Fiche technique de l'afficheur à matrice de points LED LTP-2157AKA - Hauteur 2,0 pouces (50,8 mm) - Couleur Super Orange - Matrice 5x7 - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-2157AKA est un module d'affichage LED à matrice de points 5x7, monoplan, conçu pour la présentation de caractères alphanumériques. Sa fonction principale est d'afficher des caractères issus de jeux de codes standards tels que l'USASCII et l'EBCDIC. L'avantage fondamental de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technologie semi-conductrice AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour les puces LED, ce qui produit l'émission Super Orange. L'afficheur présente un fond gris et des points blancs, améliorant le contraste pour une meilleure lisibilité. Le dispositif est catégorisé selon son intensité lumineuse, garantissant une uniformité de luminosité entre les unités. Sa construction à semi-conducteurs offre une grande fiabilité, et sa faible consommation le rend adapté à diverses applications électroniques.

1.1 Caractéristiques principales et applications cibles

Les caractéristiques clés définissant ce produit incluent une hauteur de caractère de 2,0 pouces (50,8 mm), offrant une bonne visibilité à distance. Il fonctionne sur un seul plan et fournit un large angle de vision, rendant l'information affichée accessible depuis diverses positions. La matrice 5x7 avec une architecture de sélection X-Y permet un contrôle par multiplexage efficace. Une caractéristique importante est son empilabilité horizontale, permettant de créer des affichages multi-caractères en alignant plusieurs unités côte à côte. Le dispositif est directement compatible avec les codes caractères standards. Ces caractéristiques rendent le LTP-2157AKA idéal pour des applications telles que les panneaux d'instruments industriels, les terminaux de point de vente, les afficheurs d'information basiques, les lectures d'équipements de test et autres systèmes embarqués nécessitant une sortie alphanumérique fiable et de complexité faible à moyenne.

2. Spécifications techniques et interprétation objective

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des paramètres électriques, optiques et physiques du dispositif tels que définis dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les Valeurs Maximales Absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance moyenne par point :33 mW. C'est la puissance continue maximale pouvant être dissipée en toute sécurité par un seul point LED.
• Courant direct de crête par point :90 mA. C'est l'impulsion de courant instantanée maximale qu'un point peut supporter, typiquement pertinente pour les schémas de pilotage multiplexés.
• Courant direct moyen par point :13 mA à 25°C, déclassement linéaire de 0,17 mA/°C. C'est le paramètre clé pour un fonctionnement continu en courant continu. Le facteur de déclassement est crucial pour la gestion thermique ; lorsque la température ambiante (Ta) augmente, le courant continu maximal autorisé doit être réduit pour éviter la surchauffe.
• Tension inverse par point :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut endommager la jonction LED.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C. Le dispositif est conçu pour des plages de température industrielles.
• Température de soudure :Maximum 260°C pendant 3 secondes à 1,6 mm sous le plan d'assise. Ceci définit les contraintes du profil de soudage par refusion.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test spécifiées (typiquement Ta=25°C) et représentent les performances typiques.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :2100 μcd (Min), 4600 μcd (Typ) dans une condition de test de I_p=32mA avec un cycle de service de 1/16. Ceci indique la luminosité de chaque point LED lorsqu'il est piloté dans une configuration multiplexée. La large plage suggère un processus de tri (binning) pour l'intensité.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :621 nm (Typ). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est maximale, définissant la couleur \"Super Orange\".
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :18 nm (Typ). Ceci mesure la pureté spectrale ; une valeur plus petite indique une lumière plus monochromatique.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :615 nm (Typ). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, étroitement liée au point de couleur.
• Tension directe (V_F) pour n'importe quel point :2,05V (Min), 2,6V (Typ) à I_F=20mA ; 2,3V (Min), 2,8V (Typ) à I_F=80mA. Ceci est critique pour la conception du circuit de pilotage, spécifiant la chute de tension aux bornes d'une LED lorsqu'elle est allumée.
• Courant inverse (I_R) pour n'importe quel point :100 μA (Max) à V_R=5V. C'est le courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :2:1 (Typ). Ceci spécifie le rapport maximal autorisé entre les points les plus brillants et les plus faibles de la matrice, assurant une apparence uniforme.

