Fiche technique LTP-1557TBE - Affichage LED bleu à matrice de points 5x7 - Hauteur 1,2 pouce - Tension directe 3,6V - Puce InGaN - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-1557TBE est un module d'affichage alphanumérique à semi-conducteurs conçu pour les applications nécessitant une sortie de caractères claire et fiable. Sa fonction principale est de représenter visuellement des données, généralement des caractères codés en ASCII ou EBCDIC, via une grille de diodes électroluminescentes (LED) adressables individuellement. Le marché principal de ce composant comprend les panneaux de contrôle industriels, l'instrumentation, les terminaux de point de vente et divers systèmes embarqués où une solution d'affichage simple, robuste et à faible consommation est requise.

L'avantage fondamental du dispositif réside dans l'utilisation de puces LED bleues en InGaN (Nitrure d'Indium-Gallium). Cette technologie semi-conductrice offre une bonne efficacité lumineuse et une couleur bleue distinctive. L'afficheur présente un fond gris avec des points blancs, ce qui améliore le contraste et la lisibilité. Les caractéristiques clés contribuant à son utilité sont sa faible consommation d'énergie, son large angle de vision dû à sa conception monoplan, sa fiabilité à l'état solide sans pièces mobiles, et la possibilité d'être empilé horizontalement pour des affichages multi-caractères.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont définies dans des conditions de test spécifiques à une température ambiante (Ta) de 25°C. L'Intensité lumineuse moyenne (Iv)par puce LED est spécifiée avec un minimum de 5400 µcd, une valeur typique de 13500 µcd, et aucun maximum indiqué, lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (IF) de 10mA. Ce paramètre indique la puissance de sortie lumineuse telle que perçue par l'œil humain, mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique CIE.

LaLongueur d'onde d'émission de crête (λp)est typiquement de 468 nm, ce qui place la sortie dans la région bleue du spectre visible. LaDemi-largeur de raie spectrale (Δλ)est de 25 nm, indiquant la pureté spectrale ou l'étalement des longueurs d'onde émises. LaLongueur d'onde dominante (λd)est comprise entre 470 nm et 475 nm, représentant la couleur perçue de la lumière. LeRapport d'appariement de l'intensité lumineusepour les LED d'une même zone d'affichage est de 2:1 maximum, garantissant une uniformité acceptable de la luminosité sur toute la matrice.

2.2 Caractéristiques électriques

Le paramètre électrique clé est laTension directe (VF)par puce, qui varie de 3,3V (min) à 3,6V (max) à un courant de test de 20mA. C'est un paramètre de conception critique pour sélectionner les résistances de limitation de courant ou le circuit de pilotage appropriés. LeCourant inverse (IR)est spécifié comme un maximum de 100 µA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Il est crucial de noter que cette condition de tension inverse est uniquement à des fins de test ; le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en continu sous polarisation inverse.

2.3 Valeurs maximales absolues et considérations thermiques

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. LeCourant direct continupar puce est de 20mA à 25°C, avec une déclassement linéaire de 0,21 mA/°C à mesure que la température augmente. LeCourant direct de crêteest de 100mA mais uniquement dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms). LaDissipation de puissancemaximale par puce est de 70 mW. Le dispositif est conçu pour unePlage de température de fonctionnement et de stockagede -35°C à +85°C. Le seuil deDécharge électrostatique (ESD)est de 2000V (Modèle du corps humain), indiquant un niveau de sensibilité modéré qui nécessite des procédures de manipulation appropriées.

3. Informations mécaniques et de conditionnement

3.1 Dimensions et tolérances

Le dispositif a une hauteur de matrice de 1,2 pouce (30,42 mm). Toutes les dimensions du boîtier sont fournies en millimètres. Les tolérances générales sont de ±0,25 mm sauf indication contraire. Une note spécifique mentionne une tolérance de décalage de l'extrémité des broches de ±0,5 mm, ce qui est important pour la conception de l'empreinte PCB et l'assemblage automatisé.

