Fiche technique de l'afficheur LED 7 segments LTS-3361JG - Hauteur de chiffre 0,3 pouce (7,62 mm) - Tension directe 2,6 V - Vert (572 nm) - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-3361JG est un module d'affichage alphanumérique 7 segments à un chiffre, utilisant la technologie des semi-conducteurs AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium). La fonction principale de ce dispositif est de fournir une sortie numérique et alphanumérique limitée hautement lisible dans les équipements électroniques. Son application principale se situe dans l'instrumentation, l'électronique grand public, les panneaux de contrôle industriel et tout appareil nécessitant une lecture numérique claire et lumineuse.

L'appareil est caractérisé par une hauteur de chiffre de 0,3 pouce (7,62 mm), ce qui offre un excellent équilibre entre la taille de l'affichage et la compacité. Il présente un fond gris avec des segments blancs, une combinaison conçue pour offrir un contraste élevé pour une lisibilité optimale sous diverses conditions d'éclairage. L'utilisation du matériau AlInGaP déposé sur un substrat GaAs non transparent est essentielle à ses performances, permettant une luminosité et une efficacité élevées dans le spectre des longueurs d'onde vertes.

1.1 Avantages clés et marché cible

Le LTS-3361JG offre plusieurs avantages distincts qui définissent sa position sur le marché :

• Luminosité et contraste élevés :Les puces AlInGaP produisent une intensité lumineuse allant de 200 à 800 µcd à un faible courant de commande de 1 mA, assurant la visibilité même dans des environnements très éclairés.
• Faible consommation d'énergie :Conçu pour l'efficacité, il nécessite une puissance minimale, le rendant adapté aux applications alimentées par batterie ou sensibles à la puissance.
• Excellente apparence et uniformité des caractères :Les segments sont continus et uniformes, offrant un chiffre net et d'apparence professionnelle sans espace ni irrégularité.
• Large angle de vision :La conception optique permet une lisibilité claire depuis un large éventail d'angles, améliorant l'expérience utilisateur.
• Fiabilité de l'état solide :En tant que dispositif à base de LED, il offre une longue durée de vie opérationnelle, une résistance aux chocs et une fiabilité supérieure aux technologies plus anciennes comme les afficheurs à filament.
• Intensité lumineuse catégorisée :Les dispositifs sont triés par intensité, permettant aux concepteurs de sélectionner des composants pour une luminosité uniforme sur plusieurs unités dans un produit.

Le marché cible comprend les concepteurs d'équipements de test et de mesure, les tableaux de bord automobiles (affichages secondaires), les appareils électroménagers, les dispositifs médicaux et les systèmes de contrôle industriel où un affichage numérique fiable, clair et efficace est requis.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

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

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Ces paramètres définissent la sortie lumineuse et les propriétés de couleur de l'affichage.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Varie de 200 µcd (Min) à 800 µcd (Typ) pour un courant direct (I_F) de 1 mA. C'est la luminosité perçue telle que mesurée par un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain (courbe CIE). La large plage indique un processus de tri ; les concepteurs doivent en tenir compte ou spécifier un tri plus serré pour une apparence uniforme.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :572 nm. C'est la couleur perçue de la lumière, la plaçant dans la région verte du spectre. C'est un paramètre clé pour les applications spécifiques à la couleur.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :571 nm (Typ). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale, très proche de la longueur d'onde dominante, indiquant une sortie verte spectralement pure.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm (Typ). Cela mesure la largeur de bande spectrale. Une valeur de 15 nm est relativement étroite, confirmant une bonne pureté de couleur pour une LED verte.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :2:1 (Max). C'est le rapport maximal autorisé entre le segment le plus lumineux et le moins lumineux au sein d'un même dispositif. Un rapport de 2:1 ou moins garantit une uniformité acceptable sur le chiffre.

2.2 Caractéristiques électriques

Ces paramètres sont critiques pour la conception du circuit et la gestion de l'alimentation.

• Tension directe par segment (V_F) :2,6 V (Max) à I_F=20 mA. La valeur typique est d'environ 2,05 V. Cette chute de tension doit être prise en compte lors de la conception du circuit de limitation de courant. Le circuit de commande doit fournir au moins 2,6 V pour assurer un éclairage correct du segment au courant nominal.
• Courant direct continu par segment (I_F) :25 mA (Max) à 25°C. C'est le courant continu maximal qui peut être appliqué en continu à un seul segment sans risque d'endommagement.
• Courant direct de crête par segment :60 mA (Max) dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Cela permet des schémas de multiplexage ou une suralimentation brève pour une luminosité perçue plus élevée.
• Déclassement du courant :Le courant continu maximal doit être déclassé linéairement de 0,33 mA/°C pour des températures ambiantes (T_a) supérieures à 25°C. C'est une considération cruciale de gestion thermique.
• Tension inverse par segment (V_R) :5 V (Max). Dépasser cette tension en polarisation inverse peut endommager définitivement la jonction LED.
• Courant inverse par segment (I_R) :100 µA (Max) à V_R=5 V. C'est le courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse.
• Dissipation de puissance par segment (P_D) :70 mW (Max). Calculée comme V_F* I_F, cette limite régit la charge thermique de chaque segment.

