Fiche technique de l'afficheur à matrice de points LED LTP-14088KD-J - Hauteur 1,50 pouce - Rouge Hyper 650nm - Tension directe 2,6V - Dissipation 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-14088KD-J est un module d'affichage à matrice de points LED 8x8 monoplan et à semi-conducteurs. Sa fonction principale est d'offrir des capacités d'affichage de caractères alphanumériques et symboliques dans un format compact et fiable. L'avantage fondamental de ce dispositif réside dans l'utilisation de puces LED Rouge Hyper AS-AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium), épitaxiées sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs). Cette technologie offre une efficacité lumineuse et une pureté de couleur supérieures pour l'émission rouge par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP standard. L'afficheur présente un fond noir avec des points blancs, assurant un excellent contraste pour la lisibilité. Il est conçu pour une faible consommation d'énergie et offre un large angle de vision, le rendant adapté à diverses applications d'affichage d'informations où une visibilité claire est primordiale. L'appareil est catégorisé selon l'intensité lumineuse, garantissant une uniformité de luminosité entre les unités, et est conditionné dans un format sans plomb conforme aux directives RoHS.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonctionnalité de l'afficheur. Dans des conditions de test standard avec un courant direct moyen de 32mA et un cycle de service de 1/16, l'intensité lumineuse moyenne typique par point est de 2475 µcd (microcandelas), avec une valeur minimale spécifiée de 1020 µcd. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 650 nanomètres (nm), se situant dans le spectre du rouge profond. La longueur d'onde dominante (λd) est spécifiée à 639 nm. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 20 nm, indiquant une bande passante relativement étroite et une émission de couleur pure. Un paramètre critique pour l'uniformité de l'affichage est le Rapport d'Appariement de l'Intensité Lumineuse, spécifié à un maximum de 2:1 pour les points d'une même zone lumineuse. Cela signifie que le point le plus brillant d'un groupe ne doit pas être plus de deux fois plus lumineux que le plus faible, assurant une cohérence visuelle acceptable sur toute la matrice.

2.2 Caractéristiques électriques

Les paramètres électriques définissent les limites de fonctionnement et les besoins en énergie. La tension directe (VF) pour tout point LED individuel est comprise entre 2,1V et 2,8V, selon le courant de commande. À un courant de test standard de 20mA, VF varie de 2,1V (min) à 2,6V (max). À un courant de crête plus élevé de 80mA, cette plage passe de 2,3V à 2,8V. Le courant inverse (IR) pour tout segment est au maximum de 100 µA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Ces paramètres sont cruciaux pour concevoir le circuit de commande à courant constant ou multiplexé approprié.

2.3 Valeurs maximales absolues et considérations thermiques

Le respect des valeurs maximales absolues est essentiel pour la fiabilité et la longévité du dispositif. La dissipation de puissance moyenne par point ne doit pas dépasser 70 milliwatts (mW). Le courant direct de crête par point est nominalement de 90 mA, mais cette valeur est spécifiée dans des conditions pulsées avec une fréquence de 1 kHz et un cycle de service de 18%. Le courant direct moyen par point suit une courbe de déclassement ; il est de 25 mA à 25°C et diminue linéairement de 0,28 mA pour chaque augmentation d'un degré Celsius de la température ambiante. L'appareil peut fonctionner et être stocké dans une plage de température de -35°C à +105°C. Pour le montage, les conditions de soudure sont spécifiées à 260°C pendant 3 secondes en un point situé à 1/16 de pouce (environ 1,6mm) sous le plan d'assise.

3. Système de tri et de catégorisation

Le LTP-14088KD-J utilise un système de catégorisation principalement basé sur l'intensité lumineuse. Comme indiqué dans les caractéristiques, les unités sont triées en fonction de leur intensité lumineuse moyenne mesurée. La fiche technique fournit une valeur minimale (1020 µcd) et typique (2475 µcd), suggérant que les pièces de production sont testées et regroupées selon leur intensité réelle, probablement en différentes classes de sortie. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec une luminosité cohérente pour leur application. Bien que le document ne spécifie pas de classes explicites pour la longueur d'onde ou la tension directe, les plages min/max fournies pour ces paramètres (par exemple, VF, λp) définissent les limites acceptables pour toutes les unités expédiées, garantissant qu'elles se situent dans une fenêtre fonctionnellement compatible.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à une section pour les Courbes de Caractéristiques Électriques/Optiques Typiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans l'extrait, ces courbes, généralement incluses dans les fiches techniques complètes, sont vitales pour la conception. Elles incluraient normalement :

• Intensité Lumineuse Relative en fonction du Courant Direct (Courbe I-V) :Montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, aidant à optimiser le courant de commande pour la luminosité et l'efficacité souhaitées.
• Tension Directe en fonction du Courant Direct :Essentielle pour calculer la dissipation de puissance et concevoir les alimentations pour le circuit de commande.
• Intensité Lumineuse Relative en fonction de la Température Ambiante :Démontre comment la sortie lumineuse diminue avec l'augmentation de la température, ce qui est critique pour les applications dans des environnements thermiques variables.
• Distribution Spectrale :Un graphique montrant l'intensité de la lumière émise à différentes longueurs d'onde, centrée autour du pic de 650nm.

