Fiche technique de l'afficheur LED LTS-3403LJS - Hauteur de chiffre 0,8 pouce - Jaune AlInGaP - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-3403LJS est un module d'affichage alphanumérique sept segments à un chiffre, conçu pour les applications nécessitant une indication numérique claire et à faible consommation. Sa fonction principale est de fournir une lecture numérique hautement lisible. L'avantage fondamental de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technologie semi-conductrice Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour les puces LED, qui sont fabriquées sur un substrat non transparent d'Arséniure de Gallium (GaAs). Cette combinaison spécifique de matériaux est conçue pour produire une émission jaune distincte. L'afficheur présente une face avant grise avec des marquages de segments blancs, améliorant le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Il est catégorisé comme un afficheur à cathode commune, une configuration standard pour simplifier le multiplexage dans les applications multi-chiffres. Le marché cible de ce composant inclut les panneaux de contrôle industriel, les équipements de test et de mesure, les appareils électroménagers, les tableaux de bord automobiles (pour les indicateurs non critiques) et tout système embarqué nécessitant un affichage numérique à un chiffre fiable.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonctionnalité de l'afficheur. Le paramètre clé, l'Intensité Lumineuse Moyenne (Iv), est spécifiée avec un minimum de 320 µcd, une valeur typique de 900 µcd, et aucun maximum indiqué, lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (IF) de 1mA. Cela indique une sortie lumineuse adaptée à une utilisation en intérieur. La sortie lumineuse est caractérisée par une Longueur d'Onde d'Émission de Pic (λp) de 588 nm et une Longueur d'Onde Dominante (λd) de 587 nm à IF=20mA, plaçant fermement son émission dans la région jaune du spectre visible. La Demi-Largeur de Raie Spectrale (Δλ) est de 15 nm, dénotant une couleur relativement pure avec une dispersion spectrale minimale. L'appariement de l'intensité lumineuse entre les segments est garanti dans un rapport de 2:1, assurant une luminosité uniforme sur le chiffre, ce qui est crucial pour des raisons esthétiques et de lisibilité. Toutes les mesures photométriques sont alignées sur la courbe de réponse oculaire photopique standard de la CIE (Commission Internationale de l'Éclairage).

2.2 Paramètres électriques

Les spécifications électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement pour une utilisation fiable. Les Valeurs Absolues Maximales fixent les limites strictes : une Puissance Dissipée de 70 mW par segment, un Courant Direct de Crête de 60 mA par segment (en conditions pulsées : cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms), et un Courant Direct Continu de 25 mA par segment à 25°C, avec une déclassement linéaire de 0,33 mA/°C. La Tension Inverse maximale par segment est de 5 V. Dans les conditions de fonctionnement standard (Ta=25°C), la Tension Directe (VF) par segment varie de 2,05V (min) à 2,6V (max) à un courant de test de 10mA. Le Courant Inverse (IR) est au maximum de 100 µA à la tension inverse complète de 5V, indiquant de bonnes caractéristiques de diode.

2.3 Spécifications 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 le rend adapté aux applications dans des environnements non climatisés. Un paramètre d'assemblage critique est la cote de Température de Soudure : le dispositif peut supporter 260°C pendant 3 secondes à un point situé à 1/16 de pouce (environ 1,59 mm) en dessous du plan d'assise. Il s'agit d'une cote standard pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion, mais il faut veiller à ne pas dépasser ce profil thermique.

3. Système de tri et de catégorisation

La fiche technique indique explicitement que les dispositifs sont "Catégorisés pour l'Intensité Lumineuse". Cela implique un processus de tri où les unités sont classées et étiquetées en fonction de leur sortie lumineuse mesurée dans une condition de test standard (probablement IF=1mA). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des pièces avec une luminosité cohérente pour une application donnée ou sur une série de production, assurant une uniformité visuelle dans les afficheurs multi-chiffres. Bien que non détaillé dans ce document spécifique, le tri typique pour de tels afficheurs peut impliquer un classement en plages d'intensité (par exemple, Iv > 500 µcd, Iv > 700 µcd). Le rapport d'appariement serré de 2:1 pour l'intensité lumineuse est une autre forme de catégorisation de performance au sein d'un seul dispositif.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que l'extrait de fiche technique fourni fasse référence à des "Courbes typiques des caractéristiques électriques / optiques", les graphiques spécifiques ne sont pas inclus dans le texte. Typiquement, de telles courbes pour un afficheur LED incluraient :Courant Direct vs. Tension Directe (Courbe I-V) : Ce graphique montre la relation exponentielle, aidant les concepteurs à sélectionner des résistances de limitation de courant appropriées. La tension de coude se situe autour de la VF typique de 2,6V.Intensité Lumineuse vs. Courant Direct (Courbe L-I) : Cela montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, jusqu'aux limites maximales nominales. Elle est généralement linéaire dans la plage de fonctionnement normale.Intensité Lumineuse vs. Température Ambiante : Cette courbe montrerait la diminution de la sortie lumineuse à mesure que la température de jonction augmente, important pour les applications à haute température ou à courant élevé.Distribution Spectrale de Puissance Relative : Un tracé montrant l'intensité de la lumière émise sur les longueurs d'onde, centré autour de 587-588 nm avec la demi-largeur indiquée de 15 nm.

