Fiche technique de l'afficheur LED LTP-1457AKA - Hauteur de matrice 1,2 pouce (30,42 mm) - AlInGaP Rouge Orange - Tension directe 2,6 V - Dissipation de puissance 33 mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-1457AKA est un module d'affichage alphanumérique à un chiffre, construit selon une configuration de matrice de points 5x7. Sa fonction principale est de représenter visuellement des caractères et des symboles, compatibles avec les jeux de codes standard USASCII et EBCDIC. La technologie de base utilise des puces LED Rouge Orange AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), fabriquées sur un substrat GaAs non transparent. Ce choix de substrat contribue à l'apparence caractéristique du dispositif : face grise et points blancs. L'afficheur est classé selon son intensité lumineuse, garantissant une cohérence de luminosité pour les applications nécessitant plusieurs unités.

Le dispositif est conçu pour une faible consommation d'énergie et offre une fiabilité de type état solide. Une caractéristique mécanique clé est son empilabilité, permettant de placer plusieurs unités côte à côte horizontalement pour former des afficheurs multi-caractères sans espace significatif, idéal pour les tableaux de messages ou les affichages numériques simples.

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 point a une valeur typique de 3800 µcd lorsqu'elle est pilotée par un courant de crête (Ip) de 80 mA avec un cycle de service de 1/16. La valeur minimale spécifiée est de 2100 µcd. Le rapport d'appariement de l'intensité lumineuse entre les points est spécifié à un maximum de 2:1, ce qui définit la variation admissible de luminosité à travers la matrice.

Les caractéristiques de couleur sont définies par la longueur d'onde. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 621 nm. La longueur d'onde dominante (λd), qui correspond plus étroitement à la couleur perçue, est typiquement de 615 nm, la plaçant fermement dans le spectre rouge-orange. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est typiquement de 18 nm, indiquant la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise.

2.2 Paramètres électriques

La tension directe (VF) pour tout point LED unique, mesurée à un courant direct (IF) de 20 mA, varie d'un minimum de 2,05 V à un maximum de 2,6 V, une valeur typique étant fournie. Le courant inverse (IR) pour tout point, lorsqu'une tension inverse (VR) de 5 V est appliquée, a une valeur maximale spécifiée de 100 µA.

2.3 Valeurs maximales absolues et considérations thermiques

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. La dissipation de puissance moyenne par point ne doit pas dépasser 33 mW. Le courant direct de crête par point est évalué à 90 mA, mais uniquement dans des conditions pulsées : un cycle de service de 1/10 avec une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Le courant direct moyen par point a un facteur de déclassement ; il est de 13 mA à 25°C et diminue linéairement de 0,17 mA pour chaque augmentation d'un degré Celsius de la température ambiante.

Le dispositif peut supporter une tension inverse allant jusqu'à 5 V par point. La plage de température de fonctionnement et de stockage est spécifiée de -35°C à +85°C. 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.

3. Explication du système de classement

La fiche technique indique explicitement que le dispositif est "Classé selon l'intensité lumineuse." Cela indique un processus de tri ou de classement basé sur la mesure du flux lumineux. Les unités sont testées et regroupées dans des classes d'intensité spécifiques (par exemple, une classe pour 2100-2800 µcd, une autre pour 2800-3800 µcd). Cela garantit que les concepteurs peuvent sélectionner des composants avec une luminosité cohérente pour leur application, ce qui est crucial lorsque plusieurs afficheurs sont utilisés ensemble pour éviter des variations de luminosité perceptibles. La fiche technique ne spécifie pas de classes distinctes pour la longueur d'onde ou la tension directe, ce qui suggère que le critère de tri principal est l'intensité lumineuse.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend une section pour les "Courbes caractéristiques électriques/optiques typiques." Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, de telles courbes illustrent généralement la relation entre les paramètres clés. Les courbes standard pour ce type de dispositif incluraient probablement :

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Montre la relation non linéaire entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Ceci est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :Démontre comment le flux lumineux augmente avec le courant, généralement de manière sous-linéaire à des courants plus élevés en raison des effets thermiques.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Montre la diminution du flux lumineux lorsque la température de jonction de la LED augmente. Les LED AlInGaP présentent généralement moins de dégradation thermique que les technologies plus anciennes comme le GaAsP, mais le flux lumineux diminue toujours avec la chaleur.
• Distribution spectrale :Un graphique traçant l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~621 nm et la demi-largeur de 18 nm.

