Fiche technique de l'afficheur LED à matrice de points 8x8 LTP-2088AKD - Hauteur 2,3 pouces - Rouge Hyper AlInGaP - Tension directe 2,6V - Dissipation 40mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-2088AKD est un module d'afficheur LED à matrice de points 8x8 monoplan conçu pour la présentation d'informations alphanumériques et symboliques. Sa fonction principale est de fournir une interface de sortie visuelle fiable et à faible consommation dans les systèmes électroniques. L'avantage principal de cet appareil réside dans l'utilisation de puces LED Rouge Hyper AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), qui offrent un équilibre entre performance et efficacité. L'afficheur présente un fond gris avec des segments blancs, améliorant le contraste et la lisibilité. Il est catégorisé selon l'intensité lumineuse, garantissant une uniformité de luminosité entre les lots de production. L'appareil est empilable horizontalement, permettant de créer des afficheurs multi-caractères plus larges sans interface complexe. Sa compatibilité avec les codes caractères standards comme l'USASCII et l'EBCDIC le rend polyvalent pour une intégration dans divers systèmes numériques nécessitant une sortie texte simple.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Caractéristiques optiques

Les performances optiques sont définies à une température ambiante (T_A) de 25°C. Le paramètre clé, l'Intensité Lumineuse Moyenne (I_V), a une valeur typique de 3500 µcd (microcandelas) dans une condition de test I_p=32mA et un cycle de service de 1/16. La valeur minimale spécifiée est de 1650 µcd, et aucune limite maximale n'est indiquée, ce qui montre une focalisation sur l'atteinte d'un seuil de luminosité minimum. L'appareil émet dans le spectre rouge avec une Longueur d'Onde d'Émission de Pic (λ_p) de 650 nm et une Longueur d'Onde Dominante (λ_d) de 639 nm, mesurées à I_F=20mA. La pureté spectrale est indiquée par une Demi-Largeur de Raie Spectrale (Δλ) de 20 nm. Un paramètre critique pour les afficheurs à points multiples est le Rapport d'Appariement d'Intensité Lumineuse (I_V-m), spécifié à un maximum de 2:1. Cela signifie que le point le plus lumineux de la matrice ne sera pas plus de deux fois plus lumineux que le point le moins lumineux dans les mêmes conditions de fonctionnement, garantissant une apparence uniforme.

2.2 Caractéristiques électriques

Les paramètres électriques sont également spécifiés à T_A=25°C. La Tension Directe (V_F) pour un point LED unique est typiquement de 2,6V à I_F=20mA, avec un maximum de 2,8V à un courant d'impulsion plus élevé de I_F=80mA. Le V_Fminimum est de 2,1V à 20mA. Le Courant Inverse (I_R) est limité à un maximum de 100 µA lorsqu'une Tension Inverse (V_R) de 5V est appliquée, indiquant de bonnes caractéristiques de diode.

2.3 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. La Dissipation de Puissance Moyenne par point ne doit pas dépasser 40 mW. Le Courant Direct de Crête par point est de 90 mA. Le Courant Direct Moyen par point est de 15 mA à 25°C, avec un facteur de déclassement de 0,2 mA/°C, ce qui signifie que le courant continu admissible diminue lorsque la température ambiante dépasse 25°C. La Tension Inverse maximale par point est de 5V. L'appareil est conçu pour une Plage de Température de Fonctionnement de -35°C à +85°C et une Plage de Température de Stockage identique. La soudabilité est spécifiée pour un procédé à la vague ou par refusion : l'appareil peut supporter 260°C pendant 3 secondes en un point situé à 1/16 de pouce (environ 1,59 mm) en dessous du plan d'assise du boîtier.

3. Informations mécaniques et de boîtier

L'afficheur a une hauteur de matrice de 2,3 pouces (58,42 mm). Les dimensions du boîtier sont fournies dans un dessin détaillé avec toutes les mesures en millimètres. La tolérance de fabrication pour ces dimensions est de ±0,25 mm (ou ±0,01 pouce) sauf indication contraire spécifique sur le dessin. Ce niveau de précision est important pour l'ajustement mécanique dans les panneaux ou les boîtiers.

4. Brochage et circuit interne

L'appareil utilise une configuration à 16 broches pour l'interface. Le brochage est conçu pour un pilotage en matrice X-Y. Les broches 1-4 et 9-12 sont les Anodes pour les Colonnes 1-4 et 8-5 respectivement. Les broches 5-8 et 13-16 sont les Cathodes pour les Lignes 5-8 et 4-1 respectivement. Cet arrangement spécifique est crucial pour concevoir le circuit de pilotage correct. Le schéma de circuit interne montre que les 64 LED (8 lignes x 8 colonnes) sont disposées dans une configuration à cathode commune pour les lignes. Cela signifie que pour allumer un point spécifique, son anode de colonne correspondante doit être mise à l'état haut (tension positive appliquée) tandis que sa cathode de ligne est mise à l'état bas (mise à la masse). Des techniques de multiplexage sont utilisées pour balayer les lignes ou les colonnes afin d'afficher des motifs.