Les concepteurs doivent consulter ces courbes pour comprendre les relations non linéaires entre courant, tension, température et sortie lumineuse, permettant une conception de système robuste.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions physiques et tolérances

L'appareil a une hauteur de matrice de 1,50 pouce (37,0 mm). Le dessin du boîtier (référencé mais non détaillé dans le texte) fournirait les dimensions critiques pour la conception de l'empreinte PCB, y compris la longueur, la largeur, la hauteur totale et l'espacement des broches. Les tolérances clés notées incluent : ±0,25mm pour la plupart des dimensions, une tolérance de décalage de l'extrémité des broches de ±0,4mm, et des limites sur les corps étrangers, la contamination d'encre, la flexion et les bulles dans les segments LED (spécifiées en mils). Celles-ci assurent la fiabilité mécanique et une apparence optique cohérente.

5.2 Configuration des broches et circuit interne

L'afficheur a une configuration à 16 broches. Le brochage est clairement défini : Les broches 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12 et 14 sont connectées aux cathodes de rangées spécifiques (par ex., Cathode Rangée 1, 2, 3...8). Les broches 3, 4, 6, 10, 11, 13, 15 et 16 sont connectées aux anodes de colonnes spécifiques (par ex., Anode Colonne 1, 2, 3...8). Le schéma de circuit interne montre une configuration standard à cathode commune pour une matrice 8x8. Chacune des 64 LED (points) est formée à l'intersection d'une ligne d'anode de colonne et d'une ligne de cathode de rangée. Pour allumer un point spécifique, sa broche d'anode correspondante doit être mise à l'état haut (avec une résistance de limitation de courant), et sa broche de cathode correspondante doit être mise à l'état bas.

6. Recommandations de soudure et de montage

L'instruction principale de montage fournie concerne le processus de soudure. L'appareil peut résister à la soudure à la vague ou par refusion à la condition que la température de soudure en un point situé à 1/16 de pouce (1,6mm) sous le plan d'assise ne dépasse pas 260°C pendant plus de 3 secondes. Il s'agit d'un profil standard conforme à l'IPC pour la soudure sans plomb. Les concepteurs doivent s'assurer que leur processus d'assemblage PCB respecte ce profil thermique pour éviter d'endommager les puces LED ou le boîtier plastique. La large plage de température de stockage et de fonctionnement (-35°C à +105°C) offre une flexibilité pour la manipulation et l'utilisation dans divers environnements, mais les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent toujours être observées pendant la manipulation.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur à matrice de points 8x8 est idéal pour les applications nécessitant des affichages alphanumériques ou graphiques simples de résolution faible à moyenne et compacts. Les utilisations courantes incluent : les indicateurs d'état de panneaux de contrôle industriels, les tableaux d'affichage de messages simples, les affichages d'équipements de test et de mesure, les kits électroniques éducatifs et les dispositifs prototypes. Sa compatibilité avec les codes de caractères standard (ASCII) facilite l'interface avec des microcontrôleurs pour afficher du texte.

7.2 Considérations de conception clés

• Circuit de commande :L'afficheur nécessite une commande multiplexée en raison de sa structure matricielle. Un microcontrôleur avec suffisamment de broches d'E/S ou des circuits intégrés de commande LED dédiés (comme le MAX7219 ou le HT16K33) doivent être utilisés pour balayer séquentiellement les rangées et les colonnes. Les valeurs nominales de courant de crête (90mA pulsé) doivent être respectées dans la conception du pilote.
• Limitation de courant :Des résistances de limitation de courant externes sont obligatoires pour chaque colonne d'anode (ou intégrées au circuit intégré de commande) pour définir le courant direct des LED, typiquement entre 20 et 32mA pour une luminosité moyenne, en fonction du cycle de service.
• Dissipation de puissance :La limite de 70mW par point et le déclassement du courant avec la température doivent être calculés pour la pire condition de fonctionnement, surtout si plusieurs points sont allumés simultanément pendant de longues périodes.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique mais doit être pris en compte lors de la conception du boîtier mécanique pour s'assurer que l'afficheur est correctement orienté pour l'utilisateur final.
• Empilage :La caractéristique d'empilage horizontal implique une compatibilité mécanique pour créer des affichages multi-caractères plus larges, nécessitant un alignement et une interconnexion minutieux dans la conception du PCB.

8. Comparaison et différenciation techniques

Le facteur de différenciation clé du LTP-14088KD-J est son utilisation de la technologie LED Rouge Hyper AlInGaP. Comparée aux anciennes technologies de LED rouge comme le GaAsP ou le GaP standard, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure. Cela signifie qu'elle peut produire la même ou une plus grande intensité lumineuse (mesurée en µcd) avec un courant de commande plus faible, contribuant directement à la caractéristique de "faible consommation d'énergie". Elle offre également généralement une couleur rouge plus saturée et pure (autour de 650nm) avec une meilleure cohérence. Comparé à d'autres afficheurs 8x8 de taille physique similaire, son intensité lumineuse catégorisée et sa conformité RoHS sont des avantages compétitifs supplémentaires pour les marchés soucieux de la qualité et soumis à des réglementations environnementales.