Ces courbes sont essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard (différents courants, températures) et pour optimiser le circuit de pilotage pour l'efficacité et la longévité.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

Le dispositif a une hauteur de matrice de 1,2 pouce, ce qui correspond à 30,42 mm. Cela fait référence à la hauteur du réseau 5x7 lui-même. Les dimensions du boîtier sont fournies dans un dessin détaillé avec toutes les mesures en millimètres. La tolérance standard pour ces dimensions est de ±0,25 mm (0,01 pouce) sauf indication contraire sur le dessin. Le schéma de connexion des broches est critique pour l'interface. L'afficheur possède 14 broches qui contrôlent les 5 colonnes (anodes) et les 7 lignes (cathodes) dans un arrangement multiplexé. Le brochage spécifique est : Broche 1 : Cathode Ligne 5, Broche 2 : Cathode Ligne 7, Broche 3 : Anode Colonne 2, Broche 4 : Anode Colonne 3, Broche 5 : Cathode Ligne 4, Broche 6 : Anode Colonne 5, Broche 7 : Cathode Ligne 6, Broche 8 : Cathode Ligne 3, Broche 9 : Cathode Ligne 1, Broche 10 : Anode Colonne 4, Broche 11 : Anode Colonne 3, Broche 12 : Cathode Ligne 4, Broche 13 : Anode Colonne 1, Broche 14 : Cathode Ligne 2. Notez l'ordre non séquentiel, ce qui est courant dans les afficheurs multiplexés pour optimiser le routage interne.

Le schéma de circuit interne montre la structure matricielle : cinq colonnes à anode commune et sept lignes à cathode commune. Chaque intersection représente un point LED. Pour allumer un point spécifique, sa broche de colonne correspondante doit être mise à l'état haut (anode), et sa broche de ligne doit être mise à l'état bas (cathode).

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La principale contrainte d'assemblage fournie est le profil de température de soudure. Le corps du composant ne doit pas être exposé à des températures supérieures à 260°C pendant plus de 3 secondes pendant le processus de refusion ou de soudure à la vague. Il s'agit d'une spécification standard pour de nombreux composants traversants et certains composants CMS. Le point de mesure est situé à 1,6 mm en dessous du plan d'assise, ce qui correspond généralement au point où les broches sortent du corps du boîtier. Cela garantit que la puce LED sensible à l'intérieur n'est pas endommagée par une chaleur excessive conduite par les broches. Pour la soudure manuelle, un fer à souder à température contrôlée doit être utilisé, et le temps de contact avec chaque broche doit être minimisé. Les procédures appropriées de manipulation ESD (Décharge Électrostatique) doivent toujours être suivies lors de la manipulation de dispositifs à semi-conducteurs.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est adapté aux applications nécessitant un seul caractère alphanumérique très lisible. Son empilabilité le rend idéal pour les afficheurs multi-chiffres. Les utilisations courantes incluent :

• Panneaux d'instruments industriels (pour afficher les consignes, les lectures, les codes d'erreur).
• Appareils électroménagers (fours à micro-ondes, machines à laver, thermostats).
• Équipements de test et de mesure.
• Affichages d'information simples dans les distributeurs automatiques ou les kiosques.
• Kits éducatifs pour apprendre le pilotage multiplexé de LED et l'interface avec un microcontrôleur.

7.2 Considérations de conception

Circuit de pilotage :L'afficheur nécessite un circuit de pilotage multiplexé externe. Celui-ci peut être implémenté en utilisant des transistors discrets, des circuits intégrés dédiés au pilotage de LED (comme le MAX7219), ou directement depuis un microcontrôleur avec une capacité de source/puits de courant suffisante. La spécification de courant de crête (90 mA à un cycle de service de 1/10) doit être respectée. Une conception typique utiliserait une source de courant constant ou une résistance de limitation de courant pour chaque colonne (anode) et évacuerait le courant à travers les lignes (cathodes) en utilisant des transistors ou des broches GPIO.

Calcul du courant :Pour atteindre l'intensité lumineuse typique de 3800 µcd, la fiche technique spécifie une condition de Ip=80 mA avec un cycle de service de 1/16. Le courant moyen par point est donc de 80 mA / 16 = 5 mA. Le courant moyen total pour un caractère entièrement allumé (les 35 points allumés) serait de 35 * 5 mA = 175 mA, mais ce courant est réparti entre les colonnes et les lignes multiplexées.

Angle de vision :La caractéristique de "large angle de vision" est bénéfique pour les applications où l'afficheur peut être vu depuis des positions hors axe.

Considérations optiques :La face grise et les points blancs offrent un bon contraste. Les concepteurs peuvent envisager d'ajouter un filtre coloré ou un diffuseur devant l'afficheur pour améliorer le contraste ou correspondre à l'esthétique d'un produit, bien que cela réduira le flux lumineux global.

8. Comparaison technique

Le principal différentiateur du LTP-1457AKA est son utilisation de la technologie LED AlInGaP. Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED rouges standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée. Cela signifie qu'elle peut produire plus de lumière (intensité lumineuse plus élevée) pour la même quantité de courant électrique, ou atteindre la même luminosité avec une consommation d'énergie plus faible. L'AlInGaP a également généralement une meilleure stabilité thermique et une durée de vie opérationnelle plus longue. Comparé aux LED blanches modernes ou aux afficheurs matriciels CMS à pas plus fin, ce dispositif est un composant traversant plus grand offrant simplicité, robustesse et une grande visibilité de caractère unique à distance, souvent à un coût système inférieur pour les applications à un chiffre.