5. Informations mécaniques et de boîtier

Le LTS-3403LJS est fourni dans un format standard à double rangée (DIP) adapté au montage traversant sur une carte de circuit imprimé (PCB) ou à l'insertion dans un socle. Les dimensions du boîtier sont fournies en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm. Les caractéristiques mécaniques clés incluent la hauteur de chiffre de 0,8 pouce (20,32 mm), qui définit la taille physique du caractère affiché. La face grise et les segments blancs font partie du moulage du boîtier. La disposition des broches est conçue pour la compatibilité avec les dispositions de PCB et les socles standards.

6. Connexion des broches et circuit interne

Le dispositif a une configuration à 17 broches, bien que toutes ne soient pas actives. Le brochage est le suivant : Broche 2 : Anode du segment A, Broche 3 : Anode du segment F, Broches 4, 6, 12, 17 : Cathode Commune (toutes connectées en interne), Broche 5 : Anode du segment E, Broche 7 : Anode du Point Décimal Gauche (L.D.P), Broche 10 : Anode du Point Décimal Droit (R.D.P), Broche 11 : Anode du segment D, Broche 13 : Anode du segment C, Broche 14 : Anode du segment G, Broche 15 : Anode du segment B. Les broches 1, 8, 9 et 16 sont listées comme "SANS BROCHE" (non connectées). Le schéma de circuit interne montre une configuration à cathode commune, où toutes les cathodes des segments LED sont reliées en interne aux broches de cathode commune. Chaque anode de segment est individuellement accessible. Les deux points décimaux (gauche et droit) sont également des LED séparées avec leurs propres anodes.

7. Directives de soudure et d'assemblage

La directive principale fournie est le profil de température de soudure absolu maximum : 260°C pendant 3 secondes, mesuré à 1,59 mm (1/16") en dessous du plan d'assise. Ceci est critique pour les procédés de soudure à la vague. Pour la soudure manuelle, un fer à souder à température contrôlée doit être utilisé, et le temps de contact par broche doit être minimisé pour éviter les dommages thermiques à la puce interne et au boîtier plastique. Le dispositif doit être stocké dans la plage de température spécifiée (-35°C à +85°C) dans un environnement sec pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer un "effet pop-corn" pendant la refusion s'il n'est pas correctement séché avant utilisation.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour les applications nécessitant un seul chiffre numérique hautement visible. Exemples :Instrumentation : Compteurs de panneau, compteurs de fréquence, minuteries.Électronique grand public : Affichage d'horloge de four à micro-ondes, lecture de thermostat, pèse-personne.Contrôles industrielsAprès-vente automobile : Jauges auxiliaires (tension, température).Kits éducatifs : Pour l'enseignement de l'électronique numérique et de l'interfaçage de microcontrôleurs.

8.2 Considérations de conception

Limitation de courant : Chaque anode de segment doit être pilotée via une résistance de limitation de courant. La valeur de la résistance (R) est calculée en utilisant R = (Vcc - VF) / IF, où Vcc est la tension d'alimentation, VF est la tension directe (utiliser la valeur max pour la fiabilité), et IF est le courant direct souhaité (ne pas dépasser 25 mA DC). Pour une alimentation de 5V et IF=10mA, R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohms.Circuit de pilotage : Étant à cathode commune, les cathodes sont typiquement connectées à la masse (ou à un transistor de commutation pour le multiplexage), et les anodes sont mises à l'état haut pour illuminer un segment. Des microcontrôleurs ou des circuits intégrés dédiés de pilotage d'afficheur (comme les registres à décalage 74HC595 ou MAX7219) sont couramment utilisés.Multiplexage : Pour les afficheurs multi-chiffres, plusieurs unités LTS-3403LJS peuvent être multiplexées en activant séquentiellement la cathode commune de chaque chiffre tout en présentant les données de segment pour ce chiffre. Cela réduit le nombre de broches d'E/S requises.Angle de vision : Le large angle de vision est bénéfique pour les applications où l'afficheur peut être vu depuis des positions hors axe.

9. Comparaison et différenciation techniques

Le LTS-3403LJS se différencie principalement par son utilisation de latechnologie LED jaune AlInGaP. Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaP standard (qui produit un jaune moins efficace, plus verdâtre) ou la lumière filtrée, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse plus élevée et une couleur jaune plus saturée et pure. Laface grise avec segments blancsfournit un excellent contraste lorsque les LED sont éteintes, rendant le contour du chiffre toujours visible, contrairement aux faces entièrement noires. Safaible consommation d'énergie(permise par des LED efficaces et une faible VF) le rend adapté aux appareils alimentés par batterie. Lacatégorisation pour l'intensité lumineuseest un différenciateur clé de qualité, assurant une cohérence de luminosité, ce qui n'est pas toujours garanti avec des afficheurs à bas coût.

