Fiche technique de l'afficheur à matrice de points LED LTP-7357JD - Hauteur 0,678 pouce (17,22 mm) - Rouge AlInGaP - Matrice 5x7 - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-7357JD est un module d'affichage LED à matrice de points 5x7 monoplan conçu pour la présentation de caractères et de symboles. Sa fonction principale est de fournir un affichage alphanumérique clair et lisible dans divers appareils électroniques. L'avantage fondamental de ce dispositif réside dans l'utilisation de puces LED rouges à haute efficacité AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) ultra-lumineuses, qui offrent une intensité lumineuse et une fiabilité supérieures par rapport aux technologies LED plus anciennes. L'afficheur présente un fond gris avec des points blancs, améliorant le contraste pour une meilleure lisibilité. Il est catégorisé selon l'intensité lumineuse, permettant une sélection basée sur les exigences de luminosité. Le marché cible comprend les panneaux de contrôle industriel, l'instrumentation, les terminaux de point de vente, les systèmes embarqués et toute application nécessitant une interface d'affichage de caractères compacte et fiable.

1.1 Caractéristiques clés et avantages fondamentaux

Le dispositif intègre plusieurs caractéristiques de conception qui contribuent à ses performances et à sa polyvalence. La hauteur de matrice de 0,678 pouce (17,22 mm) offre une taille de caractère adaptée à une visualisation à moyenne distance. Sa faible consommation d'énergie le rend adapté aux applications alimentées par batterie ou soucieuses de l'efficacité énergétique. La construction monoplan avec un large angle de vision assure une visibilité depuis diverses positions. La fiabilité à l'état solide de la technologie LED garantit une longue durée de vie opérationnelle sans pièces mobiles. La matrice 5x7 avec une architecture de sélection X-Y permet un contrôle par multiplexage efficace. La compatibilité avec les codes de caractères standards USASCII et EBCDIC simplifie l'intégration avec les microcontrôleurs et les processeurs. Enfin, la conception horizontale empilable permet la création d'afficheurs multi-caractères en alignant plusieurs unités côte à côte.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

Les performances du LTP-7357JD sont définies par un ensemble de paramètres électriques, optiques et thermiques que les concepteurs doivent prendre en compte pour une mise en œuvre correcte.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Il n'est pas recommandé de faire fonctionner le dispositif en continu à ou près de ces limites. Les valeurs maximales clés incluent une dissipation de puissance moyenne par point de 33 mW, un courant direct de crête par point de 90 mA et un courant direct moyen par point de 13 mA à 25°C. Ce courant moyen se dégrade linéairement à raison de 0,17 mA/°C lorsque la température ambiante dépasse 25°C. La tension inverse maximale par segment est de 5 V. Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -35°C à +85°C et une plage de température de stockage de -35°C à +85°C. La température maximale de soudure est de 260°C pour une durée maximale de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm en dessous du plan d'assise.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de fonctionnement typiques mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C. L'intensité lumineuse moyenne (Iv) varie d'un minimum de 500 μcd à un maximum de 1200 μcd, avec une valeur typique fournie, lorsqu'elle est pilotée avec un courant de crête (Ip) de 32 mA à un cycle de service de 1/16. Ce schéma de multiplexage est courant pour réduire la consommation d'énergie et la complexité du pilote. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 656 nm, se situant dans le spectre rouge. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 22 nm, indiquant la pureté spectrale de la lumière émise. La longueur d'onde dominante (λd) est de 640 nm. La tension directe (Vf) pour tout point varie de 2,1 V (min) à 2,6 V (max) à un courant direct (If) de 20 mA. Le courant inverse (Ir) pour tout point est d'un maximum de 100 μA à une tension inverse (Vr) de 5 V. Le rapport d'appariement d'intensité lumineuse (Iv-m) entre les points est de 1,8:1 maximum, assurant une luminosité relativement uniforme sur l'ensemble de l'affichage. Il est important de noter que l'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'une combinaison capteur/filtre qui se rapproche de la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.

