Fiche technique de l'afficheur LED 7 segments LTC-3620KG - Hauteur de chiffre 0,39 pouce - Vert AlInGaP - Tension directe 2,6V - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-3620KG est un module d'afficheur LED 7 segments haute performance d'une hauteur de chiffre de 0,39 pouce (10 mm). Il est conçu pour des applications nécessitant des affichages numériques clairs, lumineux et offrant une excellente visibilité. Le dispositif utilise la technologie avancée de puce LED AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), réputée pour son efficacité élevée et son intensité lumineuse supérieure par rapport aux matériaux traditionnels. Les segments sont présentés dans une combinaison de couleurs gris et blanc, améliorant le contraste et la lisibilité. Cet afficheur est catégorisé selon l'intensité lumineuse et est proposé dans un boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS, le rendant adapté aux conceptions électroniques modernes soucieuses de l'environnement.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Caractéristiques optiques

La performance optique est un point fort de cet afficheur. À un courant de test standard de 1 mA, l'intensité lumineuse moyenne (Iv) varie d'un minimum de 200 µcd à une valeur typique de 585 µcd. À un courant d'attaque plus élevé de 10 mA, l'intensité typique augmente significativement pour atteindre 6435 µcd, démontrant la capacité de haute luminosité des puces AlInGaP. Le dispositif émet une lumière verte avec une longueur d'onde d'émission de crête (λp) de 571 nm et une longueur d'onde dominante (λd) de 572 nm, toutes deux mesurées à IF=20 mA. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 15 nm, indiquant une émission de couleur relativement pure. L'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'une combinaison capteur/filtre qui se rapproche de la courbe de réponse photopique de l'œil CIE pour plus de précision.

2.2 Caractéristiques électriques

Électriquement, l'afficheur est conçu pour un fonctionnement à faible consommation. La tension directe (VF) par segment est typiquement de 2,6 V avec un maximum de 2,6 V lorsqu'il est attaqué à 20 mA. Le courant inverse (IR) par segment est spécifié à un maximum de 100 µA à VR=5 V, bien qu'il soit noté qu'un fonctionnement continu en polarisation inverse n'est pas prévu. Le rapport d'appariement de l'intensité lumineuse entre les segments est de 2:1 maximum à IF=1 mA, assurant un aspect uniforme sur l'afficheur. Une spécification de diaphonie de ≤ 2,5 % est définie pour minimiser l'illumination indésirable entre segments adjacents.

2.3 Valeurs maximales absolues

Le dispositif est conçu pour un fonctionnement robuste dans des limites spécifiées. La dissipation de puissance maximale par puce est de 70 mW. Le courant direct de crête par puce est de 60 mA, mais uniquement dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Le courant direct continu par puce est de 25 mA à 25°C, avec une déclassement linéaire de 0,28 mA/°C à mesure que la température augmente. La plage de température de fonctionnement et de stockage est de -35°C à +105°C. Pour l'assemblage, la température maximale de soudure est de 260°C pendant un maximum de 3 secondes à une distance de 1,6 mm sous le plan d'assise.

3. Informations mécaniques et de boîtier

3.1 Dimensions du boîtier

L'afficheur a une empreinte physique spécifique. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec des tolérances standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Les notes dimensionnelles clés incluent une tolérance de décalage de l'extrémité des broches de ±0,4 mm, une limite pour les corps étrangers sur les segments (≤10 mils), et une limite pour la contamination d'encre de surface (≤20 mils). La flexion du réflecteur ne doit pas dépasser 1 % de sa longueur. Le diamètre de trou de PCB recommandé pour les broches est de 1,0 mm. Un détail d'entretoise permet une tolérance de glissement de ±0,5 mm.

