Fiche technique LTD-4608JG - Afficheur LED double chiffre 0,4 pouces - Hauteur de chiffre 10,0mm - Vert

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTD-4608JG est un afficheur sept segments double chiffre compact et haute performance, conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique claire avec une faible consommation d'énergie. Sa fonction principale est de fournir une sortie numérique visuelle dans les appareils électroniques tels que les panneaux d'instrumentation, les équipements de test, l'électronique grand public et les commandes industrielles. L'avantage fondamental de ce dispositif réside dans l'utilisation du matériau semi-conducteur avancé AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour les puces LED, offrant une efficacité et une pureté de couleur supérieures aux technologies plus anciennes. Le marché cible inclut les concepteurs et ingénieurs travaillant sur les appareils portables, les équipements alimentés par batterie, et toute application où l'encombrement, l'efficacité énergétique et la lisibilité sont des contraintes critiques.

1.1 Caractéristiques clés et avantages fondamentaux

• Hauteur de chiffre de 0,4 pouce (10,0 mm) :Offre une taille de caractère adaptée aux distances de vision moyenne, équilibrant visibilité et empreinte du composant.
• Segments continus et uniformes :Garantit un aspect lisse et professionnel des chiffres affichés, sans espace visible ni irrégularité dans l'émission lumineuse.
• Faible exigence en puissance :Conçu pour l'efficacité énergétique, idéal pour les appareils fonctionnant sur batterie. Il fonctionne avec un courant direct typique de 1 mA pour la mesure standard de l'intensité lumineuse.
• Haute luminosité et contraste élevé :Le matériau AlInGaP et la face grise avec segments blancs créent une excellente luminosité et un rapport de contraste élevé, assurant la lisibilité même dans des conditions ambiantes très éclairées.
• Large angle de vision :Offre une sortie lumineuse et une couleur constantes sur un large angle de vision, améliorant l'utilisabilité depuis différentes perspectives.
• Fiabilité à l'état solide :En tant que dispositif à LED, il offre une longue durée de vie opérationnelle, une résistance aux chocs et des temps de commutation rapides par rapport aux technologies d'affichage mécaniques ou autres.
• Catégorisé selon l'intensité lumineuse :Les unités sont triées selon leur flux lumineux, permettant un appariement cohérent de la luminosité dans les applications multi-chiffres ou multi-dispositifs.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des caractéristiques électriques et optiques définies dans la fiche technique, expliquant leur importance pour la conception et l'application.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ce sont les limites de contrainte qui ne doivent en aucun cas être dépassées pour éviter une détérioration permanente du dispositif.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW. C'est la puissance maximale pouvant être dissipée en toute sécurité sous forme de chaleur par un seul segment LED.
• Courant direct de crête par segment :60 mA (à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion de 0,1 ms). Cette valeur est pour un fonctionnement en impulsions brèves, utile pour le multiplexage ou pour atteindre une luminosité instantanée plus élevée.
• Courant direct continu par segment :25 mA (à 25°C). C'est le courant continu maximal pour un fonctionnement en continu. La fiche technique spécifie un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C au-dessus de 25°C, ce qui signifie que le courant continu admissible diminue lorsque la température ambiante augmente pour gérer la charge thermique.
• Tension inverse par segment :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut endommager la jonction LED.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C. Le dispositif est conçu pour des environnements à température de qualité industrielle.
• Température de soudure :260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise. Cela définit le profil de soudage par refusion pour éviter les dommages thermiques pendant l'assemblage.

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

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de test spécifiées.

• Intensité lumineuse moyenne (Iv) :320 à 850 µcd (min à max) à un courant direct (IF) de 1 mA. Cette large plage indique le processus de tri ; les concepteurs doivent en tenir compte ou sélectionner des pièces triées pour une apparence uniforme. La valeur typique se situe probablement au milieu de cette plage.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λp) :571 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle l'intensité de la lumière émise est la plus élevée, la plaçant dans la région du vert pur du spectre visible.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm (typique). Cela mesure la pureté spectrale. Une demi-largeur plus étroite indique une couleur verte plus monochromatique et saturée.
• Longueur d'onde dominante (λd) :572 nm (typique). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, correspondant étroitement à la longueur d'onde de crête pour ce dispositif.
• Tension directe par segment (VF) :2,05 V à 2,6 V (typique) à IF=20 mA. C'est la chute de tension aux bornes d'un segment LED lorsqu'il conduit. Elle est cruciale pour la conception du circuit de limitation de courant. La variation est due aux tolérances normales de fabrication des semi-conducteurs.
• Courant inverse par segment (IR) :100 µA (max) à VR=5 V. C'est le faible courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse à sa valeur maximale.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse (Iv-m) :2:1 (max). Cela spécifie le rapport maximal admissible entre le segment le plus lumineux et le plus faible au sein d'un même dispositif ou entre des dispositifs du même tri, assurant une uniformité visuelle.

