Fiche technique de l'afficheur LED LTD-5023AJD - Hauteur de chiffre 0,56 pouce - Tension directe 2,6V - Couleur Rouge Hyper - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTD-5023AJD est un module d'afficheur LED à deux chiffres, sept segments plus point décimal. Il présente une hauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,22 mm), offrant une sortie numérique claire et lisible adaptée à diverses applications d'instrumentation et d'affichage. Le dispositif utilise des puces LED Rouge Hyper AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) de pointe, épitaxiées sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs). Cette technologie est reconnue pour son haut rendement et ses excellentes performances lumineuses. L'afficheur présente un fond gris clair avec des segments blancs, offrant une apparence classique et à fort contraste qui améliore la lisibilité dans diverses conditions d'éclairage.

1.1 Avantages principaux

• Haute luminosité & Contraste :La technologie AlInGaP délivre une intensité lumineuse supérieure, garantissant une visibilité optimale de l'affichage.
• Large angle de vision :Assure une luminosité et une couleur homogènes sur une large plage de positions d'observation.
• Faible consommation :Conçu pour un fonctionnement économe en énergie, le rendant adapté aux appareils alimentés par batterie ou soucieux de l'efficacité énergétique.
• Excellente apparence des caractères :Caractérisé par des segments continus et uniformes pour un affichage numérique net et professionnel.
• Fiabilité de la technologie à l'état solide :Les LED offrent une longue durée de vie opérationnelle et une robustesse aux chocs et vibrations par rapport à d'autres technologies d'affichage.
• Catégorisé selon l'intensité lumineuse :Les dispositifs sont triés pour assurer des niveaux de luminosité cohérents, facilitant l'uniformité de conception.
• Boîtier sans plomb :Conforme aux réglementations environnementales (ex. : RoHS).

1.2 Marché cible

Cet afficheur est idéal pour les applications nécessitant des indicateurs numériques fiables, lumineux et faciles à lire. Les cas d'utilisation courants incluent les équipements de test et de mesure, les panneaux de contrôle industriel, les dispositifs médicaux, les appareils électroménagers, les tableaux de bord automobiles (affichages secondaires) et les terminaux de point de vente.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW maximum.
• Courant direct de crête par segment :90 mA (à 1 kHz, rapport cyclique de 10%). Cette valeur est pour un fonctionnement en impulsions permettant d'atteindre une luminosité instantanée plus élevée sans surchauffe.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Ce courant diminue linéairement à un taux de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante dépasse 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal autorisé serait d'environ : 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) = 5,2 mA.
• Tension inverse par segment :5 V maximum. Le dépassement de cette valeur peut entraîner la rupture de la jonction LED.
• Plage de température de fonctionnement & de stockage :-35°C à +85°C.
• Température de soudure :Résiste à un maximum de 260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1,6 mm sous le plan d'assise, ce qui est critique pour les procédés de soudure par refusion sans plomb.

2.2 Caractéristiques électriques & optiques (Ta=25°C)

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de test spécifiées.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Varie de 320 μcd (min) à 700 μcd (max) à un courant direct (I_F) de 1 mA. À 10 mA, l'intensité typique est de 16250 μcd (16,25 mcd). Ce haut rendement est une caractéristique de la technologie AlInGaP.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :650 nm (typique). Ceci définit le pic spectral de la lumière émise, la plaçant dans la région du rouge hyper du spectre.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (typique). Ceci indique la pureté spectrale ; une largeur plus étroite signifie une couleur plus monochromatique.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :639 nm (typique). C'est la longueur d'onde perçue par l'œil humain et elle est cruciale pour la spécification de la couleur.
• Tension directe par segment (V_F) :2,1 V (min), 2,6 V (typique) à I_F=20 mA. Ce paramètre est essentiel pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse par segment (I_R) :100 μA (max) à une tension inverse (V_R) de 5V.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :2:1 (max) à I_F=1 mA. Ceci spécifie la variation de luminosité maximale autorisée entre les segments d'un même dispositif, assurant une uniformité visuelle.

Note : Les mesures d'intensité lumineuse utilisent un capteur et un filtre approximant la courbe de réponse photopique de l'œil CIE pour une précision pertinente à la vision humaine.

3. Explication du système de tri

La fiche technique indique que le dispositif est \"Catégorisé selon l'intensité lumineuse.\" Cela implique un processus de tri où les afficheurs sont classés en fonction de leur sortie optique mesurée à un courant de test standard (probablement 1 mA ou 10 mA). Les concepteurs peuvent sélectionner des catégories pour garantir une luminosité cohérente entre plusieurs unités d'un produit, évitant des variations visibles entre les afficheurs. Bien que des codes de catégorie spécifiques ne soient pas fournis dans cet extrait, les catégories typiques sont définies par des plages d'intensité lumineuse (ex. : Catégorie A : 500-600 μcd, Catégorie B : 600-700 μcd).