3.2 Brochage et circuit interne

L'afficheur a une configuration à 14 broches. Le schéma de circuit interne révèle une structure matricielle multiplexée. Les broches sont attribuées aux anodes des lignes 1 à 7 et aux cathodes des colonnes 1 à 5. Cette architecture de sélection X-Y permet de contrôler n'importe quel point unique (LED) en activant les lignes de ligne (anode) et de colonne (cathode) correspondantes, réduisant ainsi significativement le nombre de broches de pilotage nécessaires par rapport à une approche de pilotage direct.

4. Recommandations de soudage et d'assemblage

La fiche technique spécifie une température de soudage maximale de 260°C pour une durée maximale de 5 secondes, mesurée à 1,6mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise. Il s'agit d'une contrainte typique de profil de soudage par refusion pour les composants traversants. Le respect de cette limite est nécessaire pour éviter d'endommager les puces LED ou le boîtier plastique en raison d'une contrainte thermique excessive.

5. Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Compte tenu de la sensibilité ESD spécifiée, des protocoles de manipulation stricts sont recommandés pour prévenir les dommages dus à l'électricité statique ou aux surtensions. Ceux-ci incluent : l'utilisation d'un bracelet conducteur ou de gants antistatiques ; s'assurer que tout l'équipement, les postes de travail et les racks de stockage sont correctement mis à la terre ; et employer un souffleur d'ions pour neutraliser les charges statiques qui pourraient s'accumuler sur la surface de la lentille plastique pendant la manipulation et le stockage.

6. Suggestions d'application

6.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour les applications nécessitant une seule ligne ou quelques caractères d'information. Les utilisations courantes incluent les indicateurs d'état sur les machines, les affichages simples sur les équipements de test, les panneaux d'affichage pour l'électronique grand public de base, et comme éléments constitutifs pour des panneaux de messages multi-caractères plus grands grâce à leur conception empilable.

6.2 Considérations de conception

Circuit de pilotage :Un microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage d'afficheur dédié est requis pour multiplexer les lignes et les colonnes. Le pilote doit fournir le courant nécessaire (typiquement 10-20mA par segment) et gérer la chute de tension directe (~3,6V). Des résistances de limitation de courant sont essentielles pour chaque ligne de ligne ou de colonne afin de définir le courant de fonctionnement.
Alimentation électrique :La tension d'alimentation doit être supérieure à la tension directe de la LED. Une alimentation 5V est courante, avec des résistances utilisées pour chuter la tension restante.
Angle de vision :La conception monoplan à large angle de vision est bénéfique pour les applications où l'afficheur peut être vu depuis des positions décentrées.
Environnement :La plage de température de fonctionnement spécifiée le rend adapté à la fois aux environnements intérieurs et à de nombreux environnements industriels.

7. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux technologies plus anciennes comme les afficheurs à incandescence ou à fluorescence sous vide (VFD), cette matrice LED offre une consommation d'énergie significativement plus faible, une durée de vie plus longue et une résistance aux chocs et vibrations supérieure grâce à sa construction à l'état solide. Dans la catégorie des afficheurs LED, l'utilisation de puces bleues InGaN offre une option de couleur différente par rapport aux LED rouges GaAsP ou GaP plus courantes. Le format 5x7 est un standard pour la génération de caractères alphanumériques, offrant un bon équilibre entre résolution et nombre de broches. Son boîtier traversant le différencie des alternatives CMS, le rendant plus adapté au prototypage, aux projets d'amateurs ou aux applications où un soudage manuel pourrait être impliqué.

8. Questions fréquentes basées sur les paramètres techniques

Q : Quel est l'objectif du Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse de 2:1 ?
R : Ce rapport garantit que le point le plus lumineux de l'afficheur n'est pas plus de deux fois plus lumineux que le point le moins lumineux dans les mêmes conditions de pilotage. Ceci est important pour obtenir une apparence uniforme sur tous les caractères et segments, empêchant certains points de paraître nettement plus sombres ou plus brillants que d'autres.

