Fiche technique de l'afficheur à matrice de points LED LTP-1557AKY - Hauteur 1,2 pouce (30,42 mm) - Jaune ambré AlInGaP - Matrice 5x7 - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-1557AKY est un module d'affichage alphanumérique à un chiffre conçu pour les applications nécessitant une sortie de caractères claire et lisible. Sa fonction principale est de représenter visuellement des informations via une grille de diodes électroluminescentes (LED) adressables individuellement.

1.1 Avantages clés et marché cible

Ce dispositif offre plusieurs avantages clés qui le rendent adapté à une gamme d'applications industrielles et commerciales. Ses principales caractéristiques incluent une hauteur de caractère de 1,2 pouce (30,42 mm), offrant une excellente visibilité à distance. L'utilisation de la technologie semi-conductrice AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour les puces LED jaune ambré permet une bonne efficacité lumineuse et une couleur distincte et facilement reconnaissable. L'afficheur fonctionne avec de faibles besoins en énergie, améliorant l'efficacité énergétique dans l'application finale. Il offre un large angle de vision grâce à sa construction monoplan, garantissant que les informations affichées sont lisibles depuis diverses positions. La conception à semi-conducteur des LED garantit une haute fiabilité et une longue durée de vie opérationnelle sans pièces mobiles. Le dispositif est compatible avec les codes caractères standards comme l'USASCII et l'EBCDIC, simplifiant l'intégration dans les systèmes numériques. De plus, les unités sont conçues pour être empilables horizontalement, permettant la création d'afficheurs multi-caractères. L'afficheur est également catégorisé selon l'intensité lumineuse, assurant une uniformité de luminosité entre les lots de production. Les marchés cibles de ce composant incluent les panneaux de contrôle industriel, l'instrumentation, les terminaux de point de vente, les équipements médicaux et tout système embarqué nécessitant une interface d'affichage de caractères robuste et fiable.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Les performances du LTP-1557AKY sont définies par un ensemble de paramètres électriques, optiques et environnementaux qui sont critiques pour une conception de circuit et une application correctes.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

La performance optique est centrale à sa fonction. L'intensité lumineuse moyenne typique (Iv) par point est de 3800 µcd (microcandelas) dans une condition de test d'un courant de crête (Ip) de 80mA avec un cycle de service de 1/16. La valeur minimale spécifiée est de 2100 µcd. Le rapport d'appariement d'intensité lumineuse entre les points est spécifié à un maximum de 2:1, assurant une luminosité uniforme sur l'afficheur. La couleur est définie par sa longueur d'onde. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 595 nanomètres (nm), la plaçant dans la région jaune ambré du spectre visible. La longueur d'onde dominante (λd) est typiquement de 592 nm. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est typiquement de 15 nm, indiquant la pureté spectrale ou la bande passante de la lumière émise. Il est important de noter que l'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'une combinaison capteur/filtre qui approxime la courbe de réponse de l'œil photopique (CIE), assurant que les valeurs correspondent à la perception visuelle humaine.

2.2 Paramètres électriques

Les caractéristiques électriques définissent les conditions de fonctionnement et les limites. La tension directe (Vf) pour tout point LED unique (à un courant d'entrée de 20mA) a une valeur typique de 2,6V, avec un maximum de 2,6V et un minimum de 2,05V. Le courant inverse (Ir) pour tout point, lorsqu'une tension inverse (Vr) de 5V est appliquée, a une valeur maximale de 100 µA. Ces paramètres sont essentiels pour concevoir le circuit de limitation de courant approprié et assurer l'intégrité du signal.

2.3 Valeurs maximales absolues et considérations thermiques

Ces valeurs spécifient les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. La dissipation de puissance moyenne par point ne doit pas dépasser 25 mW. Le courant direct de crête par point est nominalement de 60 mA, mais uniquement dans des conditions pulsées spécifiques : 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. La tension inverse maximale pouvant être appliquée à n'importe quel point est de 5V. Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -35°C à +85°C, et une plage de température de stockage similaire. Pour l'assemblage, la température maximale de soudure est de 260°C, mais elle doit être appliquée pendant un maximum de 3 secondes à un point situé à 1,6mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise du composant pour éviter les dommages thermiques.

3. Explication du système de classement

La fiche technique indique que les dispositifs sont catégorisés selon l'intensité lumineuse. Il s'agit d'une pratique courante de classement dans la fabrication de LED pour regrouper les composants en fonction de leurs performances mesurées. Bien que les codes de classement spécifiques ne soient pas détaillés dans cet extrait, la pratique consiste généralement à tester la sortie lumineuse de chaque unité à un courant standard et à les trier dans des classes avec des plages d'intensité minimale et maximale définies (par exemple, Classe A : 3000-3500 µcd, Classe B : 3500-4000 µcd). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des pièces assurant une luminosité cohérente sur un afficheur multi-unités. La spécification stricte sur le rapport d'appariement d'intensité lumineuse (max 2:1) soutient davantage cet objectif d'uniformité visuelle.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de caractéristiques électriques/optiques typiques, bien qu'elles ne soient pas affichées dans le texte fourni. Sur la base du comportement standard des LED, on s'attendrait à voir des courbes illustrant la relation entre le courant direct (If) et la tension directe (Vf), qui est exponentielle. Une autre courbe cruciale montrerait l'intensité lumineuse (Iv) en fonction du courant direct (If), montrant généralement une relation quasi-linéaire dans la plage de fonctionnement. Une troisième courbe importante représenterait la variation de l'intensité lumineuse avec la température ambiante (Ta), montrant une diminution de la sortie à mesure que la température augmente. Ces courbes sont vitales pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard et pour optimiser le circuit d'attaque pour l'efficacité et la longévité.

