Fiche technique de l'afficheur à matrice de points LED LTP-1557AKD - Hauteur 1,2 pouce (30,42 mm) - Rouge Hyper (650 nm) - 40 mW par point - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-1557AKD est un module d'affichage alphanumérique à un chiffre, construit à l'aide d'une matrice de points 5x7 de diodes électroluminescentes (LED) Rouge Hyper en AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium). Cette configuration est standard pour l'affichage des jeux de caractères ASCII et EBCDIC, ce qui le rend adapté aux applications nécessitant des lectures claires d'un seul caractère. Le dispositif présente un fond gris avec des points blancs, améliorant le contraste pour une meilleure lisibilité. Son principe de conception fondamental repose sur une architecture matricielle à colonnes à cathode commune et lignes à anode commune, permettant un multiplexage efficace pour contrôler les LED individuelles avec un nombre réduit de broches d'E/S.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cet afficheur incluent sa fiabilité à l'état solide, son large angle de vision dû à la conception monoplan et sa faible consommation d'énergie. La hauteur de caractère de 1,2 pouce (30,42 mm) offre une bonne visibilité. Il est catégorisé selon l'intensité lumineuse, permettant un classement par luminosité. Le dispositif est empilable horizontalement, permettant la création d'afficheurs multi-caractères. Ses marchés cibles principaux incluent les panneaux de contrôle industriels, l'instrumentation, les équipements de test, les terminaux de point de vente et autres systèmes embarqués où un affichage de caractères simple, fiable et à faible consommation est requis.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées à un fonctionnement continu.

• Dissipation de puissance moyenne par point :40 mW. Cela limite la charge thermique continue sur chaque puce LED individuelle.
• Courant direct de crête par point :90 mA. Ceci n'est permis que dans des conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms, utilisé pour atteindre une luminosité instantanée plus élevée dans les schémas multiplexés.
• Courant direct moyen par point :La valeur de base est de 15 mA à 25°C. Cette valeur se dégrade linéairement à 0,2 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) augmente au-dessus de 25°C, une considération cruciale pour la gestion thermique.
• Tension inverse par point :5 V. Dépasser cette valeur peut entraîner la rupture de la jonction PN de la LED.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C.
• 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 du boîtier.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C et définissent la performance typique du dispositif.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Varie de 800 µcd (minimum) à 2600 µcd (typique). Mesurée dans des conditions pulsées de I_p=32mA et un rapport cyclique de 1/16. La large plage indique l'effet de la catégorisation de l'intensité lumineuse (binning).
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :650 nm (typique). Cela définit la couleur primaire de la lumière émise comme Rouge Hyper.
• Demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) :20 nm (typique). Cela indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière rouge émise.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :639 nm (typique). C'est la longueur d'onde perçue par l'œil humain, légèrement différente de la longueur d'onde de crête.
• Tension directe (V_F) pour n'importe quel point :
  • 2,1V à 2,6V (plage typique) à I_F=20mA.
  • 2,3V à 2,8V (plage typique) à I_F=80mA (pulsé). Montre le coefficient de température positif et la résistance dynamique de la LED.
• Courant inverse (I_R) pour n'importe quel point :Maximum 100 µA à V_R=5V.
• Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse (I_V-m) :Maximum 2:1. Ceci spécifie le rapport maximal autorisé entre la LED la plus brillante et la plus faible du réseau dans les mêmes conditions d'alimentation, garantissant un aspect uniforme.

Note de mesure :L'intensité lumineuse est mesurée avec une combinaison capteur/filtre approximant la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, garantissant que les valeurs correspondent à la perception visuelle humaine.

3. Explication du système de classement (binning)

La fiche technique indique explicitement que le dispositif est "Catégorisé selon l'intensité lumineuse." Il s'agit d'un paramètre de classement critique.

• Classement par intensité lumineuse :La plage typique de I_Vde 800-2600 µcd suggère plusieurs classes d'intensité. Les concepteurs doivent sélectionner la classe appropriée en fonction des exigences de luminosité de l'application et garantir l'uniformité lors de l'utilisation de plusieurs afficheurs.
• Uniformité de la longueur d'onde :Bien qu'il ne soit pas explicitement classé par longueur d'onde, les spécifications typiques serrées pour λ_p(650nm) et λ_d(639nm) indiquent un bon contrôle de fabrication, ce qui se traduit par une couleur rouge uniforme d'un dispositif à l'autre.
• Tension directe :La plage spécifiée pour V_F(par exemple, 2,1-2,6V) implique une dispersion. Pour les conceptions utilisant de nombreux afficheurs ou ayant des exigences de puissance strictes, il peut être nécessaire de consulter le fabricant pour des options de classement par tension.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des "Courbes typiques des caractéristiques électriques/optiques." Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, les courbes standard pour de tels dispositifs incluraient typiquement :

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Montre la relation exponentielle, cruciale pour la conception des circuits de limitation de courant. La courbe se déplace avec la température.
• Intensité lumineuse relative vs. Courant direct :Démontre que la production de lumière est relativement linéaire avec le courant dans la plage de fonctionnement normale avant que l'efficacité ne diminue à des courants très élevés.
• Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante :Montre la diminution de la production de lumière lorsque la température de jonction augmente, soulignant l'importance de la gestion thermique, surtout lorsqu'elle est alimentée à des courants moyens plus élevés.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, centré autour de 650 nm avec une demi-largeur d'environ 20 nm, confirmant la couleur Rouge Hyper.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif a des dimensions physiques spécifiques fournies dans un dessin (référencé mais non détaillé dans le texte). Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Cela inclut la hauteur totale, la largeur, la profondeur, l'espacement des broches et le positionnement de la matrice de points sur le fond gris.