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

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête (650nm) et la longueur d'onde dominante (639nm) ?

R : La longueur d'onde de crête est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique émise est la plus grande. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspond à la couleur perçue de la lumière émise. La légère différence est normale et est due à la forme du spectre d'émission de la LED.

Q : Puis-je commander cet afficheur avec un microcontrôleur 5V sans circuit intégré de commande ?

R : Une connexion directe n'est pas recommandée. La tension directe est d'environ 2,6V, mais vous devez utiliser des résistances de limitation de courant. Plus important encore, commander une matrice 8x8 directement depuis les broches d'un MCU est inefficace et dépassera les capacités de source/puits de courant du MCU. Un pilote de multiplexage dédié est presque toujours nécessaire.

Q : Que signifie "Cycle de service 1/16" dans la condition de test d'intensité lumineuse ?

R : Cela signifie que la LED est pulsée pendant 1/16 du temps et éteinte pendant 15/16. L'intensité lumineuse spécifiée est une valeur moyenne mesurée dans cette condition. Dans un afficheur multiplexé 8x8, chaque rangée est typiquement active pendant 1/8 du temps (cycle de service 1/8), donc le courant de commande peut nécessiter un ajustement pour obtenir la luminosité moyenne souhaitée.

Q : Comment interpréter le Rapport d'Appariement de l'Intensité Lumineuse de 2:1 ?

R : Il s'agit d'une spécification d'uniformité. Cela signifie qu'au sein d'un groupe de LED (par ex., tous les points de la matrice), le point le plus brillant ne sera pas plus de deux fois plus lumineux que le point le plus faible lorsqu'ils sont mesurés dans des conditions identiques. Cela assure une apparence raisonnablement uniforme.

10. Exemple pratique de conception et d'utilisation

Prenons l'exemple de la conception d'un afficheur à un caractère pour un moniteur de température. Un microcontrôleur lit un capteur et doit afficher un nombre de 0 à 99. Deux afficheurs LTP-14088KD-J peuvent être empilés horizontalement. Le microcontrôleur, via un circuit intégré de commande LED SPI ou I2C, multiplexerait les afficheurs. Le circuit intégré de commande gère le balayage des rangées et le décalage des données des colonnes, mettant les cathodes de rangée à l'état bas séquentiellement tout en fournissant le motif correct de courants d'anode pour chaque colonne basé sur la police de caractères stockée dans la mémoire du microcontrôleur. Le courant de commande serait défini via une résistance externe à, par exemple, 25mA par point en moyenne, assurant un fonctionnement dans la limite de dissipation de 70mW. Le fond noir offre un bon contraste sur un panneau intérieur. La conception doit inclure une gestion thermique si le boîtier peut atteindre des températures ambiantes élevées, car la sortie lumineuse diminuera et le courant devra peut-être être déclassé.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTP-14088KD-J fonctionne sur le principe fondamental d'une diode électroluminescente (LED). Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode (environ 2,1-2,6V) est appliquée à une jonction LED individuelle (de l'anode à la cathode), les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce semi-conductrice AlInGaP. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons, produisant de la lumière à une longueur d'onde caractéristique de la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur - dans ce cas, une lumière rouge autour de 650nm. La structure matricielle 8x8 est formée en connectant 64 puces LED individuelles en forme de grille. L'électronique externe utilise une technique de multiplexage pour contrôler cette grille. En commutant rapidement (balayant) quelle cathode de rangée est active (connectée à la masse) et quelles anodes de colonne sont alimentées en courant, l'illusion d'une image stable est créée grâce à la persistance rétinienne. Cette méthode réduit considérablement le nombre de broches de commande nécessaires, passant de 64 (une par LED) à seulement 16 (8 rangées + 8 colonnes).

12. Tendances et contexte technologiques

Les afficheurs à matrice de points LED discrets comme le LTP-14088KD-J représentent une technologie mature et fiable. Bien que les nouvelles technologies d'affichage comme les OLED ou les LCD haute résolution offrent plus de détails et la couleur complète, les matrices de points LED conservent une position forte dans les applications nécessitant une luminosité élevée, de larges angles de vision, une fiabilité extrême, une longue durée de vie, de la simplicité et un fonctionnement sur une large plage de température - souvent à un coût inférieur. La tendance dans ce segment va vers des LED plus efficaces (comme l'AlInGaP utilisé ici), une consommation d'énergie plus faible, des conditionnements sans plomb et respectueux de l'environnement, et parfois vers des boîtiers CMS (Composant Monté en Surface) pour l'assemblage automatisé, bien que les types à traversant comme celui-ci restent populaires pour le prototypage et certains usages industriels. Le principe de commande multiplexée de base reste standard, mais les circuits intégrés de commande modernes offrent plus de fonctionnalités comme des polices de caractères intégrées, un contrôle de la luminosité et des interfaces numériques plus simples (SPI/I2C).