Fiche technique de l'afficheur LED LTP-1457AKY - Hauteur de matrice 1,2 pouce (30,42 mm) - Jaune ambré AlInGaP - Matrice de points 5x7 - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-1457AKY est un module d'affichage alphanumérique à un chiffre conçu pour les applications nécessitant une sortie de caractères claire et lisible. Son composant principal est une configuration matricielle de points 5x7, offrant la résolution nécessaire pour les jeux de caractères ASCII et EBCDIC standard. Sa caractéristique visuelle distinctive est son émission jaune ambré, obtenue grâce à l'utilisation de puces LED AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium). Ce matériau semi-conducteur est reconnu pour son haut rendement et sa bonne visibilité. La présentation physique comporte une face avant grise avec des points blancs, offrant un fond à fort contraste pour les éléments éclairés, ce qui améliore la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage.

Le dispositif est conçu pour une faible consommation d'énergie et une fiabilité à semi-conducteur, le rendant adapté à l'intégration dans une large gamme d'équipements électroniques. Sa construction monoplan et son large angle de vision garantissent que les informations affichées sont visibles sous de multiples perspectives. Une caractéristique mécanique clé est son empilement horizontal, permettant de placer plusieurs unités côte à côte pour former des affichages multi-caractères sans espace significatif, ce qui est essentiel pour créer des messages ou des lectures numériques.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Caractéristiques optiques

La performance optique est centrale pour la fonctionnalité de l'afficheur. La source principale est constituée de puces LED AlInGaP déposées sur un substrat GaAs non transparent. La longueur d'onde d'émission de crête typique (λp) est de 595 nm, avec une longueur d'onde dominante (λd) de 592 nm, situant fermement la sortie dans le spectre jaune ambré. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 15 nm, indiquant une émission de couleur relativement pure. L'intensité lumineuse moyenne (Iv) par point est spécifiée avec un minimum de 2100 μcd et une valeur typique de 3800 μcd dans des conditions de test de 80 mA de courant de crête et un cycle de service de 1/16. Le rapport d'appariement de l'intensité lumineuse entre les points est de 2:1 maximum, assurant une luminosité uniforme sur toute la matrice de caractères.

2.2 Caractéristiques électriques

Les paramètres électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement de l'afficheur. La tension directe (Vf) pour tout point LED unique varie typiquement de 2,05V à 2,6V pour un courant direct (If) de 20 mA. Le courant inverse (Ir) est limité à un maximum de 100 μA lorsqu'une tension inverse (Vr) de 5V est appliquée. Ces paramètres sont critiques pour concevoir le circuit de pilotage correct afin d'assurer longévité et performance.

2.3 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs spécifient les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. La dissipation de puissance moyenne par point ne doit pas dépasser 25 mW. Le courant direct de crête par point est spécifié à 60 mA, mais uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Le courant direct moyen par point a un facteur de déclassement de 0,17 mA/°C à partir de 25°C. La tension inverse maximale par point est de 5V. Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement et de stockage de -35°C à +85°C. La température de soudure ne doit pas dépasser 260°C pendant plus de 3 secondes à un point situé à 1,6 mm en dessous du plan d'assise pendant l'assemblage.

3. Informations mécaniques et d'emballage

3.1 Dimensions physiques

L'afficheur a une hauteur de matrice de 1,2 pouce (30,42 mm). Les dimensions globales du boîtier sont fournies dans un dessin détaillé dans la fiche technique, toutes les mesures étant en millimètres. Les tolérances standard pour ces dimensions sont de ±0,25 mm sauf indication contraire. Le boîtier est conçu pour faciliter la fonction d'empilement horizontal mentionnée dans l'aperçu.

3.2 Configuration des broches et circuit interne

L'interface du dispositif se compose de 14 broches. Le brochage est le suivant : Broche 1 : Cathode Rangée 5 ; Broche 2 : Cathode Rangée 7 ; Broche 3 : Anode Colonne 2 ; Broche 4 : Anode Colonne 3 ; Broche 5 : Cathode Rangée 4 ; Broche 6 : Anode Colonne 5 ; Broche 7 : Cathode Rangée 6 ; Broche 8 : Cathode Rangée 3 ; Broche 9 : Cathode Rangée 1 ; Broche 10 : Anode Colonne 4 ; Broche 11 : Anode Colonne 3 (Note : Fonction dupliquée avec la broche 4, probablement une erreur dans la fiche technique ou une connexion interne spécifique) ; Broche 12 : Cathode Rangée 4 (Duplicata de la broche 5) ; Broche 13 : Anode Colonne 1 ; Broche 14 : Cathode Rangée 2.

