Fiche technique de l'afficheur LED LTC-5836JG - Hauteur de chiffre 0,52 pouce - Vert AlInGaP - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-5836JG est un module d'afficheur LED sept segments à trois chiffres, haute performance. Il est conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique claire et lumineuse. La technologie de base utilise un matériau semi-conducteur à base de Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) déposé sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs), conçu pour émettre une lumière verte. Ce système de matériaux est reconnu pour son haut rendement et son excellente pureté de couleur. L'appareil présente une hauteur de chiffre de 0,52 pouce (13,2 mm), assurant une bonne visibilité. L'afficheur possède un fond gris avec des segments blancs, ce qui améliore le contraste et la lisibilité des caractères sous diverses conditions d'éclairage. Il utilise une configuration à anode commune, un design standard pour simplifier le circuit de commande dans les afficheurs multi-chiffres.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cet afficheur incluent son intensité lumineuse élevée, l'excellente apparence des caractères grâce à un éclairage uniforme des segments, et un large angle de vision garantissant la lisibilité depuis différentes positions. Sa construction à l'état solide offre une grande fiabilité et une longue durée de vie opérationnelle par rapport à d'autres technologies d'affichage. Sa faible consommation d'énergie le rend adapté aux appareils alimentés par batterie ou soucieux de l'efficacité énergétique. Ce produit est généralement destiné à l'instrumentation industrielle, l'électronique grand public (comme les horloges, minuteries et appareils électroménagers), les équipements de test et de mesure, et toute application nécessitant un affichage numérique fiable, lumineux et facile à lire.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les caractéristiques électriques et optiques définissent les limites opérationnelles et les performances de l'afficheur LED. La compréhension de ces paramètres est cruciale pour une conception de circuit et une intégration système appropriées.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Le paramètre optique clé est l'intensité lumineuse moyenne par segment. Sous un courant de test standard de 10 mA, la valeur typique est de 577 microcandelas (µcd), avec une valeur minimale spécifiée de 200 µcd. Ce niveau de luminosité élevé assure une bonne visibilité. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 571 nanomètres (nm), la plaçant fermement dans la région verte du spectre visible. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 15 nm, indiquant une émission de couleur relativement étroite et pure. La longueur d'onde dominante (λd) est de 572 nm. L'homogénéité de l'intensité lumineuse entre les segments est spécifiée avec un rapport maximum de 2:1, visant à assurer une luminosité uniforme sur tous les segments d'un chiffre pour une apparence cohérente.

2.2 Paramètres électriques

La tension directe (VF) par segment est un paramètre critique pour la conception du pilote. À un courant direct (IF) de 20 mA, la VF typique est de 2,6 volts, avec un maximum de 2,6V et un minimum de 2,1V. Cette plage de tension doit être prise en compte lors du choix des résistances de limitation de courant ou de la conception de pilotes à courant constant. Le courant inverse (IR) par segment est très faible, avec un maximum de 100 microampères (µA) sous une tension inverse (VR) de 5V, indiquant de bonnes caractéristiques de diode.

2.3 Valeurs maximales absolues et considérations thermiques

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. La dissipation de puissance continue maximale par segment est de 70 mW. Le courant direct de crête par segment est de 60 mA, mais cela n'est permis qu'en conditions pulsées (fréquence 1 kHz, rapport cyclique de 10%) pour gérer la génération de chaleur. Le courant direct continu par segment est déclassé à partir de 25 mA à 25°C à un taux de 0,33 mA/°C. Cette courbe de déclassement est essentielle pour concevoir des systèmes fiables fonctionnant à des températures ambiantes élevées. La plage de température de fonctionnement et de stockage est spécifiée de -35°C à +85°C, le rendant adapté à une large gamme d'environnements.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique indique que l'appareil est catégorisé selon l'intensité lumineuse. Cela implique un processus de classement où les unités sont triées en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant de test standard (probablement 10 mA). Les classes sont définies avec des valeurs d'intensité minimale et maximale. Les concepteurs doivent être conscients que la commande de cette référence peut fournir des afficheurs d'une classe d'intensité spécifique, ce qui affecte l'uniformité globale de la luminosité de l'affichage, surtout si plusieurs afficheurs sont utilisés dans un seul produit. La fiche technique ne spécifie pas de classes distinctes pour la longueur d'onde ou la tension directe, suggérant un contrôle plus strict ou moins de variation sur ces paramètres pour cette gamme de produits.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que les courbes spécifiques ne soient pas détaillées dans le texte fourni, les courbes caractéristiques typiques pour un tel appareil seraient essentielles pour la conception. Elles incluent généralement :

• Courbe IV (Courant vs. Tension) :Montre la relation entre le courant direct et la tension directe, cruciale pour déterminer le point de fonctionnement et concevoir le circuit de commande.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :Démontre comment le flux lumineux augmente avec le courant, généralement de manière sous-linéaire, aidant à optimiser le compromis entre luminosité et consommation d'énergie/chaleur.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Illustre la diminution du flux lumineux lorsque la température de jonction augmente, ce qui est critique pour les applications en environnements à haute température.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant l'intensité relative de la lumière émise en fonction des longueurs d'onde, confirmant les valeurs de longueur d'onde de crête et dominante.

