Fiche technique du module d'affichage numérique LED jaune LTD-323JS - Hauteur de chiffre 7,62 mm - Tension directe 2,6 V - Puissance dissipée 70 mW

1. Vue d'ensemble du produit

Ce dispositif est un module d'affichage à hauteur de chiffre de 0,3 pouce (7,62 mm). Il est conçu pour fournir une sortie numérique claire et très visible dans un facteur de forme compact. La technologie de cœur utilise des puces LED jaunes AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium). Ces puces sont fabriquées sur un substrat non transparent en GaAs (Arséniure de Gallium), ce qui contribue au contraste et aux performances de l'affichage. Le design visuel présente une face noire avec des segments blancs, optimisant la lisibilité en améliorant le contraste entre les zones allumées et éteintes.

1.1 Avantages principaux et marché cible

L'afficheur offre plusieurs avantages clés qui le rendent adapté à une gamme d'applications. Ses principaux atouts incluent une faible consommation d'énergie, essentielle pour les appareils fonctionnant sur batterie ou à haute efficacité énergétique. Il procure une luminosité et un contraste élevés, garantissant une bonne lisibilité même dans des environnements très éclairés. Le large angle de vision permet de lire les informations affichées depuis diverses positions. L'appareil bénéficie d'une fiabilité à semi-conducteurs, ce qui signifie l'absence de pièces mobiles et une durée de vie opérationnelle généralement plus longue par rapport à d'autres technologies d'affichage. Il est catégorisé selon l'intensité lumineuse, indiquant une performance et un contrôle qualité constants. Les segments continus et uniformes contribuent à une excellente apparence des caractères. Cette combinaison de caractéristiques rend l'afficheur idéal pour des applications telles que les tableaux de bord d'instrumentation, les équipements de test, l'électronique grand public, les commandes industrielles et tout appareil nécessitant une lecture numérique fiable, claire et efficace.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et colorimétriques

Les performances photométriques et colorimétriques sont définies dans des conditions de test spécifiques. L'intensité lumineuse moyenne (Iv) est spécifiée avec un minimum de 320 µcd, une valeur typique de 800 µcd, et aucun maximum indiqué, lorsqu'elle est mesurée à un courant direct (IF) de 1 mA. Ce paramètre indique la luminosité perçue des segments allumés. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est de 588 nm, mesurée à IF=20 mA, plaçant la sortie fermement dans la région jaune du spectre visible. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 15 nm (à IF=20 mA), décrivant la pureté spectrale ou l'étroitesse de la bande de longueur d'onde de la lumière émise ; une valeur plus petite indique une couleur plus monochromatique. La longueur d'onde dominante (λd) est de 587 nm (à IF=20 mA), qui est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain pour correspondre à la couleur de la lumière. L'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'une combinaison capteur/filtre qui approxime la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, garantissant que la mesure correspond à la vision humaine.

2.2 Paramètres électriques

Les spécifications électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement. La tension directe par segment (VF) a une valeur typique de 2,6 V et un maximum de 2,6 V lorsque le courant direct est de 20 mA. C'est la chute de tension aux bornes d'un segment LED lorsqu'il conduit. Le courant inverse par segment (IR) a un maximum de 100 µA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5 V est appliquée, indiquant le niveau de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse. Le rapport d'appariement d'intensité lumineuse (IV-m) est spécifié à 2:1 (à IF=1 mA). Ce rapport définit la variation maximale admissible de luminosité entre différents segments d'un même chiffre ou entre les chiffres, assurant une uniformité visuelle.

2.3 Valeurs maximales absolues et caractéristiques thermiques

Ces valeurs spécifient les limites au-delà desquelles des dommages permanents à l'appareil peuvent survenir. La puissance dissipée maximale par segment est de 70 mW. Le courant direct de crête par segment est de 60 mA, mais cela n'est permis qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Le courant direct continu par segment est de 25 mA à 25°C. Il est important de noter que ce courant doit être déclassé linéairement de 0,33 mA pour chaque degré Celsius au-dessus de 25°C. Par exemple, à 50°C, le courant continu maximal serait de 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA. Ce déclassement est crucial pour un fonctionnement fiable à des températures élevées. La tension inverse maximale par segment est de 5 V. La plage de température de fonctionnement et de stockage est de -35°C à +85°C. La température maximale de soudure est de 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm en dessous du plan d'assise du composant.