3. Explication du système de tri

La fiche technique indique que le dispositif est "Catégorisé selon l'intensité lumineuse". Cela fait référence à un processus de tri (binning) post-production.

• Tri par intensité lumineuse :Comme le montre la plage Iv (320-850 µcd @1mA), les LED sont triées en groupes en fonction de leur flux lumineux mesuré. Cela permet aux fabricants de proposer des pièces avec une luminosité minimale garantie ou de vendre des pièces dans des plages d'intensité plus serrées à un prix supérieur. Les concepteurs doivent spécifier le tri requis ou être prêts à accepter une variation de luminosité dans leur nomenclature.
• Tri par longueur d'onde/couleur :Bien que non détaillé explicitement avec plusieurs codes, les spécifications typiques serrées pour λp (571 nm) et λd (572 nm) suggèrent un processus de fabrication contrôlé. Pour les applications critiques en couleur, des pièces peuvent être disponibles dans des tris de longueur d'onde spécifiques.
• Tri par tension directe :La plage VF (2,05-2,6 V) représente l'étalement naturel. Pour les applications où la conception de l'alimentation est extrêmement sensible, sélectionner des pièces d'un tri de tension spécifique peut être bénéfique.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux "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 :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct (Courbe I-V) :Ce graphique montre comment le flux lumineux augmente avec le courant. Il est généralement linéaire à faible courant mais peut saturer à des courants plus élevés en raison des effets thermiques. Le point de test à 1 mA pour Iv indique un fonctionnement dans la région linéaire efficace.
• Tension directe en fonction du courant direct :Montre la relation exponentielle, critique pour la conception des pilotes à courant constant.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Démontre comment le flux lumineux diminue lorsque la température augmente. C'est une considération clé pour les environnements à haute température.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité lumineuse en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~571 nm et la demi-largeur étroite, confirmant la couleur verte pure.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions et dessin du boîtier

Le dispositif a un boîtier double en ligne (DIP) standard à 10 broches. Notes dimensionnelles clés de la fiche technique : toutes les dimensions sont en millimètres, avec des tolérances standard de ±0,25 mm (0,01") sauf indication contraire. Le dessin détaillerait la longueur, largeur, hauteur totale, l'espacement des chiffres, les dimensions des segments et l'espacement des broches (probablement un pas standard de 0,1" / 2,54 mm).

5.2 Connexion des broches et identification de la polarité

Le dispositif utilise une configuration àanode communepour le multiplexage. Le schéma de circuit interne montre deux anodes communes (une pour chaque chiffre) et des cathodes individuelles pour chaque segment (A-G et DP).

Brochage :

1 : Cathode C

2 : Cathode D.P. (Point décimal)

3 : Cathode E

4 : Anode commune (Chiffre 2)

5 : Cathode D

6 : Cathode F

7 : Cathode G

8 : Cathode B

9 : Anode commune (Chiffre 1)

10 : Cathode A

La polarité est clairement indiquée par la désignation "Anode commune". Le boîtier physique a probablement une encoche ou un point près de la broche 1 pour l'orientation.

6. Directives de soudage et d'assemblage

• Paramètres de soudage par refusion :Conformément aux valeurs maximales absolues, le profil de soudage recommandé est de 260°C pendant 3 secondes, mesuré à un point situé à 1,6 mm en dessous du corps du boîtier. Il s'agit d'une condition standard de refusion sans plomb.
• Précautions :
  • Éviter les contraintes mécaniques sur les broches lors de l'insertion.
  • S'assurer que la température de la pointe du fer à souder est contrôlée pour éviter de dépasser la température maximale du boîtier.
  • Utiliser un flux approprié et des procédures de nettoyage si nécessaire.
• Conditions de stockage :Stocker dans un environnement sec et anti-statique dans la plage de température spécifiée (-35°C à +85°C). Éviter l'exposition à une humidité élevée ou à des gaz corrosifs.