3.2 Configuration des broches et circuit interne

Le LTC-3620KG est un dispositif à configuration d'anode commune. Le tableau de connexion des broches est le suivant : la broche 2 est l'anode commune du Chiffre 1, la broche 6 pour le Chiffre 2, et la broche 8 pour le Chiffre 3. Les cathodes de segment sont attribuées à des broches spécifiques : A (Broche 13), B (Broche 12), C (Broche 4), D (Broche 5), E (Broche 3), F (Broche 16), et G (Broche 9). La broche 7 est la cathode pour les points décimaux (L / L1 / L2). Les broches 1, 10, 11, 14 et 15 sont notées comme n'ayant pas de connexion (NO PIN). Le schéma de circuit interne montre les connexions d'anode commune pour les trois chiffres, avec les segments de chaque chiffre connectés en parallèle à leurs broches de cathode respectives.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend une section pour les courbes de caractéristiques électriques et optiques typiques, mesurées à une température ambiante de 25°C sauf indication contraire. Ces courbes sont essentielles pour que les concepteurs comprennent le comportement du dispositif dans différentes conditions de fonctionnement. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes typiques pour un tel produit incluraient la relation entre le courant direct (IF) et la tension directe (VF), la relation entre le courant direct (IF) et l'intensité lumineuse (Iv), et la variation de l'intensité lumineuse avec la température ambiante. L'analyse de ces courbes permet de sélectionner le courant d'attaque optimal pour obtenir la luminosité souhaitée tout en maintenant l'efficacité et la longévité.

5. Recommandations de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est cruciale pour la fiabilité. La température maximale de soudure est explicitement définie à 260°C pour une durée maximale de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm sous le plan d'assise du composant. C'est un paramètre critique pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion pour éviter les dommages thermiques aux puces LED ou au boîtier plastique. Les concepteurs doivent s'assurer que leurs profils d'assemblage PCB respectent cette limite. De plus, les notes sur les tolérances dimensionnelles, telles que le décalage des broches et le glissement de l'entretoise, doivent être prises en compte lors de la conception du PCB et de la conception mécanique pour assurer un ajustement et un alignement corrects.

6. Suggestions d'application

6.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour les applications nécessitant des affichages numériques de taille moyenne et clairs. Les utilisations courantes incluent les panneaux d'instruments industriels, les équipements de test et de mesure, les dispositifs médicaux, les appareils grand public (comme les micro-ondes ou les fours), les terminaux de point de vente, et les afficheurs pour l'après-vente automobile. Sa haute luminosité et son large angle de vision le rendent adapté aux environnements à forte lumière ambiante ou où l'afficheur doit être lu sous différents angles.

6.2 Considérations de conception

Lors de la conception avec le LTC-3620KG, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Premièrement, la configuration à anode commune nécessite un circuit pilote à puits de courant (par exemple, un transistor ou un circuit intégré pilote LED dédié) pour contrôler les cathodes. Des résistances de limitation de courant sont obligatoires pour chaque cathode de segment afin de définir le courant direct et la luminosité souhaités, calculés sur la base de la tension d'alimentation et de la tension directe de la LED. La haute intensité lumineuse à faible courant (par exemple, 1 mA) permet des conceptions à très faible consommation. Les concepteurs doivent également tenir compte des limites de dissipation de puissance et mettre en œuvre un déclassement approprié si la température ambiante de fonctionnement est censée être élevée. La large plage de température de fonctionnement (-35°C à +105°C) le rend robuste pour les environnements difficiles.

7. Comparaison et différenciation technique

Le principal facteur de différenciation du LTC-3620KG est son utilisation du matériau semi-conducteur AlInGaP pour les puces LED vertes. Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED vertes GaP (Phosphure de Gallium) standard, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse et une luminosité significativement plus élevées pour le même courant d'attaque. Cela se traduit par une meilleure visibilité et une consommation d'énergie plus faible. La fonctionnalité "catégorisé pour l'intensité lumineuse" indique que les dispositifs sont triés ou classés en fonction de leur émission lumineuse, permettant une luminosité plus cohérente entre les lots de production et dans les afficheurs multi-chiffres. La construction sans plomb et conforme RoHS est en accord avec les réglementations environnementales mondiales.

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

Q : Quel est le but des connexions "NO PIN" ?

R : Les désignations "NO PIN" (Broches 1, 10, 11, 14, 15) sont probablement destinées à la symétrie mécanique et à la stabilité pendant le processus de moulage. Elles ne sont pas connectées électriquement à aucun composant interne et doivent être laissées non connectées (flottantes) dans le circuit.

Q : Comment contrôler les points décimaux ?

R : Les points décimaux (L, L1, L2) partagent une cathode commune sur la broche 7. Pour allumer un point décimal spécifique, vous devez activer (mettre à la masse) la broche 7 tout en activant également l'anode commune du chiffre où se trouve ce point décimal (broche 2, 6 ou 8). Le schéma interne clarifierait le mappage exact.

