Fiche technique de l'afficheur LED LTC-4624JR - Hauteur de chiffre 0,4 pouce - Rouge super (631nm) - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-4624JR est un module d'afficheur LED sept segments triple chiffre, compact et haute performance. Son application principale concerne les équipements électroniques nécessitant des affichages numériques clairs et lumineux, tels que les instruments de test, les panneaux de contrôle industriel, les terminaux de point de vente et les appareils grand public. L'avantage principal de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technologie semi-conductrice AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour les puces LED, offrant une efficacité lumineuse et une pureté de couleur supérieures dans le spectre rouge par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP. Cela se traduit par une excellente apparence des caractères avec une luminosité et un contraste élevés, rendant les chiffres facilement lisibles même dans diverses conditions d'éclairage ambiant. Le dispositif est catégorisé selon son intensité lumineuse, permettant un appariement cohérent de la luminosité dans les applications multi-afficheurs.

1.1 Caractéristiques principales et description du dispositif

L'afficheur présente plusieurs caractéristiques notables contribuant à sa fiabilité et ses performances. Il possède une hauteur de chiffre de 0,4 pouce (10,0mm), offrant un bon équilibre entre taille et lisibilité. Les segments sont continus et uniformes, assurant une apparence nette et professionnelle. Il fonctionne avec une faible consommation d'énergie, améliorant l'efficacité énergétique. Sa construction à l'état solide garantit une haute fiabilité et une longue durée de vie opérationnelle. De plus, le boîtier est sans plomb, conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), le rendant adapté à la fabrication électronique moderne.

La référence spécifique, LTC-4624JR, désigne un dispositif avec des puces LED AlInGaP Rouge Super disposées en configuration à cathode commune multiplexée. Il inclut un point décimal à droite pour chaque chiffre. Le design visuel présente un fond gris avec des segments blancs, maximisant le contraste et améliorant la lisibilité.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Comprendre les valeurs maximales absolues est crucial pour assurer la fiabilité à long terme de l'afficheur. Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. La puissance dissipée par segment est de 70 mW. Le courant direct de crête par segment est de 90 mA, mais cela n'est permis que dans des conditions d'impulsion spécifiques : un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Le courant direct continu par segment est de 25 mA à 25°C, et il diminue linéairement à un taux de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante augmente. Cette déclassement est essentiel pour la gestion thermique. Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement et de stockage de -35°C à +85°C. La condition de refusion de la soudure est spécifiée à 260°C pendant 3 secondes à une distance de 1/16 de pouce (environ 1,6mm) en dessous du plan d'assise du composant sur le PCB.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les caractéristiques électriques et optiques sont mesurées à une température ambiante standard de 25°C. L'intensité lumineuse moyenne (Iv) varie d'un minimum de 200 µcd à une valeur typique de 650 µcd pour un courant direct (IF) de 1 mA. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 639 nm, et la longueur d'onde dominante (λd) est de 631 nm à IF=20mA, le plaçant fermement dans la région de couleur rouge super. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 20 nm, indiquant une couleur relativement pure. La tension directe (VF) par puce LED est comprise entre 2,0V (min) et 2,6V (max) à 20mA. Le courant inverse (IR) par segment a un maximum de 100 µA pour une tension inverse (VR) de 5V. Il est extrêmement important de noter que cette valeur de tension inverse est uniquement à des fins de test ; un fonctionnement continu en polarisation inverse doit être évité dans le circuit d'application. Le rapport d'appariement de l'intensité lumineuse entre segments dans une zone lumineuse similaire est de 2:1 maximum, assurant une uniformité visuelle. Des notes supplémentaires précisent que la diaphonie entre segments doit être ≤2,5% et la tolérance de tension directe est de ±0,1V.

3. Informations mécaniques et sur le boîtier

L'afficheur est fourni dans un format traversant DIP (Dual In-line Package) standard. Les dimensions du boîtier sont détaillées dans la fiche technique, toutes les mesures étant en millimètres. Les principales tolérances incluent ±0,25mm pour la plupart des dimensions et une tolérance de décalage de l'extrémité des broches de ±0,4mm. Les notes de contrôle qualité spécifient des limites pour les corps étrangers sur les segments (≤10mil), la flexion du réflecteur (≤1% de la longueur), les bulles dans les segments (≤10mil) et la contamination par l'encre sur la surface (≤20mil). Pour la conception du PCB, un diamètre de trou de 1,0mm est recommandé pour les broches.

