Fiche technique de l'afficheur LED LTS-3861JF - Hauteur de chiffre 0,3 pouce (7,62 mm) - AlInGaP jaune orange - Tension directe 2,6 V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-3861JF est un module d'affichage LED à un chiffre, 7 segments plus point décimal à droite. Sa fonction principale est de fournir une sortie numérique et alphanumérique limitée, claire et très visible, dans les appareils électroniques. La technologie de cœur utilise le matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour les puces LED, réputé pour produire une lumière à haut rendement dans la région jaune-orange du spectre. Le dispositif présente un fond gris avec des segments blancs, améliorant le contraste et la lisibilité. Il est conçu en configuration à anode commune, simplifiant le circuit de commande dans de nombreuses applications basées sur microcontrôleur.

1.1 Avantages clés et marché cible

Les principaux avantages de cet afficheur découlent de sa construction et de sa conception en AlInGaP. Il offre une luminosité élevée et un excellent contraste, le rendant adapté aux applications où la visibilité sous diverses conditions d'éclairage est critique. Le large angle de vision garantit que l'affichage reste lisible depuis des positions hors axe. Sa faible consommation et sa fiabilité à l'état solide en font un choix idéal pour une utilisation à long terme dans l'électronique grand public et industrielle. Les marchés cibles principaux incluent les tableaux de bord d'instrumentation, les équipements de point de vente, les appareils ménagers, les unités de contrôle industriel et les dispositifs de communication où un affichage numérique simple et fiable est nécessaire.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des caractéristiques électriques et optiques spécifiées dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

L'intensité lumineuse est catégorisée, avec une valeur typique de 600 microcandelas (ucd) à un courant direct de 1mA. Ce paramètre est mesuré à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, assurant que la valeur corrèle avec la perception humaine de la luminosité. La longueur d'onde dominante est de 605 nanomètres (nm), plaçant la sortie fermement dans la gamme de couleur jaune-orange. La demi-largeur de raie spectrale est de 17 nm, indiquant une couleur relativement pure et saturée avec une dispersion spectrale minimale. Le rapport d'appariement d'intensité lumineuse entre les segments est spécifié à 2:1, assurant une apparence uniforme sur le chiffre.

2.2 Paramètres électriques

La tension directe par puce LED est typiquement de 2,60 Volts à 20mA. Les concepteurs doivent tenir compte de la plage de tension directe (2,05V à 2,60V) lors de la conception du circuit de limitation de courant pour assurer une luminosité constante entre les lots de production. Le courant inverse est spécifié à un maximum de 100 microampères sous une polarisation inverse de 5V. Il est crucial de noter que cette condition de tension inverse est uniquement à des fins de test ; le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en continu sous polarisation inverse. Les valeurs maximales absolues définissent les limites opérationnelles : 70mW de dissipation de puissance par segment, un courant direct de crête de 90mA en conditions pulsées (1/10 de rapport cyclique, impulsion de 0,1ms), et un courant direct continu de 25mA à 25°C, déclassé linéairement de 0,33 mA/°C au-dessus de cette température.

2.3 Caractéristiques thermiques et environnementales

Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -35°C à +85°C, avec une plage de température de stockage identique. Cette large plage permet un déploiement dans des environnements soumis à des variations de température importantes. La température de soudure est cruciale pour l'assemblage : la température du corps du composant ne doit pas dépasser sa valeur maximale pendant le soudage, avec une recommandation de 260°C pendant 5 secondes pour les broches à 1/16 de pouce (environ 1,6mm) en dessous du plan d'assise.

3. Système de tri et de catégorisation

La fiche technique indique que les dispositifs sont catégorisés selon l'intensité lumineuse. Cela signifie que les unités sont testées et triées dans différents lots en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant de test standard (typiquement 1mA ou 20mA). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des pièces avec une luminosité constante pour une application donnée. Bien que les codes de tri spécifiques ne soient pas détaillés dans cet extrait, la spécification du rapport d'appariement d'intensité 2:1 garantit que les segments d'un même dispositif auront une luminosité raisonnablement uniforme. Les concepteurs doivent consulter le fabricant pour des informations détaillées sur le tri si une uniformité de luminosité stricte sur plusieurs afficheurs est requise.

4. Analyse des courbes de performance

Des courbes de performance typiques sont référencées dans la fiche technique. Ces graphiques sont essentiels pour comprendre le comportement du dispositif au-delà des spécifications ponctuelles à 25°C. Ils incluent typiquement :

• Courbe IV (Courant vs. Tension) :Montre la relation entre la tension directe et le courant direct. Cette courbe est non linéaire et cruciale pour concevoir la résistance de limitation de courant ou le pilote à courant constant correct.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :Illustre comment le flux lumineux augmente avec le courant. Elle aide à déterminer le courant de commande optimal pour un niveau de luminosité souhaité tout en considérant la dissipation de puissance et la durée de vie.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Démontre comment le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction augmente. Ceci est critique pour les applications fonctionnant à des températures ambiantes élevées ou à des courants de commande élevés.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à 611nm et la largeur spectrale.

