Fiche technique de l'afficheur à matrice de points LED LTP-2057AKA - Hauteur 2,0 pouces (50,8 mm) - Super Orange (621 nm) - 33 mW par point - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-2057AKA 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 symboles, couramment utilisés pour des indicateurs d'état, des affichages simples et des panneaux d'information dans divers appareils électroniques. L'avantage fondamental de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technologie LED AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour les éléments émetteurs de lumière, spécifiquement dans une couleur "Super Orange". Ce système de matériaux offre des avantages en termes d'efficacité et de stabilité de couleur par rapport aux technologies plus anciennes. L'afficheur présente un fond gris avec des points de couleur blanche, offrant un contraste élevé pour la lumière émise, ce qui améliore la lisibilité. Le dispositif est conçu pour des applications nécessitant un affichage de caractères de taille moyenne, fiable et à faible consommation.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques optiques

La performance optique est centrale pour la fonction de l'afficheur. Le paramètre clé, l'Intensité Lumineuse Moyenne (Iv), est spécifiée avec un minimum de 2100 μcd, une valeur typique de 4600 μcd, et sans limite maximale dans la condition de test d'un courant direct pulsé (Ip) de 32mA avec un rapport cyclique de 1/16. Cette méthode d'alimentation pulsée est standard pour les afficheurs multiplexés afin d'atteindre une luminosité perçue tout en gérant la puissance et la chaleur. La couleur est définie par sa Longueur d'Onde d'Émission de Pic (λp) de 621 nanomètres (nm), la plaçant dans la région orange-rouge du spectre. La Demi-Largeur de Raie Spectrale (Δλ) est de 18 nm, indiquant la pureté spectrale ou l'étroitesse de la bande de lumière émise. La Longueur d'Onde Dominante (λd) est de 615 nm, qui est la longueur d'onde perçue par l'œil humain et peut différer légèrement de la longueur d'onde de pic. Un Ratio d'Homogénéité d'Intensité Lumineuse de 2:1 est spécifié, signifiant que la variation de luminosité entre les segments les plus brillants et les plus faibles du réseau ne doit pas dépasser ce ratio, assurant une apparence uniforme.

2.2 Caractéristiques électriques

Les paramètres électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement de l'afficheur. Les Valeurs Absolues Maximales fixent les limites pour un fonctionnement sûr : une Puissance Dissipée Moyenne de 33 milliwatts (mW) par point, un Courant Direct de Crête de 90mA par point, et un Courant Direct Moyen par point qui diminue linéairement de 13mA à 25°C de 0,17mA/°C. Cette dégradation est cruciale pour la gestion thermique à des températures ambiantes élevées. La Tension Inverse maximale par point est de 5 Volts (V). La Tension Directe (Vf) pour tout point LED unique est typiquement de 2,6V à 20mA, avec un maximum de 2,8V à un courant de test plus élevé de 80mA. Le Courant Inverse (Ir) est un maximum de 100 microampères (μA) à la polarisation inverse complète de 5V.

2.3 Spécifications thermiques et environnementales

Le dispositif est conçu pour une Plage de Température de Fonctionnement de -35°C à +85°C et une Plage de Température de Stockage identique. Cette large plage le rend adapté aux environnements industriels et automobiles soumis à des extrêmes de température. Un paramètre d'assemblage critique est la température maximale de soudure de 260°C pour une durée maximale de 3 secondes, mesurée à un point situé à 1,6mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise du composant. Cette recommandation est essentielle pour prévenir les dommages thermiques pendant le processus de soudure par refusion.

3. Informations mécaniques et d'emballage

L'afficheur a une hauteur de matrice déclarée de 2,0 pouces (50,8 mm). Le dessin des dimensions du boîtier fourni (référencé dans la fiche technique) détaillerait le contour physique exact, l'emplacement des broches et la taille globale. Les tolérances pour ces dimensions sont typiquement de ±0,25 mm sauf indication contraire. Le dispositif utilise une interface de connexion à broches standard pour l'intégration sur une carte de circuit imprimé.

4. Connexion des broches et circuit interne

Le LTP-2057AKA possède une interface à 14 broches. Le brochage est spécifiquement arrangé pour l'adressage X-Y (matriciel) : Les broches sont désignées soit comme Anode pour les Colonnes, soit comme Cathode pour les Lignes. Par exemple, la Broche 1 est la Cathode pour la Ligne 5, la Broche 3 est l'Anode pour la Colonne 2, et ainsi de suite. Cet arrangement permet à un microcontrôleur d'illuminer sélectivement n'importe quel point unique dans la grille 5x7 en activant les lignes de colonne (anode) et de ligne (cathode) correspondantes. Le schéma de circuit interne (référencé dans la fiche technique) représenterait visuellement cette structure matricielle, montrant les 35 LED individuelles (5 colonnes x 7 lignes) avec leurs anodes connectées en groupes de colonnes et leurs cathodes connectées en groupes de lignes.