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement avec une broche de microcontrôleur 3,3V ?
R : Non. La tension directe typique (3,6V) est supérieure à 3,3V. Vous auriez besoin d'un circuit de pilotage (comme un réseau de transistors) alimenté par une tension plus élevée (par exemple, 5V) pour commuter les lignes/colonnes. Les broches du microcontrôleur contrôleraient alors ces transistors de pilotage.

Q : Pourquoi y a-t-il une note spécifiant que la tension inverse est uniquement pour les tests ?
R : Les LED sont des diodes et ne sont pas conçues pour bloquer des tensions inverses élevées. L'application d'une polarisation inverse continue au-dessus d'un seuil très bas (souvent seulement quelques volts) peut provoquer un claquage et endommager le dispositif. La condition de test à 5V est utilisée pour mesurer le courant de fuite (IR) sous une contrainte contrôlée et non opérationnelle.

Q : Comment créer un affichage multi-caractères ?
R : Les afficheurs sont "empilables horizontalement". Cela signifie que vous pouvez placer plusieurs unités côte à côte sur un PCB. Leur brochage est conçu de sorte que les lignes de ligne et de colonne correspondantes d'unités adjacentes puissent être connectées en parallèle, permettant à un seul circuit de pilotage de contrôler une chaîne de caractères en balayant toutes leurs lignes simultanément tout en envoyant les données de colonne pour chaque position en séquence.

9. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un affichage de température simple.Un concepteur doit afficher une température à deux chiffres (par exemple, "25") sur un contrôleur embarqué. Il utiliserait deux afficheurs LTP-1557TBE. Un microcontrôleur serait programmé pour convertir la valeur du capteur de température en codes ASCII pour les chiffres '2' et '5'. Ces codes seraient traduits en un motif spécifique de points allumés pour chaque caractère à l'aide d'une table de correspondance stockée dans la mémoire du microcontrôleur. Les broches d'E/S du microcontrôleur, probablement via des pilotes de puits de courant externes (comme des réseaux ULN2003 pour les colonnes) et des pilotes de source de courant (comme des transistors pour les lignes), multiplexeraient les afficheurs. Il parcourrait rapidement le cycle d'activation de la Ligne 1 des deux afficheurs tout en définissant les motifs de colonne pour cette ligne pour chaque caractère, puis la Ligne 2, et ainsi de suite jusqu'à la Ligne 7. Cela se produit plus vite que l'œil humain ne peut le percevoir, créant l'illusion de caractères stables. Le fond gris et les points blancs assurent une bonne lisibilité dans l'éclairage ambiant de l'environnement prévu.

10. Introduction au principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement fondamental est basé sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension de polarisation directe dépassant le seuil de conduction de la diode (la tension directe, VF) est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active (la jonction). Là, ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). Le matériau spécifique utilisé - l'InGaN dans ce cas - détermine l'énergie de la bande interdite et donc la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, qui se situe dans le spectre bleu. L'agencement en matrice 5x7 est une mise en œuvre pratique où 35 puces LED individuelles (dés) sont conditionnées ensemble et interconnectées dans une matrice lignes-colonnes pour minimiser les connexions externes.

11. Tendances et évolutions technologiques

Bien que cette matrice LED discrète traversante spécifique représente une technologie mature et stable, le domaine plus large de la technologie d'affichage continue d'évoluer. Les tendances incluent la migration vers des boîtiers CMS pour l'assemblage automatisé et des facteurs de forme plus petits. Il y a également une évolution vers des matrices à plus haute densité et des affichages RVB en couleur complète utilisant des techniques de conditionnement avancées qui intègrent des puces rouge, verte et bleue dans un seul pixel. De plus, la technologie sous-jacente des puces LED connaît une amélioration continue de l'efficacité (plus de lumière émise par watt d'entrée électrique) et de la fiabilité. Cependant, le format alphanumérique de base 5x7 reste pertinent pour d'innombrables applications d'affichage simples, économiques et fiables où une haute résolution ou la couleur ne sont pas requises.