Ces courbes permettent aux ingénieurs de prédire les performances dans des conditions réelles, non idéales.

5. Informations mécaniques et de boîtier

L'afficheur a une hauteur de chiffre de 0,3 pouce (7,62 mm). Le dessin des dimensions du boîtier fournit des données mécaniques critiques pour la conception de l'empreinte PCB et l'adaptation au boîtier. Les tolérances clés sont notées : ±0,25mm pour la plupart des dimensions et une tolérance de décalage de l'extrémité des broches de ±0,4 mm. Le diamètre de trou PCB recommandé pour les broches est de 1,40 mm. La fiche technique inclut également des notes de contrôle qualité concernant les niveaux acceptables de matière étrangère, de bulles dans le segment, de flexion du réflecteur et de contamination de l'encre de surface.

5.1 Brochage et schéma de circuit

Le dispositif a une configuration à 10 broches en simple rangée. Le schéma de circuit interne montre une conception à anode commune, où les anodes de toutes les LED pour un chiffre donné sont connectées ensemble. Le tableau de connexion des broches est essentiel pour un câblage correct :
Broche 1 : Anode commune
Broche 2 : Cathode F (segment)
Broche 3 : Cathode G (segment)
Broche 4 : Cathode E (segment)
Broche 5 : Cathode D (segment)
Broche 6 : Anode commune (connectée en interne à la broche 1)
Broche 7 : Cathode D.P. (Point Décimal)
Broche 8 : Cathode C (segment)
Broche 9 : Cathode B (segment)
Broche 10 : Cathode A (segment)
Les deux broches d'anode (1 et 6) aident à la distribution du courant et peuvent être reliées ensemble sur le PCB.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Soudure par refusion et manuelle

Pour les procédés de soudure automatisés, la condition spécifiée est de 260°C pendant 5 secondes, mesurée à 1,6 mm en dessous du plan d'assise. Pour la soudure manuelle, une température de fer plus élevée de 350°C ±30°C est autorisée, mais le temps de contact doit être limité à 5 secondes. Dépasser ces profils temps-température peut endommager la résine époxy interne, les puces LED ou les fils de connexion.

6.2 Stockage et manipulation

Bien que non explicitement détaillé dans l'extrait, les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) s'appliquent aux dispositifs LED. Ils doivent être stockés dans un emballage antistatique dans un environnement contrôlé, dans la plage de température de stockage spécifiée (-35°C à +85°C) pour éviter l'absorption d'humidité et d'autres dégradations.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Circuits d'application typiques

Étant un afficheur à anode commune, les anodes sont typiquement connectées à une tension d'alimentation positive (Vcc) via une résistance de limitation de courant ou, de préférence, pilotées par une source de courant constant ou une broche de microcontrôleur configurée comme source de courant (si dans ses capacités). Les broches de cathode sont connectées à la masse (pour absorber le courant) pour allumer un segment. C'est l'inverse d'un afficheur à cathode commune. Le multiplexage de plusieurs chiffres est une technique courante pour économiser les broches d'E/S, où les anodes sont commutées rapidement tandis que les motifs de cathode correspondants sont présentés.

7.2 Avertissements de conception critiques

La section "Précautions" met en évidence plusieurs points vitaux :
1. La limitation de courant est obligatoire :Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Une résistance en série ou un circuit à courant constant actif est toujours requis pour éviter l'emballement thermique et la destruction.
2. Considérer la variation de tension directe :Le circuit doit être conçu pour fournir le courant de commande prévu sur toute la plage de VF (2,05V-2,60V).
3. Éviter la polarisation inverse :Le circuit de commande doit incorporer une protection (comme une diode en parallèle) pour empêcher les pointes de tension inverse pendant les cycles d'alimentation.
4. Gestion thermique :Le courant de commande doit être déclassé pour les températures ambiantes élevées. Un courant excessif ou une température de fonctionnement élevée entraîne une dégradation accélérée du flux lumineux et une défaillance prématurée.
5. Champ d'application :Le dispositif est destiné aux équipements électroniques standard. Pour les applications critiques pour la sécurité (aéronautique, médical, etc.), une consultation et une qualification spécifiques sont nécessaires.

8. Fiabilité et tests

Le dispositif subit une série complète de tests de fiabilité basés sur les normes militaires (MIL-STD), japonaises (JIS) et internes. Ceux-ci incluent :
- Test de durée de vie en fonctionnement (RTOL) :1000 heures au courant nominal maximum.
- Tests de contrainte environnementale :Stockage à haute température/humidité, stockage à haute/basse température, cyclage thermique et choc thermique.
- Tests de robustesse de procédé :Tests de résistance à la soudure et de soudabilité.
Ces tests valident la capacité du dispositif à résister aux rigueurs de la fabrication, du stockage et du fonctionnement à long terme.