5. Analyse des courbes de performance

La fiche technique référence une section pour les Courbes de Caractéristiques Électriques/Optiques Typiques. Ces graphiques sont inestimables pour les ingénieurs de conception. Ils incluraient typiquement des tracés tels que Courant Direct vs. Tension Directe (courbe I-V) pour un élément LED unique, montrant la relation non linéaire et la tension de seuil. Les courbes Intensité Lumineuse vs. Courant Direct illustreraient comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, montrant potentiellement des effets de saturation. Il pourrait aussi y avoir des courbes montrant la variation de l'Intensité Lumineuse ou de la Tension Directe avec la Température Ambiante, ce qui est critique pour concevoir des circuits stables sur la plage de température spécifiée. Analyser ces courbes permet d'optimiser le courant d'alimentation pour la luminosité souhaitée et de comprendre les effets thermiques sur la performance.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Comme mentionné dans les Valeurs Absolues Maximales, la principale contrainte d'assemblage est le profil de température de soudure. Le dispositif peut supporter une température de pic de 260°C pendant jusqu'à 3 secondes pendant la soudure par refusion. Il est crucial de s'assurer que la température mesurée au niveau des broches du boîtier ne dépasse pas cette limite pour éviter d'endommager les fils de connexion internes, les puces LED ou le boîtier plastique. Les profils de refusion standard de l'industrie pour la soudure sans plomb (dont le pic est autour de 240-250°C) sont généralement compatibles, mais le profil doit être vérifié. La soudure manuelle avec un fer doit être effectuée rapidement et avec un contrôle minutieux de la température pour localiser la chaleur. Les procédures appropriées de manipulation ESD (Décharge Électrostatique) doivent toujours être suivies avec les composants LED.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur à matrice de points 5x7 est idéal pour les applications nécessitant un seul caractère alphanumérique clair. Les utilisations courantes incluent : les panneaux de mesure pour l'affichage de tension, courant ou température ; les afficheurs d'état sur les équipements industriels (affichant des codes d'erreur ou des indicateurs de mode) ; les appareils grand public comme les fours à micro-ondes ou les machines à laver ; et l'instrumentation de test/mesure. Sa compatibilité avec les codes de caractères standard ASCII et EBCDIC simplifie la programmation avec des microcontrôleurs.

7.2 Considérations de conception

Circuit d'alimentation :L'afficheur nécessite une électronique d'alimentation multiplexée. Un microcontrôleur avec suffisamment de broches d'E/S ou couplé à des circuits intégrés pilotes externes (comme des registres à décalage ou des puces pilotes LED dédiées) est nécessaire pour balayer séquentiellement les lignes et les colonnes. La condition de test de la fiche technique d'un rapport cyclique de 1/16 à un courant pulsé de 32mA fournit un point de départ pour calculer les résistances de limitation de courant requises. Le courant moyen par LED sera beaucoup plus faible (par exemple, 32mA / 16 = 2mA en moyenne si un seul point est allumé, mais cela évolue avec le nombre de points allumés simultanément dans une ligne).
Alimentation électrique :La tension directe d'environ 2,6V signifie que la tension d'alimentation doit être supérieure à celle-ci, typiquement des systèmes 3,3V ou 5V sont utilisés. L'alimentation doit pouvoir gérer les demandes de courant de crête pendant le multiplexage.
Angle de vision :La fiche technique mentionne un "large angle de vision", qui est une caractéristique de la puce LED et de la conception du diffuseur. Pour un placement optimal, considérez la direction de vision principale de l'utilisateur final.
Empilage :La fonctionnalité d'être "empilable horizontalement" signifie que plusieurs unités peuvent être placées côte à côte pour former des affichages multi-caractères. L'alignement mécanique et l'interconnexion électrique entre les modules doivent être conçus.

8. Comparaison et différenciation technique

Le principal facteur de différenciation du LTP-2057AKA est son utilisation de la technologie LED AlInGaP pour la couleur orange. Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED rouges/oranges standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée (plus de lumière par unité de puissance électrique) et une meilleure maintenance des performances à des températures élevées. La longueur d'onde "Super Orange" de 621nm fournit une couleur vive et très visible. Le fond gris avec des points blancs offre une apparence professionnelle et à haut contraste lorsqu'il n'est pas alimenté, ce qui peut être un avantage de conception par rapport aux afficheurs entièrement noirs ou rouges. La hauteur de caractère de 2,0 pouces est une taille spécifique qui peut être choisie par rapport à des afficheurs plus petits (par exemple, 0,8 pouce) ou plus grands en fonction des exigences de distance de vision.

