Fiche technique de l'afficheur LED à matrice de points 5x7 LTP-1557KF - Hauteur 1,2 pouce - Couleur jaune-orange - Courant de commande 20mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-1557KF est un module d'affichage alphanumérique à un chiffre, construit selon une configuration de matrice de points 5x7. Sa fonction principale est d'afficher des caractères, symboles ou graphiques simples en allumant sélectivement les points LED individuels. La technologie de base utilise le matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour produire une émission lumineuse jaune-orange. Cet appareil se caractérise par un hublot gris avec des points de coloration blanche, améliorant le contraste pour une meilleure lisibilité. Il est conçu pour un fonctionnement à faible puissance et offre un large angle de vision, le rendant adapté à diverses applications d'indication et d'affichage d'informations nécessitant une sortie de caractères monochrome claire.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cet afficheur incluent sa fiabilité à l'état solide, sa faible consommation d'énergie et sa compatibilité avec les codes de caractères standard comme l'USASCII et l'EBCDIC. La conception à plan unique et le large angle de vision assurent une bonne visibilité sous différents angles. Il est également catégorisé selon l'intensité lumineuse, permettant un appariement de la luminosité dans les applications multi-unités, et est proposé dans un boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS. Les marchés cibles principaux incluent les panneaux de contrôle industriel, l'instrumentation, les terminaux de point de vente, les afficheurs d'information basiques et les systèmes embarqués où un affichage de caractères simple, fiable et économique est nécessaire.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des paramètres électriques et optiques spécifiés dans la fiche technique, expliquant leur importance pour les ingénieurs de conception.

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents à l'appareil peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW maximum. Cela limite l'effet combiné du courant direct (I_F) et de la tension directe (V_F) sur n'importe quel point LED unique.
• Courant direct de crête par segment :60 mA maximum, mais uniquement en conditions pulsées (1 kHz, cycle de service de 10%). Cela permet de brèves impulsions de courant plus élevé pour le multiplexage ou pour atteindre une luminosité instantanée plus élevée.
• Courant direct continu par segment :25 mA maximum à 25°C. C'est le paramètre clé pour un fonctionnement en régime permanent, non pulsé. Le facteur de déclassement de 0,28 mA/°C indique que le courant continu maximal autorisé doit être réduit lorsque la température ambiante (Ta) augmente au-dessus de 25°C pour éviter la surchauffe.
• Tension inverse par segment :5 V maximum. Dépasser cette valeur peut entraîner la rupture de la jonction PN de la LED.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +105°C. Cela définit les limites environnementales pour un fonctionnement fiable et un stockage hors service.
• Condition de soudure :260°C pendant 3 secondes à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise. Ceci est critique pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et aux liaisons internes.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques (à Ta=25°C)

Ce sont les paramètres de performance typiques et garantis dans des conditions de test spécifiées.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :55 à 170 μcd (min), 99 à 200 μcd (typ) à I_F=20mA. Cette large plage indique que l'appareil est trié ou catégorisé. Les concepteurs doivent tenir compte de cette variation dans la planification de la luminosité du système. La condition de test a été révisée de 1mA à 20mA, alignant la spécification sur un courant de commande plus standard.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :611 nm (typ). C'est la longueur d'onde à laquelle la sortie spectrale est la plus forte.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :17 nm (typ). Cela mesure l'étalement du spectre émis ; une valeur plus petite indique une lumière plus monochromatique (couleur pure).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :605 nm (typ). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant la couleur comme jaune-orange.
• Tension directe par point (V_F) :2,05V (min), 2,6V (typ) à I_F=20mA. Ceci est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant. La tension d'alimentation du pilote doit être supérieure à V_F pour réguler correctement le courant.
• Courant inverse par point (I_R) :100 μA maximum à V_R=5V. Un faible courant inverse est souhaitable.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse :2:1 maximum pour une zone lumineuse similaire. Cela signifie que le point le plus brillant d'un réseau ne doit pas être plus de deux fois plus brillant que le point le plus faible, assurant une apparence uniforme.

3. Explication du système de tri

La fiche technique indique que l'appareil est \"Catégorisé selon l'intensité lumineuse.\" Cela implique qu'un système de tri est appliqué, bien que les codes de tri spécifiques ne soient pas listés ici.

