Fiche technique de l'afficheur à matrice de points LED LTP-1457AKD - Hauteur 1,2 pouce (30,42 mm) - Rouge Hyper AlInGaP - Matrice 5x7 - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-1457AKD est un module d'affichage alphanumérique à un chiffre 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 dispositif est construit autour d'une matrice de 5 colonnes par 7 lignes (5x7) de puces LED Rouge Hyper en AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium). Ce matériau semi-conducteur est déposé sur un substrat non transparent en Arseniure de Gallium (GaAs), ce qui contribue à ses performances optiques. La présentation visuelle comporte un cache gris avec des points blancs, offrant un contraste élevé pour les éléments rouges éclairés. Les principaux objectifs de conception de ce composant sont une faible consommation d'énergie, une fiabilité à l'état solide et un large angle de vision obtenu grâce à une construction monoplan. Il est catégorisé en fonction de l'intensité lumineuse, permettant un appariement de la luminosité dans les applications multi-chiffres, et est empilable horizontalement pour former des affichages multi-caractères.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces paramètres définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces limites n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance moyenne par point :40 mW. C'est la puissance continue maximale que chaque segment LED peut supporter sans surchauffe.
• Courant direct de crête par point :90 mA. Ceci n'est permis que dans des conditions pulsées avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms pour éviter une surcontrainte thermique.
• Courant direct moyen par point :15 mA à 25°C. Ce courant se dégrade linéairement au-dessus de 25°C à un taux de 0,2 mA/°C. Par exemple, à 85°C, le courant moyen maximal autorisé serait d'environ : 15 mA - ((85°C - 25°C) * 0,2 mA/°C) = 3 mA.
• Tension inverse par point :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C.
• Température de soudure :Résiste à 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise du boîtier.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance garantis dans des conditions de test spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Varie de 800 μcd (min) à 2600 μcd (typ), testée à un courant de crête (I_p) de 32 mA avec un cycle de service de 1/16. L'intensité est mesurée à l'aide d'un filtre qui approxime la courbe de réponse de l'œil humain photopique (CIE).
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :Typiquement 650 nm lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (I_F) de 20 mA. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est la plus grande.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Typiquement 20 nm (I_F=20mA). Cela indique l'étalement de la longueur d'onde de la lumière émise autour du pic.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Typiquement 639 nm (I_F=20mA). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, qui peut différer légèrement de la longueur d'onde de crête.
• Tension directe par point (V_F) :Varie de 2,1V à 2,8V selon le courant. À I_F=20mA : 2,1V (min), 2,6V (typ). À I_F=80mA : 2,3V (min), 2,8V (typ).
• Courant inverse par point (I_R) :Maximum 100 μA lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5V est appliquée.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse (I_V-m) :Maximum 2:1. Cela spécifie que la différence de luminosité entre deux points (ou segments) quelconques sur le même dispositif dans les mêmes conditions de pilotage ne dépassera pas un facteur deux.

3. Explication du système de classement

La fiche technique indique que le dispositif est "Catégorisé pour l'Intensité Lumineuse". Cela implique un processus de classement ou de tri post-fabrication. En raison des variations inhérentes à la croissance épitaxiale du semi-conducteur et au traitement des puces, les LED d'un même lot de production peuvent avoir des sorties optiques légèrement différentes. Pour garantir la cohérence dans les applications, en particulier dans les affichages multi-chiffres où l'uniformité de la luminosité est critique, les unités fabriquées sont testées et triées dans différents "bacs" en fonction de leur intensité lumineuse mesurée. Les concepteurs peuvent ensuite spécifier un code de bac lors de la commande pour garantir que toutes les unités de leur assemblage se situent dans une plage de luminosité étroite, évitant ainsi que certains caractères n'apparaissent plus sombres ou plus brillants que d'autres. Bien que cette fiche technique ne liste pas les codes de bac ou les plages d'intensité spécifiques, cette pratique est standard pour assurer la qualité visuelle.