3. Explication du système de catégorisation

La fiche technique indique que l'appareil est catégorisé selon l'intensité lumineuse. Cela implique un processus de tri ou de classement où les unités sont triées en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant de test standard (probablement 1 mA ou 20 mA). Cela garantit que les clients reçoivent des afficheurs avec des niveaux de luminosité constants. Bien que les codes ou plages de tri spécifiques ne soient pas détaillés dans ce document, un tel système implique généralement de regrouper les dispositifs en catégories (par exemple, haute luminosité, luminosité standard) pour répondre à différentes exigences d'application ou garantir un niveau de performance minimum. Le rapport d'appariement d'intensité lumineuse de 2:1 est une spécification connexe qui contrôle la variation au sein d'un même dispositif.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques électriques/optiques typiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, les courbes standard pour de tels dispositifs incluraient typiquement :Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V): Cette courbe montre la relation entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Elle est non linéaire, avec une tension de "genou" caractéristique (autour de la Vf typique de 2,6 V) au-dessus de laquelle le courant augmente rapidement avec de petites augmentations de tension.Intensité lumineuse vs Courant direct (Courbe L-I): Ce tracé montre comment le flux lumineux augmente avec l'augmentation du courant de commande. Il est généralement linéaire sur une plage mais peut saturer à des courants très élevés.Intensité lumineuse vs Température ambiante: Cette courbe démontre comment le flux lumineux diminue lorsque la température ambiante augmente, soulignant l'importance de la gestion thermique et du déclassement du courant.Distribution spectrale: Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à 588 nm et la demi-largeur de 15 nm, confirmant l'émission de lumière jaune.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dessin dimensionnel

Les dimensions du boîtier sont fournies dans un dessin (référencé mais non détaillé dans le texte). Toutes les dimensions sont spécifiées en millimètres (mm). La tolérance standard pour ces dimensions est de ±0,25 mm (ce qui équivaut à ±0,01 pouce) sauf indication contraire dans une note de caractéristique spécifique. Ce dessin est essentiel pour la conception du PCB (Carte de Circuit Imprimé), garantissant que l'empreinte et le motif de trous correspondent au dispositif physique.

5.2 Brochage et identification de la polarité

Le dispositif a une configuration à 10 broches. C'est un afficheur à anode commune duplex (deux chiffres). Le brochage est le suivant : Broche 1 : Cathode G ; Broche 2 : Pas de broche (probablement un espace réservé mécanique ou inutilisé) ; Broche 3 : Cathode A ; Broche 4 : Cathode F ; Broche 5 : Anode Commune (Chiffre 2) ; Broche 6 : Cathode D ; Broche 7 : Cathode E ; Broche 8 : Cathode C ; Broche 9 : Cathode B ; Broche 10 : Anode Commune (Chiffre 1). La configuration "anode commune" signifie que les anodes des LED pour chaque chiffre sont connectées ensemble en interne. Pour allumer un segment, sa broche de cathode correspondante doit être mise à un niveau bas (connectée à la masse ou à un puits de courant) tandis que la broche d'anode commune de son chiffre est mise à un niveau haut (connectée à l'alimentation positive via une résistance de limitation de courant).

5.3 Schéma de circuit interne

Un schéma de circuit interne est référencé. Pour un afficheur 7 segments à deux chiffres et anode commune, ce schéma montrerait typiquement : Deux nœuds d'anode commune, un pour chaque chiffre (broches 10 et 5). Sept lignes de cathode (A, B, C, D, E, F, G), chacune connectée au segment LED correspondant dans les deux chiffres. Chaque segment LED (par exemple, le segment "A" du chiffre 1 et le segment "A" du chiffre 2) partage la même broche de cathode mais a son anode connectée à l'anode commune respective de son chiffre. Cet arrangement de multiplexage réduit le nombre total de broches nécessaires pour contrôler l'affichage.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La principale spécification d'assemblage fournie concerne le processus de soudure. Le dispositif peut supporter une température de soudure maximale de 260°C. Cette exposition doit être limitée à une durée maximale de 3 secondes. La température est mesurée à 1,6 mm en dessous du plan d'assise du composant sur le PCB. Cette recommandation est essentielle pour les processus de soudure à la vague ou par refusion afin de prévenir les dommages thermiques aux puces LED ou au boîtier plastique. Pour la soudure manuelle, un fer à souder à température contrôlée doit être utilisé avec un temps de contact minimal. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage pour protéger les jonctions semi-conductrices.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est bien adapté à toute application nécessitant une indication numérique claire et fiable. Exemples : Multimètres numériques et oscilloscopes. Compteurs de tableau pour tension, courant ou température. Appareils grand public comme les fours à micro-ondes, horloges numériques ou équipements audio. Tableaux de commande et d'automatisation industriels. Équipements de test et de mesure. Jauges pour l'après-vente automobile (en considérant la plage de température de fonctionnement). Appareils portatifs alimentés par batterie en raison de leur faible consommation.

