Fiche technique de l'afficheur matriciel à LED LTP-7188KE - Hauteur 0,764 pouce (19,4 mm) - Rouge AlInGaP - Tension directe 2,6 V - Puissance dissipée 40 mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-7188KE est un module d'affichage matriciel 8x8 monoplan à semi-conducteurs. Sa fonction principale est de fournir un moyen compact et fiable d'afficher des caractères alphanumériques, des symboles ou des graphiques simples. La technologie de base utilise des puces LED rouges en Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) épitaxiées sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs). Ce système de matériaux est reconnu pour son haut rendement et son excellente intensité lumineuse dans le spectre rouge-orange. Le dispositif présente une face avant grise avec des segments blancs, ce qui améliore le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Sa conception est optimisée pour les applications nécessitant une communication visuelle claire dans un format compact, avec une empilabilité permettant de créer des affichages multi-caractères plus grands.

1.1 Avantages clés et marché cible

L'afficheur offre plusieurs avantages clés qui définissent son champ d'application. Sa faible consommation d'énergie le rend adapté aux appareils fonctionnant sur batterie ou sensibles à la puissance. La construction à semi-conducteurs garantit une haute fiabilité et une longue durée de vie opérationnelle, car il n'y a pas de pièces mobiles ou de filaments susceptibles de tomber en panne. Le large angle de vision offert par la conception monoplan permet une visibilité claire depuis diverses positions, ce qui est crucial pour les affichages d'information publique ou l'instrumentation. La compatibilité avec les codes caractères standards comme l'USASCII et l'EBCDIC simplifie l'intégration avec les microcontrôleurs et les systèmes numériques. Le dispositif est catégorisé selon l'intensité lumineuse, permettant aux concepteurs de sélectionner des unités avec une luminosité uniforme. Les marchés cibles principaux incluent les panneaux de contrôle industriel, les équipements de test et de mesure, l'électronique grand public avec affichages d'état et la signalétique d'information où la fiabilité et la clarté sont primordiales.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les performances du LTP-7188KE sont définies par un ensemble complet de paramètres électriques et optiques, qui doivent être soigneusement pris en compte lors de la conception du circuit pour garantir des performances optimales et une longue durée de vie.

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Puissance moyenne dissipée par point :40 mW. C'est la puissance continue maximale qui peut être dissipée en toute sécurité par un seul élément LED, principalement sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête par point :90 mA. C'est le courant instantané maximal autorisé, spécifié dans une condition pulsée à une fréquence de 1 kHz et un cycle de service de 18 %. Le dépassement de cette valeur, même brièvement, peut entraîner une défaillance catastrophique.
• Courant direct moyen par point :15 mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour une seule LED afin de maintenir la fiabilité sur sa durée de vie.
• Déclassement du courant direct :À partir de 25°C, le courant maximal autorisé diminue de 0,2 mA pour chaque augmentation de 1°C de la température ambiante. Ceci est crucial pour la gestion thermique.
• Tension inverse par point :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse dépassant cette valeur peut provoquer la rupture de la jonction PN de la LED.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C. Le dispositif est conçu pour fonctionner et être stocké dans cette plage de température complète.
• Condition de soudure :260°C pendant 3 secondes, avec la pointe du fer située au moins à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise du boîtier. Cela évite les dommages thermiques aux puces LED pendant l'assemblage.

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

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de test spécifiées, représentant le comportement de fonctionnement normal du dispositif.

• Intensité lumineuse moyenne par point (I_V) :630 μcd (Min), 1650 μcd (Typ). Mesurée avec un courant de crête (I_p) de 32 mA à un cycle de service de 1/16. Ce paramètre définit la luminosité perçue.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :632 nm (Typ). La longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est la plus grande. Cela place l'émission dans la région rouge du spectre visible.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (Typ). Une mesure de la pureté spectrale ; une valeur plus petite indique une source lumineuse plus monochromatique.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :624 nm (Typ). La longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, qui peut différer légèrement de la longueur d'onde de crête.
• Tension directe (V_F) pour tout point :
  • 2,05V (Min), 2,6V (Typ), 2,8V (Max) à I_F= 20mA.
  • 2,3V (Min), 2,8V (Typ) à I_F= 80mA (pulsé).
  C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant. Elle est cruciale pour la conception du circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R) pour tout point :100 μA (Max) à V_R= 5V. Le faible courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse (I_V-m) :2:1 (Max). Ceci spécifie le rapport maximal autorisé entre les points LED les plus brillants et les plus faibles du réseau, assurant une apparence uniforme.