5.2 Connexion des broches et circuit interne

Le dispositif utilise une configuration à 14 broches. Le schéma de circuit interne montre une matrice standard 5x7 où :
- Les colonnes (1-5) sont des groupes à cathode commune.
- Les lignes (1-7) sont des groupes à anode commune.
Pour allumer un point spécifique (par exemple, Ligne 3, Colonne 2), l'anode de la ligne correspondante doit être mise à l'état haut (avec limitation de courant) tandis que la cathode de la colonne correspondante est mise à l'état bas. La table de brochage est essentielle pour une conception correcte du circuit imprimé et du circuit de pilotage.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La spécification d'assemblage clé est le profil de soudure.

• Soudage par refusion :La température maximale admissible au niveau du corps du boîtier (1,6 mm sous le plan d'assise) est de 260°C, et cette température de pic ne doit pas être maintenue plus de 3 secondes. Les profils de refusion standard sans plomb (SnAgCu) doivent être soigneusement contrôlés pour rester dans cette limite afin d'éviter d'endommager les puces LED, les fils de liaison internes ou le boîtier plastique.
• Soudage manuel :Si nécessaire, il doit être effectué rapidement avec un fer à souder à température contrôlée, en appliquant la chaleur sur la pastille du circuit imprimé et non directement sur la broche du composant pendant une période prolongée.
• Nettoyage :Utiliser uniquement des agents de nettoyage compatibles avec le matériau du boîtier LED.
• Conditions de stockage :Stocker dans un environnement sec et antistatique dans la plage de température spécifiée de -35°C à +85°C pour éviter l'absorption d'humidité et les dommages par décharge électrostatique.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Lectures industrielles :Indicateurs d'état, codes d'erreur ou affichages de valeur unique sur les machines.
• Équipements de test et de mesure :Affichage d'unités (V, A, Hz), numéros de canaux ou codes simples.
• Électronique grand public :Affichages d'horloge, indicateurs d'état d'appareils (bien que moins courant aujourd'hui).
• Prototypage et éducation :Excellent pour apprendre l'interfaçage de microcontrôleurs et les techniques de multiplexage.

7.2 Considérations de conception

• Circuit de pilotage :Nécessite un microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage dédié capable de multiplexer 12 lignes (5 colonnes + 7 lignes). Utiliser des transistors ou des pilotes intégrés puits/source pour gérer le courant requis.
• Limitation de courant :Essentielle pour chaque ligne ou colonne. Calculer les valeurs des résistances en fonction du courant moyen souhaité (par exemple, 10-15mA par point), de la tension d'alimentation et de la tension directe de la LED. Rappelez-vous que le courant est partagé entre plusieurs LED dans une trame multiplexée.
• Fréquence de rafraîchissement :La fréquence de balayage du multiplexage doit être suffisamment élevée (typiquement >100 Hz) pour éviter le scintillement visible. Le rapport cyclique de 1/16 mentionné dans les spécifications implique qu'un schéma de multiplexage à 16 étapes est approprié.
• Gestion thermique :Lorsque vous fonctionnez près du courant moyen maximum ou à des températures ambiantes élevées, assurez une ventilation adéquate. La dégradation de 0,2 mA/°C pour I_Fest cruciale pour la fiabilité.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique mais considérez l'orientation de montage par rapport à l'utilisateur.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux anciennes matrices LED rouges GaAsP ou GaP, la technologie AlInGaP du LTP-1557AKD offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée, ce qui se traduit par des afficheurs plus brillants à courant égal ou une consommation d'énergie plus faible pour la même luminosité. La longueur d'onde Rouge Hyper (650 nm) est plus vive et distincte que le rouge standard. Comparé aux OLED graphiques modernes ou aux LCD, ce dispositif est beaucoup plus simple, plus robuste, moins coûteux et fonctionne sur une plage de température plus large, mais est limité aux caractères 5x7 prédéfinis. Sa niche se trouve dans les applications exigeant une fiabilité extrême, une simplicité et un faible coût pour l'affichage de caractères.

