Fiche technique de l'afficheur LED LTD-323JF - Hauteur de chiffre 0,3 pouce (7,62 mm) - AlInGaP jaune-orange - Tension directe 2,6 V - Puissance dissipée 70 mW - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Ce dispositif est un afficheur LED alphanumérique d'une hauteur de chiffre de 0,3 pouce (7,62 mm). Il est conçu pour fournir des informations numériques ou alphanumériques limitées, claires et très visibles, dans un format compact. La technologie de base utilise le matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour produire une émission jaune-orange. L'afficheur présente une face noire pour un contraste élevé et des segments blancs pour une diffusion et une apparence lumineuses optimales. Il est configuré en afficheur duplex à anode commune, ce qui signifie que deux chiffres partagent des connexions d'anode communes, une configuration courante pour le multiplexage dans les circuits de pilotage afin de réduire le nombre de broches.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres électriques et optiques spécifiés dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonction de l'afficheur. L'Intensité lumineuse moyenne (Iv)est spécifiée de 320 μcd (minimum) à 800 μcd (typique) pour un courant direct (IF) de 1 mA. Ce paramètre indique la luminosité perçue des segments allumés. Les concepteurs doivent noter leRapport d'homogénéité d'intensité lumineuse (Iv-m)maximum de 2:1. Ce rapport définit la variation de luminosité admissible entre les différents segments d'un même chiffre ou entre les chiffres, garantissant une uniformité visuelle. Un rapport plus faible indique une meilleure homogénéité.

Les caractéristiques de couleur sont définies par la longueur d'onde. LaLongueur d'onde d'émission de crête (λp)est de 611 nm (typique), tandis que laLongueur d'onde dominante (λd)est de 605 nm (typique) à IF=20mA. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, qui définit la couleur (jaune-orange dans ce cas). LaLargeur à mi-hauteur spectrale (Δλ)de 17 nm (typique) indique la pureté spectrale ou l'étroitesse de la bande de lumière émise ; une valeur plus petite indique une source lumineuse plus monochromatique.

2.2 Caractéristiques électriques

Les paramètres électriques définissent les conditions de fonctionnement et les besoins en puissance. Le paramètre clé est laTension directe par segment (VF), qui est de 2,6 V (typique) pour un courant direct de 20 mA. Cette valeur est cruciale pour concevoir la résistance de limitation de courant en série avec chaque segment. LeCourant inverse par segment (IR)est spécifié comme un maximum de 100 μA pour une tension inverse (VR) de 5 V, indiquant les caractéristiques de fuite du dispositif à l'état éteint.

2.3 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Puissance dissipée par segment :70 mW. Cela limite l'effet combiné du courant direct et de la chute de tension aux bornes du segment.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C, avec un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C. Cela signifie que le courant continu maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante (Ta) augmente au-dessus de 25°C.
• Courant direct de crête par segment :60 mA, mais uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Ceci est pertinent pour les schémas de pilotage multiplexés.
• Tension inverse par segment :5 V. Dépasser cette valeur peut entraîner la rupture de la jonction LED.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°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 procédés de soudure à la vague ou par refusion.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique indique explicitement que le dispositif est"Catégorisé selon l'intensité lumineuse."Cela révèle la présence d'un système de binning. Lors de la fabrication des LED, des variations se produisent. Le binning est le processus de tri des LED en groupes (bins) en fonction de paramètres clés comme l'intensité lumineuse, et parfois la tension directe ou la longueur d'onde dominante. En achetant un produit classé, les concepteurs garantissent une plus grande uniformité de luminosité entre tous les afficheurs utilisés dans un assemblage, ce qui est essentiel pour la qualité du produit. La plage Iv spécifiée dans la fiche technique (320-800 μcd) représente probablement l'étendue des différents bins disponibles.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que les courbes spécifiques ne soient pas détaillées dans le texte fourni, les fiches techniques typiques des LED incluent des graphiques cruciaux pour la conception.

4.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

Cette courbe montre la relation non linéaire entre le courant et la tension. La tension directe augmente de manière logarithmique avec le courant. La valeur VF typique donnée (2,6 V @ 20 mA) est un point sur cette courbe. Les concepteurs l'utilisent pour s'assurer que le circuit de pilotage peut fournir une tension suffisante, en particulier à basse température où VF augmente.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Ce graphique montre comment la luminosité évolue avec le courant. Elle est généralement linéaire sur une large plage mais se sature à des courants très élevés. Il aide à déterminer le courant de fonctionnement nécessaire pour atteindre un niveau de luminosité souhaité.

4.3 Intensité lumineuse vs. Température ambiante

Le flux lumineux d'une LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe est vitale pour la conception de la gestion thermique. Si l'afficheur fonctionne dans un environnement à haute température ou avec une dissipation thermique inadéquate, la luminosité sera inférieure à celle spécifiée à 25°C.

