Fiche technique de l'afficheur LED alphanumérique 16 segments LTP-15801KD - Hauteur de chiffre 1,5 pouce - Rouge Hyper (650nm) - Tension directe 2,6V - Documentation technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-15801KD est un module d'afficheur à diode électroluminescente (LED) alphanumérique 16 segments à un chiffre. Sa fonction principale est de fournir une sortie claire et très visible de caractères numériques et alphabétiques limités pour les appareils électroniques et l'instrumentation. La technologie de base utilise le matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour produire une émission Rouge Hyper, réputée pour son efficacité et son intensité lumineuse élevées. L'appareil présente un cadran noir avec des marquages de segments blancs, améliorant le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Il est catégorisé selon son intensité lumineuse, permettant une cohérence de luminosité entre les lots de production pour les applications où une apparence uniforme est critique.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont définies dans des conditions de test standard : une température ambiante (Ta) de 25°C et un courant direct (IF) de 20mA par segment. Le paramètre clé, l'Intensité Lumineuse Moyenne (Iv), a une valeur typique de 27,3 millicandelas (mcd). Cette valeur représente la luminosité perçue des segments allumés. L'appareil émet de la lumière à une Longueur d'Onde d'Émission de Pic (λp) de 650 nanomètres (nm), qui se situe dans la partie rouge profond du spectre visible. La Longueur d'Onde Dominante (λd) est spécifiée à 639 nm. La Demi-Largeur de Raie Spectrale (Δλ) est de 20 nm, indiquant la pureté spectrale ou l'étroitesse de la bande de lumière émise. Un Ratio d'Homogénéité d'Intensité Lumineuse de 2:1 (maximum) est spécifié, ce qui signifie que la différence de luminosité entre le segment le plus lumineux et le moins lumineux au sein d'une même unité ne doit pas dépasser ce ratio, assurant ainsi une uniformité visuelle.

2.2 Paramètres électriques

Les caractéristiques électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement pour une utilisation fiable. Les Valeurs Maximales Absolues fixent les limites : une Puissance Dissipée maximale de 70 mW par segment, un Courant Direct de Crête de 90 mA en conditions pulsées (cycle de service 1/10), et un Courant Direct Continu maximal de 25 mA par segment à 25°C, déclassé linéairement à 0,33 mA/°C au-dessus de cette température. La Tension Inverse maximale (VR) par segment est de 5V. Dans des conditions de fonctionnement normales (IF=20mA), la Tension Directe typique (VF) par segment est de 2,6V, avec un maximum de 5,2V. Le Courant Inverse (IR) est au maximum de 100 µA à VR=5V. Ces paramètres sont cruciaux pour concevoir le circuit de limitation de courant et garantir que la LED n'est pas soumise à des conditions pouvant entraîner une défaillance prématurée.

2.3 Spécifications thermiques et environnementales

L'appareil est conçu pour une Plage de Température de Fonctionnement de -35°C à +85°C et une Plage de Température de Stockage identique. Cette large plage le rend adapté à une utilisation dans des environnements tant grand public qu'industriels. Une spécification de manipulation critique est la Température de Soudure maximale de 260°C pour une durée maximale de 3 secondes, mesurée à un point situé à 1,6mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise du composant. Le respect de ce profil de soudure par refusion est essentiel pour éviter les dommages thermiques aux puces LED, aux liaisons internes et au boîtier plastique.

3. Explication du système de classement

La fiche technique indique que l'appareil est "Catégorisé selon l'intensité lumineuse." Cela fait référence à un processus de tri en production où les unités fabriquées sont classées (binnées) en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant de test standard. Bien que les codes de classement spécifiques ne soient pas détaillés dans ce document, un tel système garantit que les concepteurs peuvent s'approvisionner en afficheurs avec des niveaux de luminosité cohérents. Ceci est particulièrement important pour les afficheurs multi-chiffres ou les produits utilisant plusieurs unités côte à côte, car cela évite des variations d'intensité perceptibles entre les chiffres ou les appareils individuels.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux "Courbes caractéristiques électriques / optiques typiques" qui sont standard pour les composants LED. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits dans le texte fourni, ces courbes illustrent typiquement la relation entre le courant direct (IF) et la tension directe (VF), la relation entre l'intensité lumineuse (Iv) et le courant direct (IF), et la variation de l'intensité lumineuse avec la température ambiante. Ces courbes sont inestimables pour les concepteurs. La courbe VF-IF aide à sélectionner la tension d'alimentation et la résistance série appropriées. La courbe Iv-IF montre comment la luminosité augmente avec le courant, mais met également en évidence le point de rendements décroissants et d'augmentation de la chaleur. La courbe Iv-Ta démontre le coefficient de température négatif des LED, où le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction augmente, ce qui éclaire les décisions de gestion thermique.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions et contour

Le boîtier est un afficheur de type traversant (DIP). Toutes les dimensions critiques sont fournies en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,25 mm sauf indication contraire. La caractéristique principale est la hauteur de chiffre de 1,5 pouce (38 mm), qui définit la taille physique du caractère affiché. Le dessin détaille la disposition des segments (A1, A2, B, C, D1, D2, E, F, G1, G2, H, I, J, K, L, M) et l'empreinte globale de l'appareil sur un circuit imprimé (PCB).

