Fiche technique de l'afficheur LED LTC-2621JD-01 - Hauteur de chiffre 0,28 pouce - Hyper Rouge 650nm - Tension directe 2,6V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-2621JD-01 est un module d'affichage numérique triple chiffre compact et haute performance. Il est conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique claire et lumineuse dans un format réduit. La technologie de base utilise le matériau semi-conducteur AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium) pour produire une émission Hyper Rouge, offrant une luminosité et une efficacité supérieures par rapport aux LED rouges traditionnelles. Le dispositif présente un fond gris et des segments blancs pour un contraste élevé et une excellente lisibilité sous diverses conditions d'éclairage.

1.1 Avantages principaux

• Haute visibilité :Hauteur de chiffre de 0,28 pouce (7 mm) avec des segments continus et uniformes assurant une définition de caractère claire.
• Performances optiques :Une luminosité élevée et un rapport de contraste élevé sont obtenus grâce aux puces LED Hyper Rouge AlGaInP.
• Large angle de vision :Assure une luminosité et une couleur constantes sur une large plage de vision.
• Faible consommation d'énergie :Une conception efficace nécessite un courant d'attaque minimal pour fonctionner.
• Fiabilité :La construction à semi-conducteur garantit une longue durée de vie opérationnelle et une résistance aux chocs et vibrations.
• Standardisation :Les dispositifs sont catégorisés (binnés) selon l'intensité lumineuse, permettant un appariement de luminosité cohérent dans les applications multi-unités.
• Conformité environnementale :Le boîtier est sans plomb et conforme aux directives RoHS.

1.2 Applications cibles

Cet afficheur convient à une large gamme d'équipements électroniques nécessitant une indication numérique. Les applications typiques incluent les tableaux de bord d'instrumentation, les équipements de test et mesure, les terminaux de point de vente, les contrôleurs industriels et les appareils grand public. Sa fiabilité le rend approprié pour un usage général où la présentation claire de données numériques est essentielle.

2. Spécifications techniques et interprétation objective

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW. Cela limite l'effet combiné du courant direct et de la chute de tension aux bornes d'un segment.
• Courant direct de crête par segment :90 mA (à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms). Pour un fonctionnement en impulsions uniquement, pas en continu.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C, déclassement linéaire de 0,28 mA/°C au-dessus de 25°C. C'est le paramètre clé pour la conception en courant continu ou moyen.
• Tension inverse par segment :5 V. Le dépassement de cette valeur peut provoquer une défaillance immédiate et catastrophique.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +105°C. Le dispositif est conçu pour des plages de température industrielles.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de fonctionnement typiques mesurés à Ta=25°C, définissant les performances attendues dans des conditions normales.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :320 à 850 µcd à I_F=1mA. Cette large plage indique que le dispositif est disponible dans différents bins de luminosité (voir section 2.3).
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :650 nm (Hyper Rouge).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :636 nm. C'est la longueur d'onde perçue par l'œil humain.
• Tension directe par segment (V_F) :2,1V à 2,6V à I_F=20mA. La conception du circuit doit tenir compte de cette plage pour assurer une régulation de courant correcte.
• Courant inverse par segment (I_R) :100 µA maximum à V_R=5V.

2.3 Explication du système de binning

L'intensité lumineuse est catégorisée en bins pour assurer l'uniformité. Le tableau des bins fourni montre les grades F à K, avec des plages d'intensité allant de 321-500 µcd (F) jusqu'à 2101-3400 µcd (K) lorsqu'ils sont mesurés à un courant d'attaque plus élevé de 10mA. Une tolérance de ±15% s'applique au sein de chaque bin. Pour les applications utilisant plusieurs afficheurs côte à côte, il est fortement recommandé de spécifier le même grade de bin pour éviter des différences de luminosité perceptibles (inégalité de teinte).

3. Informations mécaniques et sur le boîtier

3.1 Dimensions du boîtier

L'afficheur est conforme à un empreinte standard de boîtier double en ligne (DIP). Les notes dimensionnelles clés incluent : toutes les dimensions principales sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm, et la tolérance de décalage de la pointe des broches est de +0,4 mm. Les concepteurs doivent se référer au dessin coté détaillé à la page 3 de la fiche technique pour les mesures exactes de la conception du PCB, incluant le plan d'assise, la hauteur totale, la largeur et l'espacement des broches.