7.2 Considérations de conception et mise en œuvre du circuit

Lors de la conception d'un circuit de commande, plusieurs facteurs sont cruciaux :Limitation de courant: Chaque segment doit avoir une résistance de limitation de courant en série. La valeur de la résistance est calculée en fonction de la tension d'alimentation (Vcc), de la tension directe de la LED (Vf, typ. 2,6 V) et du courant direct souhaité (If). Par exemple, pour commander un segment à 20 mA avec une alimentation de 5 V : R = (Vcc - Vf) / If = (5 V - 2,6 V) / 0,020 A = 120 Ohms.Multiplexage: Pour les afficheurs multi-chiffres à anode commune, le multiplexage est utilisé. Le microcontrôleur active séquentiellement l'anode commune d'un chiffre à la fois tout en envoyant le motif de segment pour ce chiffre sur les lignes de cathode. La commutation doit être suffisamment rapide (typiquement >60 Hz) pour éviter un scintillement visible.Circuits intégrés de commande: L'utilisation de circuits intégrés de commande d'afficheur LED dédiés (par exemple, MAX7219, TM1637) simplifie le contrôle, fournit une commande à courant constant et gère le multiplexage en interne.Gestion thermique: Respectez la courbe de déclassement du courant au-dessus de 25°C. Assurez une ventilation adéquate si l'afficheur se trouve dans un espace clos ou près d'autres composants générant de la chaleur.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé à d'autres technologies d'affichage numérique, cet afficheur LED jaune AlInGaP offre des avantages distincts :vs. LED rouges GaAsP/GaP: La technologie AlInGaP offre généralement une efficacité et une luminosité plus élevées, ainsi qu'une meilleure stabilité thermique que les anciens matériaux de LED rouges. La couleur jaune peut offrir une meilleure visibilité ou une préférence esthétique dans certaines applications.vs. LCD (Affichages à Cristaux Liquides): Les LED sont émissives (produisent leur propre lumière), les rendant facilement visibles dans des conditions de faible éclairage sans rétroéclairage, tandis que les LCD réfléchissants nécessitent une lumière ambiante. Les LED ont un angle de vision beaucoup plus large et un temps de réponse plus rapide. Cependant, les LCD consomment généralement beaucoup moins d'énergie pour les affichages statiques.vs. VFD (Affichages Fluorescents sous Vide): Les LED sont à semi-conducteurs, plus robustes, ont une durée de vie plus longue et nécessitent une électronique de commande plus simple et à plus basse tension que les VFD, qui nécessitent une tension d'anode relativement élevée. Les principaux éléments différenciateurs de ce dispositif spécifique sont sa hauteur de chiffre de 0,3 pouce, son matériau AlInGaP pour l'émission jaune, sa configuration à anode commune et ses performances spécifiées en luminosité, contraste et angle de vision.

9. Questions fréquemment posées basées sur les paramètres techniques

Q : À quoi sert la broche "pas de broche" sur la broche 2 ?

R : Il s'agit typiquement d'un espace réservé mécanique utilisé pour l'alignement pendant le processus de fabrication ou pour garantir que le boîtier a un nombre de broches symétrique pour la stabilité sur le PCB. Elle n'est pas connectée électriquement.

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

R : Utilisez la loi d'Ohm : R = (Tension d'alimentation - Tension directe de la LED) / Courant direct souhaité. Utilisez toujours la tension directe maximale de la fiche technique (2,6 V) dans votre calcul pour garantir que le courant ne dépasse pas les limites de sécurité, en particulier à basse température.

Q : Puis-je commander cet afficheur avec un microcontrôleur 3,3 V ?

R : Oui, mais la marge est faible. Avec une Vf de 2,6 V, il ne reste que 0,7 V pour la résistance de limitation de courant. À 20 mA, cela nécessite une résistance de seulement 35 Ohms. La luminosité peut être légèrement inférieure. Il est souvent préférable d'utiliser un courant de commande plus faible (par exemple, 10-15 mA) ou d'utiliser un circuit intégré de commande pouvant fournir une source de tension plus élevée.

