Fiche technique de l'afficheur LED LTP-4323JD - Hauteur de chiffre 0,4 pouce - Couleur Rouge Hyper - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-4323JD est un module d'affichage alphanumérique double haute performance, conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique et alphabétique limitée claire, lumineuse et fiable. Sa technologie de base repose sur le matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP), spécifiquement conçu pour émettre dans le spectre Rouge Hyper. Ce choix de matériau, déposé sur un substrat non transparent d'Arséniure de Gallium (GaAs), offre une efficacité et une luminosité supérieures pour les émissions rouges par rapport aux technologies plus anciennes. Le dispositif présente un fond gris avec des segments blancs, offrant un contraste élevé pour une excellente lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Il est catégorisé selon l'intensité lumineuse, garantissant des performances constantes d'un lot de production à l'autre, et est disponible dans un boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

• Compact et lisible :Avec une hauteur de chiffre de 0,4 pouce (10,0 mm), il convient aux panneaux à espace limité tout en conservant une excellente définition des caractères.
• Performances optiques supérieures :Offre une luminosité élevée, un contraste élevé et un large angle de vision grâce aux puces LED AlInGaP et à la conception de segments uniformes et continus.
• Économe en énergie :A de faibles besoins en puissance, contribuant à une consommation électrique globale plus faible du système.
• Flexibilité de conception :Disponible en configuration à cathode commune (selon cette fiche technique), simplifiant la conception du circuit de pilotage pour de nombreux systèmes à microcontrôleur.
• Construction robuste :Offre une fiabilité à l'état solide avec une excellente apparence des caractères et est facile à monter sur des cartes de circuits imprimés (PCB) standard.
• Conformité environnementale :Conditionné en tant que composant sans plomb, respectant les normes environnementales modernes.

1.2 Applications cibles et marché

Cet afficheur est destiné à être utilisé dans des équipements électroniques ordinaires de divers secteurs. Les applications typiques incluent les tableaux de bord d'instrumentation, les équipements de test et de mesure, les systèmes de point de vente, les interfaces de contrôle industriel, les appareils grand public et les dispositifs de communication. Il est conçu pour les applications nécessitant une indication alphanumérique fiable, claire et lumineuse. La fiche technique déconseille explicitement l'utilisation de ce composant commercial standard dans des systèmes critiques pour la sécurité (par exemple, l'aviation, les dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales, le contrôle des transports) sans consultation préalable, soulignant son marché principal dans l'électronique industrielle et grand public à usage général.

2. Spécifications techniques et interprétation objective

La section suivante fournit une analyse objective détaillée des caractéristiques électriques, optiques et thermiques du dispositif telles que définies dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Puissance dissipée par segment :70 mW. C'est la puissance maximale pouvant être dissipée en toute sécurité par un seul segment LED sans risque de surchauffe.
• Courant direct de crête par segment :90 mA. Ce courant n'est autorisé qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pendant de brèves périodes, pas pour un fonctionnement continu.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Ce courant diminue linéairement de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) dépasse 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal serait d'environ : 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) ≈ 5,2 mA.
• Plage de température :La plage de température de fonctionnement et de stockage est de -35°C à +85°C.
• Condition de soudure :Le dispositif peut supporter une soudure à 260°C pendant 5 secondes, mesurée à 1/16 de pouce (≈1,59 mm) sous le plan d'assise.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques et maximum/minimum mesurés dans des conditions de test spécifiées (Ta=25°C).