3. Explication du système de classement

La fiche technique indique que le LTP-7357JD est catégorisé selon l'intensité lumineuse. Cela implique un processus de classement ou de tri basé sur la mesure du flux lumineux.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Bien que des codes de classement spécifiques ne soient pas listés dans l'extrait fourni, la spécification d'une plage (500-1200 μcd) suggère que les dispositifs sont testés et regroupés selon leur intensité mesurée réelle lorsqu'ils sont pilotés dans des conditions de test standard (Ip=32mA, cycle de service 1/16). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à une exigence de luminosité minimale pour leur application, ce qui peut affecter le coût et la disponibilité. La cohérence au sein d'un même classement assure une apparence uniforme dans un afficheur multi-unités.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend une section pour les courbes de caractéristiques électriques et optiques typiques. Ces graphiques sont cruciaux pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard.

4.1 Informations implicites des courbes

Bien que les courbes spécifiques ne soient pas détaillées dans le texte, les tracés typiques pour de tels dispositifs incluraient la courbe Courant direct vs Tension directe (courbe I-V), qui montre la relation non linéaire et aide à concevoir le circuit de limitation de courant. Les courbes Intensité lumineuse vs Courant direct démontrent comment le flux lumineux augmente avec le courant, souvent de manière sous-linéaire à des courants élevés en raison des effets thermiques. Les courbes Intensité lumineuse vs Température ambiante montrent la dégradation du flux lumineux avec l'augmentation de la température, ce qui est critique pour les environnements à haute température. Les tracés de distribution spectrale illustreraient la concentration de la lumière émise autour des longueurs d'onde de crête et dominante.

5. Informations mécaniques et d'emballage

La construction physique de l'afficheur détermine sa compatibilité de montage et sa robustesse globale.

5.1 Dimensions du boîtier et tolérances

Les dimensions du boîtier du dispositif sont fournies dans un dessin détaillé (référencé mais non montré dans le texte). Toutes les dimensions sont spécifiées en millimètres. La tolérance générale pour ces dimensions est de ±0,25 mm (équivalent à ±0,01 pouce) sauf indication contraire dans une note de caractéristique spécifique. Les concepteurs doivent se référer à ce dessin pour les motifs de perçage précis, la hauteur totale et l'espacement des broches afin de créer des empreintes de PCB exactes.

5.2 Connexion des broches et polarité

Le LTP-7357JD a une configuration à 12 broches. Le brochage est le suivant : Broche 1 : Cathode Colonne 1, Broche 2 : Anode Ligne 3, Broche 3 : Cathode Colonne 2, Broche 4 : Anode Ligne 5, Broche 5 : Anode Ligne 6, Broche 6 : Anode Ligne 7, Broche 7 : Cathode Colonne 4, Broche 8 : Cathode Colonne 5, Broche 9 : Anode Ligne 4, Broche 10 : Cathode Colonne 3, Broche 11 : Anode Ligne 2, Broche 12 : Anode Ligne 1. Cet arrangement facilite le schéma de multiplexage X-Y (ligne-colonne). L'identification correcte des broches anode et cathode est cruciale pour éviter une polarisation inverse et assurer un fonctionnement correct.

5.3 Schéma de circuit interne

Le schéma de circuit interne (référencé) révèle l'organisation en matrice des 35 LED (5 colonnes x 7 lignes). L'anode de chaque LED est connectée à une ligne de ligne, et sa cathode est connectée à une ligne de colonne. Pour allumer un point spécifique, sa ligne de ligne correspondante doit être mise à l'état haut (anode positive) tandis que sa ligne de colonne est mise à l'état bas (cathode à la masse), avec une limitation de courant appropriée. Cette architecture à cathode commune par colonne est standard pour les afficheurs multiplexés.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée pendant l'assemblage est essentielle pour maintenir l'intégrité et les performances du dispositif.

6.1 Paramètres du processus de soudure

La valeur maximale absolue spécifie la limite de température de soudure : 260°C maximum pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise. Cette recommandation est destinée aux processus de soudure à la vague ou de soudure par refusion. Pour la soudure par refusion, le profil de température complet (préchauffage, stabilisation, pic de refusion, refroidissement) doit être contrôlé pour s'assurer que le boîtier et les connexions internes par fil ne subissent pas de choc thermique ou un temps excessif au-dessus du liquidus.

