Fiche technique de l'afficheur LED LTS-5825CKG-PST1 - Hauteur de chiffre 0,56 pouce - Vert AlInGaP - Tension directe 2,6V - Courant continu 25mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-5825CKG-PST1 est un afficheur LED à un chiffre, de type montage en surface (SMD), haute performance, conçu pour les applications nécessitant des affichages numériques clairs et lumineux. Sa technologie de base repose sur le matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP), déposé sur un substrat non transparent d'Arséniure de Gallium (GaAs). Ce système de matériaux est réputé pour produire une émission de lumière verte à haut rendement. L'afficheur présente une face noire pour un contraste accru et des segments blancs pour une diffusion et une visibilité lumineuses optimales. Avec une hauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,22 mm), il offre un excellent aspect des caractères et convient à une large gamme d'appareils électroniques grand public et industriels où l'espace est limité mais la lisibilité est critique.

1.1 Avantages clés et marché cible

Cet afficheur est conçu pour la fiabilité et les performances. Ses principaux avantages incluent une faible consommation d'énergie, une luminosité élevée et un large angle de vision, garantissant une lisibilité depuis diverses positions. Sa construction à l'état solide offre une fiabilité inhérente et une longue durée de vie opérationnelle. Il est catégorisé selon l'intensité lumineuse, permettant un appariement cohérent de la luminosité dans les applications à plusieurs chiffres. Les marchés cibles principaux comprennent les tableaux de bord d'instrumentation, les équipements de test et de mesure, les terminaux de point de vente, les systèmes de contrôle industriel et les affichages de tableau de bord automobile où un seul chiffre très visible est requis.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces caractéristiques définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. La dissipation de puissance maximale par segment est de 70 mW. Le courant direct de crête par segment est de 60 mA, mais cela n'est autorisé qu'en conditions pulsées (fréquence 1 kHz, rapport cyclique de 10%) pour gérer la chaleur. Le courant direct continu par segment, qui est la limite de sécurité pour un fonctionnement en régime permanent, est de 25 mA à une température ambiante (Ta) de 25°C. Cette valeur se dégrade linéairement de 0,28 mA pour chaque degré Celsius d'augmentation de la température ambiante au-dessus de 25°C. Le dispositif peut fonctionner et être stocké dans une plage de température de -40°C à +105°C. La condition de soudure spécifie que le corps du dispositif doit être à au moins 1/16 de pouce au-dessus du plan d'assise pendant un refusion de 3 secondes à une température de pointe de 260°C.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard à Ta = 25°C et fournissent les performances attendues. L'intensité lumineuse (Iv) varie d'un minimum de 501 μcd à une valeur typique de 1700 μcd pour un courant direct (IF) de 1 mA. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est de 571 nm, et la longueur d'onde dominante (λd) est de 572 nm à IF=20mA, le plaçant fermement dans le spectre vert. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 15 nm, indiquant une couleur relativement pure. La tension directe par segment (VF) a un maximum de 2,6V à IF=20mA, avec une valeur typique de 2,05V. Le courant inverse (IR) est au maximum de 100 μA pour une tension inverse (VR) de 5V, bien qu'un fonctionnement continu en polarisation inverse soit interdit. Le rapport d'appariement de l'intensité lumineuse entre les segments est spécifié à un maximum de 2:1, garantissant une luminosité uniforme sur le chiffre.

3. Informations mécaniques et de boîtier

3.1 Dimensions et construction du boîtier

Le dispositif est un boîtier pour montage en surface. Les tolérances dimensionnelles critiques sont de ±0,25 mm sauf indication contraire. Les détails de construction incluent les spécifications pour les bavures plastiques (maximum 0,14 mm) et le gauchissement du PCB (maximum 0,06 mm). La finition des pastilles de soudure est cruciale pour une soudure fiable et consiste en une structure en couches : un minimum de 1200 micro-pouces de cuivre, un minimum de 150 micro-pouces de nickel et un placage de 4 micro-pouces d'or. Une couche de peinture supplémentaire de 400 micro-pouces est appliquée.

3.2 Connexion des broches et circuit interne

L'afficheur a une configuration à 10 broches et utilise une conception de circuit à anode commune. Le schéma de circuit interne montre que toutes les anodes des segments sont connectées en interne à deux broches d'anode commune (Broche 3 et Broche 8). Chaque cathode de segment (A, B, C, D, E, F, G et Point Décimal DP) a sa propre broche dédiée. Cette configuration est courante pour les applications de multiplexage où plusieurs chiffres partagent les lignes de pilotage.

