Fiche technique de l'afficheur LED LTC-5623JD - Hauteur de chiffre 0,56 pouce - Couleur Rouge Hyper - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-5623JD est un module d'afficheur à diodes électroluminescentes (LED) sept segments à quatre chiffres. Sa fonction principale est de fournir une lecture numérique claire et lumineuse pour divers appareils électroniques et instruments. Son application principale concerne les scénarios nécessitant l'affichage de données numériques, comme dans les équipements de test, les contrôles industriels, les appareils grand public et les compteurs de tableau.

Le positionnement clé de ce dispositif réside dans son équilibre entre taille des caractères, luminosité et fiabilité. Il utilise la technologie semi-conductrice AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour ses puces LED, spécifiquement en couleur Rouge Hyper. Cette technologie offre des avantages en termes d'efficacité et d'intensité lumineuse par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP standard. L'afficheur présente un fond gris avec des marquages de segments blancs, améliorant le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage.

Ses avantages principaux, listés dans la fiche technique, incluent une apparence uniforme et continue des segments, une faible consommation d'énergie, une excellente apparence des caractères, une luminosité et un contraste élevés, un large angle de vision et une fiabilité à l'état solide. Le dispositif est également catégorisé selon l'intensité lumineuse et est proposé dans un boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS.

2. Spécifications techniques et interprétation objective

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces paramètres définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW. C'est la perte de puissance maximale admissible sous forme de chaleur pour un segment unique (par exemple, le segment 'A'). La dépasser peut surchauffer la jonction semi-conductrice.
• Courant direct de crête par segment :90 mA. Ceci n'est autorisé qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). C'est utile pour les schémas de multiplexage où un courant instantané plus élevé est utilisé pour obtenir une luminosité perçue.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Ce courant se dégrade linéairement 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 serait d'environ : 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,28 mA/°C) = 8,2 mA.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +105°C. Le dispositif peut fonctionner et être stocké dans cette plage complète.
• Température de soudure :Maximum 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm (1/16 de pouce) sous le plan d'assise. Ceci est critique pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et aux connexions internes par fil.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Intensité lumineuse moyenne (Iv) :320 μcd (min), 700 μcd (typ) à un courant direct (IF) de 1 mA. Ceci quantifie la sortie lumineuse. Le dispositif est trié/catégorisé sur la base de ce paramètre.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λp) :650 nm (typ) à IF=20mA. C'est la longueur d'onde à laquelle la sortie spectrale est la plus forte.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (typ) à IF=20mA. Ceci indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une lumière plus monochromatique.
• Longueur d'onde dominante (λd) :639 nm (typ) à IF=20mA. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant la couleur 'Rouge Hyper'.
• Tension directe par segment (Vf) :2,1V (min), 2,6V (typ) à IF=20mA. C'est la chute de tension aux bornes d'un segment allumé. Elle est cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse par segment (Ir) :100 μA (max) à une tension inverse (Vr) de 5V. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse continue.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (Iv-m) :2:1 (max). Ceci spécifie le rapport maximal admissible entre le segment le plus lumineux et le moins lumineux au sein d'un dispositif, garantissant une apparence uniforme.

3. Système de tri et de catégorisation

La fiche technique indique que le dispositif est \"Catégorisé selon l'Intensité Lumineuse.\" Cela implique que les unités sont triées (binnées) sur la base de la sortie lumineuse mesurée à un courant de test standard (typiquement 1mA ou 20mA). Bien que des codes de bin spécifiques ne soient pas fournis dans cet extrait, la pratique courante implique des codes alphanumériques (par exemple, B1, B2, C1) représentant des plages d'intensité lumineuse. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des afficheurs avec des niveaux de luminosité cohérents pour leur application. Le rapport d'appariement d'intensité serré de 2:1 assure en outre une cohérence visuelle sur tous les segments d'un seul chiffre et entre les chiffres.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux \"Courbes typiques des caractéristiques électriques / optiques\" sur la dernière page. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, nous pouvons déduire leur contenu standard basé sur la technologie LED :

• Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V) :Ce graphique montrerait la relation exponentielle typique d'une diode. La courbe permet aux concepteurs de déterminer la tension d'alimentation nécessaire pour un courant de fonctionnement souhaité, ce qui est essentiel pour concevoir des pilotes à courant constant stables.
• Intensité lumineuse vs Courant direct (Courbe I-L) :Ceci montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant. Elle est généralement linéaire sur une plage mais saturera à des courants très élevés en raison de l'affaiblissement thermique et d'efficacité.
• Intensité lumineuse vs Température ambiante :Cette courbe démontre comment la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. Comprendre cette dégradation est critique pour les applications fonctionnant dans des environnements à température élevée.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~650nm et la demi-largeur de ~20nm, confirmant la spécification de couleur Rouge Hyper.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif a une hauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,2 mm). Le dessin dimensionnel (non entièrement détaillé dans le texte) fournirait les mesures critiques pour la conception de l'empreinte PCB : longueur, largeur et hauteur globales ; espacement entre chiffres ; dimensions des segments ; et longueur, diamètre et espacement des broches. Les notes spécifient que toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm. Une note critique est la tolérance de décalage de la pointe de broche de ±0,4 mm, ce qui conseille de concevoir les trous de broche de la carte mère avec un diamètre (ψ) de 1,0 mm pour accommoder ce mauvais alignement potentiel lors de l'insertion.

5.2 Connexion des broches et polarité

Le LTC-5623JD utilise une configuration àanode commune. Cela signifie que les anodes des LED pour chaque chiffre sont connectées ensemble en interne et sorties sur des broches séparées (Chiffres 1-4), tandis que les cathodes pour chaque type de segment (A-G, DP) sont partagées entre tous les chiffres et sorties sur des broches individuelles. Le brochage est le suivant : Broche 1 : Cathode E, Broche 2 : Cathode D, Broche 3 : Cathode DP, Broche 4 : Cathode C, Broche 5 : Cathode G, Broche 6 : Anode Commune Chiffre 4, Broche 7 : Cathode B, Broche 8 : Anode Commune Chiffre 3, Broche 9 : Anode Commune Chiffre 2, Broche 10 : Cathode F, Broche 11 : Cathode A, Broche 12 : Anode Commune Chiffre 1. Le schéma de circuit interne montrerait clairement cet arrangement de multiplexage.

6. Directives de soudure et d'assemblage

La directive clé fournie est la limite de température de soudure : un maximum de 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm sous le plan d'assise. C'est un profil standard pour la soudure par refusion sans plomb. Les concepteurs doivent s'assurer que leur processus d'assemblage PCB respecte cette limite pour éviter la fissuration du boîtier, la déformation de la lentille ou des dommages à la puce interne et aux connexions par fil. Pour la soudure à la vague, le temps de contact doit être minimisé. Une manipulation appropriée pour éviter les décharges électrostatiques (ESD) est également recommandée, bien que non explicitement indiquée, car les LED sont des dispositifs semi-conducteurs.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Circuits d'application typiques

Pour un afficheur à anode commune, le circuit de pilotage implique généralement de connecter les broches d'anode commune à une alimentation positive (Vcc) via des transistors de sélection de chiffre (par exemple, PNP ou MOSFET à canal P). Les broches de cathode de segment sont connectées à la masse via des résistances de limitation de courant et des transistors pilotes de segment ou un circuit intégré pilote LED dédié. Une technique de multiplexage est utilisée : un chiffre est allumé à la fois en activant son anode, tandis que les cathodes appropriées pour le nombre souhaité de ce chiffre sont activées. Ce cycle se répète rapidement sur les quatre chiffres, créant l'illusion que tous les chiffres sont allumés simultanément. Cette méthode réduit le nombre de broches de pilote requises de 32 (4 chiffres * 8 segments) à 12 (4 anodes + 8 cathodes).

7.2 Calculs de conception

Calcul de la résistance de limitation de courant :En supposant une alimentation de 5V (Vcc), une tension directe de segment typique (Vf) de 2,6V, et un courant de segment souhaité (Iseg) de 10 mA pour une luminosité normale. La valeur de la résistance R = (Vcc - Vf) / Iseg = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ω. La puissance nominale de la résistance doit être d'au moins I²R = (0,01)² * 240 = 0,024 W, donc une résistance standard de 1/8W ou 1/10W est suffisante.

Courant de crête en multiplexage :Pour obtenir un courant de segment moyen de 10 mA avec un cycle de service de 1/4 (pour quatre chiffres), le courant de crête pendant son créneau horaire actif devrait être de 40 mA. Ceci est dans la limite du courant de crête maximal absolu de 90 mA mais doit être vérifié par rapport à la dégradation du courant continu si l'afficheur fonctionne dans un environnement chaud.

7.3 Angle de vision et lisibilité

La spécification de large angle de vision garantit que l'afficheur reste lisible lorsqu'il est vu de côté. Le fond gris et les segments blancs améliorent le contraste, faisant ressortir clairement les chiffres sur le fond, ce qui est bénéfique aussi bien dans des environnements sombres que bien éclairés.