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

Q : Comment calculer la valeur de la résistance de limitation de courant pour cet afficheur ?
A : Vous devez concevoir pour le courant pulsé (crête), pas pour le courant moyen. En utilisant la condition de test comme référence (32mA à Vf typ. 2,6V), et en supposant une alimentation de 5V : R = (V_alim - Vf) / I_crête = (5V - 2,6V) / 0,032A = 75 Ohms. Utilisez la Vf maximale (2,8V) pour un calcul plus sûr et plus sombre : R = (5V - 2,8V) / 0,032A = ~68 Ohms. Une résistance standard de 68 ou 75 Ohm serait appropriée. La puissance nominale de la résistance doit être calculée sur la base du courant moyen, pas du courant de crête.

Q : Que signifie un rapport cyclique de 1/16 pour l'alimentation de cet afficheur ?
A : Dans une matrice multiplexée 5x7, une méthode de balayage courante consiste à activer une ligne (cathode) à la fois tout en fournissant des données aux 5 colonnes (anodes) pour cette ligne. Avec 7 lignes, si chaque ligne est activée séquentiellement et de manière égale, le rapport cyclique pour n'importe quelle LED unique est de 1/7. Le rapport cyclique de 1/16 de la fiche technique suggère un schéma de multiplexage différent ou plus conservateur, impliquant peut-être des périodes de masquage. Le circuit pilote doit pulser la LED au courant de crête spécifié (par exemple, 32mA) pendant sa tranche de temps allouée pour atteindre l'intensité lumineuse moyenne nominale.

Q : Puis-je alimenter cet afficheur avec un courant continu constant au lieu du multiplexage ?
A : Techniquement, oui, mais c'est très inefficace et non recommandé. Alimenter simultanément les 35 points même à un faible courant comme 5mA nécessiterait un courant total de 175mA et générerait une chaleur importante, dépassant probablement les limites de dissipation de puissance du boîtier. Le multiplexage est la méthode de fonctionnement standard et prévue.

10. Exemple pratique de conception et d'utilisation

Considérez la conception d'un affichage de température simple affichant une valeur de 0 à 99 degrés Celsius. Cela nécessiterait deux afficheurs LTP-2057AKA empilés horizontalement. Un microcontrôleur (par exemple, un ATmega328P) serait connecté aux 14 broches de chaque afficheur (28 broches d'E/S au total). Pour économiser les E/S, les lignes de colonne (anode) des deux afficheurs pourraient être connectées en parallèle (5 lignes partagées), et les lignes de ligne (cathode) seraient contrôlées séparément pour chaque afficheur (7+7=14 lignes). Cela utilise 19 broches d'E/S. Alternativement, des registres à décalage externes de 8 bits pourraient être utilisés pour réduire considérablement l'exigence en E/S du microcontrôleur. Le logiciel contiendrait une table de caractères, traduisant les chiffres 0-9 dans le motif correspondant de points allumés pour la grille 5x7. Il balayerait ensuite les 7 lignes, pour chaque afficheur, en envoyant les données de colonne appropriées pour les lignes des caractères à afficher. Le balayage doit être suffisamment rapide (typiquement >60Hz) pour éviter le scintillement visible.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTP-2057AKA fonctionne sur le principe d'un réseau LED à matrice passive. Il contient 35 jonctions LED semi-conductrices AlInGaP indépendantes disposées en une grille de 5 colonnes et 7 lignes. Chaque LED est formée à l'intersection d'une ligne d'anode de colonne et d'une ligne de cathode de ligne. Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (~2,6V) est appliquée entre une colonne spécifique (positive) et une ligne spécifique (négative), le courant traverse cette LED unique, lui faisant émettre des photons - de la lumière - à une longueur d'onde d'environ 621 nm (orange). En séquençant rapidement quelle ligne est mise à la masse (cathode activée) et quelles colonnes sont alimentées en courant (anode activée), différents motifs de points peuvent être illuminés, formant des caractères ou symboles. La persistance rétinienne de l'œil humain fusionne ces flashs rapides en une image stable.

12. Tendances et contexte technologiques

Les afficheurs comme le LTP-2057AKA représentent un segment mature et fiable de l'optoélectronique. Alors que des technologies plus récentes comme les LED organiques (OLED) ou les LCD haute résolution dominent les affichages graphiques complexes, les modules simples à matrice de points LED restent très pertinents pour les applications nécessitant robustesse, longue durée de vie, fonctionnement à large plage de température, haute luminosité et faible coût par caractère. La tendance dans ce segment va vers des matériaux LED plus efficaces (comme l'AlInGaP utilisé ici, et l'InGaN pour le bleu/vert/blanc), qui permettent une consommation d'énergie plus faible ou une luminosité plus élevée. Il y a aussi une tendance vers des solutions intégrées où l'électronique de pilotage est intégrée dans le module d'affichage lui-même, simplifiant la conception du système pour l'ingénieur final. Cependant, l'architecture de matrice passive de base, en raison de sa simplicité et de son faible coût, continue d'être un pilier pour les affichages numériques et alphanumériques à un ou plusieurs caractères dans les contextes industriel, automobile et grand public.