3.1 Connexion des broches et circuit interne

Le dispositif a une configuration à 14 broches, bien que toutes les positions ne soient pas utilisées. Il utilise une architecture à cathode commune multiplexée. Le schéma de circuit interne montre que chacun des trois chiffres partage sa connexion d'anode (anode commune pour les chiffres 1, 2 et 3 sur les broches 1, 5 et 7 respectivement). Les cathodes des segments (A-G et DP) sont connectées à travers les chiffres. De plus, il y a des cathodes séparées pour les LED de droite (L1, L2, L3) qui partagent une anode commune sur la broche 14. Ce schéma de multiplexage réduit le nombre de broches de pilotage nécessaires de 24 (3 chiffres * 8 segments) à 14, simplifiant le circuit d'interface. Le brochage est le suivant : Broche 1 : Anode Commune Chiffre 1 ; Broche 2 : Cathode E ; Broche 3 : Cathode C, L3 ; Broche 4 : Cathode D ; Broche 5 : Anode Commune Chiffre 2 ; Broche 6 : Cathode DP ; Broche 7 : Anode Commune Chiffre 3 ; Broche 8 : Cathode G ; Broches 9,10,13 : Non Connectées ; Broche 11 : Cathode B, L2 ; Broche 12 : Cathode A, L1 ; Broche 14 : Anode Commune L1,L2,L3 ; Broche 15 : Cathode F.

4. Lignes directrices d'application et considérations de conception

4.1 Pilotage et conception de circuit

Pour des performances et une longévité optimales, plusieurs précautions d'application doivent être respectées. L'afficheur est destiné aux équipements électroniques ordinaires. L'utilisation d'une méthode de pilotage à courant constant est fortement recommandée par rapport au pilotage à tension constante. Cela garantit une sortie lumineuse cohérente quelles que soient les variations de la tension directe (VF) des puces LED individuelles dans l'afficheur. Le circuit de pilotage doit être conçu pour s'adapter à toute la plage de VF (2,0V à 2,6V) pour garantir que le courant de pilotage souhaité soit toujours délivré. Le circuit doit également intégrer une protection contre les tensions inverses et les pics de tension transitoires lors de la mise sous tension ou de l'arrêt, car une polarisation inverse peut provoquer une migration métallique et entraîner une augmentation des fuites ou des courts-circuits. Le courant de fonctionnement sûr doit être déclassé en fonction de la température ambiante maximale prévue dans l'application finale, en utilisant le facteur de déclassement de 0,33 mA/°C des valeurs maximales absolues.

4.2 Considérations thermiques et environnementales

Dépasser le courant de fonctionnement recommandé ou la température peut entraîner une dégradation sévère de la sortie lumineuse ou une défaillance prématurée. Les concepteurs doivent assurer une dissipation thermique adéquate dans l'application. Les changements rapides de température ambiante, en particulier dans les environnements à forte humidité, doivent être évités car ils peuvent provoquer de la condensation sur l'afficheur, entraînant potentiellement des problèmes électriques ou optiques. Les contraintes mécaniques sur le corps de l'afficheur doivent être évitées lors de l'assemblage ; des outils ou méthodes inappropriés ne doivent pas être utilisés.

4.3 Notes d'assemblage et d'interface

Si un film décoratif ou une surcouche est utilisé, il est généralement fixé avec un adhésif sensible à la pression. Il n'est pas recommandé de laisser ce côté du film en contact étroit avec un panneau avant ou un couvercle, car une force externe pourrait le déplacer. Pour les applications utilisant deux afficheurs ou plus dans un ensemble, il est recommandé d'utiliser des afficheurs du même code BIN d'intensité lumineuse pour éviter des différences notables de luminosité (inégalité de teinte). Si le produit final nécessite que l'afficheur subisse des tests de chute ou de vibration, les conditions de test spécifiques doivent être évaluées à l'avance.

5. Stockage et manipulation

Un stockage approprié est essentiel pour maintenir la soudabilité et les performances. Les conditions de stockage recommandées pour l'afficheur LED dans son emballage d'origine sont une température comprise entre 5°C et 30°C et une humidité relative inférieure à 60% HR. Le stockage en dehors de ces conditions peut entraîner l'oxydation des broches du composant. Il est conseillé de consommer les stocks rapidement et d'éviter le stockage à long terme de grandes quantités. Si le sac barrière contre l'humidité a été ouvert pendant plus de six mois, un processus de cuisson à 60°C pendant 48 heures est recommandé avant l'assemblage, l'assemblage devant être terminé dans la semaine suivant la cuisson.

6. Courbes de performance et système de binning

La fiche technique fait référence à des courbes de caractéristiques électriques/optiques typiques, qui illustreraient normalement la relation entre le courant direct (IF) et l'intensité lumineuse (Iv), la tension directe (VF) en fonction de la température, et la distribution spectrale. Ces courbes sont vitales pour les concepteurs afin de prédire les performances dans des conditions non standard. Le dispositif est catégorisé (binné) selon son intensité lumineuse. Cela signifie que les unités sont testées et regroupées en fonction de leur sortie lumineuse mesurée à un courant de test standard. L'utilisation d'afficheurs du même bin dans une application multi-unités assure une cohérence visuelle. Bien que l'extrait PDF ne détaille pas le binning de longueur d'onde ou de tension, les spécifications strictes sur la longueur d'onde dominante (631nm) et la tolérance de tension directe (±0,1V) fournissent intrinsèquement un degré élevé d'uniformité.

