Fiche technique de l'afficheur LED LTP-537JD - Hauteur de chiffre 0,5 pouce - Couleur rouge hyper - Tension directe 2,6V - Dissipation de puissance 70mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-537JD est un module d'affichage alphanumérique à un chiffre haute performance, conçu pour les applications nécessitant une représentation claire et lumineuse de caractères numériques et alphabétiques limités. Sa fonction principale est de fournir une sortie visuelle via des segments adressables individuellement qui forment les caractères. L'appareil est conçu en mettant l'accent sur la fiabilité et les performances optiques pour les interfaces électroniques industrielles, d'instrumentation et grand public.

L'afficheur utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) avancé pour ses éléments émetteurs de lumière. Cette technologie est spécifiquement choisie pour son efficacité à produire une lumière rouge de haute luminosité. Les puces sont fabriquées sur un substrat GaAs (Arséniure de Gallium) non transparent, ce qui améliore le contraste en empêchant la diffusion et la réflexion internes de la lumière, dirigeant ainsi davantage de lumière émise vers l'avant à travers les segments. La présentation visuelle comporte une face avant noire, qui augmente considérablement le rapport de contraste en absorbant la lumière ambiante, combinée à des zones de segments blancs qui laissent passer la lumière rouge émise, ce qui donne des caractères nets et bien définis sur un fond sombre.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cet afficheur découlent de sa conception et de sa construction optoélectroniques. L'utilisation de LED AlInGaP offreune intensité lumineuse élevéeet une excellente efficacité dans le spectre rouge. Laconception à face noire et segments blancsest une caractéristique essentielle pour obtenir un contraste élevé, rendant l'afficheur facilement lisible sous diverses conditions d'éclairage, y compris une lumière ambiante vive. Lessegments continus et uniformesgarantissent un aspect cohérent et professionnel des caractères formés, sans espaces visibles ou irrégularités dans les zones éclairées.

L'appareil est catégorisé selon l'intensité lumineuse, ce qui signifie que les unités sont triées ou testées pour garantir qu'elles atteignent des seuils de luminosité spécifiques, assurant ainsi une cohérence dans les séries de production. Sonlarge angle de visiongarantit la lisibilité depuis des positions hors axe, ce qui est crucial pour les équipements montés sur panneau. Lafaible consommation d'énergiepar segment le rend adapté aux applications alimentées par batterie ou soucieuses de l'énergie. Enfin, safiabilité à l'état solideimplique une longue durée de vie opérationnelle sans pièces mobiles, résistante aux chocs et aux vibrations.

Le marché cible de ce composant comprend les panneaux de contrôle industriel, les équipements de test et de mesure, les dispositifs médicaux, les tableaux de bord automobiles (pour les affichages auxiliaires), les systèmes de point de vente et les appareils électroménagers où un affichage à un chiffre est requis pour les réglages, les compteurs ou les indicateurs d'état.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les paramètres électriques et optiques définissent les limites de fonctionnement et les caractéristiques de performance de l'afficheur. Leur compréhension 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 à l'appareil peuvent survenir. Elles ne sont pas des conditions de fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW. C'est la puissance maximale autorisée qui peut être dissipée sous forme de chaleur par un seul segment LED dans n'importe quelle condition. Le dépassement peut entraîner une surchauffe et une dégradation accélérée ou une défaillance.
• Courant direct de crête par segment :90 mA. Ceci est autorisé uniquement dans des conditions pulsées avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. C'est utile pour les schémas de multiplexage ou pour atteindre une luminosité momentanément plus élevée.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. C'est le courant maximum recommandé pour un fonctionnement constant. Un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C est spécifié, ce qui signifie que le courant continu maximal autorisé diminue linéairement lorsque la température ambiante (Ta) dépasse 25°C pour éviter une surcontrainte thermique.
• Tension inverse par segment :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à celle-ci peut entraîner la rupture de la jonction PN de la 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 large plage de température, adaptée à la plupart des environnements non extrêmes.
• Température de soudure :260°C pendant 3 secondes à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise. Ceci fournit des directives pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion pour éviter d'endommager le boîtier plastique ou les liaisons internes.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les valeurs typiques et maximales/minimales dans des conditions de test spécifiées (généralement à Ta=25°C). Elles décrivent les performances de l'appareil pendant le fonctionnement normal.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :320 μcd (Min), 700 μcd (Typ) à I_F=1mA. C'est une mesure de la sortie lumineuse. La catégorisation mentionnée dans les caractéristiques regroupe probablement les appareils en fonction de ce paramètre (par exemple, des catégories standard et haute luminosité).
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :650 nm (Typ) à I_F=20mA. C'est la longueur d'onde à laquelle la sortie spectrale est la plus forte, la plaçant dans la région rouge hyper du spectre visible.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :639 nm (Typ) à I_F=20mA. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant la couleur. La différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante est due à la forme du spectre d'émission.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (Typ) à I_F=20mA. Ceci indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une lumière plus monochromatique. 20 nm est typique pour les LED rouges AlInGaP.
• Tension directe par segment (V_F) :2,1V (Min), 2,6V (Typ) à I_F=20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit. Elle est cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant. La tension d'alimentation du pilote doit être supérieure à cette valeur.
• Courant inverse par segment (I_R) :100 μA (Max) à V_R=5V. 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). Ceci spécifie le rapport maximal autorisé entre le segment le plus lumineux et le moins lumineux au sein d'un même appareil lorsqu'il est piloté dans les mêmes conditions (I_F=1mA). Un rapport de 2:1 garantit une uniformité d'apparence raisonnable.