3.2 Configuration des broches et circuit interne

Le dispositif a une configuration à 16 broches, bien que toutes les positions ne soient pas peuplées (les broches 10, 11, 14 sont \"SANS BROCHES\"). C'est un afficheur à anode commune multiplexé. Le schéma de circuit interne montre trois broches d'anode commune (pour le Chiffre 1, Chiffre 2, Chiffre 3) et des broches de cathode séparées pour chaque segment (A-G, DP) et pour les segments du deux-points (L1, L2, L3). La broche 13 sert d'anode commune pour les points du deux-points. Cette structure nécessite un schéma d'attaque multiplexé où les anodes sont activées séquentiellement tandis que les cathodes des segments correspondants sont mises à la masse.

4. Guide d'application et considérations de conception

4.1 Conception du circuit d'attaque

• Attaque en courant :L'attaque en courant constant est fortement recommandée par rapport à l'attaque en tension constante pour assurer une intensité lumineuse et une longévité constantes, car la tension directe (V_F) présente une plage.
• Limitation de courant :Le circuit doit être conçu pour ne jamais dépasser le courant continu maximal absolu, en tenant compte du déclassement en température ambiante.
• Protection contre la tension inverse :Le circuit d'attaque doit intégrer une protection (par exemple, des résistances en série, des diodes de clamp) pour empêcher l'application d'une tension inverse ou de pics de tension sur les segments LED lors des cycles d'alimentation.
• Multiplexage :Une fréquence de multiplexage appropriée (typiquement >100Hz) doit être utilisée pour éviter le scintillement visible. Le courant de crête dans un schéma multiplexé peut être plus élevé que le courant continu moyen mais doit rester dans les limites du courant de crête nominal.

4.2 Gestion thermique et environnementale

• Dissipation thermique :Dépasser le courant de fonctionnement recommandé ou la température ambiante accélérera la dégradation de la sortie lumineuse et peut entraîner une défaillance prématurée. Une surface de cuivre de PCB adéquate ou d'autres dissipateurs thermiques peuvent être nécessaires dans les environnements à haute température.
• Condensation :Les changements rapides de température dans des environnements humides doivent être évités, car la condensation sur la surface de l'afficheur peut causer des problèmes optiques ou des fuites électriques.
• Contrainte mécanique :Aucune force anormale ne doit être appliquée sur le corps de l'afficheur pendant l'assemblage. Des outils appropriés doivent être utilisés.

4.3 Stockage et manipulation

Pour le stockage à long terme de l'afficheur LED dans son emballage d'origine, des conditions de 5°C à 30°C et inférieures à 60% d'humidité relative sont recommandées. S'il est stocké en dehors d'un sac barrière à l'humidité ou si le sac a été ouvert pendant plus de six mois, il est conseillé de cuire les composants à 60°C pendant 48 heures avant utilisation et de terminer l'assemblage dans la semaine pour prévenir l'oxydation des broches et assurer la soudabilité.

5. Guide de soudage et d'assemblage

La fiche technique spécifie les conditions de soudage : le composant doit être soumis à 260°C pendant 3 secondes, mesuré à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) sous le plan d'assise. Ceci est une référence typique de profil de refusion. La température du corps du composant lui-même ne doit pas dépasser la température de stockage maximale de 105°C pendant le processus d'assemblage. Les profils de refusion standard pour la soudure sans plomb peuvent être utilisés avec un profilage thermique minutieux pour répondre à ces critères.

6. Courbes de performance et analyse

La fiche technique fait référence à des courbes de performance typiques qui incluraient normalement :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct :Montre la relation non linéaire entre le courant d'attaque et la sortie lumineuse.
• Tension directe en fonction du courant direct :Illustre la courbe caractéristique de la diode.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Démontre la diminution de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant l'intensité de la lumière émise en fonction des longueurs d'onde, centré autour de 650nm.

Ces courbes sont cruciales pour les concepteurs afin d'optimiser les conditions d'attaque pour une exigence de luminosité spécifique tout en maintenant l'efficacité et la fiabilité sur la plage de température de fonctionnement prévue.