4.4 Distribution spectrale

Un graphique montrant l'intensité relative en fonction des longueurs d'onde permettrait de visualiser le pic (611 nm) et la largeur à mi-hauteur (17 nm), confirmant le point de couleur jaune-orange.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

Le dispositif a un encombrement physique et un agencement de broches spécifiques. LeDessin des dimensions du boîtier(référencé mais non montré dans le texte) fournit toutes les mesures mécaniques critiques en millimètres, avec une tolérance standard de ±0,25 mm. Ce dessin est essentiel pour la conception du PCB, garantissant que l'empreinte et les zones d'exclusion sont correctement conçues.

5.1 Connexion des broches et circuit interne

LeTableau de connexion des brochesest fourni. C'est un dispositif à 10 broches. Le schéma de circuit interne montre une configuration duplex à anode commune. Les broches 5 et 10 sont les anodes communes pour le Chiffre 2 et le Chiffre 1, respectivement. Les autres broches (1, 3, 4, 6, 7, 8, 9) sont les cathodes pour les segments individuels (G, A, F, D, E, C, B). La broche 2 est indiquée comme "Pas de broche", ce qui signifie probablement qu'il s'agit d'un espace réservé mécanique sans connexion électrique. Le libellé des segments (A-G) suit la convention standard des afficheurs à 7 segments.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La recommandation clé fournie est laTempérature de souduremaximale : 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm sous le plan d'assise. Il s'agit d'une valeur standard pour la soudure à la vague ou par refusion. Le respect de cette valeur est essentiel pour éviter les dommages thermiques aux puces LED, à l'encapsulant époxy ou aux fils de liaison internes. Une exposition prolongée à une température élevée peut provoquer un délaminage, une décoloration ou une défaillance catastrophique.

Notes générales de manipulation :Bien que non explicitement indiqué, les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées lors de la manipulation et de l'assemblage, car les jonctions LED sont sensibles à l'électricité statique. Le stockage doit se faire dans les plages de température et d'humidité spécifiées pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer un "effet pop-corn" lors du soudage.

7. Conditionnement et informations de commande

La référence est clairement identifiée commeLTD-323JF. Cette convention de nommage encode probablement des attributs clés : "LTD" peut signifier un type d'afficheur, "32" pourrait être lié à la taille de 0,32 pouce (approximant 0,3 pouce), et "JF" peut indiquer la couleur (jaune-orange) et le boîtier. La référence de la fiche technique estN° de spécification : DS30-2001-410. Pour la commande, la référence exacte doit être utilisée. Les détails sur le conditionnement en bobine, la largeur de la bande ou l'orientation se trouvent généralement sur des fiches de spécifications de conditionnement séparées.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur convient aux applications nécessitant une indication numérique compacte, lumineuse et fiable. Les utilisations courantes incluent :

• Équipements de test et de mesure (multimètres, fréquencemètres).
• Panneaux de contrôle industriel et affichages d'instruments.
• Appareils grand public (fours à micro-ondes, équipements audio).
• Affichages de tableau de bord pour l'après-vente automobile.
• Terminaux de point de vente.

8.2 Considérations de conception

• Circuit de pilotage :Utilisez une source de courant constant ou une source de tension avec une résistance de limitation de courant en série pour chaque cathode de segment. La valeur de la résistance est calculée comme R = (Tension d'alimentation - VF) / IF. Pour une alimentation de 5 V et un courant cible de 20 mA : R = (5 V - 2,6 V) / 0,02 A = 120 Ω.
• Multiplexage :La structure à anode commune est idéale pour le multiplexage. En activant séquentiellement une anode commune (chiffre) à la fois et en pilotant les cathodes de segment appropriées, plusieurs chiffres peuvent être contrôlés avec moins de broches d'E/S. Le courant de crête nominal (60 mA) permet des courants pulsés plus élevés pour compenser le cycle de service réduit, maintenant ainsi la luminosité perçue.
• Angle de vision :La fiche technique revendique un "Large angle de vision", ce qui est bénéfique pour les applications où l'afficheur peut être vu depuis des positions hors axe.
• Contraste :La face noire offre un contraste élevé aussi bien dans des environnements très éclairés que sombres.

9. Comparaison technique

Par rapport aux autres technologies d'afficheurs LED disponibles à l'époque de sa sortie (2001), le système de matériau AlInGaP utilisé dans le LTD-323JF offrait des avantages distincts par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium) :

• Luminosité et efficacité supérieures :Les LED AlInGaP sont nettement plus lumineuses et plus efficaces que les LED GaAsP, en particulier dans le spectre du rouge au jaune-orange.
• Meilleure stabilité thermique :L'AlInGaP présente généralement une baisse d'intensité lumineuse moindre avec l'augmentation de la température par rapport au GaAsP.
• Fiabilité supérieure :L'affirmation de "Fiabilité à l'état solide" est étayée par la robustesse des puces AlInGaP et la technologie de conditionnement mature.
• Comparé aux alternatives contemporaines comme les afficheurs fluorescents sous vide (VFD), cet afficheur LED est plus simple à piloter, a une durée de vie plus longue et fonctionne à des tensions plus basses, mais peut avoir une luminosité inférieure dans certaines conditions.

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

Q : Quelle résistance dois-je utiliser pour piloter un segment à 20 mA à partir d'une alimentation de 5 V ?