4. Recommandations de soudure et d'assemblage

4.1 Instructions de soudure SMT

Pour le soudage par refusion, un profil spécifique doit être suivi. La phase de préchauffage doit être entre 120-150°C pendant un maximum de 120 secondes. La température de pointe pendant la refusion ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de cette température critique doit être limité à un maximum de 5 secondes. Il est crucial que le nombre de cycles de processus de refusion soit inférieur à deux. Si une seconde refusion est nécessaire (par exemple, pour un assemblage double face), la carte doit être laissée refroidir complètement à la température ambiante normale entre le premier et le second processus. Pour le soudage manuel au fer, la température de la panne ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes maximum par joint.

4.2 Modèle de soudure recommandé

Un modèle de pastille recommandé (empreinte) est fourni avec des dimensions en millimètres. Respecter ce modèle est essentiel pour obtenir une formation correcte des joints de soudure, une stabilité mécanique et un dégagement thermique pendant le fonctionnement.

5. Emballage et manutention

5.1 Spécifications d'emballage

Les dispositifs sont fournis en bande et en bobine pour l'assemblage automatisé. La bande porteuse est en alliage de polystyrène conducteur noir avec une épaisseur de 0,30±0,05 mm. Le cambrage (gauchissement) de la bande porteuse est contrôlé à moins de 1 mm sur une longueur de 250 mm. Chaque bobine de 13 pouces contient 700 pièces, et la longueur totale de la bande sur une bobine de 22 pouces est de 44,5 mètres. L'emballage comprend des sections de bande d'amorce et de fin (minimum 400 mm et 40 mm respectivement) pour faciliter l'alimentation de la machine. Une quantité d'emballage minimale de 200 pièces est spécifiée pour les lots restants. La direction de tirage de la bande hors de la bobine est clairement indiquée.

5.2 Sensibilité à l'humidité et séchage

En tant que dispositif de montage en surface, l'afficheur est sensible à l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer un "effet pop-corn" ou un délaminage pendant le processus de refusion à haute température. Les dispositifs sont expédiés dans un emballage étanche à l'humidité et doivent être stockés à ≤30°C et ≤90% d'humidité relative. Une fois le sachet scellé ouvert, les dispositifs ont une durée de vie limitée en atelier. Si le sachet est resté ouvert pendant plus d'une semaine dans des conditions ne respectant pas les spécifications de stockage (moins de 30°C et moins de 60% HR), un séchage est requis avant la refusion. Les conditions de séchage dépendent de l'état de l'emballage : 60°C pendant ≥48 heures pour les pièces en bobine, ou 100°C pendant ≥4 heures / 125°C pendant ≥2 heures pour les pièces en vrac. Le séchage ne doit être effectué qu'une seule fois.

6. Suggestions d'application et considérations de conception

6.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour toute application nécessitant un seul chiffre numérique très lisible. Les utilisations courantes incluent les horloges numériques (affichant les secondes ou les minutes), les indicateurs de niveau de batterie, les compteurs à un chiffre, les affichages de réglage de paramètres sur les appareils électroménagers et les affichages de codes d'état sur les équipements électroniques. Son format SMD le rend adapté aux conceptions de PCB modernes et compactes.

6.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours des résistances de limitation de courant en série pour chaque cathode de segment. La valeur de la résistance doit être calculée en fonction de la tension d'alimentation, de la tension directe (VF) de la LED et du courant direct souhaité (IF), qui ne doit pas dépasser 25 mA en continu.
• Circuit de pilotage :La configuration à anode commune simplifie le pilotage avec des interrupteurs côté bas (transistors ou circuits intégrés) qui absorbent le courant depuis les cathodes.
• Gestion thermique :Assurez une surface de cuivre de PCB ou des vias thermiques adéquats, surtout si vous fonctionnez près du courant maximum ou à des températures ambiantes élevées, pour éviter la surchauffe et la dégradation de la luminosité.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Mettez en œuvre les précautions ESD standard pendant la manutention et l'assemblage, comme pour tous les dispositifs semi-conducteurs.

7. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques, essentielles pour une conception détaillée. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les ingénieurs s'attendraient généralement à voir des courbes pour le Courant Direct vs Tension Directe (Courbe IV), l'Intensité Lumineuse vs Courant Direct, l'Intensité Lumineuse vs Température Ambiante, et peut-être la Distribution Spectrale. Ces courbes permettent aux concepteurs de comprendre les comportements non linéaires, comme la façon dont le rendement change avec le courant ou comment la luminosité diminue avec la hausse de la température, permettant d'optimiser les conditions de pilotage pour des environnements d'application spécifiques.

