Fiche technique LTP-4823JD - Afficheur LED alphanumérique double chiffre 0,4 pouce (10mm) - Rouge hyper (650nm) - Tension directe 2,6V - Dissipation 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-4823JD est un module d'affichage alphanumérique double chiffre compact et performant, conçu pour les applications nécessitant une présentation claire de caractères et de symboles. Sa fonction principale est de fournir une interface de sortie visuelle pour les données numériques, les lettres et certains symboles spécifiques, ce qui le rend adapté à une large gamme d'appareils de mesure, de panneaux de contrôle et d'équipements électroniques grand public.

L'avantage principal de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technologie semi-conductrice AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour les puces LED. Ce système de matériaux est réputé pour produire des LED rouges et ambrées à haut rendement. Les puces sont fabriquées sur un substrat GaAs non transparent, ce qui contribue à améliorer le contraste en minimisant la diffusion et la réflexion internes de la lumière. L'afficheur présente un fond gris avec des segments blancs, une combinaison qui améliore la lisibilité et l'esthétique lorsque les LED sont éteintes. Le dispositif est catégorisé selon son intensité lumineuse et est proposé dans un boîtier sans plomb conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).

1.1 Caractéristiques clés et marché cible

L'afficheur possède plusieurs caractéristiques qui le rendent attractif pour les ingénieurs de conception :

• Hauteur de chiffre :0,4 pouce (10 mm), offrant un bon équilibre entre taille et visibilité.
• Qualité des segments :Des segments continus et uniformes assurent un éclairage constant et une apparence professionnelle.
• Efficacité énergétique :Faible consommation d'énergie, contribuant à une conception de système économe en énergie.
• Performances optiques :Une luminosité élevée et un rapport de contraste élevé garantissent une excellente visibilité même dans des environnements très éclairés.
• Angle de vision :Un large angle de vision permet une lisibilité depuis diverses positions.
• Fiabilité :La construction à l'état solide offre une longue durée de vie opérationnelle et une résistance aux chocs et aux vibrations.

Le marché cible comprend les systèmes de contrôle industriel, les équipements de test et de mesure, les dispositifs médicaux, les tableaux de bord automobiles (affichages secondaires), les terminaux de point de vente et les appareils électroménagers où un retour alphanumérique clair et fiable est requis.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Caractéristiques électriques et optiques

Les performances du LTP-4823JD sont définies dans des conditions de test standard à une température ambiante (Ta) de 25°C. Les paramètres clés incluent :

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Varie d'un minimum de 320 µcd à un maximum de 975 µcd pour un courant direct (I_F) de 1 mA. La valeur typique se situe dans cette plage. Ce paramètre définit la luminosité de chaque segment allumé.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :650 nanomètres (nm). C'est la longueur d'onde à laquelle la LED émet le plus de puissance optique, définissant sa couleur "rouge hyper".
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :639 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, qui peut différer légèrement de la longueur d'onde de crête.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm. Cela indique la pureté spectrale ou l'étalement de la lumière émise autour de la longueur d'onde de crête.
• Tension directe par segment (V_F) :Typiquement 2,6 Volts, avec un maximum de 2,6V à I_F=20mA. Le minimum est de 2,1V. Ceci est crucial pour la conception du circuit de limitation de courant.
• Courant inverse par segment (I_R) :Maximum 100 µA pour une tension inverse (V_R) de 5V.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse :2:1 maximum pour les segments d'une zone lumineuse similaire à I_F=1mA. Ceci spécifie la variation de luminosité maximale admissible entre les segments pour garantir une apparence uniforme.

Les mesures d'intensité lumineuse sont effectuées à l'aide d'un capteur et d'un filtre calibrés pour approximer la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, garantissant que les valeurs correspondent à la perception visuelle humaine.

2.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le fonctionnement en dehors de ces limites n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance moyenne par segment :70 mW.
• Courant direct de crête par segment :90 mA (probablement pour un fonctionnement en impulsions).
• Courant direct moyen par segment :25 mA à 25°C. Cette valeur se dégrade linéairement de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante dépasse 25°C.
• Tension inverse par segment :5 V.
• Plage de température de fonctionnement :-35°C à +105°C.
• Plage de température de stockage :-35°C à +105°C.