Note : La mesure de l'intensité lumineuse utilise un capteur et un filtre approximant la courbe de réponse oculaire photopique CIE, assurant la pertinence pour la vision humaine.

3. Explication du système de classement

La fiche technique indique que le dispositif est "catégorisé pour l'intensité lumineuse." Cela implique qu'un système de classement est appliqué, bien que des codes de classement spécifiques ne soient pas listés dans ce document. Typiquement, une telle catégorisation implique :

• Classement par intensité lumineuse :Les LED d'un lot de production sont triées en groupes (classes) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à un courant de test standard. Cela permet aux clients d'acheter des afficheurs avec des niveaux de luminosité uniformes et prévisibles, ce qui est critique pour les assemblages multi-unités afin d'éviter des variations visibles.
• Classement par longueur d'onde (implicite) :Bien que non explicitement indiqué comme classé, les spécifications serrées sur la longueur d'onde de crête (632 nm) et dominante (624 nm) suggèrent un contrôle de processus rigoureux. Dans de nombreux produits LED, les puces sont également classées par longueur d'onde (ou coordonnées de chromaticité pour les LED blanches) pour assurer la cohérence des couleurs sur un affichage.
• Classement par tension directe :La plage V_Fspécifiée (par exemple, 2,05V à 2,8V à 20mA) montre la variation naturelle. Pour les conceptions nécessitant un appariement de tension précis, les unités peuvent être sélectionnées sur la base de la V_F.

mesurée.

4. Analyse des courbes de performance

• La fiche technique fait référence à des "Courbes typiques des caractéristiques électriques/optiques." Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, les courbes standard pour de tels dispositifs incluraient typiquement :Courbe Courant vs. Tension (I-V) :
• Montre la relation exponentielle entre le courant direct et la tension directe. La tension de "genou" est d'environ 1,8-2,0V pour les LED rouges AlInGaP. La courbe est essentielle pour sélectionner la résistance de limitation de courant appropriée ou concevoir des pilotes à courant constant.Intensité lumineuse vs. Courant direct (Courbe L-I) :
• Affiche comment la sortie lumineuse augmente avec le courant. Elle est généralement linéaire sur une large plage mais saturera à des courants très élevés en raison de l'affaiblissement thermique et d'efficacité. Le point de mesure à cycle de service 1/16 (crête de 32mA) est choisi pour représenter un courant moyen équivalent tout en évitant les effets d'auto-échauffement pendant la mesure.Intensité lumineuse vs. Température ambiante :
• Illustre la diminution de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente. Les LED AlInGaP présentent moins de dégradation thermique que les technologies plus anciennes comme le GaAsP, mais la sortie diminue toujours avec la température. Cette courbe informe les conceptions pour les environnements à haute température.Distribution spectrale :

Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant une courbe en forme de cloche centrée autour de 632 nm avec une demi-largeur typique de 20 nm.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif a une hauteur de matrice de 0,764 pouce (19,4 mm). Le dessin des dimensions du boîtier (référencé mais non détaillé dans le texte) montrerait typiquement la longueur, la largeur et l'épaisseur totales du module, l'espacement entre les 16 broches et le plan d'assise. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. La construction physique permet un empilement horizontal pour former des affichages multi-caractères plus longs.

5.2 Connexion des broches et circuit interne

• L'afficheur a un boîtier double en ligne (DIP) à 16 broches. Le schéma de circuit interne montre une matrice 8x8 où les anodes des LED sont connectées en lignes et les cathodes en colonnes. Cette configuration à anode commune est confirmée par le brochage :
• Les broches 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14 sont les lignes d'anode (pour les lignes 5, 7, 8, 6, 3, 1, 4, 2 respectivement).

Les broches 3, 4, 6, 10, 11, 13, 15, 16 sont les colonnes de cathode (pour les colonnes 2, 3, 5, 4, 6, 1, 7, 8 respectivement).