5.2 Brochage et identification de la polarité

L'appareil a une configuration à 17 broches. La broche 1 est identifiée comme l'ANODE COMMUNE. C'est un identifiant de polarité critique ; toutes les autres broches (2 à 17) sont les CATHODES pour les segments individuels ou le point décimal. Le schéma de circuit interne confirme une configuration à anode commune, ce qui signifie que toutes les anodes des segments LED sont connectées en interne à la broche commune (Broche 1). Pour allumer un segment, la broche d'anode commune doit être connectée à une tension positive (via une résistance de limitation de courant), et la broche de cathode correspondante doit être mise à la masse (niveau logique bas). Le tableau de connexion des broches mappe explicitement chaque numéro de broche de cathode à son segment correspondant (par exemple, Broche 2 = G1, Broche 3 = E, etc.). Un point décimal à droite est également intégré au boîtier.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

L'instruction d'assemblage principale concerne le processus de soudure. Comme indiqué dans les Valeurs Maximales Absolues, le composant peut supporter une température de soudure (refusion) maximale de 260°C pendant pas plus de 3 secondes. Il s'agit d'un profil standard pour les processus de soudure à la vague ou par refusion utilisant de la soudure sans plomb. Il est impératif de contrôler le temps et la température pendant l'assemblage pour empêcher le boîtier plastique de se déformer, de se décolorer ou de se fissurer, et pour protéger les liaisons internes et les puces semi-conductrices des contraintes thermiques. La soudure manuelle avec un fer doit également être effectuée rapidement et avec une chaleur contrôlée pour éviter une surchauffe localisée.

7. Informations sur l'emballage et la commande

Le numéro de pièce spécifique est LTP-15801KD. Le préfixe "LTP" désigne probablement la famille de produits (afficheur LED), "15801" peut indiquer la taille de 1,5 pouce et le type 16 segments, et "KD" pourrait être un suffixe désignant la couleur (Rouge Hyper) et peut-être la configuration à anode commune. La fiche technique ne fournit pas de détails sur l'emballage en vrac (par exemple, tubes, plateaux ou bobines) ou sur les quantités minimales de commande. Pour la production, il faudrait consulter les spécifications d'emballage du fabricant ou du distributeur.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est adapté aux applications nécessitant un seul chiffre ou caractère très visible. Les utilisations courantes incluent : les indicateurs de panneau pour les lectures de tension, de courant ou de température ; les horloges ou minuteries numériques ; les panneaux de contrôle industriels ; les équipements de test et de mesure ; et les appareils grand public comme les fours à micro-ondes ou les amplificateurs audio où un seul paramètre est affiché.

8.2 Considérations de conception

Circuit de pilotage :Un afficheur à anode commune nécessite un pilote à puits de courant. Chaque cathode de segment doit être connectée à un pilote capable d'absorber le courant requis (par exemple, 20mA) lorsqu'il est actif. L'anode commune est généralement connectée à l'alimentation positive via une résistance de limitation de courant. Alternativement, un circuit intégré pilote à courant constant peut être utilisé pour une meilleure uniformité de luminosité et une stabilité en fonction de la température.
Multiplexage :Bien qu'il s'agisse d'un afficheur à un chiffre, le principe s'applique si plusieurs chiffres sont utilisés. Les segments de tous les chiffres peuvent être connectés en parallèle, et l'anode commune de chaque chiffre est pilotée séquentiellement à haute fréquence. Cela réduit considérablement le nombre de broches de pilote requises.
Limitation de courant :Une résistance externe en série avec l'anode commune est obligatoire pour définir le courant direct. La valeur de la résistance est calculée comme R = (Vcc - VF) / IF, où Vcc est la tension d'alimentation, VF est la tension directe de la LED (utiliser la valeur max pour la sécurité), et IF est le courant direct souhaité (par exemple, 20mA).
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.