7. Emballage et informations de commande

• Spécification d'emballage :Typiquement, ces afficheurs sont fournis dans des tubes ou plateaux anti-statiques pour protéger les broches et la lentille des dommages et des décharges électrostatiques (ESD).
• Règle de numérotation des modèles :Le numéro de pièce LTD-4608JG suit probablement un système de codage interne où "LTD" signifie la famille de produits (afficheur LED), "4608" indique la taille et le type (0,4" 2 chiffres), et "JG" spécifie la couleur (Vert) et éventuellement d'autres variantes comme le point décimal à droite (comme indiqué dans la description).

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Multimètres numériques et pinces ampèremétriques
• Alimentations de laboratoire et charges électroniques
• Indicateurs de contrôle de processus
• Affichages d'équipements de fitness
• Compteurs automobiles du marché secondaire (pour usage intérieur)
• Minuteries et compteurs d'appareils grand public

8.2 Considérations de conception

• Circuit de commande :Utiliser des pilotes à courant constant ou des résistances de limitation de courant pour chaque ligne de cathode. Pour multiplexer les deux chiffres, commuter les anodes communes (broches 4 et 9) séquentiellement à une fréquence suffisamment élevée pour éviter le scintillement (typiquement >60 Hz).
• Calcul du courant :Basé sur la luminosité souhaitée et la courbe VF. Par exemple, pour atteindre une luminosité typique à 1 mA avec une alimentation de 5 V et une VF de 2,3 V, la résistance de limitation serait R = (V_alim - VF) / I_F = (5 - 2,3) / 0,001 = 2700 Ω.
• Interface microcontrôleur :Les cathodes peuvent être pilotées directement par les broches GPIO d'un microcontrôleur (courant de puits) si le courant par segment est dans la capacité de puits du MCU, ou via des réseaux de transistors/MOSFET pour des courants plus élevés.
• Angle de vision :Tirer parti du large angle de vision en montant l'afficheur perpendiculairement à la ligne de visée principale de l'utilisateur.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED vertes standard au GaP (Phosphure de Gallium) ou les LED rouges au GaAsP, le LTD-4608JG à base d'AlInGaP offre :

• Efficacité et luminosité supérieures :Plus de flux lumineux par milliampère de courant.
• Saturation des couleurs supérieure :Une demi-largeur spectrale plus étroite donne un vert plus pur et visuellement distinct.
• Meilleure stabilité thermique :L'AlInGaP maintient généralement mieux ses performances sur les plages de température que certains matériaux plus anciens.
• Comparé aux écrans LCD rétroéclairés par LED blanches modernes, ce dispositif offre un contraste plus élevé en plein soleil, une consommation d'énergie plus faible pour les affichages numériques simples, et une interface extrêmement simple (commande directe vs contrôleur LCD).

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

Q1 : Quel est l'objectif du "Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse" de 2:1 ?

R1 : Ce ratio assure la cohérence visuelle. Cela signifie qu'au sein d'une unité d'affichage, aucun segment ne sera plus de deux fois plus lumineux que le segment le plus faible. Cela empêche les chiffres éclairés de manière inégale, qui pourraient être confondus avec un chiffre différent (par exemple, un "8" avec un segment faible ressemblant à un "0").

Q2 : Puis-je piloter cet afficheur avec un système microcontrôleur 3,3 V ?

R2 : Oui, mais une conception minutieuse est nécessaire. La VF typique est de 2,05-2,6 V. Avec une alimentation de 3,3 V, la marge de tension pour une résistance de limitation est très faible (3,3 - 2,6 = 0,7 V). Vous devez calculer la valeur de la résistance avec précision (par exemple, pour 1 mA : R = 0,7 V / 0,001 A = 700 Ω). Assurez-vous que la broche du MCU peut absorber le courant requis. Un circuit intégré pilote à courant constant est souvent une solution plus fiable pour les alimentations basse tension.

Q3 : Pourquoi y a-t-il deux valeurs de courant différentes (continu 25 mA et crête 60 mA) ?