4. Analyse des courbes de performance

La dernière page de la fiche technique est consacrée aux "Courbes caractéristiques électriques/optiques typiques". Ces graphiques sont inestimables pour comprendre le comportement du dispositif au-delà des spécifications ponctuelles listées dans les tableaux. Bien que les courbes spécifiques ne soient pas détaillées dans le texte fourni, les tracés typiques pour un tel dispositif incluraient :

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Montre la relation non linéaire entre le courant et la tension aux bornes de la jonction LED. Elle aide à concevoir le circuit de limitation de courant.
• Démontre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, généralement de manière sous-linéaire à des courants plus élevés en raison de l'échauffement et de la baisse d'efficacité.Intensité lumineuse vs. Température ambiante :
• Illustre la diminution de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente, ce qui est critique pour les applications fonctionnant sur une large plage de températures.Distribution spectrale :
• Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant la forme et la largeur du spectre de lumière rouge émis.Ces courbes permettent aux ingénieurs de prédire les performances dans leurs conditions de fonctionnement spécifiques, qui peuvent différer des conditions de test standard.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

La construction physique du LTP-1457AKD est définie par ses dimensions de boîtier et son circuit interne.

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif a une hauteur de matrice de 1,2 pouce (30,42 mm). Un dessin coté détaillé est fourni à la page 2 de la fiche technique. Toutes les dimensions sont spécifiées en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,25 mm (±0,01 pouce) sauf si une caractéristique spécifique nécessite une tolérance différente. Ce dessin est essentiel pour la conception de l'empreinte PCB (Carte de Circuit Imprimé), garantissant que le composant s'adapte correctement et s'aligne avec les pastilles de soudure de la carte.

5.2 Circuit interne et brochage

L'afficheur utilise une configuration à cathode commune pour les lignes. Le schéma de circuit interne montre une matrice 5x7 où chaque LED (point) est formée à l'intersection d'une ligne d'anode (colonne) et d'une ligne de cathode (ligne). Pour allumer un point spécifique, son anode de colonne correspondante doit être mise à l'état haut (avec une limitation de courant appropriée), tandis que sa cathode de ligne doit être mise à l'état bas.

Le tableau de connexion des broches est crucial pour l'interface :

- Les broches 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14 se connectent aux Cathodes des Lignes (1-7).

- Les broches 3, 4, 6, 10, 11, 13 se connectent aux Anodes des Colonnes (1-5).

Note : Il y a une incohérence dans la liste fournie où la broche 11 est listée comme "ANODE COLONNE 3" et la broche 4 est aussi "ANODE COLONNE 3". Dans une matrice 5x7 standard avec 12 broches (14 broches avec 2 éventuellement inutilisées), il s'agit probablement d'une erreur de documentation ; l'une devrait être la Colonne 1, 2, 3, 4 ou 5. Le diagramme réel de la fiche technique doit être consulté pour un mappage correct et non ambigu. Un circuit de pilotage multiplexé approprié est nécessaire pour activer séquentiellement les lignes et les colonnes afin de former des caractères sans effet fantôme.

6. Directives de soudure et d'assemblage

La spécification d'assemblage clé fournie est le profil de température de soudure. Le dispositif peut résister à une température de pointe de 260°C pendant une durée maximale de 3 secondes. Ceci est mesuré à un point situé à 1,6 mm en dessous du plan d'assise du corps du boîtier, ce qui correspond approximativement à la surface du PCB ou au joint de soudure lui-même. Cette spécification est compatible avec les processus de soudure par refusion standard sans plomb (SnAgCu). Les concepteurs doivent s'assurer que le profil de leur four à refusion ne dépasse pas cette limite de temps à température pour éviter d'endommager les puces LED, les fils de liaison internes ou le matériau du boîtier plastique. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur convient aux applications nécessitant un seul caractère ou symbole hautement lisible. Sa nature empilable permet de l'utiliser dans des configurations multi-caractères. Les utilisations courantes incluent :

- Panneaux d'instrumentation (voltmètres, multimètres, fréquencemètres).

- Indicateurs d'état de systèmes de contrôle industriel.

- Affichages de terminaux de point de vente.

- Tableaux de messages simples ou tableaux de scores lorsque plusieurs unités sont combinées.