7. Comparaison et différenciation technique

Le principal facteur de différenciation du LTC-2621JD-01 est son utilisation de la technologie Hyper Rouge AlGaInP. Comparé aux anciennes LED GaAsP ou aux LED rouges standard GaP, l'AlGaInP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, résultant en une plus grande luminosité pour le même courant d'attaque, ou une luminosité équivalente à une puissance inférieure. La désignation \"Hyper Rouge\" indique une couleur rouge plus profonde et plus saturée (crête à 650nm) par rapport aux LED rouges standard, qui ont souvent une longueur d'onde dominante autour de 630-635nm. La hauteur de chiffre de 0,28 pouce offre un équilibre entre lisibilité et économie d'espace sur la carte.

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

Q : Puis-je attaquer cet afficheur directement avec une broche de microcontrôleur 5V ?

R : Non. La tension directe n'est que de 2,1-2,6V. L'attaquer directement avec 5V provoquerait un courant excessif et détruirait le segment. Une résistance de limitation de courant ou, de préférence, un circuit d'attaque à courant constant est requis.

Q : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête (650nm) et la Longueur d'onde dominante (636nm) ?

R : La longueur d'onde de crête est l'endroit où la sortie spectrale est physiquement la plus forte. La longueur d'onde dominante est la couleur à longueur d'onde unique qui serait perçue comme correspondant à la couleur de la LED par l'œil humain, ce qui est influencé par toute la courbe spectrale. Les deux sont des spécifications standard.

Q : Pourquoi le binning est-il important ?

R : Le processus de fabrication crée des variations naturelles de luminosité. Le binning trie les LED en groupes avec des performances similaires. Utiliser des afficheurs du même bin dans une application multi-unités assure une apparence uniforme.

Q : Comment calculer la résistance de limitation de courant requise ?

R : Utilisez la Loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale (2,6V) de la fiche technique pour s'assurer qu'une tension suffisante est disponible pour atteindre le I_Fsouhaité dans toutes les conditions. Par exemple, avec une alimentation 5V et un I_Fcible de 20mA : R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ω. Vérifiez toujours également la dissipation de puissance dans la résistance.

9. Exemple de conception et de cas d'utilisation

Scénario :Conception d'un affichage voltmètre simple 3 chiffres pour une alimentation de laboratoire.

Mise en œuvre :Un microcontrôleur avec suffisamment de broches d'E/S serait utilisé. Trois broches seraient configurées comme sorties numériques pour attaquer les anodes des chiffres (broches 2, 5, 8) via de petits transistors NPN ou MOSFET. Sept ou huit autres broches attaqueraient les cathodes des segments (broches 1, 3, 4, 6, 7, 12, 15, 16) via des résistances de limitation de courant ou un circuit intégré d'attaque LED dédié capable de puits de courant constant. Le firmware du microcontrôleur implémenterait le multiplexage : activer le transistor pour le Chiffre 1, définir le motif de cathode pour le nombre souhaité sur le Chiffre 1, attendre un court instant (par exemple, 2ms), désactiver le Chiffre 1, et répéter pour les Chiffres 2 et 3. Ce cycle s'exécuterait en continu. La luminosité peut être ajustée en faisant varier la valeur des résistances de limitation de courant ou le cycle de service du multiplexage.

10. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED (Diode Électroluminescente) est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, les électrons du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p dans la région de déplétion. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière est déterminée par le gap énergétique du matériau semi-conducteur utilisé. L'AlGaInP a un gap correspondant à la lumière rouge/orange/ambre. Dans cet afficheur multiplexé, les segments individuels sont des LED. En alimentant sélectivement l'anode commune d'un chiffre et en mettant à la masse les cathodes de segments spécifiques, ces segments s'allument pour former un chiffre.

11. Tendances technologiques

La tendance pour les technologies d'affichage comme celle-ci va vers une efficacité plus élevée, une consommation d'énergie plus faible et une intégration accrue. Bien que les afficheurs à chiffres LED discrets restent populaires pour leur simplicité, leur luminosité et leur large angle de vision, ils sont de plus en plus complétés ou remplacés dans certaines applications par des solutions plus intégrées comme les afficheurs OLED (LED Organiques) ou les TFT-LCD, qui offrent des capacités graphiques. Cependant, pour les applications nécessitant des lectures numériques extrêmement lumineuses, robustes et simples, en particulier dans des environnements industriels ou extérieurs, les afficheurs à chiffres LED comme le LTC-2621JD-01 continuent d'être un choix fiable et rentable. Les développements futurs pourraient voir des matériaux encore plus efficaces et peut-être des circuits d'attaque intégrés dans le boîtier de l'afficheur lui-même.