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

• Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un courant continu constant sur chaque point ?
  R : Techniquement oui, mais cela nécessiterait 35 pilotes indépendants, ce qui est inefficace. Le multiplexage est la méthode standard et prévue, utilisant l'architecture de sélection X-Y.
• Q : Pourquoi le courant de crête (90 mA) est-il si supérieur au courant moyen (15 mA) ?
  R : Dans le multiplexage, chaque LED n'est alimentée qu'une fraction du temps (rapport cyclique). Pour obtenir une luminosité moyenne perçue équivalente à 15 mA en continu, un courant pulsé plus élevé est utilisé pendant son créneau de temps actif. La valeur nominale de 90 mA garantit que la LED peut supporter ces brèves impulsions.
• Q : Que signifie un "Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse de 2:1" pour ma conception ?
  R : Cela signifie que le point le plus faible du réseau pourrait être deux fois moins brillant que le point le plus brillant dans des conditions d'alimentation identiques. Pour des caractères d'apparence uniforme, vous devrez peut-être sélectionner des dispositifs d'une classe plus serrée ou mettre en œuvre une compensation de luminosité logicielle si votre pilote permet un contrôle individuel des points.
• Q : Comment connecter ce dispositif à 14 broches à un microcontrôleur avec moins de broches d'E/S ?
  R : Vous devez utiliser des registres à décalage externes (comme le 74HC595), des extenseurs d'E/S ou un circuit intégré de pilotage LED dédié avec support de multiplexage. Vous ne pouvez pas réduire le nombre de lignes de contrôle requises en dessous de 12 pour un contrôle complet de la matrice 5x7.

10. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'une lecture de température à un chiffre pour un contrôleur de four industriel fonctionnant jusqu'à 70°C ambiant.

• Luminosité :Sélectionnez une classe d'intensité lumineuse dans la partie supérieure (par exemple, 2000+ µcd) pour garantir la visibilité dans un environnement potentiellement lumineux.
• Courant de pilotage :Déterminez le courant moyen dégradé. À Ta=70°C, la dégradation est de (70-25)°C * 0,2 mA/°C = 9 mA. Par conséquent, le courant moyen continu maximal sûr par point est de 15 mA - 9 mA = 6 mA. La conception doit utiliser un courant pulsé dans le rapport cyclique de 1/16 pour atteindre la luminosité requise tout en maintenant lecourantmoyen à ou en dessous de 6 mA par point.
• Circuit :Utilisez un microcontrôleur pour générer les signaux de multiplexage. Employez des MOSFET à canal N côté bas pour absorber les courants de colonne et des MOSFET à canal P côté haut ou un circuit intégré de pilotage pour fournir les courants de ligne. Calculez les résistances de limitation de courant en fonction de la tension d'alimentation (par exemple, 5 V), de la V_F de la LED au courant pulsé, et de la valeur de courant pulsé souhaitée nécessaire pour obtenir une luminosité moyenne effective._FImplantation :
• Placez l'afficheur à l'écart des autres composants générateurs de chaleur sur le circuit imprimé. Assurez-vous que le profil de refusion pendant l'assemblage respecte strictement la limite de 260°C pendant 3 secondes.11. Principe de fonctionnement

Le dispositif fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction PN semi-conductrice. Lorsqu'une tension de polarisation directe dépassant la tension de seuil de la diode (~2,1 V) est appliquée à travers une cellule LED individuelle (anode de ligne à l'état haut, cathode de colonne à l'état bas), les électrons et les trous se recombinent dans la région active AlInGaP, libérant de l'énergie sous forme de photons avec une longueur d'onde centrée à 650 nm (lumière rouge). L'agencement en matrice 5x7 et l'architecture anode/cathode commune permettent à chacun des 35 points d'être adressé individuellement en sélectionnant les lignes de ligne et de colonne appropriées, permettant la formation de caractères par multiplexage.

12. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs à matrice de points LED discrets comme le LTP-1557AKD restent pertinents pour des applications spécifiques robustes et sensibles au coût, la tendance générale va vers l'intégration et les technologies avancées. Les modules à caractères LCD intégrés et les modules OLED avec contrôleurs intégrés sont devenus la norme pour les affichages plus complexes. Pour les applications nécessitant encore des LED, les réseaux de LED CMS (composants montés en surface) et les matrices LED RVB adressables haute densité, multicolores (par exemple, utilisant des LED de type WS2812B) sont de plus en plus populaires pour leur flexibilité et leur facilité d'utilisation. Cependant, la simplicité, la haute fiabilité, la large plage de température et la sortie monocouleur distincte et brillante des matrices de points LED traversantes traditionnelles assurent leur utilisation continue dans les applications industrielles, automobiles et en environnements sévères où les technologies plus récentes peuvent ne pas répondre à toutes les exigences.

While discrete LED dot matrix displays like the LTP-1557AKD remain relevant for specific rugged and cost-sensitive applications, the broader trend is towards integration and advanced technologies. Integrated character LCD (LCD) and OLED modules with built-in controllers have become standard for more complex displays. For applications still requiring LEDs, surface-mount device (SMD) LED arrays and high-density, multi-color, addressable RGB LED matrices (e.g., using WS2812B-type LEDs) are increasingly popular for their flexibility and ease of use. However, the simplicity, high reliability, wide temperature range, and distinct, bright single-color output of traditional through-hole dot matrix LEDs ensure their continued use in industrial, automotive, and harsh environment applications where newer technologies may not meet all requirements.