6.2 Précautions de manipulation et de stockage

Bien que non explicitement détaillées, les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées lors de la manipulation de l'afficheur LED, car les jonctions semi-conductrices peuvent être sensibles. Le stockage doit se faire dans la plage de température spécifiée de -35°C à +85°C dans un environnement à faible humidité pour éviter l'absorption d'humidité et un éventuel effet "pop-corn" pendant la soudure.

7. Suggestions d'application

Le LTP-7357JD est adapté à diverses applications d'affichage embarqué.

7.1 Scénarios d'application typiques

Les utilisations courantes incluent les affichages d'état sur les équipements industriels (par exemple, lectures de température, codes d'erreur), les affichages de caractères sur les dispositifs médicaux, les messages simples sur les appareils grand public et comme partie d'afficheurs segmentés plus grands dans les bornes de vente au détail ou d'information. Sa compatibilité avec les codes de caractères standards le rend idéal pour afficher des messages texte provenant d'un microcontrôleur.

7.2 Considérations de conception et mise en œuvre du circuit

Les concepteurs doivent mettre en œuvre un circuit de pilotage par multiplexage. Cela implique généralement un microcontrôleur avec suffisamment de broches d'E/S ou des circuits intégrés pilotes LED dédiés capables d'absorber le courant pour les colonnes et de fournir le courant pour les lignes. Des résistances de limitation de courant sont obligatoires pour chaque ligne de colonne ou de ligne (selon la topologie du pilote) pour définir le courant direct par segment LED. Le cycle de service de 1/16 mentionné dans la condition de test suggère un multiplexage binaire 4 bits (2^4=16 états), ce qui est une approche courante pour une matrice 5x7, balayant souvent 4 lignes à la fois ou utilisant une combinaison de balayage de lignes et de colonnes. La fréquence de rafraîchissement doit être suffisamment élevée (typiquement >60 Hz) pour éviter le scintillement visible. La dissipation thermique doit être prise en compte si l'on fonctionne près des valeurs maximales, en particulier à des températures ambiantes élevées.

8. Comparaison et différenciation techniques

Le LTP-7357JD offre des avantages spécifiques dans sa catégorie de produit.

8.1 Principaux facteurs de différenciation

Le principal facteur de différenciation est l'utilisation de la technologie LED AlInGaP. Comparée aux anciennes LED GaAsP ou GaP, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, ce qui se traduit par des affichages plus lumineux à courant égal ou une luminosité similaire à puissance inférieure. La combinaison fond gris/point blanc offre une apparence professionnelle et un contraste élevé. Le large angle de vision est bénéfique pour les applications où l'utilisateur n'est pas directement face à l'afficheur. La catégorisation par intensité lumineuse fournit un niveau de contrôle qualité et une flexibilité de sélection qui ne sont pas toujours présents dans les afficheurs basiques.

9. Questions fréquemment posées basées sur les paramètres techniques

Voici les réponses aux questions de conception courantes dérivées de la fiche technique.

Q : Quel est l'objectif du cycle de service de 1/16 dans la condition de test d'intensité lumineuse ?

R : Il simule un schéma de pilotage multiplexé où chaque LED n'est alimentée que pendant 1/16 du temps de balayage total. L'intensité lumineuse spécifiée est la valeur moyenne perçue par l'œil dans cette condition. Vous devez utiliser le multiplexage ou un cycle de service similaire pour atteindre cette luminosité sans dépasser les valeurs nominales de courant moyen.

Q : Puis-je piloter les LED avec un courant continu DC au lieu du multiplexage ?

R : Techniquement oui, mais vous devez vous assurer que le courant direct continu par point ne dépasse pas la valeur nominale moyenne de 13 mA à 25°C (et doit être dégradé pour des températures plus élevées). Cela nécessiterait 35 canaux indépendants à courant limité, ce qui est inefficace. Le multiplexage est le cas d'utilisation prévu et le plus efficace.