- Interfaces utilisateur de systèmes embarqués pour les codes d'état ou la sortie à un chiffre.

7.2 Considérations de conception

Circuit de pilotage :

• Un microcontrôleur avec suffisamment de broches d'E/S ou un circuit intégré dédié de pilotage d'afficheur LED (comme un MAX7219 ou similaire) est nécessaire pour le multiplexage. Chaque broche absorbera ou fournira du courant pour plusieurs LED, assurez-vous donc que les limites de courant par broche du MCU ou du pilote ne sont pas dépassées.Limitation de courant :
• Des résistances de limitation de courant externes sont obligatoires pour chaque colonne d'anode (ou un pilote à courant constant) pour régler le courant direct (I) à une valeur sûre, typiquement entre 10 et 20 mA pour un fonctionnement continu, en tenant compte de la dégradation avec la température._FDissipation de puissance :
• Calculez la dissipation de puissance totale, en particulier lorsque plusieurs points sont allumés simultanément. Assurez-vous qu'elle reste dans les limites thermiques du dispositif et du PCB.Angle de vision :
• Le large angle de vision est bénéfique pour les applications où l'afficheur peut être vu de côté.Cohérence de la luminosité :
• Spécifiez un bac d'intensité lors de la commande pour les applications multi-unités afin d'assurer l'uniformité visuelle.8. Comparaison et différenciation techniques

Les principaux points de différenciation du LTP-1457AKD sont son utilisation de la technologie Rouge Hyper AlInGaP et son format mécanique/électrique spécifique.

vs. LED rouges standard GaAsP ou GaP :

• Les LED AlInGaP offrent généralement une efficacité lumineuse plus élevée, une meilleure stabilité thermique et une couleur rouge plus saturée et pure (longueur d'onde dominante ~639 nm) par rapport aux technologies plus anciennes, qui peuvent paraître plus orangées.vs. Afficheurs à matrice de points plus grands ou plus petits :
• La hauteur de 1,2" et le format 5x7 représentent un compromis spécifique de taille et de résolution, offrant une bonne lisibilité à une distance modérée. Les formats plus petits économisent de l'espace mais réduisent la lisibilité ; les formats plus grands sont plus visibles de loin mais consomment plus de puissance et d'espace sur la carte.vs. Afficheurs avec contrôleur intégré :
• Il s'agit d'une matrice LED "brute". Les afficheurs avec contrôleurs intégrés (I2C, SPI) simplifient l'interface avec le microcontrôleur mais peuvent être moins flexibles ou plus chers. Le LTP-1457AKD offre un contrôle direct au prix d'un circuit de pilotage plus complexe.9. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres)

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement avec un microcontrôleur 5V ?

R : Peut-être, mais avec prudence. La V

typique est de 2,1-2,8V. Une broche de MCU 5V appliquerait 5V à l'anode, ce qui, sans résistance de limitation de courant, détruirait la LED. Vous devez utiliser une résistance en série. Le calcul est : R = (V_Falimentation_{- V}) / I_F. Pour une alimentation de 5V, V_F=2,6V, et I_F=20mA, R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Assurez-vous également que le MCU peut absorber/fournir le courant multiplexé requis._FQ : Que signifie "Cycle de service 1/16" dans la condition de test pour l'intensité lumineuse ?

R : Cela signifie que la LED est pulsée pendant 1/16 du temps total du cycle. Pour les afficheurs multiplexés, c'est une méthode de pilotage courante. Le courant de crête pendant le temps d'allumage (32 mA dans le test) est plus élevé que ce qui pourrait être utilisé pour un fonctionnement continu afin d'obtenir une luminosité perçue équivalente à un courant continu plus faible. Le courant moyen est (Courant de crête * Cycle de service) = 32mA * (1/16) = 2 mA.

Q : Comment créer des caractères comme des lettres et des chiffres ?

R : Vous avez besoin d'une table de polices ou d'un générateur de caractères dans votre logiciel. C'est une table de correspondance qui définit quels points (combinaisons anode/colonne, cathode/ligne) allumer pour chaque code ASCII ou EBCDIC. Par exemple, le caractère "A" correspondrait à un motif spécifique sur les 5 colonnes et 7 lignes.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un indicateur de RPM à un chiffre pour un contrôleur de moteur.