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement avec un microcontrôleur ?

R : C'est possible mais nécessite une conception soigneuse. Les broches GPIO d'un microcontrôleur peuvent généralement absorber ou fournir seulement un courant limité (souvent 20-25 mA). Étant donné que le courant continu par segment de l'afficheur est de 25 mA max, piloter plusieurs segments simultanément pourrait dépasser le courant total nominal du microcontrôleur. Il est fortement recommandé d'utiliser des transistors pilotes externes ou un circuit intégré pilote LED dédié pour gérer le courant et le multiplexage, protégeant ainsi le microcontrôleur.

Q : Que signifie "rapport d'appariement de l'intensité lumineuse 2:1" ?

R : Cette spécification signifie que l'intensité lumineuse du segment le plus brillant ne sera pas plus du double de l'intensité du segment le moins lumineux au sein du même dispositif, lorsqu'ils sont mesurés dans des conditions identiques (IF=1 mA). Cela assure un aspect raisonnablement uniforme, évitant qu'un segment paraisse beaucoup plus lumineux qu'un autre.

9. Exemple de conception et d'utilisation

Considérons la conception d'un affichage simple de voltmètre à 3 chiffres. Le microcontrôleur mesurerait une tension, la convertirait en un nombre à 3 chiffres, et devrait l'afficher. Les trois anodes communes du LTC-3620KG (Broches 2, 6, 8) seraient connectées au collecteur de trois transistors PNP (ou similaires), dont les bases sont contrôlées par des broches du microcontrôleur. Les sept cathodes de segment (Broches 3, 4, 5, 9, 12, 13, 16) et la cathode du point décimal (Broche 7) se connecteraient chacune à une résistance de limitation de courant puis au drain d'un MOSFET à canal N (ou similaire), dont la grille est contrôlée par le microcontrôleur. Le firmware implémenterait le multiplexage : activer le transistor pour le Chiffre 1, configurer les MOSFETs pour les segments nécessaires à l'affichage du premier chiffre, attendre un court instant, puis désactiver le Chiffre 1 et répéter pour les Chiffres 2 et 3 en succession rapide. Ce multiplexage réduit le nombre de broches pilotes requises et permet un éclairage constant et sans scintillement.

10. Introduction au principe de fonctionnement

Un afficheur LED 7 segments est un ensemble de diodes électroluminescentes disposées en forme de huit. Chacun des sept segments (étiquetés A à G) est une LED individuelle. Une LED supplémentaire est souvent utilisée pour un point décimal. Dans une configuration à anode commune comme le LTC-3620KG, les anodes de toutes les LED pour un chiffre donné sont connectées ensemble à une broche d'alimentation positive commune. La cathode de chaque segment LED individuel est amenée à une broche séparée. Pour allumer un segment spécifique, sa broche d'anode commune doit être portée à une tension supérieure à la tension de cathode (application d'une polarisation directe), et la broche de cathode correspondante doit être connectée à une tension inférieure (typiquement la masse via une résistance de limitation de courant). En contrôlant quelles broches de cathode sont mises à la masse pendant qu'une anode commune particulière est active, des caractères numériques ou alphanumériques spécifiques peuvent être formés.

11. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs LED 7 segments discrets restent pertinents pour des applications spécifiques, la tendance plus large dans la technologie des affichages va vers l'intégration et la flexibilité. Les circuits intégrés pilotes avec contrôleurs intégrés (pour l'horloge, la température, etc.) deviennent plus courants, simplifiant la conception. Il y a également un virage vers les boîtiers CMS (Composant Monté en Surface) pour l'assemblage automatisé, bien que les types à trous traversants comme celui-ci soient toujours appréciés pour le prototypage, la réparation et les environnements à fortes vibrations. En termes de matériaux, l'AlInGaP représente une étape avancée pour les LED rouges, oranges, ambre et vertes, mais pour les capacités en couleur complète, l'InGaN (Nitruire d'Indium Gallium) est la technologie dominante pour le bleu et le vert, et est souvent utilisée avec des phosphores pour créer de la lumière blanche. L'avenir pourrait voir plus de modules multi-chiffres hybrides ou personnalisables qui combinent affichage, pilote et logique d'interface en une seule unité compacte.