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux \"Courbes typiques des caractéristiques électriques / optiques.\" Bien qu'elles ne soient pas affichées dans le texte fourni, ces courbes incluent généralement :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation entre la tension directe et le courant pour un segment. Elle est non linéaire, avec une tension de seuil d'environ 1,8-2,0V pour l'AlInGaP, atteignant la valeur typique de 2,6V à 20 mA.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :Un graphique montrant comment la sortie lumineuse augmente avec le courant. Elle est généralement linéaire à faible courant mais peut saturer à des courants plus élevés en raison des effets thermiques.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Démontre comment la sortie lumineuse diminue lorsque la température augmente. Les LED AlInGaP ont de bonnes performances à haute température par rapport à d'autres matériaux, mais une dérive thermique est toujours nécessaire.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~650 nm et la demi-largeur de 20 nm.

Ces courbes sont vitales pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard et pour optimiser les conditions de pilotage selon les besoins spécifiques de l'application (ex. : maximiser la luminosité vs. maximiser l'efficacité ou la durée de vie).

5. Informations mécaniques & sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est fourni dans un boîtier double en ligne (DIP) standard. Toutes les dimensions sont spécifiées en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm (0,01\"). Le contour exact, l'espacement des segments, l'espacement des broches et les dimensions globales (hauteur/largeur/longueur) sont définis dans le dessin de cotes à la page 2 de la fiche technique. Ce dessin est critique pour la conception de l'empreinte PCB et l'intégration mécanique dans le produit final.

5.2 Connexion des broches & Circuit interne

Le LTD-5023AJD est un afficheur de typecathode commune. Cela signifie que les cathodes (bornes négatives) des LED pour chaque chiffre sont connectées ensemble en interne. Le brochage est le suivant :

• Broches 1-4, 15-18 : Contrôlent les segments (A, B, C, D, E, F, G, DP) duChiffre 1.
• Broches 5-13 : Contrôlent les segments (A, B, C, D, E, F, G, DP) et la cathode commune duChiffre 2.
• Broche 14 : Cathode commune pour leChiffre 1.

Le schéma de circuit interne montre l'agencement des 14 segments LED (7 par chiffre, plus deux points décimaux) et leur connexion aux 18 broches. Un multiplexage est nécessaire pour piloter les deux chiffres : en activant alternativement la cathode du Chiffre 1 et du Chiffre 2 tout en fournissant les signaux d'anode pour les segments souhaités du chiffre actif, les deux chiffres peuvent être contrôlés avec moins de lignes d'E/S.

6. Recommandations de soudure & d'assemblage

La caractéristique maximale absolue spécifie un profil de température de soudure : le boîtier peut résister à une température de pointe de 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à un point situé à 1,6 mm (1/16 de pouce) sous le plan d'assise (c'est-à-dire sur le PCB près de la broche). Il s'agit d'une valeur standard pour les procédés de soudure par refusion sans plomb (ex. : utilisant de la soudure SAC305). Les concepteurs doivent s'assurer que le profil de leur four de refusion reste dans ces limites pour éviter d'endommager les puces LED ou le boîtier plastique. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation. Le stockage doit se faire dans la plage spécifiée de -35°C à +85°C dans un environnement à faible humidité.

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques

Pour piloter cet afficheur, un microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage dédié est nécessaire. Pour les afficheurs à cathode commune, les broches de cathode sont connectées à la masse (via un transistor de commutation pour le multiplexage), et les broches d'anode sont connectées à une source de tension à courant limité (ex. : via une résistance en série ou un pilote à courant constant). La tension directe (V_F) de 2,6V et le courant souhaité (I_F, ex. : 10-20 mA pour une luminosité maximale) déterminent la valeur de la résistance série : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Si l'on multiplexe deux chiffres à 10 mA chacun, le courant de crête pendant la période d'allumage d'un chiffre pourrait être de 10 mA, mais le courant moyen par segment est plus faible, réduisant la consommation d'énergie.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Toujours utiliser des résistances en série ou des pilotes à courant constant. Ne jamais connecter une LED directement à une source de tension.
• Multiplexage :Essentiel pour les afficheurs multi-chiffres afin de minimiser le nombre de broches. La fréquence de rafraîchissement doit être suffisamment élevée (>60 Hz) pour éviter le scintillement visible.
• Gestion thermique :Bien que les LED soient efficaces, la dissipation de puissance (P = V_F* I_F) par segment peut atteindre jusqu'à 52 mW (2,6V * 20mA). Assurez une ventilation adéquate, surtout en cas de pilotage à fort courant ou à haute température ambiante.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique, mais il faut considérer la ligne de vue principale de l'utilisateur lors du montage de l'afficheur.

