Fiche technique de l'afficheur LED LTP-2058AKD - Hauteur 2,3 pouces (58,42 mm) - Matrice de points 5x8 - Rouge Hyper (650 nm) - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-2058AKD 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 caractères codés ASCII ou EBCDIC via une grille de diodes électroluminescentes (LED) adressables individuellement.

Avantages principaux & Marché cible :Les principaux avantages de ce dispositif incluent une hauteur de caractère substantielle de 2,3 pouces (58,42 mm) pour une excellente visibilité, un large angle de vision offert par sa conception monoplan, et la fiabilité inhérente à la technologie LED à l'état solide. Sa faible consommation d'énergie et sa compatibilité avec les codes de caractères standard le rendent adapté aux panneaux de contrôle industriel, à l'instrumentation, aux terminaux de point de vente (TPV) et autres systèmes embarqués où des afficheurs durables, à faible maintenance et facilement lisibles sont requis.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

Cette section fournit une analyse objective des principaux paramètres de performance du dispositif tels que définis dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

La performance optique est centrale pour la fonction d'affichage. Le dispositif utilise du matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour ses puces LED, qui sont fabriquées sur un substrat GaAs non transparent. Cette technologie est reconnue pour son haut rendement dans le spectre rouge-orange.

• Intensité lumineuse (I_V) :L'intensité lumineuse moyenne par point est spécifiée avec un minimum de 1650 µcd, typique de 3500 µcd, sous une condition de test de I_p=32mA et un cycle de service de 1/16. Ce paramètre définit la luminosité de chaque point LED individuel.
• Caractéristiques de longueur d'onde :
  • Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :650 nm (nanomètres). C'est la longueur d'onde à laquelle la LED émet la plus grande puissance optique.
  • Longueur d'onde dominante (λ_d) :639 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant la couleur comme "Rouge Hyper".
  • Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm. Cela indique l'étalement de la longueur d'onde de la lumière émise, une valeur plus petite représentant une couleur plus pure et saturée.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :2:1 maximum. C'est un paramètre critique pour l'uniformité de l'affichage, spécifiant que la luminosité du point le plus faible dans un réseau ne sera pas inférieure à la moitié de la luminosité du point le plus brillant dans les mêmes conditions d'alimentation.

2.2 Paramètres électriques

Comprendre les limites électriques et les points de fonctionnement est essentiel pour une conception de circuit fiable.

• Caractéristiques maximales absolues :Ce sont les limites de contrainte qui ne doivent pas être dépassées, même momentanément.
  • Dissipation de puissance moyenne par point :40 mW.
  • Courant direct de crête par point :90 mA.
  • Courant direct moyen par point :15 mA à 25°C, avec une déclassement linéaire de 0,2 mA/°C.
  • Tension inverse par point :5 V. Dépasser cette valeur peut endommager la jonction LED.
• Caractéristiques électriques/optiques (à T_A=25°C) :Ce sont les paramètres de fonctionnement typiques.
  • Tension directe (V_F) :Varie de 2,1V (min) à 2,8V (max) selon le courant. La valeur typique est de 2,6V à 20mA et 2,8V à 80mA.
  • Courant inverse (I_R) :100 µA maximum à V_R=5V.

2.3 Caractéristiques thermiques

La gestion thermique est impliquée à travers les spécifications de déclassement et les plages de température.

• Plage de température de fonctionnement :-35°C à +85°C. Le dispositif est conçu pour fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-35°C à +85°C.
• Déclassement du courant :Le courant direct moyen nominal diminue linéairement de 0,2 mA pour chaque degré Celsius au-dessus de 25°C. C'est une limitation thermique directe pour éviter la surchauffe.
• Température de soudure :Résiste à 260°C pendant 3 secondes à 1/16 de pouce (environ 1,6mm) en dessous du plan d'assise pendant l'assemblage.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique indique que le dispositif est "catégorisé pour l'intensité lumineuse". Cela fait référence à un processus de classement (binning) où les unités fabriquées sont triées (classées) en fonction de l'intensité lumineuse mesurée. Cela garantit que les concepteurs peuvent sélectionner des pièces avec des niveaux de luminosité cohérents pour leur application, ce qui est crucial pour les afficheurs multi-caractères où une apparence uniforme est souhaitée. Bien que des codes de classement spécifiques ne soient pas listés dans ce document, les classes typiques regrouperaient les LED avec des I_V values.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux "Courbes caractéristiques électriques/optiques typiques". Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, de telles courbes incluent typiquement :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation entre la tension directe (V_F) et le courant direct (I_F). Elle est non linéaire, avec une tension de seuil (environ 1,8-2,0V pour le rouge AlInGaP) en dessous de laquelle très peu de courant circule.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :Démontre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, généralement selon une relation quasi-linéaire dans la plage de fonctionnement recommandée avant que le rendement ne baisse à des courants très élevés.
• Dépendance à la température :Courbes montrant comment la tension directe diminue et la longueur d'onde peut légèrement se déplacer avec l'augmentation de la température de jonction.