Les ingénieurs doivent consulter ces courbes pour prédire les performances dans des conditions de fonctionnement non standard.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

L'appareil est fourni dans un boîtier standard d'afficheur LED. Les dimensions du boîtier sont fournies en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm. Le schéma de connexion des broches est critique pour la conception du PCB. Le LTC-5836JG possède 30 broches. Le schéma de circuit interne montre une configuration à anode commune pour chacun des trois chiffres, avec des cathodes individuelles pour chaque segment (A-G) et point décimal (D.P.). Le tableau de brochage cartographie méticuleusement chaque broche à sa fonction (par ex., Broche 3 est l'Anode Commune pour le Chiffre 1, Broche 16 est la Cathode B pour le Chiffre 3). Une interprétation correcte de ce tableau est obligatoire pour éviter les erreurs de câblage lors de la conception du PCB.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La fiche technique spécifie une seule condition de soudure : l'appareil peut être soumis à une température de fer à souder de 260°C pendant 3 secondes, avec la pointe du fer positionnée au moins 1/16 de pouce (environ 1,59 mm) en dessous du plan d'assise du boîtier. Il s'agit d'une recommandation pour la soudure manuelle ou la réparation. Pour l'assemblage moderne, les profils de soudure à la vague ou par refusion seraient plus courants. Bien que non spécifié ici, un profil de refusion sans plomb typique avec une température de crête autour de 245-260°C serait probablement applicable, mais la masse thermique du boîtier doit être prise en compte. Il est toujours recommandé de réaliser une qualification du procédé. La plage de température de stockage est de -35°C à +85°C, et les appareils doivent être conservés dans un emballage sensible à l'humidité s'ils sont destinés à la soudure par refusion pour éviter les dommages par effet \"pop-corn\".

7. Informations sur l'emballage et la commande

La référence est LTC-5836JG. Le suffixe \"JG\" désigne probablement la couleur verte et une variante spécifique de boîtier ou de performance. La fiche technique ne détaille pas l'emballage en vrac (par ex., tubes, plateaux ou bobines) ni les quantités par emballage. Pour la production, ces informations doivent être obtenues auprès du fournisseur ou du distributeur. L'étiquette sur l'emballage inclut généralement la référence, le code de lot et éventuellement des informations sur la classe d'intensité.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour tout appareil nécessitant une lecture numérique claire à plusieurs chiffres. Les applications courantes incluent les multimètres numériques, les fréquencemètres, les indicateurs de contrôle de processus, les balances, les dispositifs médicaux, les affichages de tableau de bord automobile (pour des informations non critiques), les minuteries industrielles et les appareils grand public comme les fours ou les micro-ondes.

8.2 Considérations de conception

• Circuit de commande :Utilisez un pilote à courant constant ou des résistances de limitation de courant pour chaque cathode de segment. L'anode commune de chaque chiffre doit être commutée (par ex., par un transistor) pour permettre le multiplexage, ce qui réduit le nombre de broches d'E/S nécessaires depuis un microcontrôleur.
• Calcul du courant :Sur la base de la luminosité souhaitée et de la courbe IV, calculez la valeur appropriée de la résistance série en utilisant la formule : R = (Vcc - VF) / IF, où Vcc est la tension d'alimentation, VF est la tension directe (utilisez 2,6V pour la marge de conception), et IF est le courant direct souhaité (ne dépassant pas 25 mA en continu).
• Multiplexage :Lors du multiplexage de plusieurs chiffres, assurez-vous que la fréquence de rafraîchissement est suffisamment élevée (typiquement >60 Hz) pour éviter le scintillement visible. Le courant de crête par segment pendant le temps d'allumage multiplexé ne doit pas dépasser les valeurs maximales absolues.
• Gestion thermique :Assurez une ventilation adéquate si l'appareil fonctionne près du courant maximum ou dans des ambiances à haute température. Prenez en compte la courbe de déclassement du courant direct.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques. Mettez en œuvre des procédures de manipulation ESD appropriées pendant l'assemblage.

9. Comparaison technique

Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED rouges au Phosphure d'Arséniure de Gallium (GaAsP), la technologie AlInGaP du LTC-5836JG offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, résultant en des affichages plus lumineux pour le même courant, ou une luminosité similaire à une puissance inférieure. La couleur verte est souvent perçue comme plus confortable pour une visualisation prolongée que le rouge. Comparé aux afficheurs à matrice de points ou aux OLED graphiques, cet afficheur sept segments est plus simple, plus économique pour les applications uniquement numériques, et offre généralement une luminosité plus élevée et une durée de vie plus longue, bien qu'il ne possède pas de capacité alphanumérique ou graphique.