5. Informations mécaniques et de boîtier

Le LTP-1557AKY est fourni dans un boîtier d'afficheur LED standard. Le contenu fourni mentionne un diagramme des dimensions du boîtier (non montré) avec toutes les dimensions spécifiées en millimètres et des tolérances standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. La description physique indique que le dispositif a une face grise et une couleur de point blanc, ce qui fait référence respectivement à la couleur du boîtier plastique et de la lentille diffusante sur chaque LED, améliorant le contraste.

5.1 Connexion des broches et circuit interne

Le dispositif a une configuration à 14 broches. Le brochage est clairement défini : Les broches sont assignées comme anodes pour des rangées spécifiques (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) et cathodes pour des colonnes spécifiques (1, 2, 3, 4, 5). Il s'agit d'une configuration à anode commune pour les rangées, ce qui signifie que pour allumer un point spécifique, la cathode de colonne correspondante doit être mise à la masse (courant de puits) tandis que l'anode de rangée correspondante est mise à l'état haut (courant de source). Un schéma de circuit interne (référencé mais non montré) illustrerait typiquement cet arrangement matriciel 5x7, montrant comment chaque LED est connectée à l'intersection d'une ligne de rangée (anode) et d'une ligne de colonne (cathode). Cette structure matricielle réduit significativement le nombre de broches de pilotage requises de 35 (pour des points adressés individuellement) à 12 (5 colonnes + 7 rangées).

6. Directives de soudure et d'assemblage

La directive d'assemblage clé fournie concerne la température de soudure. La valeur maximale absolue spécifie que la température de soudure ne doit pas dépasser 260°C, et cette température doit être appliquée pendant une durée maximale de 3 secondes. Le point de mesure de cette température est critique : il se situe à 1,6mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise du composant. Cette directive vise à empêcher le transfert d'une chaleur excessive vers les puces LED et les liaisons internes par fil, ce qui pourrait entraîner une dégradation ou une défaillance. Pour l'assemblage moderne, cela suggère que le dispositif est adapté aux procédés de soudage par refusion, à condition que le profil de température soit soigneusement contrôlé pour rester dans ces limites. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation. La plage de température de stockage (-35°C à +85°C) doit également être respectée lorsque les dispositifs ne sont pas utilisés.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Le LTP-1557AKY est idéal pour les applications nécessitant l'affichage de caractères alphanumériques, de symboles ou de graphiques simples. Les utilisations courantes incluent : les affichages d'état sur les machines industrielles (affichant des codes d'erreur, l'état de la machine ou des comptes simples), les lectures sur les équipements de test et de mesure, les panneaux d'affichage dans les systèmes de point de vente, les affichages d'informations dans les dispositifs médicaux, et comme partie intégrante des systèmes embarqués dans les appareils électroménagers ou l'électronique grand public. Son empilabilité permet de l'utiliser pour des afficheurs multi-chiffres tels que des horloges, des compteurs ou des tableaux de messages simples.

7.2 Considérations de conception et interface de circuit

La conception avec cet afficheur nécessite un microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage dédié capable de multiplexage. Puisqu'il s'agit d'un afficheur matriciel, une seule rangée est généralement activée à la fois dans un balayage séquentiel. La persistance rétinienne crée l'illusion d'une image stable. Le circuit de pilotage doit être capable de fournir un courant suffisant pour l'anode de la rangée active et d'absorber le courant requis pour les cathodes de colonne actives. Des résistances de limitation de courant sont obligatoires pour chaque ligne de cathode de colonne (ou chaque LED, selon l'architecture du pilote) pour définir le courant de fonctionnement, typiquement autour de 20mA par point pour un fonctionnement continu, mais ajustable en fonction de la luminosité souhaitée et du cycle de service du multiplexage. Les valeurs nominales de courant de crête doivent être respectées lors de la conception du schéma de multiplexage. Par exemple, avec un cycle de service de 1/7 (activation d'une des sept rangées à la fois), le courant instantané par point peut être plus élevé pour obtenir la même luminosité moyenne, mais il ne doit pas dépasser la valeur nominale de courant de crête de 60mA dans des conditions pulsées. La dissipation thermique doit être prise en compte si l'on fonctionne près des valeurs maximales ou dans des températures ambiantes élevées.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé à d'autres technologies d'affichage comme les LCD ou les afficheurs fluorescents sous vide (VFD), cette matrice de points LED offre des avantages distincts : une luminosité et une visibilité supérieures dans des conditions de faible éclairage et de forte lumière ambiante, une plage de température de fonctionnement plus large, un temps de réponse plus rapide et une fiabilité plus élevée due à sa nature à semi-conducteur. Dans la catégorie des matrices de points LED, l'utilisation de la technologie AlInGaP pour le jaune ambré offre une meilleure efficacité et une meilleure stabilité des couleurs par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP. La hauteur spécifique de 1,2 pouce, la matrice 5x7 et la couleur ambrée le différencient des afficheurs plus petits ou plus grands, ou de ceux avec des couleurs différentes (par exemple, rouge, vert) ou des configurations de matrice différentes (par exemple, 5x8, 8x8).