Q : La tension directe est de 2,1-2,6V. De quelle tension d'alimentation ai-je besoin ?

R : La tension d'alimentation doit être supérieure à la tension directe maximale plus la chute de tension aux bornes de votre résistance de limitation de courant et du circuit de pilotage. Une tension d'alimentation courante pour de tels afficheurs est de 5V, ce qui offre une marge de manœuvre suffisante.

Q : Que signifie "rapport d'appariement d'intensité lumineuse de 1,8:1" ?

R : Cela signifie que le point le plus lumineux de la matrice ne sera pas plus de 1,8 fois plus lumineux que le point le moins lumineux dans des conditions de pilotage identiques. Cela assure une uniformité raisonnable sur le caractère affiché.

10. Étude de cas de mise en œuvre pratique

Considérons la conception d'un afficheur à caractère unique simple pour un thermostat basé sur microcontrôleur. L'objectif est d'afficher la température de consigne de 0 à 9.

Étapes de conception :1. Le microcontrôleur (par exemple, un ATmega328P) est programmé avec des données de police pour les chiffres 0-9 au format bitmap 5x7. 2. Cinq broches d'E/S sont configurées comme pilotes de colonne (connectées aux cathodes, capables d'absorber le courant). Sept broches d'E/S sont configurées comme pilotes de ligne (connectées aux anodes, capables de fournir du courant). 3. Des résistances de limitation de courant sont placées sur les lignes de colonne. La valeur de la résistance est calculée sur la base de la tension d'alimentation (par exemple, 5V), de la tension directe de la LED (~2,5V) et du courant de crête souhaité (par exemple, 32mA pour une luminosité maximale) : R = (5V - 2,5V) / 0,032A ≈ 78 ohms. Une résistance standard de 75 ou 82 ohms peut être utilisée. 4. Le firmware implémente une routine de balayage. Il met une ligne de ligne à l'état haut (active les anodes pour cette ligne), puis place le motif pour cette ligne sur les cinq lignes de colonne (bas pour allumer un point, haute impédance ou haut pour l'éteindre). Il attend une courte période (par exemple, 1-2 ms), puis passe à la ligne suivante. Le balayage des 7 lignes en ~14 ms permet d'atteindre une fréquence de rafraîchissement >70 Hz, éliminant le scintillement. 5. L'afficheur montre un chiffre stable et lumineux indiquant la température.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTP-7357JD fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension de polarisation directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 2,1-2,6V pour ce matériau AlInGaP) est appliquée à une LED individuelle, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique du matériau (AlInGaP) détermine l'énergie de la bande interdite et donc la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, dans ce cas, le rouge (~640-656 nm). L'organisation en matrice 5x7 est un schéma d'adressage qui réduit le nombre de broches de contrôle requises de 35 (une par LED) à 12 (7 lignes + 5 colonnes) grâce au multiplexage. En séquençant rapidement les lignes et en présentant les données de colonne correspondantes pour chaque ligne, la persistance rétinienne de l'œil humain intègre le motif en une image stable et apparemment statique.

12. Tendances et contexte technologiques

Le LTP-7357JD représente une technologie mature basée sur l'AlInGaP, qui a constitué une avancée significative par rapport aux matériaux de LED rouges plus anciens. Les tendances actuelles en matière de technologie d'affichage se sont largement orientées vers des afficheurs à matrice de points à plus haute densité, des modules graphiques complets OLED ou LCD, et des LED CMS (composants montés en surface) pour des matrices soudées directement. Cependant, les boîtiers traversants comme celui-ci restent pertinents pour le prototypage, les fins éducatives, le marché de la réparation et les applications où une fiabilité extrême et la simplicité sont privilégiées par rapport à la densité de pixels ou aux capacités de couleur. La technologie LED sous-jacente continue d'évoluer, avec des recherches en cours sur des matériaux comme le GaN-sur-Si pour réduire les coûts et améliorer l'efficacité sur tout le spectre, mais les principes fondamentaux de multiplexage pour les afficheurs matriciels restent cohérents.