• Intensité lumineuse moyenne (Iv) :Varie de 200 μcd (Min) à 650 μcd (Max), avec une valeur typique fournie, testée à IF=1mA. Cela indique la luminosité de sortie.
• Tension directe par segment (VF) :Typiquement 2,6V, avec un maximum spécifié, à IF=20mA. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit de pilotage peut fournir une tension suffisante pour obtenir le courant souhaité sur toutes les unités, en tenant compte de cette plage de VF.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λp) :650 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle l'intensité de la lumière émise est la plus élevée, définissant la couleur \"Rouge Hyper\".
• Longueur d'onde dominante (λd) :639 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain comme correspondant à la couleur de la lumière, cruciale pour la spécification de la couleur.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm. Cela indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une lumière plus monochromatique.
• Courant inverse (IR) :Maximum 100 μA à VR=5V. La fiche technique note fortement que cette condition de tension inverse est uniquement à des fins de test et que le dispositif ne peut fonctionner en continu sous polarisation inverse.
• Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse :2:1 maximum pour les segments d'une même \"zone lumineuse similaire\". Cela spécifie la variation de luminosité admissible entre les segments d'un même caractère.
• Diaphonie :Spécifiée comme ≤ 2,5%, se référant à l'interférence optique indésirable entre segments adjacents.

3. Système de tri et de catégorisation

Le LTP-4323JD utilise un système de catégorisation pour l'intensité lumineuse. Cela signifie que les unités sont testées et triées dans différentes catégories de performance en fonction de leur intensité lumineuse mesurée. Le marquage du module inclut un identifiant \"Z : CODE DE TRI\". Cela permet aux concepteurs de sélectionner des afficheurs avec des niveaux de luminosité cohérents pour une apparence uniforme dans les applications multi-unités. La fiche technique ne détaille pas les valeurs spécifiques des codes de tri ou les plages d'intensité associées à chaque code, qui seraient généralement définies dans un document de tri séparé ou convenues lors de l'achat.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux \"Courbes typiques des caractéristiques électriques/optiques\". Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, ces courbes incluent généralement :

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Montre la relation non linéaire, cruciale pour la conception de pilotes à courant constant.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (Courbe I-L) :Montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, devenant souvent sous-linéaire à des courants plus élevés en raison des effets thermiques.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Montre la réduction de la sortie lumineuse avec l'augmentation de la température, ce qui est vital pour les applications dans des environnements non climatisés.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à 650nm et la demi-largeur de 20nm.

Ces courbes sont essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard (différents courants, températures) et pour optimiser la conception pour l'efficacité et la longévité.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

L'afficheur a un encombrement standard de type double en ligne (DIP). Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm sauf indication contraire.
• La tolérance de décalage de l'extrémité des broches est de 0,4 mm.
• Des limites de qualité spécifiques sont fixées pour les corps étrangers sur les segments (≤10 mils), la contamination par l'encre (≤20 mils), la flexion du réflecteur (≤1/100 de sa longueur) et les bulles dans le segment (≤10 mils).
• Le diamètre de trou de PCB recommandé pour les broches est de Ø1,30 mm.

5.2 Brochage et identification de polarité

Le dispositif a 20 broches. Le schéma de circuit interne et la table de connexion des broches montrent qu'il s'agit d'un typeà cathode communepour cette référence spécifique (LTP-4323JD). Chaque segment (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, DP) a sa propre broche d'anode. Les deux caractères partagent des broches de cathode commune (Broche 4 pour le Caractère 1, Broche 10 pour le Caractère 2). La broche 14 est indiquée comme \"Non connectée\". L'identification correcte des broches de cathode commune est cruciale pour une conception de circuit appropriée afin d'évacuer le courant correctement.

6. Consignes de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure automatisée

Pour la soudure à la vague ou par refusion, la condition spécifiée est de 260°C pendant 5 secondes, mesurée à 1,59 mm (1/16 de pouce) sous le plan d'assise du composant. La température du corps du composant lui-même pendant l'assemblage ne doit pas dépasser la température maximale nominale.

6.2 Instructions de soudure manuelle

Pour la soudure manuelle, la pointe du fer doit être appliquée à 1,59 mm sous le plan d'assise. Le temps de soudure doit être inférieur à 5 secondes à une température de 350°C ±30°C. Dépasser ces limites de temps ou de température peut endommager les fils de liaison internes ou les puces LED.