Note de mesure :L'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'un capteur et d'un filtre qui se rapprochent de la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, garantissant que les valeurs correspondent à la perception visuelle humaine.

3. Explication du système de catégorisation

La fiche technique indique que le produit est"catégorisé selon l'intensité lumineuse."Cela implique un processus de tri ou de catégorisation.

• Catégorisation par intensité lumineuse :Après fabrication, chaque afficheur est testé pour sa sortie lumineuse à un courant standard (probablement 1mA ou 20mA). Ils sont ensuite regroupés en différentes catégories ou bacs en fonction de leur I_V mesurée. Par exemple, une catégorie peut contenir des appareils avec une I_V entre 320-500 μcd, et une catégorie premium peut contenir des appareils de 500-700 μcd. Cela permet aux clients de sélectionner un niveau de cohérence adapté à leur application, assurant une luminosité uniforme sur plusieurs chiffres dans un système. La fiche technique fournit la plage min/typ globale, mais les codes de catégorie spécifiques font généralement partie des informations de commande complètes.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes typiques pour un tel appareil incluraient :

• Courant vs. Tension directe (Courbe I-V) :Montre la relation exponentielle. La tension directe (V_F) augmente avec le courant (I_F). La courbe dépend de la température, avec V_F qui diminue lorsque la température de jonction augmente pour un courant donné.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (I_V vs. I_F) :Montre généralement une augmentation linéaire ou légèrement sous-linéaire de la sortie lumineuse avec l'augmentation du courant jusqu'à un certain point, après quoi l'efficacité diminue en raison des effets thermiques.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Montre comment la sortie lumineuse diminue lorsque la température ambiante (et donc de jonction) augmente. Les LED AlInGaP ont un coefficient de température négatif relativement fort pour la sortie lumineuse.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant un pic autour de 650 nm et une demi-largeur d'environ 20 nm, confirmant la couleur rouge hyper.

Ces courbes sont essentielles pour concevoir des pilotes qui compensent les changements de température et pour comprendre le comportement de la luminosité dans différentes conditions de fonctionnement.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier et montage

L'appareil présente un boîtier d'afficheur LED standard. Les notes dimensionnelles clés de la fiche technique incluent que toutes les dimensions sont en millimètres, avec des tolérances standard de ±0,25 mm (0,01") sauf indication contraire. L'empreinte exacte, l'espacement des broches, la hauteur du chiffre (12,7mm) et la taille globale du boîtier sont définis dans le dessin dimensionnel, ce qui est crucial pour la conception du PCB (Carte de Circuit Imprimé) afin d'assurer un ajustement et un alignement corrects dans la découpe.

5.2 Connexion des broches et polarité

Le LTP-537JD est un afficheur àcathode commune. Cela signifie que les 18 segments (16 segments de caractères plus un point décimal à droite) partagent une connexion négative commune (Cathode) sur la broche 18. Chaque segment individuel a sa propre broche d'anode dédiée (Broches 1-17). Cette configuration est courante et simplifie les circuits de pilotage en multiplexage, où la cathode commune est commutée à la masse tandis que les anodes souhaitées sont activées via des résistances de limitation de courant.

Le brochage liste explicitement la connexion pour chaque broche, associant les numéros de broches physiques aux fonctions des segments (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, et D.P. pour le point décimal). Un schéma de circuit interne montrerait typiquement cet arrangement à cathode commune.

6. Directives de soudure et d'assemblage

La directive principale fournie concerne le processus de soudure lui-même :260°C pendant 3 secondes, mesuré à un point situé à 1/16 de pouce (1,6 mm) en dessous du plan d'assise du boîtier. C'est un paramètre de profil de refusion standard. Il est crucial de s'y conformer pour éviter :

• Les dommages thermiques à l'époxy plastique du boîtier, qui peuvent provoquer une décoloration ou une fissuration.
• La surchauffe des fils de liaison internes connectant les puces LED aux broches.
• L'exposition de la puce semi-conductrice à une température excessive.

Les précautions générales de manipulation doivent également être observées : éviter les contraintes mécaniques sur les broches, utiliser des précautions ESD (Décharge Électrostatique) pendant la manipulation, et stocker dans des conditions anti-statiques et sèches appropriées dans la plage de stockage spécifiée de -35°C à +85°C.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Circuits d'application typiques

La méthode de pilotage la plus courante est lemultiplexage. Puisqu'il s'agit d'un appareil à cathode commune, un microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage dédié peut évacuer le courant par la broche de cathode commune (Broche 18) tout en fournissant du courant aux broches d'anode spécifiques pour les segments qui doivent être allumés. Plusieurs chiffres peuvent être multiplexés en faisant rapidement tourner la cathode active de chaque chiffre tout en présentant les données de segment correspondantes sur les lignes d'anode partagées. Cela réduit considérablement le nombre de broches d'E/S de microcontrôleur requises.