L'afficheur doit afficher un nombre de 0 à 9 représentant une plage de vitesse. Un microcontrôleur bas coût avec 12 broches d'E/S est sélectionné.

Mise en œuvre :

7 broches sont configurées comme sorties à drain ouvert pour piloter les cathodes des lignes (absorption de courant). 5 broches sont configurées comme sorties numériques pour piloter les anodes des colonnes via des résistances de limitation de courant (fourniture de courant). Le firmware contient une carte de police 5x7 pour les chiffres 0-9. Il exécute une interruption de temporisateur qui active séquentiellement chaque ligne (1-7) en mettant sa broche de cathode à l'état bas. Pour la ligne active, le firmware met les 5 broches d'anode à l'état haut selon le motif de police pour le chiffre à afficher dans cette ligne spécifique. Ce multiplexage se produit plus vite que l'œil humain ne peut le percevoir (par exemple, >100 Hz), créant une image stable et sans scintillement. Le courant moyen par LED est maintenu à 10 mA (courant de crête ajusté pour le cycle de service) pour garantir une fiabilité à long terme dans les limites de dissipation de puissance.11. Principe de fonctionnement

Le principe fondamental est l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Le matériau AlInGaP a un bandgap direct. Lorsqu'il est polarisé en direct (tension positive sur l'anode par rapport à la cathode), des électrons sont injectés de la région de type n dans la bande de conduction, et des trous sont injectés de la région de type p dans la bande de valence. Ces porteurs de charge se recombinent dans la région active près de la jonction. Dans un matériau à bandgap direct comme l'AlInGaP, une partie significative de ces recombinaisons est radiative, ce qui signifie qu'elles libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde (couleur) de cette lumière est déterminée par l'énergie du bandgap (E

) du matériau semi-conducteur, selon l'équation λ ≈ hc/E_g. Pour l'AlInGaP réglé pour la lumière rouge, cela produit des photons avec une longueur d'onde d'environ 650 nm. L'agencement en matrice 5x7 est simplement une grille de ces LED individuelles à jonction p-n, avec leurs anodes et cathodes connectées en motif croisé pour minimiser le nombre de broches de pilotage requises._g12. Tendances technologiques

Bien que le LTP-1457AKD représente une technologie mature et fiable, le domaine plus large de la technologie d'affichage continue d'évoluer. Les afficheurs à matrice de points LED discrets de ce type font face à la concurrence des modules intégrés utilisant des LED CMS (Composants Montés en Surface), qui peuvent être plus petits et offrir une résolution plus élevée. De plus, les technologies OLED (LED organiques) et micro-LED progressent, promettant des afficheurs plus fins, plus efficaces et à plus grand contraste. Pour le créneau spécifique des afficheurs simples, robustes, à un caractère ou à faible résolution multi-caractères, les LED AlInGaP et similaires en semi-conducteurs III-V restent très pertinentes en raison de leur fiabilité éprouvée, de leur large plage de température de fonctionnement, de leur haute luminosité et de leur rapport coût-efficacité pour les applications industrielles et d'instrumentation. La tendance dans ce segment est vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par watt) et un classement plus serré pour la cohérence de la couleur et de la luminosité.

While the LTP-1457AKD represents a mature and reliable technology, the broader field of display technology continues to evolve. Discrete LED dot matrix displays of this type face competition from integrated modules using surface-mount device (SMD) LEDs, which can be smaller and offer higher resolution. Furthermore, organic LED (OLED) and micro-LED technologies are advancing, promising thinner, more efficient, and higher-contrast displays. For the specific niche of simple, rugged, single-character or low-resolution multi-character displays, AlInGaP and similar III-V semiconductor LEDs remain highly relevant due to their proven reliability, wide operating temperature range, high brightness, and cost-effectiveness for industrial and instrumentation applications. The trend in this segment is towards higher efficiency (more light per watt) and tighter binning for color and brightness consistency.