7. Tests de fiabilité

Le dispositif subit une série complète de tests de fiabilité basés sur les normes militaires (MIL-STD), industrielles japonaises (JIS) et internes. Ces tests valident sa robustesse et sa longévité :

• Test de durée de vie en fonctionnement (RTOL) :1000 heures de fonctionnement continu au courant nominal maximal pour tester la dégradation lumineuse à long terme et les défaillances.
• Tests de contrainte environnementale :Inclut le stockage à haute température/humidité (500 h à 65°C/90-95% HR), le stockage à haute température (1000 h à 105°C) et le stockage à basse température (1000 h à -35°C).
• Cyclage thermique & Choc thermique :Cyclage de température (30 cycles entre -35°C et 105°C) et Choc thermique (30 cycles entre -35°C et 105°C avec des transitions rapides) pour tester les défaillances mécaniques dues aux différences de coefficient de dilatation thermique (CTE).
• Tests de soudabilité :Résistance à la soudure (10 sec à 260°C) et Soudabilité (5 sec à 245°C) garantissent que les broches peuvent résister aux processus d'assemblage.

8. Notes d'application critiques et considérations de conception

8.1 Avertissements de conception et de mise en œuvre

• Courant de pilotage et gestion thermique :Dépasser le courant direct continu recommandé ou la température de fonctionnement accélérera la dégradation de la sortie lumineuse (dépréciation des lumens) et peut entraîner une défaillance catastrophique prématurée. La courbe de déclassement linéaire pour le courant doit être respectée.
• Protection du circuit :Le circuit de pilotage doit intégrer une protection contre les tensions inverses et les transitoires de tension pendant les séquences de mise sous tension ou d'arrêt, car les LED ont de faibles tensions de claquage inverse.
• Pilotage à courant constant :C'est la méthode recommandée pour piloter les LED. Elle garantit une luminosité constante entre les unités et avec les variations de température, car elle compense le coefficient de température négatif de la tension directe de la LED.
• Considération de la tension directe :L'alimentation ou le circuit de pilotage doit être conçu pour s'adapter à toute la plage de tension directe (VF, typ. 2,6V, max selon la spécification) pour garantir que le courant de pilotage cible est délivré à tous les segments dans toutes les conditions.

8.2 Concepts de circuit d'application typique

Pour un afficheur à cathode commune comme le LTP-4323JD, un schéma de multiplexage typique est souvent utilisé pour contrôler les 16 segments sur deux caractères. Les broches de cathode commune (4 et 10) seraient mises à la masse séquentiellement (par exemple, par un transistor), tandis que les broches d'anode de segment appropriées sont activées (avec des résistances de limitation de courant ou un circuit intégré de pilotage à courant constant) pour illuminer les segments souhaités pour ce caractère. Cela réduit le nombre de broches d'E/S de microcontrôleur nécessaires. La conception doit garantir que le courant de crête par segment pendant l'impulsion multiplexée ne dépasse pas la valeur maximale absolue, et que le courant moyen dans le temps atteint le niveau de luminosité souhaité.

9. Avantages comparatifs et contexte technologique

L'utilisation de la technologie AlInGaP pour les LED rouges représente une avancée significative par rapport aux technologies plus anciennes comme le Phosphure d'Arséniure de Gallium (GaAsP). L'AlInGaP offre une efficacité quantique externe nettement supérieure, ce qui se traduit par une sortie plus lumineuse pour le même courant d'entrée. L'émission \"Rouge Hyper\" (pic à 650 nm) est également plus distincte visuellement et peut offrir de meilleures performances dans les applications où l'afficheur peut être vu à travers des filtres ou en plein soleil. La conception fond gris/segments blancs maximise le contraste. Par rapport aux simples afficheurs à 7 segments, le format à 16 segments permet une représentation plus complète de l'alphabet (bien que limitée), augmentant l'utilité du dispositif dans les applications nécessitant de courts messages textuels avec des chiffres.