5. Explication du système de classement

La fiche technique indique explicitement que l'appareil est "Catégorisé selon l'intensité lumineuse." Cela indique un processus de classement où les unités fabriquées sont triées en fonction de leur flux lumineux mesuré (en µcd) dans des conditions de test standard. Les unités tombant dans des plages d'intensité spécifiques sont regroupées. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des afficheurs avec une luminosité cohérente pour une application donnée, évitant ainsi des variations visibles entre différentes unités dans un produit. Bien que non détaillé dans ce document, un classement typique pour ces afficheurs pourrait impliquer plusieurs grades d'intensité (par exemple, haute luminosité, luminosité standard).

6. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des "Courbes caractéristiques électriques/optiques typiques." Ces graphiques, généralement inclus dans les versions complètes des fiches techniques, représenteraient visuellement la relation entre les paramètres clés. Les courbes attendues incluent : Courant Direct vs Tension Directe (Courbe I-V), montrant la relation exponentielle et permettant le calcul de la tension du pilote ; Intensité Lumineuse vs Courant Direct, montrant comment le flux lumineux augmente avec le courant, souvent de manière sous-linéaire à des courants élevés ; Intensité Lumineuse vs Température Ambiante, montrant la diminution du flux lorsque la température augmente ; et éventuellement la courbe de Distribution Spectrale, décrivant la puissance relative sur les longueurs d'onde centrées autour de 650 nm. L'analyse de ces courbes est essentielle pour optimiser les conditions de pilotage et comprendre les performances dans des températures non standard.

7. Recommandations de soudure et d'assemblage

La recommandation principale fournie est la Valeur Maximale Absolue pour la température de soudure : 260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1,59 mm (1/16") en dessous du plan d'assise du boîtier. Il s'agit d'une valeur standard pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion. Les concepteurs doivent s'assurer que leur profil de soudure ne dépasse pas cette limite pour éviter d'endommager les puces LED internes, les fils de connexion ou le boîtier plastique. Pour la soudure manuelle, un fer à souder à température contrôlée doit être utilisé avec un temps de contact minimal. Des procédures appropriées de manipulation des décharges électrostatiques (ESD) doivent toujours être suivies pendant l'assemblage, car les LED sont sensibles à l'électricité statique.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette matrice de points 8x8 est idéale pour les applications nécessitant du texte ou des graphiques simples de faible résolution et compacts. Les utilisations courantes incluent : les panneaux de contrôle industriel pour afficher des codes d'état ou des messages simples ; les équipements de test et de mesure pour afficher des valeurs numériques ou des unités ; l'électronique grand public comme les tableaux d'affichage de scores simples ou les afficheurs d'information ; et les kits éducatifs pour apprendre l'interface avec les microcontrôleurs et le multiplexage.

8.2 Considérations de conception

Circuit de pilotage :Un microcontrôleur avec suffisamment de broches d'E/S ou des circuits intégrés pilotes LED dédiés (comme des registres à décalage avec sorties à courant constant) sont nécessaires. Le circuit doit mettre en œuvre le multiplexage pour parcourir les 8 lignes (ou colonnes).
Limitation de courant :Des résistances ou des pilotes à courant constant sont obligatoires pour chaque colonne d'anode (ou chaque point, selon la conception) pour fixer le courant direct et éviter de dépasser les Valeurs Maximales Absolues.
Dissipation de puissance :Les limites de 40mW par point et de 15mA de courant moyen doivent être respectées dans le schéma de multiplexage. Par exemple, avec un multiplexage à cycle de service de 1/8, le courant instantané par point peut être supérieur à 15mA, mais le courant *moyen* sur le cycle complet doit être calculé pour rester dans les limites.
Angle de vision :La caractéristique "angle de vision large" est bénéfique, mais la distribution angulaire exacte de la lumière n'est pas spécifiée. Pour les applications à large angle de vision, une évaluation de prototype est recommandée.
Empilage :La fonction d'empilage horizontal simplifie la création d'afficheurs multi-caractères. L'alignement mécanique et la connexion électrique entre les modules doivent être planifiés.

9. Comparaison et différenciation technique

Le principal facteur de différenciation du LTP-2088AKD est son utilisation de la technologie Rouge Hyper AlInGaP. Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED rouges standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure. Cela signifie qu'elle peut produire plus de lumière (intensité lumineuse plus élevée) pour la même quantité de courant électrique, contribuant directement à sa caractéristique de "faible consommation". Elle offre également généralement une meilleure stabilité de longueur d'onde en fonction de la température et de la durée de vie. La conception fond gris/segments blancs améliore le contraste par rapport aux boîtiers entièrement rouges ou verts, surtout dans des conditions de lumière ambiante élevée. La catégorisation explicite de l'intensité lumineuse (classement) est un avantage pour les applications nécessitant de l'uniformité.