9. Comparaison et différenciation

La différenciation principale du LTS-3861JF réside dans son utilisation de la technologie AlInGaP pour l'émission jaune-orange. Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaAsP, l'AlInGaP offre un rendement lumineux significativement plus élevé et une meilleure stabilité thermique, résultant en une sortie plus lumineuse et plus constante. La conception fond gris/segment blanc offre un contraste supérieur par rapport aux boîtiers entièrement diffusants. Sa taille de chiffre de 0,3 pouce cible un créneau spécifique entre les afficheurs plus petits et moins lisibles et les afficheurs plus grands et à plus haute puissance.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre anode commune et cathode commune ?
A : Dans un afficheur à anode commune, toutes les anodes LED sont connectées ensemble à Vcc, et les segments sont allumés en absorbant le courant (en mettant la cathode à un niveau bas). En cathode commune, toutes les cathodes sont connectées à la masse, et les segments sont allumés en fournissant du courant (en mettant l'anode à un niveau haut). Le circuit de commande doit correspondre au type.

Q : Comment calculer la valeur de la résistance de limitation de courant ?
A : Utilisez la loi d'Ohm : R = (V_alim - VF_LED) / I_souhaitée. Utilisez la VF maximale de la fiche technique (2,60V) pour assurer un courant suffisant à l'extrémité basse de la plage VF. Pour une alimentation de 5V et un courant souhaité de 20mA : R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Vérifiez toujours la puissance nominale de la résistance : P = I^2 * R.

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur ?
A : Cela dépend de la capacité de la broche du MCU à fournir/absorber du courant. De nombreux MCU peuvent absorber plus de courant qu'ils n'en peuvent fournir. Pour un afficheur à anode commune (absorption de courant), vous pourrez peut-être le piloter directement si le courant de segment (par ex. 10-20mA) est dans la spécification de courant absorbable par broche du MCU et la limite totale du boîtier. Un circuit intégré de commande (par ex., registre à décalage 74HC595 avec pilote d'absorption TPIC6B595, ou un pilote LED dédié) est souvent utilisé pour le multiplexage et pour fournir un courant plus élevé.

11. Exemple d'application pratique

Scénario : Conception d'un affichage de minuteur numérique simple.
Quatre chiffres LTS-3861JF sont utilisés pour afficher les minutes et secondes (MM:SS). Un microcontrôleur avec un nombre limité de broches d'E/S est choisi.Mise en œuvre :Utiliser le multiplexage. Connectez toutes les cathodes de segment correspondantes (A, B, C, D, E, F, G, DP) des quatre chiffres ensemble. Ces huit lignes se connectent à huit broches de microcontrôleur configurées comme sorties (pour absorber le courant). La broche d'anode commune de chaque chiffre est connectée à une broche de microcontrôleur séparée via un petit transistor NPN (par ex., 2N3904) qui peut gérer le courant total du chiffre (jusqu'à 8 segments * 20mA = 160mA). Le microcontrôleur parcourt rapidement l'activation d'un transistor (activant un chiffre) tout en envoyant le motif de segment pour ce chiffre sur les lignes de cathode. Une fréquence de rafraîchissement >100Hz empêche le scintillement visible. Les résistances de limitation de courant sont placées soit sur les lignes de cathode, soit sur les chemins d'anode.

12. Principe technologique

L'AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) est un semi-conducteur composé III-V. Lorsqu'il est polarisé en direct, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. Le rapport spécifique d'Al, In, Ga et P dans le réseau cristallin détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Pour la lumière jaune-orange (~605nm), une composition spécifique est utilisée. L'AlInGaP est déposé sur un substrat GaAs. Il est réputé pour son haut rendement quantique interne et ses bonnes performances à des températures élevées par rapport à d'autres systèmes de matériaux pour les couleurs rouge-jaune.

13. Tendances de l'industrie

La tendance pour les afficheurs LED discrets va vers une efficacité plus élevée, une gamme de couleurs plus large et une intégration avec la technologie de montage en surface (SMT). Alors que l'AlInGaP reste dominant pour l'ambre et le rouge haute performance, les dispositifs basés sur l'AllnGaN progressent davantage dans le spectre vert et jaune. Il y a aussi un changement général de l'industrie vers des modules LED à pas plus fin et à vision directe pour les grands écrans, réduisant la demande pour les chiffres segmentés discrets dans certaines applications. Cependant, pour les affichages numériques simples, peu coûteux et très fiables dans les dispositifs industriels et grand public, les afficheurs LED segmentés comme le LTS-3861JF restent une solution robuste et pratique en raison de leur simplicité, durabilité et facilité d'interface.