Fiche technique de l'afficheur LED LTD-322JS - Hauteur de chiffre 0,3 pouce - Jaune - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTD-322JS est un dispositif d'affichage numérique à semi-conducteurs conçu pour les applications nécessitant des lectures numériques claires, lumineuses et fiables. Il appartient à la catégorie des afficheurs à diodes électroluminescentes (LED), utilisant spécifiquement la technologie des semi-conducteurs AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour produire une émission de lumière jaune. La fonction principale de ce composant est de représenter visuellement des chiffres (0-9) et certains caractères alphanumériques via des segments adressables individuellement.

Ses principaux domaines d'application incluent l'instrumentation industrielle, les panneaux d'électronique grand public, les équipements de test et de mesure, ainsi que tout système embarqué nécessitant un affichage numérique compact et à faible consommation. L'appareil se caractérise par une hauteur de chiffre de 0,3 pouce (7,62 mm), offrant un bon équilibre entre lisibilité et consommation d'espace sur la carte. L'affichage présente un fond noir avec des segments blancs, assurant un contraste élevé pour une apparence optimale des caractères sous diverses conditions d'éclairage.

La technologie sous-jacente utilise des puces LED AlInGaP fabriquées sur un substrat non transparent d'Arséniure de Gallium (GaAs). Ce système de matériaux est reconnu pour son efficacité et sa stabilité élevées dans la production de longueurs d'onde jaunes et ambrées. Le dispositif est configuré comme un afficheur à cathode commune duplex, ce qui signifie qu'il contient deux chiffres (ou deux unités d'affichage indépendantes) partageant des connexions de cathode communes, simplifiant ainsi le circuit de commande multiplexé.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le dispositif. Un fonctionnement à ces limites ou au-delà n'est pas garanti et doit être évité pour une performance fiable.

• Puissance dissipée par segment :70 mW. C'est la puissance maximale admissible pouvant être dissipée par un seul segment allumé sans causer de dommage thermique. Dépasser cette limite risque de dégrader la structure de puits quantique interne de la LED et ses fils de liaison.
• Courant direct de crête par segment :60 mA. Cette valeur s'applique dans des conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Elle permet de brèves périodes de surintensité pour atteindre une luminosité instantanée plus élevée, utile pour les affichages multiplexés ou les effets stroboscopiques, mais doit être gérée avec soin pour éviter de dépasser la puissance moyenne nominale.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement en continu. Un facteur de déclassement linéaire de 0,33 mA/°C est spécifié, ce qui signifie que le courant continu admissible diminue lorsque la température ambiante (Ta) dépasse 25°C. Par exemple, à 50°C, le courant continu maximal serait d'environ 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA.
• Tension inverse par segment :5 V. Les LED sont des diodes et ont une tension de claquage inverse relativement faible. L'application d'une polarisation inverse supérieure à 5V peut provoquer un claquage par avalanche, détruisant potentiellement le segment.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C. Cela définit les conditions environnementales que le dispositif peut supporter pendant le fonctionnement et le stockage non opérationnel. Les performances dans le tableau des caractéristiques électriques/optiques sont généralement spécifiées à 25°C.
• Température de soudure :Maximum 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm sous le plan d'assise. Ceci est critique pour les processus de soudure à la vague ou par refusion pour éviter d'endommager le boîtier plastique et les liaisons internes de la puce.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C) et représentent la performance typique du dispositif.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :320 μcd (Min), 800 μcd (Typ) à I_F=1mA. L'intensité lumineuse est une mesure de la puissance perçue de la lumière émise dans une direction particulière. La large plage (Min à Typ) indique un processus de classement. La mesure utilise un filtre approximant la courbe de réponse oculaire photopique CIE (V(λ)), garantissant que la valeur correspond à la perception de luminosité humaine.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :588 nm (Typ) à I_F=20mA. C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance de la lumière émise atteint son maximum. Pour les LED jaunes AlInGaP, celle-ci se situe généralement dans la plage de 585-595 nm.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm (Typ) à I_F=20mA. Ce paramètre, également appelé Largeur à Mi-Hauteur (FWHM), décrit la largeur de bande du spectre émis. Une valeur de 15 nm indique une lumière jaune relativement monochromatique, caractéristique des semi-conducteurs à bande interdite directe comme l'AlInGaP.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :587 nm (Typ) à I_F=20mA. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond le mieux à la couleur de la lumière. Elle est étroitement liée, mais pas toujours identique, à la longueur d'onde de crête.
• Tension directe par segment (V_F) :2,05V (Min), 2,6V (Typ) à I_F=20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit le courant spécifié. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit de commande peut fournir une tension suffisante pour surmonter cette chute, plus toute chute dans les résistances en série ou les transistors de commande.
• Courant inverse par segment (I_R) :100 μA (Max) à V_R=5V. C'est le courant de fuite lorsque la diode est polarisée en inverse à sa tension nominale maximale.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :2:1 (Max) à I_F=1mA. Ceci 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 lot. Un rapport de 2:1 assure une uniformité visuelle sur l'affichage.