Ces courbes sont vitales pour concevoir des pilotes à courant constant efficaces et comprendre la performance dans des conditions thermiques variables.

5. Informations mécaniques et de boîtier

La construction physique définit le facteur de forme et l'interface d'assemblage.

• Type de boîtier :Un boîtier traversant avec 14 broches.
• Description de la matrice :5 colonnes par 8 rangées de points LED, créant une grille capable de former tous les caractères alphanumériques et certains symboles.
• Design visuel :Présente un fond gris (probablement la résine époxy du boîtier) avec des segments blancs (les zones de points éclairés), offrant un bon contraste à l'état éteint et une apparence nette lorsqu'il est allumé.
• Empilabilité :Le dispositif est conçu pour être empilé horizontalement, permettant la création d'afficheurs multi-caractères en plaçant les unités côte à côte.
• Dimensions :Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm sauf indication contraire. Le dessin dimensionnel exact est référencé dans la fiche technique.

5.1 Connexion des broches & Polarité

L'interface à 14 broches utilise un schéma d'adressage matriciel multiplexé anode-colonne et cathode-rangée, ce qui réduit le nombre de broches de pilote requises de 40 (5x8) à 13 (5+8).

Brochage :Broche 1 : Cathode Rangée 6 Broche 2 : Cathode Rangée 8 Broche 3 : Anode Colonne 2 Broche 4 : Anode Colonne 3 Broche 5 : Cathode Rangée 5 Broche 6 : Anode Colonne 5 Broche 7 : Cathode Rangée 7 Broche 8 : Cathode Rangée 3 Broche 9 : Cathode Rangée 1 Broche 10 : Anode Colonne 4 Broche 11 : Anode Colonne 3 (Note : Fonction dupliquée de la broche 4, probablement une coquille ou une connexion interne spécifique) Broche 12 : Cathode Rangée 4 Broche 13 : Anode Colonne 1 Broche 14 : Cathode Rangée 2

Circuit interne :Le diagramme interne montre une configuration matricielle commune où chaque point LED est formé à l'intersection d'une ligne de colonne anode et d'une ligne de rangée cathode. Pour allumer un point spécifique, sa broche anode correspondante doit être mise à l'état haut (avec limitation de courant) tandis que sa broche cathode correspondante est mise à l'état bas.

6. Directives de soudure et d'assemblage

La principale spécification d'assemblage fournie est le profil de température de soudure : le dispositif peut résister à une température de crête de 260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1/16 de pouce (1,6mm) en dessous du plan d'assise. C'est une condition de soudure standard à la vague ou par refusion. Les concepteurs doivent s'assurer que leur processus d'assemblage de PCB respecte cette limite pour éviter d'endommager le boîtier ou de dégrader la LED.

Conditions de stockage :Les composants doivent être stockés dans la plage de température de stockage spécifiée de -35°C à +85°C dans un environnement sec, typiquement dans des sacs pour dispositifs sensibles à l'humidité (MSD) si nécessaire.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• IHM industrielles :Affichages d'état sur les machines, panneaux opérateur d'automates programmables (API).
• Équipement de test et mesure :Lectures numériques pour multimètres, compteurs de fréquence, alimentations.
• Commerce de détail & Hôtellerie :Affichage de prix, systèmes de gestion de file d'attente, panneaux d'information simples.
• Systèmes embarqués :Lorsqu'une sortie de caractères simple, robuste et à faible consommation est nécessaire.

7.2 Considérations de conception

• Circuit pilote :Nécessite un circuit intégré pilote de balayage matriciel ou un microcontrôleur avec suffisamment de broches GPIO et une capacité de source/puits de courant. Une alimentation à courant constant est recommandée pour une luminosité uniforme.
• Limitation de courant :Des résistances externes ou un pilote à courant constant sont obligatoires pour limiter le courant traversant chaque segment LED dans les limites moyennes et de crête spécifiées.
• Multiplexage :Puisqu'il s'agit d'un afficheur matriciel, il fonctionne sur un principe de multiplexage (balayage). La fréquence de rafraîchissement doit être suffisamment élevée (typiquement >60Hz) pour éviter le scintillement visible. Le cycle de service affecte la luminosité perçue et les exigences de courant de crête.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique pour les applications où l'opérateur peut ne pas être directement face à l'afficheur.
• Alimentation électrique :Assurez-vous que la tension d'alimentation est suffisante pour surmonter la tension directe de la LED (V_F) plus la chute de tension aux bornes de tout composant de limitation de courant et du circuit pilote.

