Fiche technique de l'afficheur LED LTP-2857JD - Hauteur 2,0 pouces (50,8 mm) - Rouge AlInGaP - Matrice de points 5x7 - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-2857JD est un module d'affichage alphanumérique à un chiffre, construit autour d'une configuration matricielle 5x7 points. Sa fonction principale est de générer des caractères et symboles visibles, le rendant adapté aux applications nécessitant une présentation d'information claire et lisible dans un format compact. La technologie de base utilise le matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour les diodes électroluminescentes, réputé pour produire une lumière rouge de haute efficacité.

Le dispositif présente une face avant grise avec des points blancs, offrant un fond à contraste élevé pour les LED rouges allumées, ce qui améliore la lisibilité. Un aspect clé de sa conception est son empilabilité, permettant de placer plusieurs unités côte à côte horizontalement pour former des afficheurs multi-caractères sans espace significatif, facilitant la création de mots ou de chaînes numériques plus longues.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Caractéristiques optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonctionnalité de l'afficheur. Le dispositif utilise des puces LED AlInGaP cultivées sur un substrat GaAs non transparent. L'intensité lumineuse moyenne typique (Iv) par point varie de 1300 à 3000 microcandelas (µcd) lorsqu'elle est pilotée dans des conditions de test spécifiques : un courant de crête (Ip) de 32mA avec un rapport cyclique de 1/16. Cette mesure utilise un filtre qui approxime la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, garantissant que la valeur correspond à la perception visuelle humaine.

Les caractéristiques de couleur sont définies par des longueurs d'onde spécifiques. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 656 nanomètres (nm), tandis que la longueur d'onde dominante (λd) est de 640 nm, définissant la couleur rouge perçue. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 22 nm, indiquant la pureté spectrale ou l'étroitesse de la bande de lumière émise.

2.2 Caractéristiques électriques

Les paramètres électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement de l'afficheur. La tension directe (Vf) pour un point LED unique se situe typiquement entre 2,1 et 2,6 volts lorsqu'un courant direct (If) de 20mA est appliqué. Le courant inverse (Ir) est spécifié à un maximum de 100 microampères (µA) lorsqu'une tension inverse (Vr) de 5V est appliquée, indiquant la fuite à l'état bloqué.

La gestion du courant est critique. Les valeurs maximales absolues spécifient une dissipation de puissance moyenne par point de 33 milliwatts (mW). Le courant direct de crête par point ne doit pas dépasser 90mA. Le courant direct moyen par point est nominalement de 13mA à 25°C, avec un facteur de déclassement de 0,17 mA/°C, ce qui signifie que le courant continu admissible diminue lorsque la température ambiante dépasse 25°C pour éviter la surchauffe et assurer la longévité.

2.3 Caractéristiques thermiques et environnementales

Le dispositif est conçu pour un fonctionnement robuste dans une gamme de conditions. La plage de température de fonctionnement est de -35°C à +85°C, permettant un déploiement dans des environnements froids et modérément chauds. La plage de température de stockage est identique. Pour l'assemblage, la température de soudure ne doit pas dépasser 260°C pendant une durée maximale de 3 secondes, mesurée à un point situé à 1,6 mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise du composant, ce qui est une directive standard pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion pour éviter d'endommager les puces LED ou le boîtier.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique indique que les dispositifs sont catégorisés selon leur intensité lumineuse. Cela implique un processus de binning où les unités sont triées en fonction de leur flux lumineux mesuré (par exemple, la plage de 1300 à 3000 µcd). Le binning garantit l'homogénéité au sein d'un lot, permettant aux concepteurs d'obtenir des niveaux de luminosité prévisibles lors de l'utilisation de plusieurs afficheurs dans un réseau. Bien que non détaillé explicitement pour la longueur d'onde ou la tension dans ce document, une telle catégorisation est courante dans la fabrication de LED pour regrouper les composants ayant des propriétés optiques et électriques très proches.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques électriques/optiques typiques, essentielles pour une conception détaillée. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, ces courbes incluent généralement :

• Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V) :Montre la relation non linéaire entre le courant et la tension, cruciale pour concevoir le circuit de commande à limitation de courant.
• Intensité lumineuse vs Courant direct (Courbe L-I) :Illustre comment le flux lumineuse augmente avec le courant, aidant à optimiser le courant de commande pour la luminosité et l'efficacité souhaitées.
• Intensité lumineuse vs Température ambiante :Démontre comment le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction de la LED augmente, ce qui est vital pour la gestion thermique dans l'application.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant l'intensité relative de la lumière émise à différentes longueurs d'onde, confirmant les longueurs d'onde dominante et de crête.