• Tri par intensité lumineuse :La plage I_V spécifiée (55-170 μcd min, 99-200 μcd typ) suggère que les produits sont triés en groupes basés sur la sortie lumineuse mesurée à 20mA. Les concepteurs s'approvisionnant en plusieurs unités doivent spécifier ou être conscients du tri pour assurer une luminosité cohérente sur un affichage multi-chiffres.
• Tri par longueur d'onde/couleur :Bien que non explicitement indiqué, la fabrication typique des LED inclut un tri par longueur d'onde dominante (couleur) pour assurer une cohérence visuelle. Les spécifications serrées sur λ_d (605nm) et λ_p (611nm) indiquent un processus contrôlé.
• Tri par tension directe :Moins couramment mis en avant pour les afficheurs, mais la plage V_F (2,05-2,6V) définit l'étalement du paramètre électrique.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux \"Courbes caractéristiques électriques/optiques typiques\" sur la dernière page. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, les courbes standard pour de tels appareils incluraient typiquement :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation exponentielle entre la tension directe et le courant. La tension de seuil est d'environ 2V, cohérente avec la technologie AlInGaP.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (I_V vs. I_F) :Montrerait que la sortie lumineuse augmente approximativement de manière linéaire avec le courant jusqu'à un certain point, après quoi l'efficacité diminue.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante (I_V vs. T_a) :Démontrerait la diminution de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente, soulignant l'importance de la gestion thermique et du déclassement du courant.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant un pic près de 611nm et une largeur d'environ 17nm à la moitié de l'intensité de crête.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et dessin

L'appareil a un empreinte standard de boîtier double en ligne (DIP). Notes dimensionnelles clés de la fiche technique : toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm sauf indication contraire. Une note spécifique mentionne une tolérance de décalage de la pointe des broches de ±0,4 mm, ce qui est important pour le placement des trous de PCB et le rendement de soudure.

5.2 Schéma de circuit interne et connexion des broches

Le circuit interne est une matrice standard 5x7. Les lignes (anodes) et les colonnes (cathodes) sont multiplexées. Le tableau des broches est essentiel pour une conception correcte du circuit imprimé et du circuit de commande :

• Les broches 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14 se connectent aux Lignes Anodes (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
• Les broches 3, 4, 6, 10, 11, 13 se connectent aux Colonnes Cathodes (1, 2, 3, 4, 5).

Notez que certaines fonctions sont dupliquées sur différentes broches (par exemple, Anode Ligne 4 sur les broches 5 & 12, Cathode Colonne 3 sur les broches 4 & 11), ce qui peut offrir une flexibilité de conception. La numérotation des broches suit probablement une orientation spécifique par rapport au côté de visualisation de la matrice de points.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La recommandation principale fournie est la caractéristique maximale absolue pour la soudure : 260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1,6 mm en dessous du plan d'assise. C'est un profil de soudure à la vague standard. Pour la soudure par refusion, un profil standard sans plomb avec une température de crête ne dépassant pas 260°C doit être utilisé. Il est essentiel d'éviter une contrainte thermique excessive pour empêcher la fissuration ou le délaminage du boîtier. Les appareils doivent être stockés dans leur sac barrière à l'humidité d'origine jusqu'à leur utilisation, surtout s'ils ne sont pas classés selon le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL), bien que la fiche technique ne spécifie pas de MSL.

7. Recommandations d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour les applications nécessitant une seule ligne de caractères alphanumériques : affichages d'état d'équipements industriels (par exemple, codes d'erreur, points de consigne), appareils électroménagers, équipements de test portatifs basiques, mises à niveau de systèmes hérités et kits électroniques éducatifs.

7.2 Considérations de conception

• Circuit de commande :Nécessite un pilote de multiplexage (par exemple, un circuit intégré d'affichage dédié ou un microcontrôleur avec suffisamment d'E/S). Chaque anode de ligne est commandée séquentiellement tandis que les données sont appliquées aux cathodes de colonne.
• Limitation de courant :Des résistances de limitation de courant externes sont obligatoires pour chaque ligne de colonne (cathode) pour fixer I_F à une valeur sûre, typiquement 20mA ou moins selon la luminosité et les besoins en puissance. Valeur de la résistance R = (V_alimentation - V_F) / I_F.
• Alimentation électrique :Doit fournir une tension supérieure à la V_F max (2,6V) plus la tension de chute de tout transistor de commande. Une alimentation 5V est courante.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique mais il faut considérer la position de montage par rapport à l'utilisateur.
• Cohérence de luminosité :Spécifiez le tri d'intensité si l'uniformité entre plusieurs unités est critique.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux anciennes matrices LED GaAsP ou GaP, la technologie AlInGaP du LTP-1557KF offre une efficacité plus élevée et une meilleure pureté de couleur (jaune-orange plus saturé). Comparé aux matrices SMD à éclairage latéral ou haute densité contemporaines, il s'agit d'un appareil traditionnel traversant DIP offrant une facilité de prototypage et de réparation. Sa principale différenciation est la hauteur de caractère spécifique de 1,2 pouce, le format 5x7 et la couleur jaune-orange, qui peuvent être choisis pour la compatibilité avec des systèmes hérités, des exigences de visibilité spécifiques (le jaune/orange peut être distinctif), ou le rapport coût-efficacité pour des applications simples où des capacités graphiques ou en couleur complètes ne sont pas nécessaires.

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

Q : Puis-je commander cet afficheur avec un courant continu constant sur chaque point ?

A : Techniquement oui, mais cela nécessiterait 35 sources de courant indépendantes (5x7). C'est très inefficace. Le multiplexage (balayage) est la méthode standard et prévue, réduisant considérablement le nombre de broches de commande nécessaires et la dissipation de puissance dans le circuit intégré de commande.