3. Explication du système de classement

La fiche technique indique que l'appareil est "Classé selon l'intensité lumineuse". Cela implique un processus de classement ou de tri basé sur des paramètres de performance clés.

• Classement par intensité lumineuse :Les valeurs spécifiées minimum (320 μcd) et typique (800 μcd) pour I_Vsuggèrent que les produits sont triés dans différentes classes d'intensité. Cela permet aux acheteurs de sélectionner des pièces adaptées à leurs exigences spécifiques de luminosité, ce qui peut affecter le coût. Les concepteurs doivent tenir compte de la valeur minimale pour garantir la visibilité dans leur application.
• Tri par tension directe :Bien que non explicitement indiqué comme un paramètre classé, la plage donnée pour V_F(2,05V à 2,6V) est typique de la dispersion de production. Pour les applications où une chute de tension constante est critique (par exemple, les appareils alimentés par batterie avec une marge de tension limitée), les fabricants peuvent proposer des pièces triées par tension sur demande.
• Cohérence de longueur d'onde :Les spécifications serrées pour λ_p(588 nm Typ) et λ_d(587 nm Typ) indiquent un bon contrôle de processus, résultant en une couleur jaune cohérente d'un lot de production à l'autre. Un classement significatif pour la couleur est moins courant pour les LED monochromes comme ce type jaune, comparé aux LED blanches.

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, nous pouvons déduire leur contenu et leur signification standard.

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Ce graphique montrerait la relation exponentielle typique d'une diode. Pour le LTD-322JS, la courbe passerait par le point I_F=20mA, V_F=~2,6V. La pente de la courbe dans la région de fonctionnement aide à déterminer la résistance dynamique, importante pour l'atténuation analogique ou le fonctionnement pulsé.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (Courbe I-L) :Ce tracé montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant. Pour les LED, elle est généralement linéaire sur une large plage en dessous de la saturation. La courbe montrerait l'intensité à 1mA (pour la spécification I_V) et illustrerait la relation jusqu'au courant continu maximal (25mA).
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Cette courbe est cruciale pour la gestion thermique. La sortie lumineuse des LED AlInGaP diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. Comprendre ce déclassement permet aux concepteurs de compenser optiquement ou électriquement dans des environnements à haute température.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, centré autour de 588 nm avec une FWHM d'environ 15 nm. Ceci confirme la nature monochromatique de la sortie.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

Le contour physique du dispositif est défini dans un dessin de boîtier. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25 mm (0,01 pouce) sauf indication contraire. Les dimensions clés incluent généralement la longueur, la largeur et la hauteur globale du boîtier, l'espacement entre chiffres (pas), la taille et l'espacement des segments, ainsi que l'espacement et les dimensions des broches. Ces informations sont essentielles pour la conception de l'empreinte PCB, assurant un ajustement correct et la planification des superpositions ou fenêtres dans le boîtier du produit fini.

5.2 Connexion des broches et polarité

Le LTD-322JS a une configuration à 10 broches. C'est un type àcathode commune, ce qui signifie que les cathodes (bornes négatives) des LED pour chaque chiffre sont connectées ensemble en interne.