2.3 Caractéristiques thermiques et environnementales

• Plage de température de fonctionnement :-35°C à +85°C. L'appareil convient aux environnements industriels et commerciaux étendus.
• Plage de température de stockage :-35°C à +85°C.
• Température de soudure :Résiste à un maximum de 260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1,6 mm (1/16 de pouce) sous le plan d'assise. Ceci est compatible avec les profils de soudure par refusion sans plomb standard.

3. Explication du système de tri

La fiche technique indique que l'appareil est "Catégorisé pour l'intensité lumineuse". Cela implique un processus de tri.

• Tri par intensité lumineuse :La large plage I_V (200-800 µcd) suggère que les LED sont triées en différentes catégories d'intensité après production. Pour les applications nécessitant une luminosité uniforme sur plusieurs afficheurs (par exemple, un panneau à plusieurs chiffres), il est essentiel de spécifier des composants de la même catégorie d'intensité.
• Tri par tension directe :Bien que non explicitement indiqué comme trié, la plage fournie (2,05 V Typ, 2,6 V Max) indique une variation naturelle. Dans les applications de précision ou les grands réseaux, l'appariement de tension peut également être une considération pour une distribution de courant uniforme.
• Tri par longueur d'onde :La longueur d'onde dominante est spécifiée comme une seule valeur typique (572 nm). Pour ce produit, le tri par longueur d'onde est probablement très serré ou n'est pas un critère de tri principal, car une seule couleur verte est spécifiée.

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 détaillés dans le texte fourni, les courbes standard pour de tels dispositifs incluraient typiquement :

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Cette courbe non linéaire montre la relation entre la tension appliquée et le courant résultant. La tension de "genou" est d'environ 2,0 V, après quoi le courant augmente rapidement avec de petites augmentations de tension, nécessitant une commande à courant constant pour une luminosité stable.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (Courbe I-L) :Cette courbe est généralement linéaire sur une large plage. L'intensité lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct, permettant de contrôler la luminosité via une MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion) ou un réglage analogique du courant.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Pour les LED AlInGaP, la sortie lumineuse diminue généralement à mesure que la température de jonction augmente. La spécification de déclassement pour le courant direct est directement liée à la gestion de cet effet thermique pour maintenir la luminosité et la longévité.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant un pic près de 571-572 nm avec la demi-largeur indiquée de 15 nm.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions physiques

Le boîtier est un contour standard d'afficheur LED 7 segments à un chiffre. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Les dimensions clés incluent la hauteur, la largeur et la profondeur globales du boîtier, la hauteur du chiffre (7,62 mm) et l'espacement entre les segments. L'empreinte exacte est cruciale pour la disposition du CI (Circuit Imprimé).

5.2 Brochage et identification de la polarité

Le LTS-3361JG est un dispositif àCathode Commune. Cela signifie que toutes les cathodes des segments LED sont connectées en interne à des broches communes (Broche 1 et Broche 6), tandis que chaque anode de segment a sa propre broche. Pour allumer un segment, sa broche d'anode correspondante doit être mise à l'état HAUT (tension positive via une résistance de limitation de courant), et la ou les broches de cathode commune doivent être connectées à la MASSE (BAS).

Connexion des broches :

1. Cathode Commune

2. Anode F (Segment supérieur droit)

3. Anode G (Segment central)

4. Anode E (Segment inférieur droit)

5. Anode D (Segment inférieur)

6. Cathode Commune

7. Anode DP (Point décimal)

8. Anode C (Segment inférieur gauche)

9. Anode B (Segment supérieur gauche)

10. Anode A (Segment supérieur)

Note : Les broches 1 et 6 sont toutes deux des cathodes communes et doivent être connectées ensemble sur le CI pour assurer une distribution de courant uniforme.

5.3 Schéma de circuit interne

Le schéma interne montre dix broches connectées aux huit éléments LED (segments A-G plus DP). Les deux broches de cathode commune (1 & 6) sont reliées en interne. Cette configuration est standard pour un afficheur à un chiffre à cathode commune.