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 c'est très inefficace et non recommandé. L'afficheur est conçu pour un fonctionnement multiplexé. Piloter tous les points en continu dépasserait la spécification de dissipation de puissance moyenne (33 mW par point) si l'on cherche à atteindre une luminosité standard, entraînant une surchauffe et une défaillance rapide.

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde d'émission de crête et la longueur d'onde dominante ?

R : La longueur d'onde d'émission de crête est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspondrait à la couleur perçue de la LED. Pour les LED avec un spectre relativement étroit comme celle-ci, elles sont souvent proches, mais la longueur d'onde dominante est plus pertinente pour la spécification de la couleur.

Q : Le brochage semble non séquentiel. Pourquoi est-il arrangé ainsi ?

R : L'arrangement des broches est optimisé pour la disposition interne des pistes sur le substrat de l'afficheur afin de minimiser la diaphonie et de simplifier la connexion de la matrice LED. Il est essentiel de suivre exactement le tableau de connexion des broches fourni ; ne supposez pas une séquence logique.

Q : Comment interpréter la spécification "Déclassement du courant direct moyen" ?

R : Cela signifie que le courant moyen maximum sûr par point diminue lorsque la température ambiante augmente. À 25°C, vous pouvez utiliser jusqu'à 13 mA de courant moyen. À 85°C (la température de fonctionnement maximale), le courant autorisé est de 13 mA - [ (85-25) * 0,17 mA/°C ] = 13 mA - 10,2 mA = 2,8 mA. Ce déclassement est crucial pour un fonctionnement fiable dans des environnements à haute température.

10. Cas d'utilisation pratique

Cas : Conception d'un affichage de température à un chiffre pour un four industriel.

Un ingénieur doit afficher la consigne de température (0-9) sur un four fonctionnant jusqu'à 80°C ambiant à l'intérieur du panneau de commande. Il sélectionne le LTP-1457AKA pour sa visibilité et sa plage de température. En raison de la température ambiante élevée, il doit déclasser le courant de pilotage. Viser une luminosité plus faible est acceptable dans cet environnement contrôlé. Il conçoit un circuit de multiplexage utilisant un microcontrôleur, pilotant les colonnes via des résistances de limitation de courant et les lignes via des transistors NPN. Le micrologiciel balaie les lignes à haute fréquence (>100 Hz). Il calcule que le courant moyen par point doit être inférieur à la valeur déclassée d'environ 3 mA à 80°C pour garantir une fiabilité à long terme. L'apparence grise/blanche offre un bon contraste avec le panneau sombre du four.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTP-1457AKA fonctionne sur le principe d'une matrice LED multiplexée. Il contient 35 jonctions LED AlInGaP individuelles disposées en une grille de 5 colonnes et 7 lignes. Chaque LED est connectée entre une ligne de colonne (anode) et une ligne de ligne (cathode). Pour afficher un motif spécifique (comme un chiffre ou une lettre), le contrôleur n'alimente pas tous les points simultanément. Au lieu de cela, il utilise une technique appelée multiplexage ou balayage. Il active une ligne (cathode) à la fois en la connectant à la masse (niveau logique bas). Simultanément, il applique l'alimentation (niveau logique haut) uniquement aux lignes de colonne (anodes) qui doivent être allumées pour cette ligne particulière. Ce cycle se répète rapidement à travers les sept lignes. En raison de la persistance rétinienne, l'œil humain perçoit un caractère stable et entièrement formé. Cette méthode réduit considérablement le nombre de broches de pilotage requises (14 au lieu de 35) et abaisse la consommation totale d'énergie.

12. Tendances technologiques

Les afficheurs comme le LTP-1457AKA représentent une technologie mature. Les tendances actuelles dans les afficheurs indicateurs et alphanumériques évoluent vers :

• Boîtiers CMS (Composants Montés en Surface) :Empreintes plus petites pour une conception de PCB à plus haute densité et un assemblage automatisé.
• Intégration plus élevée :Afficheurs avec contrôleurs intégrés, mémoire (pour les polices) et interfaces série (I2C, SPI) simplifiant la tâche du microcontrôleur hôte.
• Matériaux LED avancés :Bien que l'AlInGaP soit efficace pour le rouge/orange, de nouveaux matériaux comme l'InGaN permettent des LED vertes, bleues et blanches plus brillantes et plus efficaces, conduisant à des afficheurs matriciels en couleur complète.
• Technologies alternatives :Pour des afficheurs plus grands et plus complexes, les technologies OLED (LED Organiques) et micro-LED offrent un contraste, des angles de vision et une flexibilité supérieurs.

Cependant, les afficheurs traversants à un chiffre comme celui-ci restent pertinents pour leur simplicité, leur durabilité, leur grande visibilité de caractère unique et leur rapport coût-efficacité dans les applications où un seul ou quelques chiffres sont nécessaires, en particulier dans des contextes industriels ou pour les amateurs où l'assemblage traversant peut être préféré.