Cette architecture de sélection X-Y permet de contrôler 64 LED avec seulement 16 broches par multiplexage. Pour allumer un point spécifique, son anode de ligne correspondante doit être mise à l'état haut (ou alimentée en courant), et sa cathode de colonne doit être mise à l'état bas.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est cruciale pour éviter les dommages. La spécification clé est la condition de soudure : 260°C pendant un maximum de 3 secondes, avec la pointe du fer au moins à 1,6 mm en dessous du corps du boîtier. Cela empêche une chaleur excessive de remonter le long des broches et d'endommager les puces LED sensibles ou les liaisons internes par fil. Les profils de soudure à la vague ou par refusion doivent être conçus pour ne pas dépasser cette charge thermique localisée. Pendant le stockage, le dispositif doit être conservé dans son sac barrière à l'humidité d'origine avec un dessiccant dans un environnement contrôlé (dans la plage de -35°C à +85°C) pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer l'effet "pop-corn" pendant la soudure.

7. Suggestions d'application

• 7.1 Scénarios d'application typiquesPanneaux de contrôle industriel :
• Pour afficher l'état de la machine, les codes d'erreur ou des données numériques simples.Équipements de test et de mesure :
• Comme affichage pour multimètres, fréquencemètres ou alimentations.Électronique grand public :
• Dans les équipements audio (vumètres), les appareils électroménagers ou les jouets pour l'indication d'état.Afficheurs d'information :
• Signalétique publique simple pour l'heure, la température ou les numéros de file d'attente, surtout lorsque plusieurs unités sont empilées.Prototypage et éducation :

Idéal pour apprendre l'interfaçage avec microcontrôleur, le multiplexage et les pilotes d'affichage.

• 7.2 Considérations de conceptionCircuit de commande :
• Doit utiliser le multiplexage. Un microcontrôleur avec suffisamment de broches d'E/S ou un circuit intégré pilote LED dédié (comme le MAX7219) est nécessaire pour balayer les lignes et les colonnes.Limitation de courant :_FChaque ligne de colonne (cathode) nécessite typiquement une résistance de limitation de courant en série. La valeur est calculée en fonction de la tension d'alimentation, de la tension directe de la LED (V
• ), et du courant moyen souhaité (ne dépassant pas 15mA par point). Pour un fonctionnement multiplexé, le courant de crête sera plus élevé mais la moyenne doit rester dans les limites.Dissipation de puissance :
• Calculez la puissance totale pour tous les points allumés pour vous assurer qu'elle ne dépasse pas la capacité thermique du module. Tenez compte du déclassement avec la température.Angle de vision :
• Le large angle de vision est bénéfique mais considérez l'orientation de montage par rapport à l'observateur prévu.Fréquence de rafraîchissement :

La fréquence de balayage multiplex doit être suffisamment élevée (typiquement >60 Hz) pour éviter le scintillement visible.

8. Comparaison et différenciation techniques

• Comparé aux anciens afficheurs matriciels 8x8 utilisant des LED discrètes ou différents matériaux semi-conducteurs (comme le GaAsP), le LTP-7188KE offre des avantages distincts :Matériau (AlInGaP vs. GaAsP) :
• L'AlInGaP offre un rendement lumineux significativement plus élevé et de meilleures performances à des températures élevées, ce qui se traduit par des affichages plus brillants pour la même puissance d'entrée.Intégration :
• En tant que module monolithique avec une face grise/segments blancs, il offre un meilleur contraste, un alignement des points plus uniforme et un assemblage plus facile que la construction d'un affichage à partir de 64 LED individuelles.Fiabilité :
• La construction à semi-conducteurs offre une résistance supérieure aux chocs et aux vibrations par rapport aux afficheurs à filament ou fluorescents sous vide (VFD).Faible puissance :_FBien que des chiffres d'efficacité spécifiques ne soient pas donnés, la faible V

et la bonne intensité lumineuse indiquent une bonne conversion de puissance en lumière par rapport aux alternatives à incandescence ou VFD.

• 9. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un microcontrôleur 5V ?
• R : Oui, mais vous ne pouvez pas connecter les LED directement aux broches GPIO. Vous devez utiliser des résistances de limitation de courant et probablement des transistors de commande pour les lignes/colonnes, car les broches GPIO ne peuvent pas fournir/absorber les courants de crête requis (jusqu'à 80mA par point en multiplexage).Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde d'émission de crête et la longueur d'onde dominante ?
• R : La longueur d'onde de crête est le pic physique du spectre lumineux émis. La longueur d'onde dominante est le point de couleur perçu sur le diagramme de chromaticité CIE. Elles diffèrent souvent légèrement ; la longueur d'onde dominante est plus pertinente pour la perception des couleurs.Q : Pourquoi l'intensité lumineuse moyenne est-elle mesurée à un cycle de service de 1/16 ?
• R : Cette condition de test simule une LED active dans un réseau 8x8 entièrement multiplexé (1 ligne active à la fois). Elle permet une mesure à un courant de crête plus élevé et facilement mesurable (32mA) tout en représentant le courant moyen beaucoup plus faible (2mA) qui serait présent en utilisation réelle, évitant ainsi les erreurs de mesure dues à l'auto-échauffement.Q : Comment calculer la valeur de la résistance pour une alimentation à tension constante ?_{R : Utilisez R = (V}alim_F- V_F) / I_F. Pour une alimentation 5V, une V_Ftypique de 2,6V, et un I_Fsouhaité de 10mA : R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ω. Utilisez la V