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

Q : Quel est l'intérêt de la configuration à \"anode commune\" ?

A : Dans un afficheur à anode commune, toutes les anodes des LED d'un chiffre sont connectées ensemble à une seule broche. Cela permet au microcontrôleur de contrôler quel chiffre est actif en fournissant la tension (via un interrupteur) à cette anode commune, tandis que les cathodes de segment individuelles sont contrôlées pour allumer ou éteindre des segments spécifiques. Cela réduit considérablement le nombre de broches de microcontrôleur nécessaires.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec une alimentation de 5V ?

A : Oui, mais vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série avec chaque segment. Par exemple, pour obtenir un courant direct de 20 mA avec une VF de 2,6V et une Vcc de 5V, la valeur de la résistance serait R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Une résistance standard de 120Ω conviendrait.

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

A : Cela signifie que les afficheurs sont testés et triés en groupes (classes) en fonction de leur luminosité. Si l'uniformité absolue de la luminosité est critique pour toutes les unités de votre produit, vous devez spécifier et acheter des appareils de la même classe d'intensité auprès de votre fournisseur.

Q : Comment multiplexer les trois chiffres ?

A : Vous connecteriez toutes les cathodes de segment correspondantes ensemble (par ex., toutes les cathodes du segment \"A\" des Chiffres 1, 2 et 3 à une broche de microcontrôleur via un pilote). Vous activez ensuite séquentiellement (alimentez) l'anode commune du Chiffre 1, puis du Chiffre 2, puis du Chiffre 3, tout en envoyant le motif de segment correct pour chaque chiffre. Ce cycle se répète rapidement.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'une minuterie numérique avec microcontrôleur.Un concepteur crée un compte à rebours. Il utilise le LTC-5836JG pour afficher les minutes et les secondes (MM:SS). Il connecte les 7 lignes de segments (A-G) et les lignes du point décimal/deux-points à des broches de sortie d'un microcontrôleur via des résistances de limitation de courant (calculées pour 15 mA par segment pour un équilibre luminosité/puissance). Les trois broches d'anode commune (une pour chaque chiffre des minutes et deux pour les secondes) sont connectées au microcontrôleur via des transistors NPN agissant comme interrupteurs côté bas. Le firmware du microcontrôleur exécute une interruption de minuterie à 1 kHz. Dans la routine de service d'interruption, il éteint tous les transistors de chiffre, met à jour le motif de segment pour le prochain chiffre à afficher, allume le transistor de chiffre correspondant, puis passe au chiffre suivant. Ce schéma de multiplexage n'utilise que 7+3=10 broches d'E/S de microcontrôleur pour contrôler un afficheur à 3 chiffres, démontrant une utilisation efficace des ressources.

12. Introduction au principe technologique

Le LTC-5836JG est basé sur la technologie des semi-conducteurs au Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP). Il s'agit d'un semi-conducteur composé III-V à bande interdite directe. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique d'Al, In, Ga et P dans le réseau cristallin détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Pour une émission verte, la bande interdite est conçue pour être d'environ 2,2 à 2,3 électrons-volts (eV). L'utilisation d'un substrat GaAs fournit un modèle cristallin approprié pour la croissance des couches épitaxiales AlInGaP. Le fond gris et les segments blancs font partie du boîtier plastique, qui agit comme un diffuseur et une lentille pour façonner la lumière émise par les minuscules puces LED en segments uniformes et reconnaissables.

13. Tendances du développement technologique

La tendance dans la technologie des afficheurs LED va vers une efficacité plus élevée, une plus grande intégration et des facteurs de forme plus polyvalents. Bien que les afficheurs sept segments discrets comme le LTC-5836JG restent pertinents pour les applications uniquement numériques sensibles au coût, plusieurs tendances sont notables. Premièrement, le passage vers des matériaux encore plus efficaces comme le Nitrure de Gallium (GaN) pour le bleu/vert/blanc et le raffinement continu de l'AlInGaP pour le rouge/orange/jaune/vert. Deuxièmement, l'intégration des circuits intégrés de pilotage directement dans le module d'affichage (\"afficheurs intelligents\") pour simplifier la conception du système. Troisièmement, la croissance des boîtiers pour montage en surface (SMD) par rapport aux types traversants pour l'assemblage automatisé. Enfin, la pression concurrentielle des technologies alternatives comme les LED organiques (OLED) et les afficheurs à cristaux liquides (LCD), qui offrent des capacités graphiques complètes dans des boîtiers fins, bien qu'à des niveaux de prix, de luminosité et de durée de vie souvent différents. L'afficheur sept segments AlInGaP occupe une niche stable où sa simplicité, sa robustesse, sa haute luminosité et son faible coût sont des avantages décisifs.