R3 : La valeur continue de 25 mA est pour le fonctionnement en DC, limitée par la dissipation thermique moyenne. La valeur de crête de 60 mA permet une luminosité instantanée plus élevée dans un système multiplexé. En multiplexage, chaque chiffre n'est alimenté qu'une fraction du temps (cycle de service). Le courant de crête plus élevé pendant son temps "actif" crée une luminosité moyenne perçue plus élevée, tandis que le courant moyen plus faible maintient le dispositif dans ses limites thermiques.

11. Étude de cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'une lecture de voltmètre simple à 2 chiffres

Un concepteur crée un voltmètre compact pour afficher 0,0 V à 9,9 V. Il sélectionne le LTD-4608JG pour sa petite taille, sa faible consommation et son affichage vert clair. Le système utilise un microcontrôleur avec un convertisseur analogique-numérique (CAN) pour mesurer la tension.

• Conception du circuit :Les broches de port du microcontrôleur sont connectées aux cathodes des segments (A-G, DP) via des résistances de limitation de courant de 220 Ω (calculées pour ~3 mA par segment à 5 V). Deux autres broches GPIO pilotent des transistors PNP (ou MOSFET à canal P) qui commutent les anodes communes (Chiffre 1 et Chiffre 2) vers l'alimentation 5 V.
• Logiciel :Le micrologiciel lit le CAN, convertit la valeur en deux chiffres BCD, et utilise une table de correspondance pour déterminer quels segments allumer pour chaque chiffre (0-9). Il multiplexe ensuite : il active le transistor pour le Chiffre 1, définit les motifs de cathode pour le premier chiffre, attend 5 ms, désactive le Chiffre 1, active le transistor pour le Chiffre 2, définit les motifs de cathode pour le deuxième chiffre, attend 5 ms, et répète. Cette fréquence de rafraîchissement de 100 Hz élimine le scintillement visible.
• Résultat :Une lecture à deux chiffres claire et stable, consommant un minimum de ressources et d'énergie du microcontrôleur.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTD-4608JG fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction (environ 2 V pour l'AlInGaP) est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p se recombinent dans la région active. Dans les LED AlInGaP, cette recombinaison libère de l'énergie principalement sous forme de photons avec une longueur d'onde correspondant à la partie verte du spectre (~571 nm). La composition spécifique de l'alliage d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure détermine l'énergie de la bande interdite et donc la couleur de la lumière émise. Le substrat de GaAs non transparent aide à réfléchir la lumière vers le haut, améliorant l'efficacité globale d'extraction de la lumière depuis la surface supérieure. Les sept segments sont des puces LED individuelles câblées selon le motif d'un chiffre, permettant de former n'importe quel nombre de 0 à 9 (et certaines lettres) en activant sélectivement des combinaisons de ces segments.

13. Tendances et évolutions technologiques

Bien que les afficheurs LED sept segments restent une solution robuste et économique pour les lectures numériques, le domaine plus large de la technologie d'affichage évolue. Les tendances pertinentes pour le domaine de ce produit incluent :

• Efficacité accrue :La recherche continue sur les matériaux semi-conducteurs, y compris les améliorations de l'AlInGaP et le développement de matériaux comme l'InGaN pour d'autres couleurs, continue d'augmenter l'efficacité lumens-par-watt, permettant des affichages plus lumineux à des courants plus faibles.
• Miniaturisation :Il y a une constante poussée pour des pas de pixels plus petits et une densité plus élevée, bien que pour les afficheurs sept segments standard, la taille de 0,4" représente un point optimal bien établi pour de nombreuses applications.
• Intégration :Certains afficheurs modernes intègrent le circuit intégré de commande et même une interface microcontrôleur (comme I2C ou SPI) directement dans le boîtier, simplifiant la conception du circuit externe. Le LTD-4608JG représente l'approche traditionnelle discrète qui offre une flexibilité maximale et un coût réduit pour les conceptions à grand volume et sensibles au coût.
• Concurrence des technologies alternatives :Les écrans OLED (LED organiques) offrent un excellent contraste et des angles de vision et deviennent plus abordables pour les petits affichages de forme personnalisée. Cependant, pour les indicateurs numériques simples, à haute luminosité et faible consommation, les afficheurs à segments LED traditionnels comme le LTD-4608JG conservent des avantages significatifs en termes de longévité, robustesse et lisibilité au soleil.