Ces courbes permettent aux ingénieurs de prédire les performances dans des conditions non standard et de concevoir des systèmes robustes.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

L'afficheur a une hauteur de matrice de 2,0 pouces (50,80 mm). Le dessin des dimensions du boîtier (référencé mais non détaillé dans le texte) montrerait la longueur, largeur, épaisseur et espacement des broches exacts. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,25 mm (0,01 pouce) sauf indication contraire. Les détails de connexion des broches sont fournis dans un tableau, associant 14 broches à des colonnes d'anode et des rangées de cathode spécifiques de la matrice 5x7. Ce brochage est essentiel pour concevoir l'empreinte PCB et le circuit de commande multiplexé.

6. Schéma de circuit interne et méthode de pilotage

Le schéma de circuit interne montre l'agencement des 35 LED individuelles (5 colonnes x 7 rangées). L'anode de chaque LED est connectée à une ligne de colonne, et sa cathode est connectée à une ligne de rangée. Cette architecture matricielle commune nécessite un pilotage multiplexé. L'afficheur n'est pas constamment allumé ; au lieu de cela, le contrôleur parcourt rapidement les rangées (ou colonnes), alimentant les anodes de colonne appropriées pour chaque cathode de rangée active. Le rapport cyclique de 1/16 mentionné dans la condition de test est un rapport de multiplexage typique. Une conception appropriée de la fréquence de balayage est nécessaire pour éviter le scintillement visible et assurer une luminosité uniforme.

7. Recommandations de soudure et d'assemblage

Conformément aux valeurs maximales absolues, le processus de soudure doit être soigneusement contrôlé. La température de soudure maximale autorisée est de 260°C, et le temps d'exposition au niveau des broches ne doit pas dépasser 3 secondes. Ceci afin de prévenir un choc thermique pour les puces LED, qui pourrait provoquer des fissures dans le matériau semi-conducteur ou dégrader les liaisons par fil, entraînant une défaillance prématurée. L'utilisation d'une étape de préchauffage lors de la soudure par refusion est recommandée pour minimiser les contraintes thermiques. Des procédures de manipulation appropriées contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent toujours être suivies pendant l'assemblage, car les LED sont sensibles à l'électricité statique.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour les applications nécessitant un seul caractère ou symbole hautement visible. Les utilisations courantes incluent :

• Les panneaux de contrôle industriel pour les indicateurs d'état (par exemple, affichant une lettre d'étape de processus).
• Les équipements de test et de mesure pour afficher des unités ou des identifiants de canal.
• Les appareils grand public où un simple code d'état ou identifiant est nécessaire.
• En tant que brique de base pour des afficheurs multi-caractères en empilant horizontalement plusieurs unités.

8.2 Considérations de conception

La conception avec cet afficheur nécessite de prêter attention à plusieurs facteurs :

• Circuit de commande :Un microcontrôleur ou un circuit intégré de commande LED dédié capable de multiplexage est requis. Le circuit doit fournir un courant suffisant (jusqu'à la valeur de crête) pendant le temps de balayage actif et inclure des résistances de limitation de courant ou une source de courant constant pour protéger les LED.
• Alimentation électrique :La tension d'alimentation doit être suffisamment élevée pour surmonter la tension directe des LED plus les chutes de tension dans le circuit de commande. Une tension de 5V est couramment utilisée avec une limitation de courant appropriée.
• Gestion thermique :Bien que l'afficheur lui-même ne génère pas une chaleur excessive, la courbe de déclassement doit être respectée. À haute température ambiante, le courant moyen doit être réduit. Il est conseillé d'assurer une bonne circulation d'air autour de l'afficheur dans les espaces clos.
• Logiciel/Firmware :Le contrôleur doit inclure une table de polices de caractères (compatible avec ASCII ou EBCDIC comme indiqué) et la routine de balayage multiplexé. La fréquence de rafraîchissement doit être suffisamment élevée (typiquement >60 Hz) pour éviter un scintillement perceptible.

9. Comparaison et différenciation technique

Les principaux points de différenciation de cet afficheur spécifique, basés sur la fiche technique, sont son utilisation de la technologie AlInGaP et sa hauteur de 2,0 pouces. Comparé aux anciennes LED GaAsP ou GaP, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, résultant en une sortie plus lumineuse pour le même courant d'entrée. La hauteur de caractère de 2,0 pouces le rend adapté aux applications où la distance de visualisation est de plusieurs mètres, offrant une meilleure lisibilité à longue distance que les afficheurs plus petits de 0,5 ou 1 pouce. La conception gris/points blancs améliore le contraste par rapport aux boîtiers entièrement noirs ou verts. Son empilabilité est une caractéristique mécanique pratique pour les conceptions multi-chiffres.

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

Q : Que signifie "Rapport cyclique 1/16" dans la condition de test d'intensité lumineuse ?

