Affichage à chiffres LED hyper rouge AlInGaP 0,56 pouces - Hauteur 14,22 mm - Tension directe 2,6 V - Fiche technique française

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'un composant d'affichage LED haute performance, avec une hauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,22 mm). Ce dispositif est conçu pour des applications nécessitant une indication numérique ou alphanumérique claire et lumineuse, avec une excellente visibilité et fiabilité. Sa conception est axée sur la fourniture de performances optiques supérieures grâce à des matériaux semi-conducteurs avancés.

L'afficheur utilise une conception à l'état solide, garantissant une longue durée de vie opérationnelle et une robustesse face aux vibrations et aux chocs. Il convient donc aux applications industrielles, d'instrumentation et électroniques grand public où une sortie visuelle fiable est critique.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de ce chiffre d'affichage découlent de sa technologie de matériau et de sa conception optique. L'utilisation du matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) sur un substrat non transparent d'Arséniure de Gallium (GaAs) est un élément différenciant clé. Ce système de matériau est réputé pour son haut rendement dans la partie rouge à ambre du spectre visible, contribuant directement à la haute luminosité et à l'excellente pureté colorimétrique du dispositif.

La combinaison d'une face gris clair et d'une couleur de segment blanche est spécifiquement choisie pour maximiser le contraste. Cela améliore la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage ambiant, des environnements faiblement éclairés aux pièces très lumineuses. Le large angle de vision garantit que l'information affichée reste lisible même depuis des positions hors axe, ce qui est crucial pour les panneaux de mesure, les équipements de test et les afficheurs d'information publique.

La faible consommation d'énergie est un autre avantage significatif, permettant une intégration dans des systèmes alimentés par batterie ou à haute efficacité énergétique sans compromettre la luminosité de l'affichage. Le dispositif est catégorisé pour l'intensité lumineuse, offrant une cohérence et une prévisibilité des niveaux de luminosité entre les lots de production, ce qui est essentiel pour les afficheurs multi-chiffres où une apparence uniforme est obligatoire.

Le marché cible englobe un large éventail de secteurs, notamment l'automatisation industrielle (pour les lectures de contrôle de processus), les équipements de test et de mesure (multimètres, oscilloscopes), les dispositifs médicaux, les tableaux de bord automobiles (pour les affichages auxiliaires) et les appareils grand public. Sa fiabilité et ses performances en font un choix privilégié pour les concepteurs ayant besoin d'une solution d'affichage numérique durable et claire.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une compréhension approfondie des paramètres électriques et optiques est essentielle pour une conception de circuit appropriée et pour atteindre les performances souhaitées dans l'application finale.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont définies dans des conditions de test standard à une température ambiante (Ta) de 25°C. L'Intensité lumineuse moyenne (Iv)est spécifiée avec un minimum de 320 µcd, une valeur typique de 700 µcd, et aucun maximum indiqué, lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (IF) de 1 mA. Ce paramètre, mesuré à l'aide d'un filtre approximant la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, indique la luminosité perçue. La large plage suggère qu'un tri minutieux est nécessaire pour les applications nécessitant une intensité correspondante.

LaLongueur d'onde dominante (λd)est de 639 nm, classant la sortie comme une couleur hyper rouge. LaLongueur d'onde d'émission de crête (λp)est typiquement de 650 nm. La petite différence entre la longueur d'onde dominante et la longueur d'onde de crête indique une sortie spectralement pure. LaDemi-largeur de raie spectrale (Δλ)est de 20 nm, ce qui décrit l'étroitesse du spectre de la lumière émise ; une valeur plus petite indique une source lumineuse plus monochromatique.

LeRapport d'appariement d'intensité lumineuse (Iv-m)est spécifié à un maximum de 2:1 lorsque les segments sont pilotés à 10 mA. Ce rapport définit la variation admissible de luminosité entre les différents segments d'un même chiffre ou entre les chiffres, assurant une uniformité visuelle dans le nombre affiché.

2.2 Caractéristiques électriques et thermiques

Le paramètre électrique clé est laTension directe par segment (VF), qui a une valeur typique de 2,6 V à un courant de pilotage (IF) de 20 mA. Le minimum est indiqué à 2,1 V. Cette tension est cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant. LeCourant inverse par segment (IR)est d'un maximum de 100 µA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5 V est appliquée, indiquant la caractéristique de fuite de la diode à l'état bloqué.

Les limites thermiques et de fiabilité sont définies sous lesValeurs maximales absolues. LeCourant direct continu par segmentest de 25 mA à 25°C, avec un facteur de déclassement de 0,28 mA/°C. Cela signifie que le courant continu admissible diminue linéairement lorsque la température ambiante dépasse 25°C. Dépasser ces valeurs peut causer des dommages permanents.

LeCourant direct de crête par segmentest nominalement de 90 mA mais uniquement dans des conditions pulsées spécifiques : un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Cela permet de brèves périodes de surintensité pour le multiplexage ou pour atteindre une luminosité de crête plus élevée. LaDissipation de puissance par segmentest limitée à 70 mW. Le dispositif peut fonctionner et être stocké dans une large plage de température de -35°C à +105°C. La température de soudure ne doit pas dépasser 260°C pendant plus de 3 secondes à une distance de 1,6 mm sous le plan d'assise pendant l'assemblage.