Q : Que signifie "catégorisé selon l'intensité lumineuse" pour ma conception ?

R : Cela signifie que les afficheurs sont testés et triés par luminosité. Lors de l'achat, vous pouvez recevoir des unités d'un "lot" de luminosité spécifique. Pour une apparence cohérente dans un produit, il est important de spécifier si vous avez besoin d'une classe de luminosité particulière ou de vous approvisionner en unités pour une série de production dans le même lot du fabricant.

Q : Pourquoi le déclassement du courant est-il nécessaire ?

R : L'efficacité des LED diminue lorsque la température augmente. Commander une LED au même courant à une température de jonction plus élevée produit plus de chaleur, pas plus de lumière, pouvant conduire à un emballement thermique et à une défaillance. Déclasser le courant réduit la puissance dissipée et la génération de chaleur à haute température ambiante, assurant une fiabilité à long terme.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'une lecture de voltmètre à deux chiffres

Un concepteur crée un affichage simple de voltmètre DC 0-99 V. Il sélectionne cet afficheur pour sa clarté et sa taille. Le système utilise un microcontrôleur avec un CAN pour mesurer la tension. Les broches d'E/S du microcontrôleur ne peuvent pas fournir/absorber suffisamment de courant pour les LED. Le concepteur choisit un circuit intégré de commande LED dédié avec des sorties à courant constant et un support de multiplexage. Le circuit de commande est connecté à l'afficheur : les sorties de segment du circuit de commande se connectent aux broches de cathode de l'afficheur (A-G), et les deux commandes de chiffre du circuit de commande se connectent aux broches d'anode commune (10 et 5). Le microcontrôleur communique avec le circuit intégré de commande via une interface série (par exemple, SPI ou I2C), envoyant les valeurs des chiffres. Le circuit intégré de commande gère le multiplexage, rafraîchissant chaque chiffre à 500 Hz pour éviter le scintillement. La limitation de courant est réglée dans le circuit intégré de commande à 15 mA par segment pour équilibrer luminosité et consommation, restant bien en dessous de la valeur nominale continue de 25 mA à la température de fonctionnement prévue. La conception du PCB inclut l'empreinte exacte du dessin dimensionnel, avec des pastilles à dégagement thermique pour les broches d'anode commune qui peuvent transporter un courant moyen plus élevé.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le dispositif fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans les matériaux semi-conducteurs. La structure AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) forme une jonction p-n. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel de barrière de la jonction (la tension directe, Vf) est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région de la jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'AlInGaP, cette énergie est libérée principalement sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour dicte la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Pour ce dispositif, la composition est ajustée pour produire des photons avec une longueur d'onde d'environ 588 nm, perçue comme de la lumière jaune. Le substrat GaAs non transparent aide à absorber la lumière parasite, améliorant le contraste en empêchant les réflexions internes qui pourraient faire apparaître les segments éteints faiblement éclairés.

12. Tendances de développement

L'évolution de la technologie d'affichage LED comme celle-ci suit plusieurs tendances de l'industrie :Efficacité accrue: La recherche continue en science des matériaux vise à améliorer l'efficacité quantique interne (IQE) et l'efficacité d'extraction de la lumière des matériaux AlInGaP et autres LED, conduisant à une luminosité plus élevée à des courants plus faibles.Miniaturisation: Il y a une constante poussée pour des pas de pixel/chiffre plus petits et des boîtiers plus fins tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques.Fiabilité et durée de vie améliorées: Les améliorations dans les matériaux de conditionnement, les méthodes de fixation des puces et la technologie des luminophores (pour les LED blanches) continuent d'étendre les durées de vie opérationnelles et la stabilité en fonction de la température et du temps.Intégration: Les tendances incluent l'intégration de circuits de commande, de limiteurs de courant, voire de microcontrôleurs directement avec le module d'affichage, simplifiant le processus de conception de l'utilisateur final.Gamme de couleurs élargie et nouveaux matériaux: Bien que ce dispositif utilise l'AlInGaP pour le jaune, la recherche sur des matériaux comme le GaN (Nitrure de Gallium) et ses alliages (InGaN, AlGaN) a permis des LED bleues, vertes et blanches très efficaces. La recherche de LED rouges et ambrées efficaces utilisant d'autres systèmes de matériaux reste active. Pour les afficheurs numériques, la tendance est vers des modules plus plats et plus polyvalents pouvant être facilement intégrés dans les conceptions de produits modernes.