• Broche 1 :Anode G (Segment G)
• Broche 2 :Pas de connexion (N/C)
• Broche 3 :Anode A (Segment A)
• Broche 4 :Anode F (Segment F)
• Broche 5 :Cathode commune pour le chiffre 2
• Broche 6 :Anode D (Segment D)
• Broche 7 :Anode E (Segment E)
• Broche 8 :Anode C (Segment C)
• Broche 9 :Anode B (Segment B)
• Broche 10 :Cathode commune pour le chiffre 1

Le schéma de circuit interne montre la disposition standard à 7 segments plus point décimal (DP) pour chaque chiffre, avec des anodes individuelles pour chaque segment et des cathodes communes pour chaque chiffre. Cette configuration est idéale pour le multiplexage.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Le respect du profil de soudure spécifié est essentiel pour éviter les dommages thermiques.

• Refusion / Soudure à la vague :La température de soudure maximale admissible est de 260°C, mesurée à 1,6 mm sous le corps du boîtier (plan d'assise). Le temps d'exposition à cette température de crête ne doit pas dépasser 3 secondes. Les profils de refusion standard sans plomb (SnAgCu) avec une température de crête de 240-250°C sont généralement sûrs si le temps au-dessus du liquidus est contrôlé.
• Soudure manuelle :Si une soudure manuelle est nécessaire, un fer à souder à température contrôlée doit être utilisé. Le temps de contact par broche doit être minimisé, idéalement à moins de 3 secondes, en utilisant une température de pointe ne dépassant pas 350°C.
• Nettoyage :Après soudure, si un nettoyage est requis, utilisez des solvants compatibles avec le matériau de la lentille époxy de la LED. Évitez le nettoyage par ultrasons, car les vibrations à haute fréquence peuvent endommager les liaisons internes des fils.
• Conditions de stockage :Stocker dans un environnement sec et antistatique dans la plage de température spécifiée (-35°C à +85°C). Le Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) n'est pas spécifié dans cette fiche technique mais doit être confirmé auprès du fabricant pour les processus d'assemblage modernes impliquant la refusion.

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques

La configuration à cathode commune est conçue pour une commande multiplexée. Un circuit typique implique l'utilisation d'un microcontrôleur ou d'un circuit intégré de commande d'affichage dédié.

• Multiplexage (Balayage) :Les deux cathodes communes (broches 5 & 10) sont connectées à des transistors NPN ou NFET (absorbant le courant). Les anodes de segment sont connectées à des résistances de limitation de courant puis aux broches du microcontrôleur ou aux sorties de segment d'un CI de commande. Le microcontrôleur active rapidement la cathode d'un chiffre à la fois tout en alimentant les anodes de segment appropriées pour ce chiffre. Une fréquence de rafraîchissement >60 Hz par chiffre empêche le scintillement visible.
• Limitation de courant :Une résistance en série est obligatoire pour chaque anode de segment (ou un pilote à courant régulé) pour définir le courant direct. La valeur de la résistance est calculée comme R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Pour une alimentation de 5V et un I_Fcible de 20mA avec V_F=2,6V, R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. La puissance nominale de la résistance doit être d'au moins I_F²* R = 0,048W, donc une résistance standard de 1/8W (0,125W) est suffisante.
• Contrôle de la luminosité :La luminosité peut être ajustée en faisant varier le courant direct (via PWM sur la résistance en série ou en utilisant une source de courant variable) ou en faisant varier le rapport cyclique dans la routine de multiplexage.