3. Explication du système de tri (Binning)

La fiche technique indique que le dispositif est \"Catégorisé selon l'Intensité Lumineuse\". Ceci implique un processus de tri ou de classement post-fabrication. Bien que des codes de tri spécifiques ne soient pas listés, la catégorisation typique pour de tels afficheurs implique de regrouper les unités en fonction de l'intensité lumineuse mesurée dans des conditions de test standard. Ceci garantit que lorsque plusieurs afficheurs sont utilisés ensemble, la variation de luminosité entre eux est minimisée, fournissant une sortie visuelle cohérente. Les concepteurs doivent vérifier les catégories d'intensité disponibles auprès du fournisseur pour les applications critiques nécessitant une luminosité homogène.

4. 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 fournis dans le texte, les courbes standard pour de tels dispositifs incluent typiquement :

• Courant direct vs Tension directe (Courbe I_F-V_F) :Montre la relation exponentielle, cruciale pour déterminer la tension de pilotage requise pour un courant donné.
• Intensité lumineuse vs Courant direct (Courbe I_V-I_F) :Démontre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, généralement selon une relation quasi-linéaire dans la plage de fonctionnement.
• Intensité lumineuse vs Température ambiante :Montre le déclassement de la sortie lumineuse lorsque la température augmente, ce qui est vital pour la conception thermique.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~621nm et la largeur spectrale.

Ces courbes permettent aux concepteurs de prédire les performances dans des conditions non standard et d'optimiser leur circuit de pilotage.

5. Informations mécaniques et de boîtier

Les dimensions du boîtier du dispositif sont fournies en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm. Le dessin spécifique est référencé mais non détaillé dans le texte. Les aspects mécaniques clés incluent l'encombrement global, la hauteur et l'espacement des 14 broches. L'agencement des broches est conçu pour un montage traversant sur une carte de circuit imprimé (PCB). Le fond gris et la couleur blanche des points font partie de la conception du boîtier pour améliorer le contraste.

5.1 Connexion des broches et circuit interne

L'afficheur possède 14 broches. Le schéma de circuit interne montre une configuration matricielle où les anodes des LED sont connectées par lignes et les cathodes par colonnes (ou vice-versa, selon la table de brochage). C'est une architecture matricielle à anode commune ou cathode commune courante qui minimise le nombre de broches de contrôle nécessaires (5 lignes + 7 colonnes = 12 lignes de contrôle au lieu de 5*7=35). La table de brochage spécifie la fonction de chaque broche :

• Les broches se connectent à l'Anode Ligne 1-7 et à la Cathode Colonne 1-5.
• Notes importantes :Les broches 4 & 11 sont connectées en interne. Les broches 5 & 12 sont connectées en interne. Ce pontage interne doit être pris en compte lors de la conception du PCB et du pilote pour éviter les courts-circuits.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

La recommandation principale fournie concerne le processus de soudage : le dispositif peut supporter une température de soudure maximale de 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm (1/16 de pouce) sous le plan d'assise. C'est une contrainte standard de profil de refusion. Pour le soudage à la vague, les pratiques standard pour les composants traversants doivent être suivies. Les précautions générales de manipulation pour les dispositifs sensibles aux décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées, bien que non explicitement mentionnées pour ce produit LED. Le stockage doit se faire dans la plage de température spécifiée de -35°C à +85°C dans un environnement sec.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Circuits d'application typiques

Le LTP-2157AKA nécessite un circuit de pilotage externe. En raison de sa structure matricielle, le multiplexage est la méthode de pilotage standard. Cela implique d'activer séquentiellement une ligne (ou colonne) à la fois tout en fournissant les signaux de données appropriés aux colonnes (ou lignes). Un microcontrôleur avec suffisamment de broches d'E/S ou un circuit intégré de pilotage d'afficheur LED dédié (comme le MAX7219 ou similaire) est typiquement utilisé. Le pilote doit fournir le courant correct, en respectant les valeurs nominales de courant de crête et moyen. Des résistances de limitation de courant sont obligatoires pour chaque ligne de colonne ou de ligne pour fixer le courant direct (I_F). La valeur est calculée à l'aide de la formule : R = (V_alim- V_F- V_{sat_pilote}) / I_F.