6. Directives de soudure et d'assemblage

• Soudure par refusion :Compatible avec les processus de refusion CMS standard. La température de soudure maximale nominale est de 260°C pendant 3 secondes. Un profil sans plomb standard avec une température de crête entre 245-250°C est recommandé pour rester dans cette limite.
• Soudure manuelle :Si une soudure manuelle est nécessaire, utilisez un fer à souder à température contrôlée réglé au maximum à 350°C et limitez le temps de contact à moins de 3 secondes par broche pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et aux liaisons internes.
• Nettoyage :Utilisez uniquement des agents de nettoyage compatibles avec l'époxy LED et les matériaux plastiques. Évitez le nettoyage par ultrasons à moins qu'il ne soit vérifié comme sûr pour le boîtier spécifique.
• Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement indiqué, les LED sont généralement sensibles aux ESD. Manipulez avec les précautions ESD appropriées (postes de travail mis à la terre, bracelets antistatiques).
• Conditions de stockage :Stockez dans un environnement sec et antistatique dans la plage de température spécifiée (-35°C à +85°C).

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques

La méthode de commande la plus courante est lemultiplexage. Pour les afficheurs à plusieurs chiffres, un microcontrôleur active séquentiellement la cathode commune de chaque chiffre tout en envoyant le motif de segment pour ce chiffre sur les lignes d'anode communes. Cela réduit considérablement le nombre de broches de commande nécessaires. Un circuit intégré de commande à courant constant ou un réseau de transistors est souvent utilisé pour fournir un courant suffisant aux segments.

Calcul de la résistance de limitation de courant :Essentiel pour la commande directe. Formule : R = (V_alim- V_F) / I_F. Exemple : Pour une alimentation de 5 V, V_F=2,2 V, et I_F=10 mA : R = (5 - 2,2) / 0,01 = 280 Ω. Utilisez la valeur standard la plus proche (par exemple, 270 Ω ou 330 Ω). Une résistance est nécessaire par anode de segment si la commande est directe.

7.2 Considérations de conception

• Contrôle de la luminosité :Utilisez la MLI sur les commandes de cathode ou d'anode pour atténuer l'affichage. C'est plus efficace et efficient que de faire varier le courant continu.
• Angle de vision :Positionnez l'affichage en tenant compte de son large angle de vision pour assurer une visibilité optimale pour l'utilisateur final.
• Gestion thermique :Respectez les directives de déclassement du courant pour les applications à température ambiante élevée. Assurez une surface de cuivre de CI ou une ventilation adéquate si la commande est à ou près des courants maximaux.
• Découplage :Placez un petit condensateur céramique (par exemple, 100 nF) près des broches d'alimentation de l'affichage pour supprimer le bruit, en particulier dans les conceptions multiplexées.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux technologies plus anciennes comme lesLED rouges GaAsP, le LTS-3361JG à base d'AlInGaP offre une luminosité et une efficacité significativement plus élevées pour un courant donné. Comparé à certainesLED blanches ou bleues avec phosphoremodernes, il fournit une couleur verte pure et saturée sans la complexité et la perte d'efficacité de la conversion par phosphore.

Sa différenciation principale réside dans sa combinaison spécifique :hauteur de chiffre de 0,3 pouce, configuration à cathode commune, émission verte pure AlInGaP et catégories d'intensité caractérisées. Les produits concurrents peuvent utiliser des technologies de puce différentes (par exemple, InGaN pour le bleu/vert), avoir des couleurs de boîtier différentes (par exemple, fond noir) ou être à anode commune.

9. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

Q1 : Puis-je commander cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur 3,3 V ?

R : Peut-être, mais avec prudence. La V_Ftypique est de 2,05 V, et la tension de sortie haute d'une broche GPIO (V_OH) peut être aussi basse que 2,64 V avec une alimentation de 3,3 V. La marge de tension (3,3 V - 2,6 V = 0,7 V) est minimale pour une résistance de limitation de courant. Il est plus sûr d'utiliser un transistor ou un circuit intégré de commande pour interfacer le microcontrôleur.

Q2 : Pourquoi y a-t-il deux broches de cathode commune (1 et 6) ?

R : C'est pour la symétrie mécanique et une meilleure distribution du courant. Connecter les deux broches à la masse sur votre CI aide à équilibrer la charge de courant, améliorant potentiellement l'uniformité de la luminosité des segments et la fiabilité à long terme.

Q3 : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde d'émission de crête et la Longueur d'onde dominante ?

R : La Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) est le pic physique du spectre lumineux émis. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond à la couleur de la source lumineuse. Pour une source monochromatique comme cette LED verte, elles sont très proches.