Le schéma de circuit interne montre une configuration standard à cathode commune pour la matrice 5x7. Les sept lignes de rangées (cathodes) et les cinq lignes de colonnes (anodes) se croisent au niveau des 35 points LED. Pour allumer un point spécifique, sa cathode de rangée correspondante doit être mise à la masse (mise à la terre) tandis que son anode de colonne est activée (alimentée en courant via une résistance de limitation). Cet arrangement matriciel minimise le nombre de broches de pilotage requises (12 pour une matrice 5x7 au lieu de 35 pour des points individuels).

4. Suggestions d'application et considérations de conception

4.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour les applications nécessitant un seul caractère alphanumérique hautement visible. Les utilisations courantes incluent les indicateurs d'état sur les panneaux de contrôle industriel, les affichages numériques sur les équipements de test et de mesure, les affichages à un caractère dans les systèmes embarqués pour le débogage ou l'indication de mode, et comme éléments de base pour les panneaux multi-chiffres dans des instruments comme les horloges, les compteurs ou les tableaux d'affichage simples.

4.2 Considérations de conception et de pilotage

Le pilotage d'une matrice 5x7 nécessite un schéma de multiplexage. Puisqu'une seule rangée doit être active à la fois pour éviter les images fantômes et une consommation de courant excessive, un microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage d'afficheur dédié est nécessaire pour parcourir rapidement les sept rangées (typiquement à une fréquence >60 Hz pour éviter le scintillement). Les données de colonne pour la rangée active sont envoyées simultanément. Le courant direct moyen par point doit être calculé sur la base du courant de crête et du cycle de service (1/7 pour un multiplexage standard rangée par rangée). Par exemple, pour obtenir un courant moyen de point souhaité de 10 mA, le courant de crête pendant son temps de rangée active devrait être de 70 mA (10 mA * 7 rangées). Cela doit être vérifié par rapport à la valeur maximale absolue pour le courant de crête (60 mA à 1/10 de cycle de service). Par conséquent, un calcul minutieux du schéma de multiplexage et des résistances de limitation de courant est essentiel. La large plage de température de fonctionnement permet une utilisation dans des environnements non climatisés.

5. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de caractéristiques électriques/optiques typiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, ces courbes incluent généralement :

• Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V) :Celle-ci montre la relation entre le courant traversant une LED et la tension à ses bornes. Elle est non linéaire, avec une tension de seuil (environ 2V pour l'AlInGaP) après laquelle le courant augmente rapidement avec de petites augmentations de tension. Cette courbe est vitale pour sélectionner la valeur appropriée de la résistance de limitation de courant dans un circuit de commande à tension constante.
• Intensité lumineuse vs Courant direct :Cette courbe démontre comment la sortie lumineuse augmente avec l'augmentation du courant. Elle est généralement linéaire sur une plage mais saturera à des courants très élevés. Fonctionner dans la région linéaire est important pour le contrôle de la luminosité via la modulation de largeur d'impulsion (PWM).
• Intensité lumineuse vs Température ambiante :Celle-ci montre la dégradation de la sortie lumineuse à mesure que la température de jonction de la LED augmente. Pour l'AlInGaP, le rendement diminue généralement avec l'augmentation de la température, ce qui signifie que l'afficheur peut paraître plus sombre dans des environnements à haute température si cela n'est pas compensé par le courant de pilotage.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant la concentration de la sortie lumineuse autour de la longueur d'onde dominante (592 nm) et la largeur du spectre (demi-largeur de 15 nm).

Les concepteurs doivent consulter ces courbes pour optimiser les conditions de pilotage pour la luminosité, le rendement et la longévité sur toute la plage de température de fonctionnement prévue.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Le paramètre critique pour l'assemblage est la tolérance à la chaleur de soudure. Les broches peuvent supporter une température maximale de 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 boîtier. Il s'agit d'une spécification standard pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion. Il est crucial de respecter cette limite pour éviter d'endommager les fils de liaison internes ou les puces LED elles-mêmes. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage, car les LED sont sensibles à l'électricité statique. Le stockage doit se faire dans la plage de température spécifiée de -35°C à +85°C dans un environnement à faible humidité.