3. Informations mécaniques et de conditionnement

La construction physique du dispositif détermine son empreinte, ses exigences de montage et son intégration globale dans un produit.

3.1 Dimensions du boîtier et brochage

Le dispositif est conforme à un boîtier standard d'afficheur LED à deux chiffres. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25 mm sauf indication contraire sur le dessin dimensionnel. Ce dessin est essentiel pour les concepteurs de mise en page PCB afin de créer l'empreinte correcte, garantissant un ajustement mécanique approprié et la formation des soudures.

Le schéma de connexion des broches est critique pour une interface correcte. Le dispositif a une configuration àAnode commune. Il y a deux broches d'anode commune séparées : la broche 12 pour le Chiffre 1 et la broche 9 pour le Chiffre 2. Cela permet un contrôle ou un multiplexage indépendant des deux chiffres. Les cathodes de segment (A à G, et Point Décimal) sont connectées en parallèle sur les deux chiffres. Par exemple, la broche 11 (Cathode A) contrôle le segment 'A' du Chiffre 1 et du Chiffre 2. Les broches 6 et 8 sont notées "Sans Connexion" (N/C). Un diagramme de circuit interne détaillé montre généralement cette structure à anode commune et cathodes parallèles pour deux chiffres.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que la fiche technique fournisse des données tabulaires, les courbes caractéristiques typiques offrent un aperçu plus approfondi du comportement du dispositif dans des conditions non standard.

La courbe tension directe (VF) en fonction du courant direct (IF) est fondamentale. Elle montre la relation non linéaire où VF augmente avec IF. Les concepteurs l'utilisent pour sélectionner une valeur de résistance de limitation de courant appropriée pour une tension d'alimentation donnée afin d'atteindre le courant de pilotage cible (par exemple, 10 mA ou 20 mA).

La courbe intensité lumineuse (Iv) en fonction du courant direct (IF) montre comment la luminosité évolue avec le courant. Elle est généralement linéaire à faible courant mais peut saturer à des courants plus élevés en raison d'effets thermiques et d'efficacité. Cette courbe aide les concepteurs à équilibrer luminosité, consommation d'énergie et longévité du dispositif.

La courbe intensité lumineuse en fonction de la température ambiante est cruciale pour comprendre le déclassement thermique. Lorsque la température augmente, l'efficacité de la puce LED diminue, entraînant une baisse de l'intensité de sortie pour le même courant de pilotage. Cela doit être pris en compte dans les applications soumises à des températures de fonctionnement élevées pour garantir que l'affichage reste suffisamment lumineux.

5. Directives de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée pendant le processus d'assemblage est vitale pour prévenir les dommages et assurer une fiabilité à long terme.

La valeur maximale absolue pour la soudure est explicitement indiquée : le dispositif peut supporter une température maximale de 260°C pendant une durée maximale de 3 secondes, mesurée à un point situé à 1,6 mm (1/16 de pouce) sous le plan d'assise du boîtier. Cette directive est conçue pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion. Dépasser ces limites de temps-température peut provoquer une défaillance des fils de liaison internes, une fissuration du boîtier ou une dégradation de la puce LED.

Il est recommandé de suivre les directives standard JEDEC ou IPC pour la sensibilité à l'humidité et les procédures de préchauffage si les dispositifs sont stockés dans des environnements non contrôlés avant utilisation, bien qu'un niveau spécifique ne soit pas indiqué dans cette fiche technique. L'utilisation de précautions contre les décharges électrostatiques (ESD) pendant la manipulation est toujours conseillée pour les composants semi-conducteurs.

6. Suggestions d'application et considérations de conception

L'intégration de cet afficheur nécessite une conception électrique et optique minutieuse.

6.1 Conception du circuit de pilotage

Pour un afficheur à anode commune, les anodes sont généralement connectées à une tension d'alimentation positive via des résistances de limitation de courant ou commutées via des transistors. Les cathodes de segment sont connectées au circuit intégré de pilotage (comme un pilote d'affichage dédié ou des broches GPIO d'un microcontrôleur) qui absorbe le courant vers la masse pour allumer le segment. La valeur de la résistance de limitation de courant (R) est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (Vcc - VF - Vdriver_sat) / IF, où Vcc est la tension d'alimentation, VF est la tension directe du segment LED (utiliser la valeur typique ou max pour la fiabilité), Vdriver_sat est la tension de saturation du transistor ou du CI de pilotage, et IF est le courant direct souhaité.

Pour multiplexer deux chiffres, les anodes communes (broches 9 et 12) sont activées alternativement à haute fréquence (typiquement >100 Hz). Lorsque l'anode du Chiffre 1 est active, les pilotes de cathode présentent le motif pour le Chiffre 1. Ensuite, l'anode du Chiffre 2 est activée avec son motif correspondant. Cela réduit considérablement le nombre de broches de pilotage requises mais nécessite une synchronisation minutieuse pour éviter le scintillement et les images fantômes.