Q4 : Comment obtenir une luminosité uniforme dans une conception à plusieurs chiffres ?

R : 1) Utilisez un circuit de commande à courant constant. 2) Mettez en œuvre une calibration logicielle ou un ajustement MLI par chiffre si nécessaire. 3) Plus important encore, spécifiez et utilisez des LED de la même catégorie d'intensité lumineuse auprès de votre fournisseur.

10. Étude de cas d'intégration

Scénario : Conception d'un affichage simple de voltmètre à 4 chiffres.

1. Sélection des composants :Quatre afficheurs LTS-3361JG sont sélectionnés pour leur lisibilité et leur couleur verte, souvent associée à un état "allumé" ou "normal".
2. Schéma de commande :Un schéma de multiplexage est choisi. Un microcontrôleur avec 12 broches d'E/S (8 pour les anodes de segments A-G, DP, et 4 pour les cathodes de chiffres) peut commander l'ensemble de l'affichage.
3. Conception du circuit :Les lignes d'anode de segment sont connectées en parallèle sur les quatre chiffres. Les broches de cathode commune (1 & 6) de chaque chiffre sont connectées ensemble puis à un puits à transistor NPN. Le microcontrôleur allume un transistor (chiffre) à la fois tout en envoyant le code 7 segments correspondant sur les lignes d'anode. La fréquence de rafraîchissement est fixée au-dessus de 60 Hz pour éviter le scintillement.
4. Calcul du courant :Pour un affichage multiplexé, le courant instantané par segment peut être plus élevé pour obtenir la même luminosité moyenne. Si le cycle de service est de 1/4 (4 chiffres), pour obtenir un I_{F_moy}moyen de 5 mA, le courant instantané pendant son temps actif devrait être I_{F_inst}= I_{F_moy}/ Cycle de service = 5 mA / 0,25 = 20 mA. Ceci est dans la limite continue mais doit être vérifié par rapport à la limite de crête pour la fréquence de multiplexage choisie.
5. Disposition du CI :Les afficheurs sont placés avec un espacement précis selon le dessin dimensionnel. Les pistes pour les connexions de cathode commune sont plus larges pour gérer le courant cumulé des segments lorsqu'un chiffre est entièrement allumé (par exemple, le chiffre '8').

11. Introduction au principe technologique

Le LTS-3361JG est basé sur le matériau semi-conducteurAlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium). C'est un semi-conducteur composé III-V où les atomes d'aluminium, d'indium, de gallium et de phosphore sont arrangés dans un réseau cristallin. Lorsqu'il est polarisé en direct, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la jonction PN, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). Le rapport spécifique d'Al, In, Ga et P dans le cristal détermine l'énergie de la bande interdite, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Pour une émission verte autour de 572 nm, une composition précise est requise.

Les puces sont fabriquées sur unsubstrat GaAs (Arséniure de Gallium) non transparent. Ce substrat absorbe une partie de la lumière générée, mais le système de matériau AlInGaP lui-même est très efficace. La lumière est émise depuis la surface supérieure de la puce. Le fond gris et le diffuseur de segment blanc du boîtier aident à améliorer le contraste en absorbant respectivement la lumière ambiante et en diffusant efficacement la lumière verte émise par la puce.

12. Tendances technologiques

Bien que ce produit spécifique utilise la technologie AlInGaP mature et fiable, les tendances plus larges du marché des afficheurs LED incluent :

• Efficacité plus élevée :La recherche en science des matériaux vise à améliorer l'efficacité quantique interne (IQE) et l'efficacité d'extraction de la lumière (LEE) de toutes les couleurs de LED, réduisant la consommation d'énergie pour une même luminosité.
• Miniaturisation :Il y a une tendance vers des pas de pixel plus petits et des afficheurs à plus haute densité, bien que pour les dispositifs 7 segments autonomes, la taille de 0,3 pouce reste une norme populaire pour la lisibilité.
• Intégration :De plus en plus d'afficheurs intègrent directement le circuit intégré de commande dans le boîtier du module, simplifiant le circuit externe pour les concepteurs.
• Technologies alternatives :Pour les applications en couleur complète ou haute résolution, des technologies comme les MicroLED et les OLED avancées évoluent. Cependant, pour les afficheurs numériques simples, robustes, lumineux et à faible coût à un chiffre, les LED à base d'AlInGaP et d'InGaN restent dominantes en raison de leur fiabilité, longévité et simplicité.

Le LTS-3361JG représente une solution bien optimisée dans sa niche, équilibrant performance, coût et fiabilité sur la base de la physique des semi-conducteurs et des techniques de boîtier établies.