffre. La persistance rétinienne crée l'illusion d'un affichage stable à trois chiffres.

7.2 Considérations de conception critiques

• Limitation de courant :Des résistances externes sont obligatoires pour chaque ligne de cathode (ou un pilote à courant constant) pour définir le courant direct (IF) pour les segments. La valeur est calculée en fonction de la tension d'alimentation (Vcc), de la tension directe de la LED (VF ~2,6V) et du courant souhaité (par exemple, 10-20 mA pour une bonne luminosité, en respectant la courbe de dégradation).
• Gestion thermique :La dégradation du courant avec la température est vitale. Dans des environnements à température ambiante élevée ou des boîtiers avec une mauvaise ventilation, le courant continu maximal doit être réduit en conséquence pour éviter la surchauffe et une dégradation accélérée.
• Fréquence de multiplexage :Doit être suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (généralement >60 Hz par chiffre). Le cycle de service affecte la luminosité perçue ; le courant moyen doit être pris en compte pour les calculs de puissance et thermiques.
• Angle de vision :Le large angle de vision est un avantage, mais la position de montage doit tout de même être considérée par rapport à l'utilisateur prévu.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux technologies plus anciennes comme les afficheurs à fluorescence sous vide (VFD) ou les afficheurs à incandescence, la LED AlInGaP offre une consommation d'énergie nettement inférieure, une fiabilité plus élevée et une insensibilité aux vibrations. Comparé aux LED rouges standard GaAsP, la technologie AlInGaP fournit une efficacité lumineuse beaucoup plus élevée (plus de lumière par mA) et une meilleure stabilité en fonction de la température et du temps. La combinaison spécifique d'une face gris clair avec des segments blancs dans ce dispositif améliore le contraste par rapport aux afficheurs tout rouges ou tout verts avec une face noire, améliorant potentiellement la lisibilité dans certaines conditions.

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

Q : Quel est le but des positions \"Pas de connexion et pas de broche\" ?

A : Cela est souvent fait pour maintenir une empreinte physique standard ou un espacement de broches qui peut être partagé avec d'autres variantes d'afficheurs dans une famille de produits, même si certaines broches ne sont pas utilisées électriquement dans ce modèle spécifique. Cela garantit la compatibilité mécanique.

Q : Comment interpréter le rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse de 1,6:1 ?

A : Cela garantit l'uniformité visuelle. Si vous mesurez tous les segments d'un chiffre au même courant, le segment le moins lumineux aura une intensité de \"X\", et le segment le plus lumineux aura une intensité ne dépassant pas \"1,6 * X\". Un rapport plus faible indique une meilleure uniformité.

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement avec un microcontrôleur 5V ?

A : Non. Vous devez utiliser des composants externes. Les broches GPIO du microcontrôleur ne peuvent pas fournir/absorber suffisamment de courant pour les LED (surtout le courant d'anode commune pour un chiffre entier). De plus, vous avez besoin de résistances de limitation de courant en série avec chaque cathode. Le circuit nécessite des transistors (par exemple, NPN/PNP ou MOSFET) pour commuter le courant plus élevé pour les anodes communes.

10. Exemple d'application pratique

Scénario : Conception d'un affichage simple de voltmètre à 3 chiffres.Un microcontrôleur avec un convertisseur analogique-numérique (ADC) mesure une tension. Le firmware convertit cette lecture en trois chiffres décimaux. En utilisant une routine de multiplexage, le microcontrôleur : 1) Éteint tous les pilotes d'anode de chiffre. 2) Envoie le motif de segment pour le chiffre des \"centaines\" sur les lignes de cathode (par exemple, pour afficher \"1\\