9. Comparaison technique

Le principal facteur différenciant du LTP-15801KD est son utilisation de la technologie AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour l'émission Rouge Hyper. Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED rouges standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), les LED AlInGaP offrent une efficacité lumineuse significativement plus élevée, ce qui signifie qu'elles produisent plus de lumière (mcd plus élevé) pour la même quantité de courant électrique. Elles ont également généralement une meilleure stabilité thermique et une durée de vie opérationnelle plus longue. La conception à 16 segments, par opposition à un afficheur 7 segments plus simple, permet la représentation d'un jeu de caractères alphanumériques plus complet (A-Z, 0-9 et certains symboles), augmentant ainsi sa polyvalence par rapport aux afficheurs purement numériques.

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

Q : Quelle est la différence entre la Longueur d'Onde de Pic (650nm) et la Longueur d'Onde Dominante (639nm) ?
R : La Longueur d'Onde de Pic est la longueur d'onde à laquelle le spectre d'émission a son intensité maximale. La Longueur d'Onde Dominante est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui produirait la même couleur perçue que la sortie à large spectre réelle de la LED. Pour les LED rouges, la longueur d'onde dominante est souvent légèrement plus courte que la longueur d'onde de pic.

Q : Pourquoi le courant continu maximal est de 25mA mais le courant pulsé de crête est de 90mA ?
R : Le courant continu est limité par la capacité de l'appareil à dissiper la chaleur. À 25mA, la puissance dissipée (VF * IF) est dans la limite de 70mW. Le courant pulsé (90mA à un cycle de service de 1/10) permet une luminosité instantanée plus élevée (car l'intensité lumineuse est grossièrement proportionnelle au courant) car la puissance moyenne dans le temps est plus faible, évitant la surchauffe. La jonction de la LED a le temps de refroidir entre les impulsions.

Q : Comment connecter cet afficheur à un microcontrôleur ?
R : Vous ne pouvez pas connecter les 17 broches directement à un MCU standard en raison du nombre de broches et des limitations de courant. Vous devez utiliser un circuit de pilotage externe. Une approche courante consiste à utiliser un circuit intégré pilote LED dédié avec des puits de courant constant (comme le MAX7219 ou similaire) ou un ensemble de réseaux de transistors (comme l'ULN2003) contrôlés par les broches GPIO du MCU. Le pilote gère l'absorption de courant pour les cathodes, tandis que l'anode commune est alimentée via une résistance.

11. Cas d'utilisation pratique

Conception d'un Voltmètre DC à un chiffre :Une application pratique est la construction d'un voltmètre 0-9,9V. Le LTP-15801KD peut afficher le chiffre des dizaines (0-9). Il serait piloté par un microcontrôleur (par exemple, un Arduino ou PIC). Le MCU lit une tension analogique via son CAN, la met à l'échelle et détermine quels segments allumer pour former le chiffre correct. Les 16 segments permettent un rendu clair des chiffres. Le circuit de pilotage, comme décrit ci-dessus, fait l'interface entre les sorties numériques à faible courant du MCU et les besoins en courant plus élevé de la LED. La couleur Rouge Hyper offre une excellente visibilité. Il faut veiller, dans la conception du PCB, à placer les résistances de limitation de courant près de l'afficheur et à assurer des lignes d'alimentation propres pour éviter que le bruit n'affecte la lecture analogique.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED est une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant sa tension directe caractéristique (VF) est appliquée entre l'anode et la cathode, les électrons du matériau semi-conducteur de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p dans la région active (la jonction). Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par le gap énergétique du matériau semi-conducteur. L'AlInGaP a un gap qui correspond à la lumière rouge/orange/jaune. Dans cet afficheur 16 segments, plusieurs puces LED AlInGaP individuelles sont montées dans le boîtier, chacune formant un segment du caractère. Elles sont connectées électriquement dans une configuration à anode commune pour un pilotage simplifié.

13. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs traversants comme le LTP-15801KD restent pertinents pour le prototypage, les projets de passionnés et certaines applications industrielles, la tendance générale dans la technologie d'affichage va vers les boîtiers CMS (Composants Montés en Surface). Les LED CMS offrent une empreinte plus petite, un profil plus bas et sont mieux adaptées à l'assemblage automatisé par pick-and-place, réduisant les coûts de fabrication. Pour les afficheurs alphanumériques, les panneaux à matrice de points (utilisant de nombreuses LED plus petites en grille) sont devenus plus répandus car ils offrent une plus grande flexibilité pour afficher des graphiques et un jeu de caractères plus large. De plus, les afficheurs OLED (LED organiques) sont maintenant courants dans l'électronique grand public, offrant un contraste, des angles de vision et une finesse supérieurs, bien qu'ils diffèrent considérablement en technologie et en application des afficheurs à segments LED discrets. Le système de matériau AlInGaP lui-même représente une avancée par rapport aux anciens matériaux LED, offrant une efficacité et une fiabilité plus élevées.