maximale pour une conception prudente afin de garantir que le courant ne dépasse pas les limites.

10. Étude de cas d'application pratique

1. Scénario : Conception d'un affichage simple de voltmètre à 4 chiffres.Configuration matérielle :
2. Quatre afficheurs LTP-7188KE sont empilés horizontalement. Un microcontrôleur (par exemple, un Arduino ou PIC) lit une tension analogique via son ADC.Interface :
3. Les 8 broches de ligne de chaque afficheur sont connectées en parallèle. Les 8 broches de colonne de chaque afficheur sont connectées à des lignes d'E/S séparées ou à un registre à décalage, permettant un contrôle individuel des colonnes de chaque afficheur. Cela crée une matrice de 32 colonnes (4 afficheurs * 8 colonnes) par 8 lignes.Logiciel :
4. Le microcontrôleur convertit la lecture ADC en quatre chiffres décimaux. Il utilise une routine de multiplexage : il active la Ligne 1, puis définit les motifs de colonne pour le premier segment des quatre chiffres, attend un court instant, désactive la Ligne 1, active la Ligne 2, définit les nouveaux motifs de colonne, et ainsi de suite pour les 8 lignes. Ce cycle se répète rapidement.Conception du courant :
5. Si l'on vise un courant moyen de 5mA par point allumé, et en supposant un pire cas de 8 points allumés par ligne (un par chiffre), le courant de crête par pilote de colonne serait de 8 * 5mA = 40mA, ce qui est dans la limite de crête du dispositif. Des pilotes appropriés (par exemple, ULN2003 pour les colonnes, transistors pour les lignes) sont sélectionnés pour gérer ce courant.Résultat :

Un affichage stable et lumineux à 4 chiffres montrant la valeur de tension, tous les chiffres apparaissant simultanément grâce à l'effet de persistance rétinienne.

11. Principe de fonctionnement

Le LTP-7188KE fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction PN semi-conductrice. Lorsqu'une tension de polarisation directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 1,8-2,0V pour l'AlInGaP) est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active (les puits quantiques dans la couche AlInGaP). Là, ils se recombinent de manière radiative, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde spécifique de 632 nm est déterminée par l'énergie de la bande interdite de la composition d'alliage AlInGaP. L'agencement matriciel 8x8 et le câblage à anode commune sont mis en œuvre en interne via des pistes métalliques sur le substrat, permettant un contrôle externe via le multiplexage pour minimiser le nombre de broches de connexion requises.

12. Tendances technologiques et contexte

• Bien que cette pièce spécifique représente une technologie d'affichage mature, elle existe dans un contexte de tendances en évolution. L'utilisation de l'AlInGaP représente une avancée par rapport aux anciennes LED GaAsP, offrant un meilleur rendement et une meilleure stabilité thermique. Les tendances actuelles dans les afficheurs indicateurs et matriciels simples incluent :Densité plus élevée et pas plus petit :
• Les modules modernes peuvent intégrer plus de LED dans une zone plus petite pour une résolution plus élevée.Technologie de montage en surface (SMT) :
• Les conceptions plus récentes utilisent souvent des boîtiers SMT pour l'assemblage automatisé, tandis que cette pièce DIP est adaptée au montage traversant.Pilotes intégrés :
• Certains afficheurs matriciels contemporains sont livrés avec des circuits intégrés pilotes intégrés, simplifiant l'interface vers une simple connexion de données série (SPI/I2C).Technologies alternatives :

Pour les applications nécessitant une luminosité plus élevée, des couleurs différentes ou de la flexibilité, des technologies comme l'OLED (LED organique) ou la micro-LED émergent. Cependant, pour de nombreuses applications robustes, sensibles au coût et simples nécessitant une haute fiabilité et un affichage rouge standard, les modules d'afficheurs matriciels LED traditionnels comme le LTP-7188KE restent une solution pratique et efficace.