3. Informations mécaniques et sur le boîtier

3.1 Dimensions physiques et tolérances

Les dimensions du boîtier sont fournies en millimètres. Les tolérances clés incluent ±0,25 mm pour la plupart des dimensions et ±0,4 mm pour le décalage de la pointe des broches. Les dessins dimensionnels détaillés sont essentiels pour la conception de l'empreinte PCB (Carte de Circuit Imprimé) afin d'assurer un ajustement et un alignement corrects. L'afficheur est un composant traversant avec des broches conçues pour la soudure.

3.2 Connexion des broches et circuit interne

Le LTP-4823JD est un dispositif à 20 broches configuré comme unafficheur duplex à anode commune. Cela signifie qu'il possède deux chiffres indépendants (Caractère 1 et Caractère 2), chacun avec une connexion d'anode partagée. Les cathodes des segments individuels sont amenées sur des broches séparées.

Résumé du brochage :Les broches 4 et 10 sont les anodes communes pour le chiffre 1 et le chiffre 2, respectivement. Les broches restantes (1-3, 5-9, 11-13, 15-20) sont les cathodes pour les différents segments (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, D.P.). La broche 14 est notée "Non Connectée" (N/C). Le schéma de circuit interne montre l'agencement de ces LED avec leurs connexions d'anode commune.

Cette configuration à anode commune nécessite que le circuit de commande fournisse du courant à la broche d'anode commune et absorbe le courant via les broches de cathode individuelles pour allumer un segment spécifique.

4. Recommandations de soudage et d'assemblage

La fiche technique spécifie les conditions de soudage pour éviter les dommages thermiques pendant l'assemblage. La condition recommandée est un soudage à 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesuré à un point situé à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise du boîtier. Il est essentiel de ne pas dépasser les températures maximales du dispositif pendant toute étape du processus d'assemblage. Les procédures appropriées de manipulation ESD (Décharge Électrostatique) doivent toujours être suivies pour les composants LED.

5. Suggestions d'application et considérations de conception

5.1 Circuits d'application typiques

Pour piloter le LTP-4823JD, un schéma de multiplexage est généralement employé en raison de sa configuration à anode commune. Un microcontrôleur ou un circuit intégré pilote d'affichage dédié est utilisé. Les anodes communes (broches 4 et 10) sont connectées à des sorties source de courant ou à une alimentation commutée via des transistors. Les broches de cathode des segments sont connectées à des pilotes puits de courant (comme un réseau de transistors ou un CI pilote avec des sorties à collecteur/drain ouvert).

L'afficheur est multiplexé en commutant rapidement (balayage) l'alimentation de l'anode commune de chaque chiffre tout en présentant les données de segment correspondantes sur les lignes de cathode. Une fréquence de rafraîchissement suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (typiquement >60 Hz par chiffre) doit être maintenue. Des résistances de limitation de courant sont obligatoires pour chaque cathode de segment (ou éventuellement pour chaque anode commune, selon la conception du pilote) pour définir le courant direct souhaité, typiquement entre 1 mA et 20 mA selon l'exigence de luminosité de l'application.

5.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours des résistances en série pour contrôler le courant des segments. Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe issue de la fiche technique (utilisez la valeur max pour une conception sûre).
• Dissipation de puissance :Assurez-vous que le courant moyen par segment ne dépasse pas la valeur nominale de 25 mA, en tenant compte de la dégradation avec la température. La puissance totale de tous les segments allumés doit être gérée.
• Conditions de visualisation :Le contraste élevé et le large angle de vision le rendent adapté aux applications où l'afficheur peut être vu sous un angle. Le fond gris réduit la réflexion de la lumière ambiante.
• Variation de luminosité :La luminosité peut être contrôlée via une modulation de largeur d'impulsion (PWM) du courant de commande, ce qui est plus efficace et stable en couleur qu'une réduction analogique du courant.

6. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de caractéristiques électriques et optiques typiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, ces courbes incluent généralement :

• Intensité lumineuse relative vs. Courant direct (I_Vvs. I_F) :Montre comment la luminosité augmente avec le courant, généralement de manière sous-linéaire, mettant en évidence le point de rendements décroissants.
• Tension directe vs. Courant direct (V_Fvs. I_F) :Démontre la caractéristique exponentielle I-V de la diode.
• Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante (I_Vvs. T_a) :Illustre comment la sortie de la LED diminue lorsque la température de jonction augmente, soulignant l'importance de la gestion thermique dans les applications à haute luminosité ou haute température.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant l'intensité de la lumière émise à différentes longueurs d'onde, centrée autour de 650 nm avec une demi-largeur d'environ 20 nm.

Ces courbes sont vitales pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard et pour optimiser le circuit de commande pour l'efficacité et la longévité.

7. Comparaison et différenciation techniques

Le LTP-4823JD se différencie par sa technologie AlInGaP. Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED rouges standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, ce qui se traduit par une plus grande luminosité pour le même courant de commande ou une consommation d'énergie plus faible pour la même luminosité. La couleur "rouge hyper" (650nm) est souvent plus frappante visuellement et peut offrir de meilleures performances dans certains systèmes de capteurs optiques. Le format 16 segments offre une capacité alphanumérique au-delà des simples afficheurs numériques à 7 segments, tandis que la construction double chiffre en un seul module économise de l'espace sur la carte par rapport à deux unités à chiffre unique séparées.

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

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête (650nm) et la longueur d'onde dominante (639nm) ?

R : La longueur d'onde de crête est le pic physique du spectre d'émission. La longueur d'onde dominante est le point de couleur perçu. La légère différence est due à la forme du spectre d'émission et à la courbe de sensibilité de l'œil humain (CIE). La longueur d'onde dominante est plus pertinente pour la spécification de la couleur.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un microcontrôleur 5V sans autres composants ?

R : Non. Vous devez utiliser des résistances de limitation de courant externes pour chaque cathode de segment. Connecter une LED directement à une broche d'un microcontrôleur peut endommager à la fois la LED (par surintensité) et la broche du microcontrôleur (en dépassant sa capacité d'absorption/fourniture de courant).

Q : Que signifie "catégorisé pour l'intensité lumineuse" ?

R : Cela signifie que les afficheurs sont testés et triés selon leur luminosité mesurée à un courant de test standard. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des pièces avec des niveaux de luminosité cohérents pour leur application, garantissant une apparence uniforme sur plusieurs unités dans un produit.

Q : Comment contrôler le point décimal ?

R : Le point décimal (D.P.) est un segment séparé avec sa propre connexion de cathode (Broche 5). Il est contrôlé indépendamment comme n'importe quel autre segment (A, B, C, etc.).

9. Principe de fonctionnement et tendances technologiques

9.1 Principe de fonctionnement de base

Une LED est une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant sa tension de bande interdite est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La couleur de la lumière est déterminée par la largeur de la bande interdite du matériau semi-conducteur. L'AlInGaP a une bande interdite correspondant à la lumière rouge/orange/ambre. Le substrat non transparent aide à diriger davantage de la lumière générée vers le haut du dispositif, améliorant ainsi l'efficacité.

9.2 Tendances de l'industrie

La tendance pour les afficheurs alphanumériques va vers une intégration plus élevée, des boîtiers en technologie de montage en surface (SMT) pour l'assemblage automatisé, et parfois l'inclusion du circuit intégré pilote dans le module d'affichage lui-même. Bien que les afficheurs traversants comme le LTP-4823JD restent populaires pour le prototypage, les conceptions facilitant la réparation et certaines applications industrielles, les versions SMT deviennent plus répandues dans l'électronique grand public à grand volume. De plus, il y a une constante recherche d'une efficacité plus élevée (plus de lumière par watt) et d'une fiabilité améliorée sur des plages de températures plus larges.