7. Comparaison et différenciation techniques

La différenciation principale du LTC-4624JR réside dans l'utilisation de la technologie AlInGaP pour les LED rouges. Par rapport aux anciennes LED rouges GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, résultant en une luminosité plus grande pour le même courant de pilotage, ou une luminosité équivalente à une puissance inférieure. Il fournit également une couleur rouge plus saturée et pure (longueur d'onde dominante ~631nm) par rapport à la teinte souvent rouge-orangé du GaAsP. La conception à cathode commune multiplexée offre une interface économe en broches par rapport aux afficheurs à pilotage statique, réduisant les besoins en E/S de microcontrôleur ou en CI de pilotage. Le fond gris avec segments blancs est un choix de conception qui améliore le contraste, le rendant préférable aux schémas de couleur tout rouge ou à faible contraste dans de nombreuses applications.

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

Q : Quel est le but des broches "L1, L2, L3" mentionnées dans le brochage ?

R : Ce sont des broches de cathode pour des LED supplémentaires, probablement positionnées sur le côté droit de chaque chiffre (par exemple, pour un deux-points dans un affichage d'horloge ou d'autres indicateurs). Elles partagent une anode commune sur la broche 14 et peuvent être contrôlées indépendamment des chiffres sept segments.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un microcontrôleur 5V en utilisant des résistances de limitation de courant ?

R : Oui, mais un calcul minutieux est nécessaire. En supposant une VF de 2,6V (max) et un IF souhaité de 20mA, la résistance série requise serait R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Vous devez vous assurer que la broche du microcontrôleur peut absorber ou fournir le courant multiplexé requis. Un CI de pilotage dédié (comme un MAX7219 ou HT16K33) est souvent une solution plus robuste.

Q : Le courant continu max absolu est de 25mA à 25°C mais il est déclassé. Quel courant dois-je utiliser pour un fonctionnement fiable à 50°C ?

R : En utilisant le facteur de déclassement de 0,33 mA/°C : Augmentation de température = 50°C - 25°C = 25°C. Déclassement du courant = 25°C * 0,33 mA/°C = 8,25 mA. Par conséquent, le courant continu maximum recommandé à 50°C est de 25 mA - 8,25 mA =16,75 mA. Fonctionner à ce courant ou en dessous garantit la fiabilité.

Q : Pourquoi la polarisation inverse est-elle si fortement déconseillée ?

R : Appliquer une tension inverse (même les 5V utilisés pour le test IR) peut provoquer une électromigration des atomes métalliques au sein de la jonction semi-conductrice. Avec le temps, cela peut créer des chemins conducteurs, entraînant une augmentation du courant de fuite ou un court-circuit permanent, rendant le segment inopérant.

9. Principe de fonctionnement

Un afficheur sept segments est un assemblage de sept barres LED (segments A à G) disposées en forme de "8", plus une LED supplémentaire pour un point décimal (DP). En allumant sélectivement des combinaisons spécifiques de ces segments, tous les chiffres décimaux (0-9) et certaines lettres peuvent être formés. Le LTC-4624JR intègre trois de ces assemblages de chiffres dans un seul boîtier. Il utilise une conception à cathode commune multiplexée. Dans ce schéma, toutes les anodes pour le même segment sur différents chiffres sont connectées ensemble en interne. Les cathodes pour chaque chiffre sont séparées. Pour afficher un nombre, le microcontrôleur active (met à l'état haut) les anodes des segments qui doivent être allumés pour le caractère souhaité sur tous les chiffres. Il met ensuite à la masse (met à l'état bas) la cathode du chiffre spécifique où ce caractère doit apparaître. Ce processus est répété rapidement pour chaque chiffre (typiquement à une fréquence >100Hz). En raison de la persistance rétinienne, les trois chiffres semblent être allumés simultanément et continuellement. Cette méthode réduit considérablement le nombre de lignes de contrôle nécessaires par rapport au câblage individuel de chacun des 24 segments (3 chiffres * 8 segments).

10. Tendances de développement et contexte

Le LTC-4624JR représente une technologie mature et fiable pour les afficheurs numériques traversants. La tendance plus large dans la technologie d'affichage évolue vers les boîtiers CMS (Composants Montés en Surface) pour un assemblage automatisé, une densité plus élevée et des profils plus fins. Pour les afficheurs sept segments, cela signifie des boîtiers comme les LED CMS sur un PCB flexible ou des conceptions COB (Chip-On-Board). Il y a également une poussée continue vers des matériaux LED plus efficaces, l'AlInGaP étant une norme pour le rouge/orange/jaune et l'InGaN pour le bleu/vert/blanc. Bien que les OLED et les LCD à matrice de points offrent plus de flexibilité graphique, les afficheurs LED sept segments restent dominants dans les applications où une luminosité élevée, de larges angles de vision, une tolérance extrême aux températures et des affichages numériques simples sont primordiaux, comme dans l'équipement industriel, automobile et extérieur. Les principes de multiplexage et de pilotage à courant constant discutés pour ce dispositif restent fondamentaux pour l'interface avec la plupart des afficheurs LED multi-chiffres modernes, quel que soit le type de boîtier.