10. Questions Fréquemment Posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre cathode commune et anode commune ?

R : Dans un afficheur à cathode commune, toutes les cathodes des LED sont connectées ensemble. Pour allumer un segment, son anode est mise à l'état haut (vers Vcc) tandis que la cathode commune est connectée à l'état bas (à la masse). En anode commune, c'est l'inverse. Le LTS-3403LJS est à cathode commune.

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur ?

R : Oui, mais avec d'importantes mises en garde. Une broche de microcontrôleur ne peut fournir/absorber qu'un courant limité (souvent 20-25mA). Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant pour chaque segment que vous pilotez. De plus, si vous pilotez plusieurs segments simultanément depuis un même port, assurez-vous que le courant total ne dépasse pas la limite de courant totale du port ou de la puce du microcontrôleur. L'utilisation d'un circuit intégré de pilotage est souvent plus sûre.

Q : Que signifie "I.C. Compatible" ?

R : Cela signifie que les caractéristiques électriques (tension directe, besoins en courant) de l'afficheur sont dans les limites de tension de sortie et de capacité de fourniture/absorption de courant des sorties de circuits intégrés (CI) standards, comme celles des familles logiques TTL ou CMOS ou des microcontrôleurs, en particulier lorsqu'ils sont utilisés avec des résistances de limitation de courant appropriées.

Q : Comment calculer la valeur de la résistance pour un segment ?

R : Utilisez la loi d'Ohm : R = (Tension d'Alimentation - Tension Directe de la LED) / Courant LED Désiré. Utilisez toujours la VF maximale de la fiche technique (2,6V) pour une conception conservatrice qui garantit que le courant n'est jamais dépassé, même avec des variations d'une pièce à l'autre.

11. Exemple pratique de conception et d'utilisation

Étude de cas : Construction d'un compteur à un chiffre avec un Arduino.L'objectif est de créer un compteur qui incrémente de 0 à 9.Composants : Arduino Uno, LTS-3403LJS, huit résistances de 220Ω (une pour les segments A-G et le point décimal), une plaque d'essai et des fils de raccordement.Câblage : Connectez les broches de cathode commune (4,6,12,17) de l'afficheur à la masse (GND) de l'Arduino. Connectez chaque anode de segment (broches 2,3,5,7,10,11,13,14,15) à une broche numérique individuelle de l'Arduino (par exemple, 2 à 10) via une résistance de limitation de courant de 220Ω.Logiciel : Dans le sketch Arduino, définissez un tableau qui mappe les chiffres (0-9) à la combinaison de segments qui doivent être allumés (une "carte de segments"). Dans la boucle, parcourez les chiffres de 0 à 9, utilisez la carte de segments pour mettre les bonnes broches Arduino à l'état HAUT pour illuminer les segments correspondants, attendez une seconde, puis effacez l'afficheur et passez au chiffre suivant. Cet exemple démontre le pilotage direct, la limitation de courant et l'utilisation d'une cathode commune.

12. Introduction au principe technologique

Le LTS-3403LJS est basé sur la technologie deDiode Électroluminescente (LED). Une LED est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'elle est polarisée en direct (tension positive appliquée au côté p par rapport au côté n), les électrons de la région n et les trous de la région p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans une diode au silicium standard, cette énergie est libérée sous forme de chaleur. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'AlInGaP, une partie significative de cette énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. Les alliages AlInGaP sont conçus pour avoir une bande interdite correspondant à l'émission de lumière dans les régions rouge, orange, ambre et jaune du spectre. Le "substrat GaAs non transparent" mentionné dans la fiche technique est la plaquette de base sur laquelle les couches AlInGaP sont déposées. Sa nature non transparente aide à réfléchir la lumière vers le haut, améliorant l'efficacité globale d'extraction de la lumière depuis le haut de la puce.

13. Tendances et contexte technologiques

Bien que cette fiche technique spécifique date de 2001, la technologie AlInGaP sous-jacente représentait à l'époque une avancée significative pour produire des LED jaunes, oranges et rouges de haute luminosité. Elle a largement remplacé les technologies plus anciennes et moins efficaces comme le GaAsP et le GaP pour ces couleurs. Dans le paysage plus large des technologies d'affichage, les afficheurs LED sept segments discrets comme le LTS-3403LJS ont été largement supplantés dans les nouvelles conceptions par des solutions plus intégrées. Celles-ci incluent :Afficheurs LED à Matrice de PointsetAfficheurs OLED, qui offrent des capacités alphanumériques et graphiques complètes.Modules d'affichage intégrésavec contrôleurs intégrés (I2C, SPI) qui simplifient l'interfaçage.LCDspour les applications à très faible consommation. Cependant, les LED sept segments discrètes restent pertinentes dans des niches où leurs avantages spécifiques sont primordiaux : extrême simplicité, luminosité et contraste très élevés, angles de vision larges, robustesse, faible coût pour les besoins à un chiffre, et l'esthétique "rétro" distinctive parfois recherchée. Elles sont également des outils éducatifs fondamentaux pour apprendre l'électronique numérique.