9. Questions fréquemment posées basées sur les paramètres techniques

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

R : Le cycle de service de 1/16 (une courte impulsion) est utilisé pendant les tests pour éviter l'échauffement de la jonction LED, ce qui réduirait la sortie. Il permet de mesurer la luminosité intrinsèque à un courant spécifique sans effets thermiques. Dans un fonctionnement multiplexé réel, une commande pulsée similaire est utilisée.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un courant continu constant sans multiplexage ?

R : Techniquement, oui, en allumant chaque point souhaité en continu. Cependant, cela nécessiterait 35 canaux de pilotage individuels et consommerait beaucoup plus d'énergie. Le multiplexage est la méthode standard et efficace.

Q : La liste des broches montre deux broches pour "Anode Rangée 4" (broches 5 et 12) et deux pour "Cathode Colonne 3" (broches 4 et 11). Est-ce une erreur ?

R : Ce n'est probablement pas une erreur mais une caractéristique de conception. Plusieurs broches pour le même nœud électrique (rangée ou colonne) sont courantes dans les afficheurs matriciels. Elles servent à réduire la densité de courant à travers une seule broche/connecteur, à améliorer la fiabilité et à fournir une symétrie mécanique dans le boîtier. En interne, ces broches sont connectées ensemble.

Q : Comment calculer la valeur appropriée de la résistance de limitation de courant ?

R : Vous avez besoin de la tension d'alimentation (Vcc), du courant direct souhaité par point (If, par exemple 20mA), et de la tension directe typique de la LED (Vf, par exemple 2,6V). La formule est R = (Vcc - Vf) / If. N'oubliez pas que dans un circuit multiplexé, Vcc est la tension appliquée à l'anode de la rangée active, et la résistance est placée du côté de la cathode de colonne.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Imaginez la conception d'un simple compteur à 4 chiffres utilisant quatre afficheurs LTP-1557AKY. Les afficheurs seraient empilés horizontalement. Un microcontrôleur serait programmé pour gérer le multiplexage. Il aurait 7 broches de sortie connectées aux anodes de rangée de tous les afficheurs en parallèle. Il aurait 4 ensembles de 5 broches de cathode de colonne (20 broches au total), mais celles-ci peuvent être gérées par des registres à décalage externes ou des expanseurs de port pour économiser les E/S du microcontrôleur. Le firmware activerait séquentiellement chacune des 7 rangées. Pour chaque rangée, il enverrait le motif pour cette rangée pour les quatre chiffres aux pilotes de colonne. Cela se produit si rapidement (par exemple, balayer les 7 rangées 100 fois par seconde) que l'œil humain perçoit un nombre stable à quatre chiffres. Le courant pour chaque colonne serait défini par des résistances pour obtenir la luminosité souhaitée, en tenant compte du cycle de service de 1/7 par point. La conception doit garantir que le courant de crête par point pendant son impulsion active ne dépasse pas la valeur nominale de 60mA.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTP-1557AKY fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice, utilisant spécifiquement des matériaux AlInGaP. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des couches AlInGaP détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, dans ce cas, le jaune ambré. L'arrangement matriciel 5x7 est une configuration électrique efficace. Chaque LED est connectée entre l'une des sept lignes de rangée (anodes) et l'une des cinq lignes de colonne (cathodes). En appliquant sélectivement une tension positive à une rangée spécifique et en mettant à la masse une colonne spécifique, seule la LED à cette intersection s'allume. Un contrôleur parcourt rapidement ce processus pour tous les points souhaités pour former des caractères.

12. Tendances et contexte technologiques

Bien que les afficheurs à matrice de points LED discrets comme le LTP-1557AKY restent pertinents pour des applications spécifiques, souvent industrielles, nécessitant une haute luminosité et une robustesse, la technologie d'affichage en général a évolué. Les matrices LED CMS (composants montés en surface) et les modules d'affichage LED intégrés avec contrôleurs intégrés (I2C, SPI) sont maintenant courants, offrant une intégration plus facile et une résolution plus élevée dans des boîtiers plus petits. De plus, les technologies OLED (LED organiques) et micro-LED progressent pour des afficheurs haute densité et flexibles. Cependant, pour les besoins d'affichage de caractères simples, fiables et peu coûteux dans des environnements difficiles, les matrices de points LED traditionnelles à traversant comme celle-ci continuent d'être une solution viable et fiable. La technologie AlInGaP utilisée ici représente une avancée par rapport aux anciens matériaux LED, offrant une meilleure efficacité et des performances de couleur.