7.2 Considérations de conception

• Fréquence de multiplexage :Doit être suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (typiquement >60 Hz).
• Calcul du courant :Utilisez la valeur nominale de courant moyen (13mA max à 25°C) pour les calculs en courant continu. En mode multiplexé avec N lignes, le courant de crête par point peut aller jusqu'à N * I_moy, mais ne doit pas dépasser la valeur nominale de crête de 90mA.
• Gestion thermique :Si le fonctionnement a lieu à des températures ambiantes élevées, le courant direct doit être déclassé selon le facteur de 0,17 mA/°C.
• Alimentation en tension :Doit tenir compte de la V_Fla plus élevée dans les conditions de fonctionnement et des chutes de tension dans le circuit de pilotage.
• Conception du PCB :Assurez-vous du mappage correct des broches selon la table de connexion. Notez les broches connectées en interne (4-11 et 5-12) pour éviter les erreurs de conception.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED standards GaAsP ou GaP, la technologie AlInGaP du LTP-2157AKA offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, résultant en une sortie plus brillante pour le même courant, et une meilleure pureté de couleur. Comparé aux simples afficheurs 7 segments, le format à matrice de points 5x7 offre une véritable capacité alphanumérique, permettant l'affichage de lettres, chiffres et symboles simples. La hauteur de 2,0 pouces est plus grande que de nombreux afficheurs de caractères courants, offrant une visibilité supérieure. L'empilabilité horizontale est un différenciateur clé par rapport aux afficheurs avec modules multi-caractères fixes, offrant une flexibilité de conception.

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

Q1 : Puis-je piloter cet afficheur avec un courant continu constant sur tous les points simultanément ?
R : Théoriquement possible mais peu pratique. Cela nécessiterait 35 canaux à limitation de courant indépendants. Le multiplexage est la méthode standard et efficace.

Q2 : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde d'émission de crête et la Longueur d'onde dominante ?
R : La longueur d'onde de crête est celle où la puissance optique émise est maximale. La longueur d'onde dominante est l'équivalent à une seule longueur d'onde perçu par l'œil humain. Elles sont souvent proches mais pas identiques, surtout pour des spectres plus larges.

Q3 : Comment interpréter le cycle de service de 1/16 dans la condition de test d'intensité lumineuse ?
R : L'intensité est mesurée lorsque la LED est pulsée avec un courant de 32mA dans une forme d'onde avec un cycle de service de 1/16. Ceci simule un schéma de pilotage multiplexé où chaque ligne est active pendant 1/16 du temps total du cycle. La valeur d'intensité rapportée est la moyenne dans le temps.

Q4 : Pourquoi les broches 4 & 11 et 5 & 12 sont-elles connectées en interne ?
R : Cela est probablement dû à la disposition interne de la matrice pour simplifier la connexion des puces ou le routage du substrat. Électriquement, cela signifie que ces paires de broches sont court-circuitées ensemble. Dans votre circuit, vous devez les connecter au même nœud.

10. Exemple de cas d'utilisation pratique

Scénario : Conception d'une lecture de température simple à 4 chiffres pour un four industriel.
Le système utilise un microcontrôleur avec un capteur de température. Quatre afficheurs LTP-2157AKA sont empilés horizontalement. Le micrologiciel du microcontrôleur contient une table de caractères pour les chiffres 0-9, le symbole degré et 'C'. En utilisant une routine de multiplexage, il parcourt cycliquement les quatre afficheurs (agissant comme quatre ensembles de lignes/colonnes), calculant les données de colonne appropriées pour chaque ligne en fonction du chiffre à afficher. Des résistances de limitation de courant sont placées sur les lignes de colonne. La fréquence de rafraîchissement est fixée à 100 Hz pour éliminer le scintillement. La haute luminosité et le large angle de vision assurent que la température est lisible depuis diverses positions sur le plancher de l'usine. La plage de température industrielle de l'afficheur garantit un fonctionnement fiable dans l'environnement chaud près du four.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTP-2157AKA est basé sur l'électroluminescence des semi-conducteurs. La structure de puce AlInGaP forme une jonction p-n. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la jonction est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde orange de la lumière émise (~621 nm). La matrice 5x7 est formée par des puces LED adressables individuellement placées aux intersections des conducteurs de ligne et de colonne sur un substrat. En appliquant sélectivement une tension à une ligne et une colonne spécifiques, seule la LED à cette intersection est polarisée en direct et s'allume.

12. Tendances technologiques et contexte

La technologie AlInGaP représente une avancée significative dans l'efficacité des LED visibles pour les couleurs rouge, orange et jaune. Elle a largement supplanté les technologies plus anciennes comme le GaAsP. Les tendances actuelles dans la technologie d'affichage vont vers des matrices à plus haute densité (par exemple, 8x8, 16x16) et des matrices RVB en couleur complète. Cependant, les afficheurs à matrice de points monochromes et basse résolution comme le 5x7 restent très pertinents pour les applications sensibles au coût et critiques en termes de fiabilité où une simple information alphanumérique suffit. Leurs avantages incluent la simplicité, la robustesse, la faible consommation d'énergie et une excellente longévité. Le principe d'adressage matriciel reste fondamental pour les technologies d'affichage plus grandes et plus complexes, y compris les afficheurs OLED et microLED.