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

Q : Quelle est la différence entre la Longueur d'Onde d'Émission de Pic (650nm) et la Longueur d'Onde Dominante (639nm) ?
R : La longueur d'onde de pic est le point de puissance maximale dans la sortie spectrale. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui produirait la même couleur perçue (teinte) que la sortie de la LED. La différence est due à la forme de la courbe spectrale de la LED, qui a une certaine largeur.

Q : Comment calculer la résistance série requise pour un point ?
R : Utilisez la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Pour une alimentation de 5V, un V_Ftypique de 2,6V, et un I_Fsouhaité de 20mA : R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Utilisez le V_Fmaximum (2,8V) pour une conception conservatrice garantissant que le courant ne dépasse jamais la cible.

Q : Puis-je le piloter avec une tension constante sans limitation de courant ?
R : Non. La tension directe d'une LED a une tolérance et diminue avec la température. Une tension constante proche de V_Fpeut provoquer un emballement thermique, où l'augmentation du courant chauffe la LED, abaissant V_F, provoquant plus de courant, conduisant à une défaillance. Utilisez toujours une limitation de courant.

Q : Que signifie un Rapport d'Appariement d'Intensité Lumineuse de 2:1 pour ma conception ?
R : Cela garantit l'uniformité visuelle. Dans le pire des cas, un point peut être deux fois plus lumineux qu'un autre. Pour la plupart des afficheurs alphanumériques, ce rapport est acceptable et non gênant. Pour les graphiques nécessitant des niveaux de gris précis, cela peut être un point à considérer.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Construction d'un afficheur alphanumérique à 4 caractères pour un régulateur de température.
Conception :Quatre modules LTP-2088AKD sont empilés horizontalement. Un seul microcontrôleur (par exemple, un ATmega328P) est utilisé. En raison du nombre limité d'E/S, deux registres à décalage série/parallèle 8 bits (comme le 74HC595) sont utilisés pour piloter les 32 anodes de colonne (8 colonnes x 4 afficheurs). Les 8 cathodes de ligne (communes à tous les afficheurs en raison de l'empilage) sont pilotées directement par 8 broches du microcontrôleur configurées en sorties à drain ouvert/puits de courant, chacune avec un transistor pour une capacité de courant plus élevée.
Logiciel :Le micrologiciel implémente une routine de multiplexage. Il définit le motif pour une ligne (via les registres à décalage) puis active (met à la masse) uniquement la cathode de ligne correspondante. Il parcourt rapidement les 8 lignes (par exemple, une fréquence de balayage de 1-2 kHz). La persistance rétinienne crée l'illusion d'une image stable.
Calcul du courant :Pour afficher tous les points d'une ligne à la luminosité maximale, le courant instantané par point pourrait être fixé à 25mA. Avec un cycle de service de 1/8, le courant moyen par point est de 25mA / 8 = 3,125mA, bien en dessous de la valeur moyenne nominale de 15mA. Le courant d'alimentation total atteint un pic lorsqu'une ligne complète est allumée : 8 points/afficheur * 4 afficheurs * 25mA = 800mA. L'alimentation et les transistors de pilotage de ligne doivent être dimensionnés en conséquence.

12. Principe de fonctionnement

Le LTP-2088AKD est basé sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Le système de matériau AlInGaP est un semi-conducteur à bande interdite directe. Lorsqu'il est polarisé en direct (tension positive sur l'anode par rapport à la cathode), les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour dicte la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le rouge à environ 650 nm. Le substrat GaAs non transparent aide à réfléchir la lumière vers le haut, améliorant l'efficacité d'extraction de lumière externe depuis le haut de la puce. La matrice 8x8 est formée en câblant individuellement 64 de ces minuscules puces LED dans un motif de grille ligne-colonne à l'intérieur du boîtier unique.

13. Tendances technologiques

Les afficheurs à matrice de points discrets comme le LTP-2088AKD représentent une technologie mature. Les tendances actuelles dans la technologie d'affichage évoluent vers une intégration plus élevée et des facteurs de forme différents. Les modules LED à matrice de points intégrés avec contrôleurs intégrés (interface I2C ou SPI) deviennent plus courants, simplifiant l'effort de conception pour l'utilisateur final. Pour les nouvelles conceptions nécessitant de petits afficheurs alphanumériques, les LCD segmentés ou les OLED offrent souvent une consommation d'énergie plus faible et un formatage plus flexible. Cependant, les matrices de points LED traditionnelles conservent des avantages dans des niches spécifiques : une luminosité extrêmement élevée pour une visualisation en extérieur ou sous une lumière ambiante élevée, de larges plages de température de fonctionnement, une longue durée de vie et une robustesse dans les environnements industriels difficiles. La technologie sous-jacente des puces LED AlInGaP continue de s'améliorer, avec des recherches en cours pour augmenter l'efficacité (lumens par watt) et améliorer la pureté des couleurs, ce qui profite à toutes les applications de LED rouges, y compris les afficheurs matriciels.