6.2 Intégration optique

La face gris clair fournit un fond neutre et non réfléchissant qui améliore le contraste. Lors de la conception du boîtier du produit, envisagez l'utilisation d'une fenêtre ou d'un filtre. Un filtre de densité neutre peut être utilisé pour réduire la luminosité dans des environnements très sombres, tandis qu'un filtre teinté (par exemple, rouge) peut améliorer davantage le contraste dans des conditions lumineuses. Le large angle de vision doit être pris en compte lors du positionnement de l'afficheur par rapport aux lignes de visée attendues de l'utilisateur.

7. Comparaison et différenciation techniques

L'élément différenciant clé de ce dispositif est son utilisation de la technologieAlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium). Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED rouges standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP offre un rendement lumineux significativement plus élevé. Cela signifie qu'elle produit plus de lumière (lumens) pour la même quantité d'énergie électrique (watts), résultant en une luminosité plus élevée et/ou une consommation d'énergie plus faible.

De plus, les LED AlInGaP ont généralement une stabilité thermique supérieure et une durée de vie plus longue grâce à de meilleures propriétés des matériaux. La sortie "hyper rouge" (longueur d'onde dominante de 639 nm) est également une couleur rouge distincte et saturée par rapport au rouge souvent teinté d'orange des technologies plus anciennes. Comparée aux alternatives contemporaines, la combinaison spécifique d'une hauteur de chiffre de 0,56 pouce, d'une configuration à anode commune et de la catégorisation garantie de l'intensité lumineuse sont ses caractéristiques déterminantes pour les concepteurs sélectionnant un afficheur.

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

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

R : Cela signifie que les LED sont testées et triées (binnées) en fonction de leur sortie lumineuse mesurée à un courant de test standard. Cela garantit la cohérence lorsque plusieurs chiffres sont utilisés côte à côte, empêchant qu'un chiffre apparaisse nettement plus lumineux ou plus sombre que ses voisins.

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche d'un microcontrôleur 5V ?

R : Non, pas directement. La tension directe typique est de 2,6 V, et une broche GPIO d'un microcontrôleur ne peut pas fournir ou absorber suffisamment de courant en toute sécurité (généralement 20-40 mA max par broche, avec une limite totale pour la puce). Vous devez utiliser des résistances de limitation de courant externes et probablement des transistors de pilotage ou un circuit intégré de pilotage d'affichage dédié pour fournir le courant et la tension corrects.

Q : Pourquoi y a-t-il deux broches d'anode commune séparées pour deux chiffres ?

R : Cela permet le multiplexage. En activant l'anode pour le Chiffre 1 et en définissant ses segments, puis en la désactivant et en activant l'anode pour le Chiffre 2 avec ses segments, et en répétant ce cycle rapidement, vous pouvez contrôler deux chiffres en utilisant seulement 7 broches de segment + 2 broches de chiffre = 9 broches, au lieu de 7 x 2 = 14 broches si chaque segment était câblé indépendamment.

Q : Quel est le but des broches "Sans Connexion" (N/C) ?

R : Ce sont des broches physiquement présentes sur le boîtier qui ne sont pas connectées électriquement au circuit LED interne. Elles sont souvent incluses pour la stabilité mécanique du boîtier pendant le processus de moulage ou pour maintenir un espacement et une empreinte de broches standard. Elles ne doivent pas être connectées dans le circuit.

9. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED (Diode Électroluminescente) est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, des électrons de la région de type n et des trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge (électrons et trous) se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans une diode en silicium standard, cette énergie est libérée principalement sous forme de chaleur. Dans un matériau comme l'AlInGaP, la bande interdite est telle qu'une partie significative de cette énergie de recombination est libérée sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. La bande interdite de l'AlInGaP est conçue pour produire de la lumière dans la région rouge à ambre du spectre avec un haut rendement. Le substrat GaAs non transparent aide à réfléchir davantage de la lumière générée vers le haut du dispositif, améliorant l'efficacité globale d'extraction de la lumière.

10. Tendances de développement

Le domaine de la technologie d'affichage évolue continuellement. Bien que les chiffres LED discrets comme celui-ci restent vitaux pour des applications spécifiques en raison de leur simplicité, luminosité et fiabilité, plusieurs tendances sont notables. Il y a un mouvement général vers une intégration plus élevée, comme des modules multi-chiffres avec contrôleurs intégrés (interface I2C ou SPI) qui simplifient la tâche du microcontrôleur hôte. La poursuite d'une efficacité plus élevée se poursuit, passant potentiellement de l'AlInGaP à des systèmes de matériaux encore plus avancés pour l'émission rouge/orange. De plus, la demande de gammes de couleurs plus larges et de coordonnées chromatiques spécifiques dans les applications professionnelles peut conduire à un tri plus précis et à des spécifications plus strictes sur la longueur d'onde dominante et la pureté colorimétrique. Cependant, les avantages fondamentaux du chiffre LED discret - robustesse, haute luminosité, faible coût pour un affichage numérique simple et excellent angle de vision - assurent sa pertinence continue dans de nombreux produits industriels et commerciaux.