Q : Pourquoi le Courant Direct de Crête (60mA) est-il beaucoup plus élevé que le Courant Continu (25mA) ?

A : Cela permet le multiplexage par répartition dans le temps. Un point n'est allumé qu'une fraction du cycle de balayage (par exemple, 1/7ème pour un balayage à 7 lignes). Vous pouvez pulser un courant plus élevé pendant son bref temps \"d'allumage\" pour obtenir une luminosité moyenne perçue plus élevée sans dépasser les limites de puissance moyenne (thermique) de la puce LED.

Q : L'intensité lumineuse a une plage très large (55-200 μcd). Comment puis-je assurer une luminosité cohérente dans mon produit ?

A : Vous devez soit : 1) Acheter des appareils d'un seul lot de production ou d'un tri d'intensité spécifié, 2) Mettre en œuvre un calibrage ou un ajustement logiciel de la luminosité dans votre pilote, ou 3) Utiliser un ajustement de courant matériel par unité (impraticable en volume). Discutez de la disponibilité des codes de tri avec le distributeur ou le fabricant.

Q : Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

A : Pour un fonctionnement normal à ou en dessous de 20mA par point et dans la plage de température ambiante, un dissipateur thermique n'est généralement pas requis pour l'afficheur lui-même. Cependant, une conception de PCB appropriée pour la dissipation thermique des composants de commande est importante. Respectez la courbe de déclassement du courant si vous fonctionnez dans des environnements à haute température.

10. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Étude de cas 1 : Interface simple avec microcontrôleur.Un microcontrôleur 8 bits basique peut commander cet afficheur directement s'il dispose d'au moins 12 broches E/S (7 pour les lignes, 5 pour les colonnes). Les lignes sont connectées via des résistances de limitation de courant aux broches du microcontrôleur configurées comme sorties fournissant du courant (anodes). Les colonnes sont connectées à des broches configurées comme sorties à drain ouvert ou actives à l'état bas (cathodes). Le micrologiciel implémente une interruption de temporisation pour balayer les lignes, en mettant une ligne à l'état haut à la fois tout en définissant les motifs de colonne pour cette ligne à partir d'une table de polices stockée en ROM.

Étude de cas 2 : Utilisation d'un circuit intégré de commande d'affichage dédié.Pour les systèmes avec un nombre limité de broches de microcontrôleur ou pour décharger le traitement, un circuit intégré de commande comme le MAX7219 ou le HT16K33 peut être utilisé. Ces circuits intégrés gèrent tout le multiplexage, le décodage et le contrôle de la luminosité via une interface série simple (SPI ou I2C), nécessitant seulement 2 à 4 broches du contrôleur hôte. Ils incluent souvent des fonctionnalités comme le clignotement des chiffres et la cascade multi-chiffres, ce qui correspond à la fonctionnalité \"empilable horizontalement\" de cet afficheur.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTP-1557KF est un réseau de 35 puces LED AlInGaP indépendantes disposées en une grille de 5 colonnes et 7 lignes, montées derrière un masque gris avec 35 ouvertures (points). L'anode de chaque LED est connectée à une ligne de ligne commune, et sa cathode est connectée à une ligne de colonne commune. Pour illuminer un point spécifique, sa ligne de ligne correspondante est amenée à une tension positive (via une limitation de courant), et sa ligne de colonne est connectée à une tension inférieure (masse). Cet arrangement matriciel réduit le nombre de broches de connexion requis de 35 (une par point) à 12 (7 lignes + 5 colonnes). L'affichage d'un caractère implique de balayer rapidement les lignes (1-7) et, pour chaque ligne, d'allumer les LED de colonne appropriées (1-5) qui font partie de la forme de caractère souhaitée. Ce multiplexage se produit plus rapidement que l'œil humain ne peut le percevoir, créant une image de caractère complète et stable.

12. Tendances technologiques et contexte

Les afficheurs comme le LTP-1557KF représentent une technologie mature et établie. Les tendances actuelles dans les afficheurs indicateurs et alphanumériques se déplacent vers des boîtiers CMS (Composants Montés en Surface) pour l'assemblage automatisé, des modules multi-chiffres à plus haute densité, et l'intégration de contrôleurs directement sur le circuit imprimé de l'afficheur (afficheurs \"intelligents\"). De plus, les matrices LED RVB en couleur complète et les afficheurs OLED deviennent plus compétitifs en termes de coût pour les applications nécessitant de la couleur ou un contraste supérieur. Cependant, les simples LED à matrice de points monochromes comme celle-ci restent très pertinentes en raison de leur extrême fiabilité, simplicité, faible coût, haute luminosité, large plage de température de fonctionnement et longévité - des attributs critiques dans les applications industrielles, automobiles et extérieures. Le passage à l'AlInGaP par rapport aux matériaux plus anciens, comme on le voit dans cet appareil, a été une étape clé pour améliorer l'efficacité et les performances de couleur dans ce facteur de forme classique.