8. Comparaison technique & Différenciation

Comparé aux technologies plus anciennes comme les afficheurs à incandescence ou fluorescents à vide (VFD), cette matrice LED offre :

• Fiabilité & Durée de vie supérieures :Construction à l'état solide sans filaments ou enveloppes de verre, conduisant à une durée de vie opérationnelle beaucoup plus longue et une résistance aux vibrations.
• Consommation d'énergie plus faible :Particulièrement à des niveaux de luminosité plus bas.
• Temps de réponse plus rapide :Capacité d'allumage/extinction instantanée.
• Plage de température de fonctionnement plus large :Adapté aux environnements sévères.

Comparé aux modules graphiques OLED ou TFT modernes, il est :

• Plus simple à interfacer :Nécessite moins de lignes de contrôle et un logiciel plus simple.
• Plus robuste et rentablepour les applications simples uniquement caractères.
• Hautement lisibledans des conditions de lumière ambiante élevée grâce à son contraste élevé et sa nature émissive.

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

Q1 : Comment calculer la résistance de limitation de courant appropriée pour un seul point ?R : Utilisez la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Par exemple, avec une alimentation de 5V, une V_Ftypique de 2,6V à 20mA : R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Utilisez toujours la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception prudente afin de garantir que le courant ne dépasse pas les limites.

Q2 : Que signifie "1/16 DUTY" dans la condition de test pour l'intensité lumineuse ?A : Cela signifie que la mesure a été prise avec la LED pulsée allumée pendant 1/16ème du temps total du cycle de balayage. Dans une matrice multiplexée 5x8, un schéma de balayage courant active une rangée à la fois. Si les 8 rangées sont balayées, chaque rangée est active pour un cycle de service de 1/8. Le cycle de service de 1/16 suggère un schéma de balayage différent ou une condition de mesure où le courant d'impulsion de crête est plus élevé, et la puissance moyenne est maintenue dans les limites. Le cycle de service de fonctionnement réel dépend de la conception du pilote.

Q3 : Puis-je connecter ces afficheurs en parallèle pour créer une unité multi-chiffres ?A : Ils sont conçus pour être empiléshorizontalement, ce qui signifie que vous placez plusieurs unités côte à côte sur un PCB. Vous ne pouvez pas simplement connecter les broches en parallèle car chaque unité contient une matrice complète 5x8. Chaque afficheur nécessite son propre ensemble de pilotes de colonne, tandis que les pilotes de rangée peuvent souvent être partagés entre toutes les unités dans une conception multi-chiffres pour simplifier le circuit de balayage.

Q4 : Pourquoi la longueur d'onde dominante (639nm) est-elle différente de la longueur d'onde de crête (650nm) ?A : Cela est dû à la réponse spectrale de l'œil humain. La LED émet de la lumière sur une plage de longueurs d'onde centrée à 650nm (crête). Cependant, l'œil humain est plus sensible aux longueurs d'onde autour de 555nm (vert) et moins sensible au rouge profond. La longueur d'onde dominante est calculée en trouvant la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique pure qui semblerait avoir la même couleur que la sortie à large spectre de la LED pour un observateur humain standard. C'est le point de couleur "perçu".

10. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTP-2058AKD est un afficheur LED à matrice active. Son principe fondamental est l'électroluminescence d'une jonction P-N semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée entre une anode (colonne) et une cathode (rangée), les électrons et les trous se recombinent dans la couche active AlInGaP, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière) à une longueur d'onde déterminée par la largeur de bande interdite du matériau. L'agencement matriciel 5x8 permet à chacun des 40 points d'être adressé individuellement en sélectionnant la combinaison correcte d'une colonne (source d'alimentation) et d'une rangée (chemin de masse). Le multiplexage balaie rapidement les rangées, activant les colonnes nécessaires pour chaque rangée, pour créer l'illusion d'un caractère stable et entièrement allumé.

11. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs LED matriciels discrets comme le LTP-2058AKD restent pertinents pour des applications spécifiques robustes ou sensibles au coût, la tendance plus large dans la technologie d'affichage va vers une intégration et une fonctionnalité plus élevées. Les réseaux de LED CMS (composants montés en surface) et les modules pilotes LED intégrés deviennent plus courants. De plus, pour les applications nécessitant des graphiques ou des caractères plus complexes, les afficheurs LED segmentés, les OLED et les petits écrans LCD TFT offrent une plus grande flexibilité. Le principe de l'adressage matriciel reste fondamental, mais la mise en œuvre évolue vers des conceptions COB (Chip-On-Board) et des interfaces comme I2C ou SPI, réduisant le nombre de composants et simplifiant la conception du système par rapport au pilotage matriciel direct par GPIO.