8. Comparaison et différenciation techniques

Le LTC-5623JD se différencie par plusieurs facteurs. L'utilisation de la technologieRouge Hyper AlInGaPoffre généralement une efficacité lumineuse plus élevée et une meilleure stabilité thermique par rapport aux technologies LED rouges plus anciennes comme le GaAsP, résultant en une sortie plus lumineuse et plus cohérente. Lahauteur de chiffre de 0,56 poucele place dans une catégorie de taille spécifique, plus grande que les afficheurs de 0,3 pouce pour une meilleure visibilité à distance, mais potentiellement plus petite que les afficheurs de 1 pouce utilisés dans les grands panneaux. Laconfiguration à quatre chiffres, anode commune avec point décimal à droiteest un ensemble de fonctionnalités standard mais essentiel pour de nombreuses applications d'affichage numérique. Salarge plage de température de fonctionnement(-35°C à +105°C) le rend adapté aux environnements industriels et automobiles où les températures extrêmes sont courantes, offrant un avantage par rapport aux afficheurs avec des plages plus étroites.

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

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche d'un microcontrôleur ?

A : Non. Une broche MCU typique ne peut fournir/absorber que 20-25mA, ce qui est le total pour la broche. Comme cet afficheur utilise le multiplexage, un seul segment pourrait nécessiter 10-40mA, et l'anode commune pour un chiffre entier aurait besoin de la somme des courants pour tous les segments allumés (par exemple, 8 segments * 10mA = 80mA). Par conséquent, des transistors externes ou un circuit intégré pilote dédié sont obligatoires.

Q : Pourquoi y a-t-il une 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 pic physique du spectre de lumière émis. La longueur d'onde dominante est calculée sur la base de la courbe de réponse photopique de l'œil humain (CIE). L'œil est plus sensible à certaines longueurs d'onde, donc la couleur \"perçue\" (dominante) peut être à une longueur d'onde différente du pic physique.

Q : La température de stockage est jusqu'à 105°C. Puis-je le souder à 260°C ?

R : Oui, mais avec un timing critique. La spécification de stockage est pour des conditions de non-fonctionnement à long terme. La spécification de soudure (260°C pendant 3s) est un processus thermique extrême à court terme que le boîtier est conçu pour supporter si le profil est strictement suivi. Dépasser le temps ou la température peut causer des dommages.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'une lecture de voltmètre numérique.Un concepteur crée un voltmètre DC à 4 chiffres avec une plage de 0-20V. Il sélectionne le LTC-5623JD pour sa lisibilité claire. Le convertisseur analogique-numérique (ADC) et le microcontrôleur traitent la tension d'entrée. Le firmware du MCU calcule les chiffres à afficher (par exemple, 12,34) et contrôle l'afficheur via une routine de multiplexage. Les broches d'anode commune sont connectées au MCU via des transistors PNP pour commuter l'alimentation 5V à chaque chiffre séquentiellement. Les broches de cathode de segment sont connectées au MCU via un registre à décalage 74HC595 ou un pilote LED dédié comme le MAX7219, qui fournit également les puits de courant constant. Des résistances de limitation de courant sont placées en série avec les lignes de segment. Le firmware garantit que la fréquence de rafraîchissement est supérieure à 60 Hz pour éviter le scintillement visible. La large plage de température de fonctionnement permet au voltmètre d'être utilisé dans un atelier garage où les températures peuvent varier considérablement.

11. Principe de fonctionnement

Le dispositif fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode (environ 2,1-2,6V pour ce matériau AlInGaP) est appliquée aux bornes d'un segment (anode positive par rapport à la cathode), des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'AlInGaP, cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour dicte la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, dans ce cas, le Rouge Hyper (~639-650 nm). Le boîtier plastique sert à encapsuler et protéger la puce semi-conductrice fragile, façonner la sortie lumineuse pour une vision optimale et fournir l'interface mécanique (broches) pour le montage sur carte de circuit.

12. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs sept segments restent un pilier pour les lectures numériques, le paysage plus large évolue. Il y a une tendance vers une intégration plus élevée, où l'électronique de pilotage est intégrée dans le module d'afficheur lui-même, simplifiant la conception du système hôte. L'utilisation d'AlInGaP pour le rouge/orange/ambre est bien établie, mais pour une capacité en couleur complète, les afficheurs peuvent combiner différentes technologies LED (par exemple, InGaN pour le bleu/vert) ou évoluer vers des panneaux OLED à matrice de points ou micro-LED qui offrent une plus grande flexibilité pour afficher des caractères et des graphiques. Cependant, pour les applications nécessitant une luminosité très élevée, une large plage de température, une longue durée de vie et de la simplicité, les afficheurs LED sept segments discrets comme le LTC-5623JD continuent d'être une solution robuste et rentable. Les développements dans l'emballage peuvent conduire à des facteurs de forme encore plus petits ou à des versions à montage en surface pour l'assemblage automatisé.