7.2 Considérations de conception

• Angle de vision :La fiche technique revendique un "Large angle de vision". Pour une lisibilité optimale, l'affichage doit être monté perpendiculairement à la direction de vision principale. Considérez la distribution d'intensité angulaire si une vision sous un angle oblique est requise.
• Amélioration du contraste :La conception fond noir/segments blancs fournit un contraste inhérent. Pour une utilisation en extérieur ou sous une lumière ambiante élevée, un filtre de densité neutre ou un filtre d'amélioration de contraste dédié peut être nécessaire.
• Gestion thermique :Bien que la puissance dissipée soit faible (max 70mW par segment), en fonctionnement multiplexé, la puissance moyenne par segment est plus faible. Cependant, si tous les segments d'un chiffre sont allumés simultanément à un courant élevé, assurez une ventilation ou un dissipateur thermique adéquat si la température ambiante est élevée, en respectant la courbe de déclassement du courant.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Manipulez avec les précautions ESD appropriées. L'incorporation de diodes TVS ou de résistances en série sur les lignes d'E/S connectées à l'affichage peut améliorer la robustesse ESD au niveau du système.

8. Comparaison et différenciation techniques

Le LTD-322JS, basé sur ses spécifications, présente plusieurs avantages et compromis par rapport à d'autres technologies d'affichage.

• vs. Afficheurs LED plus grands/plus petits :Le chiffre de 0,3 pouce est une option de taille moyenne. Les chiffres plus grands (par exemple, 0,5\"

  Terminologie des spécifications LED

  Explication complète des termes techniques LED

  Performance photoelectrique

  Terme	Unité/Représentation	Explication simple	Pourquoi important
  Efficacité lumineuse	lm/W (lumens par watt)	Sortie de lumière par watt d'électricité, plus élevé signifie plus économe en énergie.	Détermine directement le grade d'efficacité énergétique et le coût de l'électricité.
  Flux lumineux	lm (lumens)	Lumière totale émise par la source, communément appelée "luminosité".	Détermine si la lumière est assez brillante.
  Angle de vision	° (degrés), par exemple 120°	Angle où l'intensité lumineuse tombe à moitié, détermine la largeur du faisceau.	Affecte la portée d'éclairage et l'uniformité.
  CCT (Température de couleur)	K (Kelvin), par exemple 2700K/6500K	Chaleur/fraîcheur de la lumière, valeurs inférieures jaunâtres/chaudes, supérieures blanchâtres/fraîches.	Détermine l'atmosphère d'éclairage et les scénarios appropriés.
  CRI / Ra	Sans unité, 0–100	Capacité à restituer avec précision les couleurs des objets, Ra≥80 est bon.	Affecte l'authenticité des couleurs, utilisé dans des lieux à forte demande comme les centres commerciaux, musées.
  SDCM	Étapes d'ellipse MacAdam, par exemple "5 étapes"	Métrique de cohérence des couleurs, des étapes plus petites signifient une couleur plus cohérente.	Garantit une couleur uniforme sur le même lot de LED.
  Longueur d'onde dominante	nm (nanomètres), par exemple 620nm (rouge)	Longueur d'onde correspondant à la couleur des LED colorées.	Détermine la teinte des LED monochromes rouges, jaunes, vertes.
  Distribution spectrale	Courbe longueur d'onde vs intensité	Montre la distribution d'intensité sur les longueurs d'onde.	Affecte le rendu des couleurs et la qualité.

  Paramètres électriques

  Terme	Symbole	Explication simple	Considérations de conception
  Tension directe	Vf	Tension minimale pour allumer la LED, comme "seuil de démarrage".	La tension du pilote doit être ≥Vf, les tensions s'ajoutent pour les LED en série.
  Courant direct	If	Valeur du courant pour le fonctionnement normal de la LED.	Habituellement entraînement à courant constant, le courant détermine la luminosité et la durée de vie.
  Courant pulsé max	Ifp	Courant de crête tolérable pour de courtes périodes, utilisé pour le gradation ou le flash.	La largeur d'impulsion et le cycle de service doivent être strictement contrôlés pour éviter les dommages.
  Tension inverse	Vr	Tension inverse max que la LED peut supporter, au-delà peut provoquer une panne.	Le circuit doit empêcher la connexion inverse ou les pics de tension.
  Résistance thermique	Rth (°C/W)	Résistance au transfert de chaleur de la puce à la soudure, plus bas est meilleur.	Une résistance thermique élevée nécessite une dissipation thermique plus forte.
  Immunité ESD	V (HBM), par exemple 1000V	Capacité à résister à la décharge électrostatique, plus élevé signifie moins vulnérable.	Des mesures anti-statiques nécessaires en production, surtout pour les LED sensibles.