8. Comparaison et différenciation technique

Le principal facteur de différenciation du LTS-5825CKG-PST1 est son utilisation de la technologie AlInGaP pour l'émission verte. Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaP traditionnel, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse et une luminosité nettement supérieures. La conception face noire/segments blancs offre un rapport de contraste supérieur, surtout dans des conditions de fort éclairage, par rapport aux afficheurs à face claire. La hauteur de chiffre de 0,56 pouce comble une niche spécifique entre les indicateurs plus petits et les afficheurs de panneaux plus grands. Sa catégorisation selon l'intensité lumineuse est une caractéristique d'assurance qualité qui garantit la cohérence dans les applications à plusieurs chiffres, un facteur critique qui n'est pas toujours garanti dans les composants LED de base.

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

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

R : La longueur d'onde de crête (λp) est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique émise est maximale. La longueur d'onde dominante (λd) est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspond à la couleur perçue de la lumière émise. Pour une LED à spectre étroit comme celle-ci, elles sont très proches (571 nm vs. 572 nm).

Q : Puis-je piloter cet afficheur à 20 mA en continu ?

R : Oui, 20 mA est inférieur au courant direct continu maximal de 25 mA. Cependant, vous devez tenir compte de la température ambiante, car la valeur nominale du courant se dégrade au-dessus de 25°C.

Q : Pourquoi la spécification du courant inverse est-elle importante si je ne peux pas l'utiliser en inverse ?

R : La spécification IR est un paramètre de test de qualité et de fuite. Un courant inverse élevé peut indiquer un défaut de fabrication dans la jonction semi-conductrice.

Q : Que signifie "catégorisation selon l'intensité lumineuse" ?

R : Cela signifie que les dispositifs sont testés et triés (mis en bacs) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à un courant de test standard. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des afficheurs du même bac d'intensité pour garantir une luminosité uniforme dans un tableau, évitant qu'un chiffre n'apparaisse plus faible qu'un autre.

10. Exemple pratique d'utilisation

Imaginez la conception d'un minuteur numérique simple avec une résolution d'une seconde. Le chiffre des secondes de l'unité pourrait être implémenté en utilisant le LTS-5825CKG-PST1. Un microcontrôleur serait utilisé pour contrôler l'affichage. Les broches d'anode commune seraient connectées à une tension d'alimentation positive (par exemple, 5V) via un schéma de limitation de courant approprié si d'autres chiffres sont multiplexés. Les huit broches de cathode (segments A-G et DP) seraient connectées aux broches GPIO du microcontrôleur, chacune via sa propre résistance de limitation de courant (par exemple, ~150Ω pour 20 mA avec une alimentation de 5V, en considérant une Vf d'environ 2,1V). Le logiciel parcourrait les chiffres de 0 à 9, activant la combinaison appropriée de broches de cathode chaque seconde. La luminosité et le contraste élevés garantissent que le chiffre est facilement lisible à distance, tandis que la faible consommation d'énergie contribue à l'efficacité globale du système.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le dispositif fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction est appliquée (anode positive par rapport à la cathode), les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans les LED AlInGaP, cette recombinaison libère principalement de l'énergie sous forme de photons (lumière) dans la plage de longueurs d'onde verte. La composition spécifique de l'alliage d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure détermine l'énergie de la bande interdite et donc la couleur de la lumière émise. Le substrat GaAs non transparent absorbe toute lumière émise vers le bas, améliorant l'efficacité globale d'extraction de la lumière depuis le haut du dispositif.

12. Tendances technologiques

La tendance dans la technologie des afficheurs LED continue vers une efficacité plus élevée, une plus grande miniaturisation et une fiabilité améliorée. Bien que l'AlInGaP soit une technologie mature et efficace pour les LED rouges, oranges, ambre et vertes, de nouveaux matériaux comme le Nitrure de Gallium et d'Indium (InGaN) sont maintenant capables de couvrir tout le spectre visible avec une très haute efficacité, y compris le vert et le bleu. Pour les afficheurs à un chiffre, la tendance est vers des boîtiers plus fins, une densité de pixels plus élevée (pour les afficheurs alphanumériques à matrice de points) et une intégration avec des circuits intégrés de pilotage ou des capacités intelligentes. Cependant, pour des applications spécifiques nécessitant un seul chiffre simple, robuste et haute luminosité, les afficheurs à segments discrets comme le LTS-5825CKG-PST1 restent une solution économique et fiable. Les considérations environnementales poussent également à l'élimination des substances dangereuses et à l'amélioration de la recyclabilité des matériaux d'emballage.