R : En utilisant la VF typique de 2,6 V, R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Utilisez la valeur standard la plus proche (par exemple, 120 Ω ou 150 Ω) et vérifiez le courant réel.

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

R : C'est possible, mais vous devez vérifier la tension directe. À 20 mA, VF est typiquement de 2,6 V, ne laissant que 0,7 V pour la résistance de limitation de courant. Cela nécessite une valeur de résistance très faible (35 Ω), rendant le courant sensible aux variations de VF. Il est préférable de fonctionner à un courant plus faible (par exemple, 5-10 mA) ou d'utiliser un circuit intégré de pilotage LED dédié avec un convertisseur élévateur.

Q : Que signifie le Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse de 2:1 ?

R : Cela signifie que le segment/chiffre le plus lumineux ne doit pas être plus de deux fois plus lumineux que le segment/chiffre le moins lumineux au sein d'une même unité d'afficheur. Cela garantit une uniformité visuelle.

Q : Comment interpréter le déclassement pour le Courant direct continu ?

R : Le courant continu maximal diminue de 0,33 mA pour chaque degré Celsius au-dessus de 25°C. À 85°C (la température de fonctionnement maximale), le déclassement est de (85-25)*0,33 mA ≈ 19,8 mA. Par conséquent, le courant continu maximal autorisé à 85°C est de 25 mA - 19,8 mA = 5,2 mA par segment.

11. Cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un affichage voltmètre simple à 2 chiffres utilisant un microcontrôleur.

1. Conception du circuit :Connectez les deux anodes communes (broches 5 et 10) à deux broches d'E/S distinctes du microcontrôleur configurées comme interrupteurs côté bas (open-drain). Connectez les sept cathodes de segment (broches 1,3,4,6,7,8,9) à sept autres broches d'E/S via des résistances de limitation de courant de 120 Ω (pour un système 5 V).
2. Logiciel (Multiplexage) :Dans une routine d'interruption de temporisateur (par exemple, à 100 Hz) :
   
   a. Désactivez les deux broches d'anode commune (mettez-les en haute impédance ou logique haute si vous utilisez un transistor PNP).
   
   b. Configurez les broches de cathode de segment pour le motif du Chiffre 1.
   
   c. Activez (mettez à la masse) l'anode commune pour le Chiffre 1 (broche 10).
   
   d. Attendez un court délai (par exemple, 5 ms).
   
   e. Désactivez l'anode du Chiffre 1.
   
   f. Configurez les broches de cathode de segment pour le motif du Chiffre 2.
   
   g. Activez l'anode commune pour le Chiffre 2 (broche 5).
   
   h. Attendez 5 ms.
   
   i. Répétez. L'œil humain perçoit les deux chiffres comme continuellement allumés.
3. Calcul du courant :Chaque segment est allumé avec un cycle de service de 50 % (un chiffre à la fois). Pour obtenir un courant moyen de 10 mA par segment, le courant pulsé pendant son temps actif doit être de 20 mA. Ceci est conforme au courant de crête nominal de 60 mA.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Le dispositif fonctionne sur le principe de l'électroluminescencedans une jonction p-n semi-conductrice. Le matériau actif est l'AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium). Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Là, ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise – dans ce cas, le jaune-orange (~605-611 nm). La face noire absorbe la lumière ambiante pour améliorer le contraste, tandis que le matériau blanc des segments aide à diffuser et à distribuer uniformément la lumière émise par la puce LED sous-jacente.

13. Tendances d'évolution

Bien qu'il s'agisse d'un produit ancien, comprendre son contexte met en lumière les tendances de la technologie d'affichage. Depuis son introduction, plusieurs tendances clés ont émergé :

• Passage aux boîtiers CMS (Composant Monté en Surface) :Les équivalents modernes sont presque exclusivement de type CMS, permettant un assemblage automatisé par pick-and-place, des empreintes plus petites et des profils plus bas par rapport aux afficheurs traversants comme le LTD-323JF.
• Densité plus élevée et couleur complète :Les afficheurs ont évolué vers une densité de pixels plus élevée (matrice de points, OLED) et une capacité en couleur complète (LED RVB), permettant des graphismes et une gamme de couleurs plus large.
• Efficacité améliorée :Les nouveaux matériaux LED et systèmes de phosphores (comme ceux utilisés dans les LED blanches) offrent une efficacité lumineuse (lumens par watt) nettement supérieure, réduisant la consommation d'énergie pour une même luminosité.
• Pilotes intégrés :De nombreux modules d'affichage modernes sont livrés avec des circuits intégrés de pilotage intégrés (interface I2C, SPI), simplifiant l'interface avec les microcontrôleurs et réduisant le nombre de broches d'E/S requises.
• Technologies alternatives :Pour les petits afficheurs numériques à faible consommation, les segments réalisés avec la technologie OLED (LED organique) offrent des profils ultra-fins, un contraste très élevé et de larges angles de vision, bien que les considérations de durée de vie et de coût varient.

Le LTD-323JF représente une solution fiable et mature pour les applications où son format spécifique, sa luminosité et son interface simple sont parfaitement adaptés, en particulier dans les conceptions sensibles au coût ou à cycle de vie long.