  Gestion thermique et fiabilité

  Terme	Métrique clé	Explication simple	Impact
  Température de jonction	Tj (°C)	Température de fonctionnement réelle à l'intérieur de la puce LED.	Chaque réduction de 10°C peut doubler la durée de vie; trop élevée provoque une dégradation de la lumière, un décalage de couleur.
  Dépréciation du lumen	L70 / L80 (heures)	Temps pour que la luminosité tombe à 70% ou 80% de l'initiale.	Définit directement la "durée de vie" de la LED.
  Maintien du lumen	% (par exemple 70%)	Pourcentage de luminosité conservé après le temps.	Indique la rétention de luminosité sur une utilisation à long terme.
  Décalage de couleur	Δu′v′ ou ellipse MacAdam	Degré de changement de couleur pendant l'utilisation.	Affecte la cohérence des couleurs dans les scènes d'éclairage.
  Vieillissement thermique	Dégradation du matériau	Détérioration due à une température élevée à long terme.	Peut entraîner une baisse de luminosité, un changement de couleur ou une défaillance en circuit ouvert.

  Emballage et matériaux

  Terme	Types communs	Explication simple	Caractéristiques et applications
  Type de boîtier	EMC, PPA, Céramique	Matériau de boîtier protégeant la puce, fournissant une interface optique/thermique.	EMC: bonne résistance à la chaleur, faible coût; Céramique: meilleure dissipation thermique, durée de vie plus longue.
  Structure de puce	Avant, Flip Chip	Agencement des électrodes de puce.	Flip chip: meilleure dissipation thermique, efficacité plus élevée, pour haute puissance.
  Revêtement phosphore	YAG, Silicate, Nitrure	Couvre la puce bleue, convertit une partie en jaune/rouge, mélange en blanc.	Différents phosphores affectent l'efficacité, CCT et CRI.
  Lentille/Optique	Plat, Microlentille, TIR	Structure optique en surface contrôlant la distribution de la lumière.	Détermine l'angle de vision et la courbe de distribution de la lumière.

  Contrôle qualité et classement

  Terme	Contenu de tri	Explication simple	But
  Bac de flux lumineux	Code par exemple 2G, 2H	Regroupé par luminosité, chaque groupe a des valeurs lumen min/max.	Assure une luminosité uniforme dans le même lot.
  Bac de tension	Code par exemple 6W, 6X	Regroupé par plage de tension directe.	Facilite l'appariement du pilote, améliore l'efficacité du système.
  Bac de couleur	Ellipse MacAdam 5 étapes	Regroupé par coordonnées de couleur, garantissant une plage étroite.	Garantit la cohérence des couleurs, évite les couleurs inégales dans le luminaire.
  Bac CCT	2700K, 3000K etc.	Regroupé par CCT, chacun a une plage de coordonnées correspondante.	Répond aux différentes exigences CCT de scène.

  Tests et certification

  Terme	Norme/Test	Explication simple	Signification
  LM-80	Test de maintien du lumen	Éclairage à long terme à température constante, enregistrant la dégradation de la luminosité.	Utilisé pour estimer la vie LED (avec TM-21).
  TM-21	Norme d'estimation de vie	Estime la vie dans des conditions réelles basées sur les données LM-80.	Fournit une prévision scientifique de la vie.
  IESNA	Société d'ingénierie de l'éclairage	Couvre les méthodes de test optiques, électriques, thermiques.	Base de test reconnue par l'industrie.
  RoHS / REACH	Certification environnementale	Assure l'absence de substances nocives (plomb, mercure).	Exigence d'accès au marché internationalement.
  ENERGY STAR / DLC	Certification d'efficacité énergétique	Certification d'efficacité énergétique et de performance pour l'éclairage.	Utilisé dans les achats gouvernementaux, programmes de subventions, améliore la compétitivité.