8. Comparaison technique

Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED rouges standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), la LED Rouge Hyper AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée (plus de lumière par mA de courant) et de meilleures performances à température élevée. Comparée aux LED blanches (souvent LED bleue + phosphore), elle offre une pureté de couleur supérieure et généralement une efficacité plus élevée pour la lumière rouge monochromatique. La hauteur de chiffre de 0,56\" est une taille courante, offrant un bon équilibre entre lisibilité et compacité par rapport aux afficheurs plus petits (0,3\") ou plus grands (0,8\").

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

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête (650nm) et la longueur d'onde dominante (639nm) ?

R : La longueur d'onde de crête est le point le plus haut sur la courbe de sortie spectrale. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur pour l'œil humain. Elles diffèrent souvent légèrement.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un microcontrôleur 3,3V ?

R : Oui. Avec une V_Fde 2,6V, une alimentation de 3,3V est suffisante. Une résistance série serait : R = (3,3V - 2,6V) / 0,020A = 35 Ohms. Une résistance standard de 33 ou 39 Ohms serait appropriée.

Q : Pourquoi le courant direct de crête (90mA) est-il beaucoup plus élevé que le courant continu (25mA) ?

R : La LED peut supporter de courtes impulsions à fort courant sans surchauffer, permettant des schémas de multiplexage d'affichage plus lumineux (où chaque chiffre n'est allumé qu'une fraction du temps) ou pour créer des flashs très lumineux.

Q : Que signifie \"AlInGaP epi sur substrat GaAs\" ?

R : Les couches émettrices de lumière (les couches épitaxiales ou \"epi\") sont constituées de Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium. Celles-ci sont déposées sur une plaquette d'Arséniure de Gallium (GaAs) qui fournit un support structurel mais n'est pas le principal matériau émetteur de lumière.

10. Exemple de cas d'utilisation pratique

Scénario : Conception d'un afficheur simple pour voltmètre numérique.

Le circuit du voltmètre produit une sortie BCD (Décimal Codé Binaire) correspondant à une lecture de tension. Un microcontrôleur lit cette valeur BCD. Il utilise ensuite une table de correspondance pour déterminer quels segments (A-G) allumer pour chaque chiffre afin d'afficher le nombre. Les broches d'E/S du microcontrôleur, connectées via des résistances de limitation de courant, pilotent les broches d'anode du LTD-5023AJD. Deux autres broches d'E/S, connectées à des transistors de commutation, contrôlent les broches de cathode commune (14 et 13). Le logiciel alterne rapidement (multiplexage) entre l'activation du Chiffre 1 et du Chiffre 2, tout en envoyant les motifs d'anode corrects pour chaque chiffre. La taille de 0,56\" permet une lecture claire depuis une distance de banc typique, et le fort contraste assure la visibilité sous l'éclairage d'un atelier. La faible consommation est bénéfique si le multimètre est portable.

11. Introduction au principe technologique

L'AlInGaP est un composé semi-conducteur III-V. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure dans le réseau cristallin détermine l'énergie de la bande interdite, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Pour la couleur Rouge Hyper, la bande interdite est ajustée pour émettre des photons autour de 650 nm. Le substrat GaAs est optiquement absorbant à cette longueur d'onde, donc la lumière est généralement extraite de la surface supérieure de la puce. La désignation \"Rouge Hyper\" indique une couleur rouge profonde et saturée avec une grande efficacité lumineuse.

12. Tendances du développement technologique

La technologie des afficheurs LED continue d'évoluer. Bien que l'AlInGaP reste le matériau dominant pour les LED rouges et ambre à haut rendement, les tendances incluent :

• Augmentation de l'efficacité :Les améliorations continues en science des matériaux et en conception de puces produisent plus de lumens par watt, permettant des afficheurs plus lumineux à puissance plus faible.
• Miniaturisation :Le développement de géométries de puces plus petites permet des afficheurs à plus haute résolution ou des tailles de boîtier plus réduites.
• Amélioration de la gestion thermique :De nouveaux matériaux et conceptions de boîtiers dissipent mieux la chaleur, permettant des courants de pilotage plus élevés et une luminosité soutenue.
• Intégration :Évolution vers des afficheurs avec circuits intégrés de pilotage intégrés (\"afficheurs intelligents\") pour simplifier la conception du système.
• Expansion de la gamme de couleurs :Bien qu'il s'agisse d'un dispositif monochromatique, les tendances plus larges impliquent le développement de nouveaux phosphores et matériaux à émission directe pour des gammes de couleurs plus larges dans les afficheurs couleur complets, bien que le rouge AlInGaP soit un composant clé dans de tels systèmes RVB.