7. Comparaison et différenciation technique

Les principaux facteurs de différenciation du LTP-1457AKY sont son utilisation de la technologie AlInGaP et son facteur de forme mécanique spécifique. Comparé aux anciennes technologies LED GaAsP ou GaP, l'AlInGaP offre un rendement lumineux plus élevé, ce qui se traduit par une sortie plus brillante pour la même entrée électrique, et une meilleure pureté des couleurs. La couleur jaune ambré est souvent choisie pour son fort impact visuel et sa luminosité perçue par l'œil humain. La hauteur de caractère de 1,2 pouce est une taille spécifique qui peut être plus grande que les afficheurs courants de 0,56 ou 0,8 pouce, la rendant adaptée aux applications où la distance de visualisation est plus grande ou la visibilité est primordiale. L'empilement horizontal est une caractéristique pratique qui n'est pas toujours présente dans les afficheurs similaires, simplifiant la conception des réseaux multi-caractères.

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

Q : Comment piloter cet afficheur avec un microcontrôleur ?

R : Vous avez besoin d'au moins 12 broches GPIO (7 pour les rangées, 5 pour les colonnes). Implémentez une routine de balayage qui active une rangée (cathode à la masse) à la fois tout en appliquant le motif pour cette rangée aux 5 broches de colonne (anode) via des résistances de limitation de courant. Le balayage doit être suffisamment rapide pour éviter le scintillement (fréquence de rafraîchissement >60 Hz).

Q : Quelle valeur de résistance de limitation de courant dois-je utiliser ?

R : Cela dépend de votre tension d'alimentation (Vcc) et du courant de fonctionnement souhaité. Utilisez la formule : R = (Vcc - Vf) / If. Pour une alimentation de 5V et une Vf typique de 2,3V à 20 mA, R = (5 - 2,3) / 0,02 = 135 Ω. Utilisez la valeur standard la plus proche (par exemple, 130 Ω ou 150 Ω). N'oubliez pas que ceci est pour un fonctionnement continu ; pour un fonctionnement multiplexé, le courant de crête sera plus élevé.

Q : Puis-je utiliser cet afficheur à l'extérieur ?

R : La plage de température de fonctionnement (-35°C à +85°C) est assez large, suggérant une bonne robustesse. Cependant, la fiche technique ne spécifie pas de degré de protection IP (Indice de Protection) contre l'eau ou la poussière. Pour une utilisation en extérieur, l'afficheur devrait probablement être placé derrière une vitre de protection ou dans un boîtier étanche pour empêcher l'infiltration d'humidité et de saletés, ce qui pourrait endommager l'électronique ou obscurcir la face avant.

Q : Pourquoi y a-t-il des fonctions de broches dupliquées (par exemple, broche 4 & 11, broche 5 & 12) ?

R : Il s'agit probablement d'une erreur dans l'extrait du tableau de connexion des broches fourni. Dans une matrice 5x7 standard, seuls 12 signaux uniques (5 colonnes + 7 rangées) sont nécessaires. Les doublons peuvent être connectés en interne au même nœud pour offrir des options alternatives de routage PCB, ou il peut s'agir d'une erreur de documentation. Le schéma de circuit interne est la source faisant autorité pour la connectivité.

9. Introduction au principe de fonctionnement

Le principe fondamental repose sur l'électroluminescence des semi-conducteurs. Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode est appliquée aux bornes de la jonction p-n AlInGaP, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique des couches de Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium détermine l'énergie de la bande interdite, qui est directement corrélée à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le jaune ambré. La matrice 5x7 est une technique d'adressage qui réduit le nombre de lignes de contrôle requises de 35 (une par point) à 12 (rangées + colonnes) en disposant les LED en grille. L'illumination est contrôlée en activant sélectivement les points d'intersection des rangées et colonnes alimentées.

10. Tendances et contexte technologiques

Les afficheurs comme le LTP-1457AKY représentent une technologie mature et fiable pour la sortie alphanumérique à un ou quelques chiffres. Bien que les afficheurs graphiques plus grands et les OLED soient devenus prévalents pour les informations complexes, les modules discrets à matrice de points LED restent très pertinents dans les applications industrielles, d'instrumentation et embarquées en raison de leur simplicité, robustesse, haute luminosité, larges angles de vision et excellente longévité. Le passage des anciens matériaux LED à l'AlInGaP, comme observé dans ce dispositif, a été une tendance significative qui a amélioré l'efficacité et la gamme de couleurs. Les tendances actuelles dans des segments d'affichage similaires pourraient inclure l'intégration du circuit de pilotage sur le module lui-même (nécessitant uniquement des entrées de données série et d'alimentation), l'utilisation de matériaux encore plus efficaces comme l'InGaN pour différentes couleurs, et des conceptions optimisées pour les processus d'assemblage automatisés. Les avantages fondamentaux de la fiabilité à semi-conducteur, de la faible consommation et de la haute visibilité assurent la poursuite de l'utilisation de cette technologie dans des niches spécifiques.