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

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement avec une broche de microcontrôleur 5V ?

R : Non. La tension directe typique est de 2,6V, mais une résistance de limitation de courant en série est toujours nécessaire pour régler le courant correct (par exemple, 20mA). Utiliser uniquement une broche 5V provoquerait un courant excessif et détruirait le segment LED. Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (Vcc - Vf) / If.

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 (650 nm) est le pic physique du spectre lumineux émis. La longueur d'onde dominante (639 nm) est le point de couleur perçu par l'œil humain, qui peut différer en raison de la forme du spectre d'émission. Les deux sont importantes pour la spécification.

Q : Pourquoi le pilotage à courant constant est-il recommandé plutôt que le pilotage à tension constante ?

R : La tension directe (Vf) d'une LED diminue lorsque la température augmente. Avec une alimentation à tension constante, cela provoquerait une augmentation du courant, entraînant un échauffement supplémentaire et un emballement thermique. Une source de courant constant maintient un courant stable indépendamment des variations de Vf, garantissant une luminosité stable et protégeant la LED.

Q : Comment interpréter le \"Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse\" de 2:1 ?

R : Cela signifie que le segment le plus lumineux dans une \"zone lumineuse similaire\" définie (probablement au sein d'un même caractère) ne sera pas plus de deux fois plus lumineux que le segment le moins lumineux de cette même zone. C'est une mesure d'uniformité.

11. Exemple pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'une lecture simple de voltmètre à deux chiffres.Le LTP-4323JD serait idéal. L'ADC du microcontrôleur lit une tension, la convertit en nombre décimal et pilote l'afficheur. Le firmware gérerait le multiplexage : il définit le motif de segment pour le chiffre des dizaines sur les lignes d'anode, met à la masse la broche de cathode commune 4 pendant une courte période (par exemple, 5 ms), puis définit le motif de segment pour le chiffre des unités et met à la masse la broche de cathode commune 10 pendant la même période, en répétant rapidement. La persistance rétinienne crée l'illusion que les deux chiffres sont allumés en continu. Un calcul minutieux des résistances de limitation de courant est nécessaire en fonction de la tension d'alimentation et du courant moyen de segment souhaité (en tenant compte du cycle de service du multiplexage). La conception doit inclure des diodes de protection si le circuit de pilotage peut soumettre les LED à une tension inverse.

12. 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 seuil de conduction de la diode est appliquée, les électrons de la couche AlInGaP de type n se recombinent avec les trous de la couche de type p. Cet événement de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage du réseau cristallin AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, dans la région rouge autour de 650 nm. Le substrat GaAs non transparent absorbe toute lumière émise vers le bas, améliorant l'efficacité globale en la réfléchissant vers le haut. Chaque segment de l'afficheur contient une ou plusieurs de ces puces LED microscopiques.

13. Tendances technologiques et contexte

Les LED à base d'AlInGaP représentent une technologie mature et hautement optimisée pour les émissions ambre, rouge et rouge hyper. Alors que des matériaux plus récents comme le Nitrure de Gallium (GaN) dominent les marchés des LED bleues, vertes et blanches, l'AlInGaP reste le leader en efficacité pour les longueurs d'onde plus longues. Les tendances actuelles dans la technologie d'affichage se concentrent sur la miniaturisation (chiffres plus petits que 0,4 pouce), une densité de pixels plus élevée (évoluant vers la matrice de points ou l'OLED pour les graphiques complets) et une efficacité améliorée (courants de pilotage plus faibles pour la même luminosité). Cependant, pour les indicateurs alphanumériques dédiés, haute fiabilité et haute luminosité dans des environnements sévères (large plage de température), les afficheurs LED à segments comme le LTP-4323JD continuent d'être une solution robuste et rentable. Les développements futurs pourraient impliquer l'intégration de l'électronique de pilotage directement dans le boîtier ou l'affinement du boîtier pour une gestion thermique encore meilleure.