R : Cela signifie que chaque point LED individuel n'est alimenté que pendant 1/16 du temps total du cycle de balayage pendant la mesure. L'intensité spécifiée est la valeur moyenne sur le cycle complet. En utilisation réelle, vous devez concevoir votre pilote multiplexé pour obtenir un rapport cyclique effectif similaire ou supérieur pour atteindre la luminosité nominale.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un courant continu constant sans multiplexage ?

R : Techniquement, oui, en connectant chacune des 35 LED avec sa propre résistance de limitation de courant à une alimentation. Cependant, cela nécessiterait 35 canaux de commande, ce qui est très inefficace en termes de nombre de composants et de puissance. Le multiplexage est la méthode standard et prévue, réduisant considérablement le nombre de broches de contrôle requis et simplifiant la conception.

Q : Le tableau de connexion des broches semble avoir des doublons (par exemple, Anode Colonne 3 sur les broches 4 et 11). Est-ce une erreur ?

R : Ce n'est probablement pas une erreur mais une caractéristique du câblage matriciel interne. Cela peut indiquer que certaines lignes de colonne ou de rangée sont ramenées à plus d'une broche sur le boîtier. Cela peut offrir une flexibilité de routage sur le PCB, permettant au concepteur de choisir la broche la plus pratique pour la connexion. Reportez-vous toujours au schéma de circuit interne pour vérifier les connexions.

Q : Comment calculer la résistance de limitation de courant appropriée pour mon pilote ?

R : Vous devez connaître votre tension d'alimentation (Vs), la tension directe de la LED (Vf, utilisez le max de 2,6V pour la sécurité), et le courant direct souhaité (If, ne dépassant pas la valeur moyenne nominale de 13mA à votre température de fonctionnement). La valeur de la résistance R = (Vs - Vf) / If. N'oubliez pas que dans une configuration multiplexée, le courant de crête pendant le temps de balayage actif sera supérieur au courant moyen. Assurez-vous que le courant de crête ne dépasse pas 90mA.

11. Exemple de conception et d'utilisation

Scénario : Construction d'un compteur de production à 4 chiffres pour un poste de travail d'usine.

Quatre afficheurs LTP-2857JD sont empilés horizontalement sur un PCB. Un microcontrôleur 8 bits à faible coût est utilisé comme contrôleur. Le microcontrôleur a suffisamment de broches d'E/S pour piloter directement les rangées (7 broches) et les colonnes (5 broches par chiffre, mais comme ils sont empilés, les lignes de colonne de tous les chiffres sont connectées ensemble, nécessitant seulement 5 broches de colonne au total). Le microcontrôleur exécute une routine qui :

1. Balaye les sept lignes de rangée, en activant une à la fois.
2. Pour la rangée active, il définit l'état des 5 lignes de colonne pour chacun des 4 chiffres en fonction du caractère à afficher (par exemple, un chiffre).
3. Il répète ce balayage à une fréquence de 200 Hz, rendant le scintillement imperceptible.
4. La valeur du compteur est incrémentée par une entrée de capteur externe.

Des résistances de limitation de courant sont placées en série avec chaque ligne de colonne. L'alimentation est de 5V. Le courant moyen par point LED est maintenu en dessous de 10mA pour fournir une marge de sécurité par rapport à la valeur nominale de 13mA et assurer une fiabilité à long terme.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Le principe fondamental est l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p se recombinent dans la région active (la couche AlInGaP). Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (particules de 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. La matrice 5x7 est formée en plaçant 35 de ces jonctions p-n microscopiques dans un motif de grille précis. La face avant grise agit comme un diffuseur et un amplificateur de contraste, tandis que les points blancs définissent les segments qui deviennent visibles lorsqu'ils sont éclairés.

13. Tendances et contexte technologiques

Les afficheurs comme le LTP-2857JD représentent une technologie mature et fiable pour l'affichage d'informations basées sur des caractères. Alors que les OLED graphiques modernes ou les écrans LCD TFT offrent une bien plus grande flexibilité pour afficher des graphiques arbitraires, les afficheurs LED matriciels 5x7 et similaires conservent des avantages dans des niches spécifiques : robustesse environnementale extrême (large plage de température), luminosité très élevée pour la lisibilité en plein soleil, simplicité d'interface et longue durée de vie opérationnelle sans rétroéclairage susceptible de tomber en panne. Le passage des anciens matériaux LED à l'AlInGaP, comme on le voit dans ce dispositif, a été une tendance majeure qui a amélioré l'efficacité et la luminosité. Les tendances actuelles pourraient impliquer une intégration plus étroite de l'électronique de commande avec le module d'affichage ou l'exploration de matériaux encore plus efficaces comme l'InGaN pour différentes couleurs, mais l'architecture matricielle multiplexée de base reste une solution éprouvée et efficace pour de nombreuses applications industrielles et d'instrumentation.