A Une résistance de limitation de courant est obligatoirepour chaque ligne d'anode (ou un pilote à courant régulé). La valeur de la résistance est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. En utilisant la V_F typique de 2,6V à 20mA et une alimentation de 5V : R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ohms. Une résistance standard de 120Ω serait utilisée. La puissance nominale de la résistance doit être vérifiée : P = I²* R = (0,02)²* 120 = 0,048W, donc une résistance standard de 1/8W (0,125W) est suffisante.

7.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Bien que les segments individuels dissipent peu de puissance (max 70mW), la chaleur collective provenant de plusieurs segments allumés ou d'un fonctionnement à haute température ambiante doit être prise en compte. Assurez une ventilation adéquate et tenez compte du déclassement du courant au-dessus de 25°C.
• Angle de vision et contraste :Le large angle de vision et la conception à haut contraste le rendent adapté aux panneaux où l'utilisateur peut ne pas être directement face à l'appareil. La face noire est particulièrement bénéfique dans les environnements à forte lumière ambiante.
• Logiciel pour la génération de caractères :Une table de correspondance dans le firmware du microcontrôleur de pilotage est nécessaire pour mapper les caractères alphanumériques (par exemple, '0'-'9', 'A', 'C', 'E', 'F') à la bonne combinaison des 16 segments.

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

Q1 : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur 3,3V ?

R : Possible, mais avec une luminosité réduite. La V_F typique est de 2,6V. Avec une alimentation de 3,3V, la marge de tension pour la résistance de limitation de courant n'est que de 0,7V (3,3V - 2,6V). Pour atteindre 20mA, vous auriez besoin d'une résistance de 35Ω (0,7V / 0,02A). Cependant, la V_F réelle peut être aussi basse que 2,1V, ce qui entraînerait un courant plus élevé avec la même résistance, dépassant potentiellement les limites. Un pilote à courant constant ou une caractérisation minutieuse est recommandé pour les systèmes 3,3V.

Q2 : Quelle est la différence entre la longueur d'onde "de crête" et "dominante" ?

R : La longueur d'onde de crête est le pic physique du spectre d'émission de lumière. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique pure qui semblerait avoir la même couleur que la sortie de la LED pour l'œil humain. En raison de la forme spectrale, elles diffèrent souvent légèrement.

Q3 : Comment atteindre la luminosité maximale ?

R : Fonctionnez au courantcontinumaximal nominal de 25mA par segment (à 25°C ambiant), en assurant une dissipation thermique correcte. Ne dépassez pas la limite de dissipation de puissance de 70mW. Pour des impulsions courtes, vous pourriez utiliser le courant de crête de 90mA sous le cycle de service spécifié.

Q4 : Pourquoi y a-t-il un rapport d'appariement d'intensité lumineuse ?

R : Les variations de fabrication provoquent de légères différences de sortie lumineuse entre les segments, même au même courant. Le rapport de 2:1 garantit qu'au sein d'une unité, aucun segment ne sera plus de deux fois plus lumineux qu'un autre, assurant l'uniformité visuelle du caractère.

9. Introduction technologique et tendances

9.1 Technologie LED AlInGaP

Le LTP-537JD utilise le matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour ses puces LED. Ce système de matériau est particulièrement efficace pour produire de la lumière dans les longueurs d'onde ambre, rouge et rouge hyper (environ 590-650 nm). Comparé aux technologies plus anciennes comme le GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée (plus de lumière par watt électrique), une meilleure stabilité thermique et une durée de vie plus longue. La croissance des couches épitaxiales sur un substrat GaAs non transparent, comme utilisé ici, est une approche courante qui améliore l'efficacité d'extraction de la lumière en réfléchissant la lumière émise qui serait autrement perdue dans le substrat vers le haut de la puce.

9.2 Contexte et tendances de la technologie d'affichage

Bien que les afficheurs OLED et LCD à matrice de points multi-chiffres soient maintenant courants pour les graphiques complexes, les afficheurs LED segmentés comme le LTP-537JD restent très pertinents pour les applications nécessitant une fiabilité extrême, un fonctionnement dans une large plage de températures, une haute luminosité, une simplicité et un faible coût pour afficher des nombres et des lettres simples en format fixe. La tendance pour ces afficheurs n'est pas nécessairement vers une résolution plus élevée, mais vers une efficacité améliorée (courant de fonctionnement plus faible pour la même luminosité), des rapports de contraste améliorés, des angles de vision plus larges, et parfois l'intégration de l'électronique de pilotage dans le boîtier. Le principe fondamental de l'électroluminescence dans une jonction PN semi-conductrice reste inchangé, mais la science des matériaux et les techniques d'emballage continuent d'améliorer leurs performances.