Fiche technique de l'afficheur LED 7 segments LTS-5703AKF 0,56 pouce jaune-orange - Hauteur de chiffre 14,22 mm - Tension directe 2,6 V - Puissance dissipée 70 mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-5703AKF est un module d'afficheur LED sept segments à un chiffre haute performance, conçu pour les applications nécessitant des affichages numériques clairs et lumineux. Il présente une hauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,22 mm), le rendant adapté aux panneaux de taille moyenne et à l'instrumentation où la lisibilité à une distance modérée est essentielle. Le dispositif utilise la technologie avancée des semi-conducteurs Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs) pour produire une émission lumineuse jaune-orange distinctive. Ce système de matériaux est reconnu pour son haut rendement et son excellente luminosité. L'afficheur a un fond gris clair avec des segments blancs, offrant un contraste élevé pour une apparence optimale des caractères sous diverses conditions d'éclairage.

Ses principaux avantages incluent une faible consommation d'énergie, une luminosité élevée, un large angle de vision et une fiabilité à l'état solide. Les segments sont conçus pour être continus et uniformes, garantissant une sortie visuelle cohérente et professionnelle. Le dispositif est catégorisé selon l'intensité lumineuse et est proposé dans un boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS (Restriction des substances dangereuses), le rendant adapté aux conceptions électroniques modernes soucieuses de l'environnement.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électriques

Les paramètres électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement pour une utilisation fiable. Les valeurs maximales absolues spécifient les seuils à ne pas dépasser pour éviter des dommages permanents. Le courant direct continu par segment est de 25 mA à 25°C, avec un facteur de déclassement linéaire de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante augmente. Le courant direct de crête, admissible en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms), est de 60 mA. La puissance dissipée maximale par segment est de 70 mW. La capacité de tenue en tension inverse est de 5 V. La tension directe (V_F) par segment varie typiquement de 2,05 V à 2,6 V lorsqu'elle est pilotée par un courant de test standard de 20 mA. Le courant inverse (I_R) est spécifié à un maximum de 100 µA lorsqu'une polarisation inverse de 5 V est appliquée.

2.2 Caractéristiques optiques

Les performances optiques sont centrales pour sa fonction. L'intensité lumineuse moyenne (I_V) est une métrique clé, avec un minimum de 800 µcd, une valeur typique de 1667 µcd, et aucun maximum spécifié dans une condition de test de I_F= 1 mA. Cette luminosité élevée assure une bonne visibilité. Les caractéristiques de couleur sont définies par la longueur d'onde : la longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) est typiquement de 611 nm, et la longueur d'onde dominante (λ_d) est typiquement de 605 nm, toutes deux mesurées à I_F= 20 mA, plaçant la sortie fermement dans le spectre jaune-orange. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est d'environ 17 nm, indiquant une émission de couleur relativement pure. L'appariement de l'intensité lumineuse entre segments (pour des surfaces allumées similaires) a un rapport maximum de 2:1, garantissant l'uniformité sur le chiffre.

2.3 Caractéristiques thermiques et environnementales

Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -35°C à +85°C, et une plage de température de stockage de -35°C à +85°C. Cette large plage le rend adapté à une utilisation dans divers environnements, des contrôles industriels à l'électronique grand public. Pour l'assemblage, la température de soudure est spécifiée à 260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1/16 de pouce (environ 1,59 mm) sous le plan d'assise, ce qui est une référence standard pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion.

3. Explication du système de classement (binning)

La fiche technique indique que le dispositif est "Catégorisé selon l'intensité lumineuse." Cela implique un processus de classement ou de tri basé sur la mesure du flux lumineux. Dans la fabrication des LED, des classes (bins) sont créées pour regrouper les composants ayant des caractéristiques de performance similaires, telles que l'intensité lumineuse (luminosité), la tension directe et la longueur d'onde dominante. En achetant dans une classe spécifique, les concepteurs peuvent garantir une uniformité de luminosité entre plusieurs afficheurs dans un produit, évitant ainsi des variations visibles entre les chiffres ou les unités. Bien que les codes ou plages de classes spécifiques ne soient pas détaillés dans ce document, les concepteurs doivent consulter la documentation détaillée de classement du fabricant pour la planification de production afin de garantir une uniformité visuelle dans leur application.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des "Courbes caractéristiques électriques/optiques typiques." Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, de telles courbes sont standard dans la documentation LED et sont cruciales pour la conception. Typiquement, elles incluent :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct (Courbe I-V) :Ce graphique montre comment le flux lumineux augmente avec le courant de commande. Il est généralement non linéaire, l'efficacité diminuant à des courants très élevés en raison des effets thermiques.
• Tension directe en fonction du courant direct :Cela montre la caractéristique IV de la diode, essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Cette courbe démontre comment le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction augmente, soulignant l'importance de la gestion thermique dans les applications à haute luminosité ou à cycle de service élevé.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant la forme et la pureté de la couleur émise.

Les concepteurs doivent utiliser ces courbes pour sélectionner les courants de commande appropriés, comprendre la déclassement thermique et prédire les performances dans des conditions non standard.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le dispositif est fourni dans un boîtier standard d'afficheur LED. Le dessin des dimensions du boîtier (référencé mais non détaillé dans le texte) montrerait typiquement la longueur, largeur et hauteur globales du module, les dimensions de la fenêtre des segments, et l'espacement précis et le diamètre des dix broches. Les notes mécaniques clés incluent : toutes les dimensions sont en millimètres, avec des tolérances standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Une tolérance supplémentaire de ±0,4 mm est autorisée pour le décalage de l'extrémité des broches, ce qui est important pour la conception de l'empreinte PCB et les processus d'insertion automatisés. Le schéma de connexion des broches est clairement fourni, identifiant la fonction de chacune des dix broches pour les segments A-G, le point décimal (D.P.), et les deux broches de cathode commune.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La principale recommandation d'assemblage fournie est la spécification de température de soudure : le dispositif peut supporter une température de 260°C pendant 3 secondes à un point situé à 1,59 mm (1/16 pouce) sous le plan d'assise. C'est un paramètre critique pour les profils de soudure par refusion. Les concepteurs doivent s'assurer que le profil de leur four de refusion ne dépasse pas cette combinaison température-temps au niveau des broches du composant pour éviter d'endommager les fils de liaison internes ou la puce LED. Les précautions de manipulation standard pour les dispositifs sensibles aux décharges électrostatiques doivent être observées. La large plage de température de stockage (-35°C à +85°C) permet une flexibilité dans la gestion des stocks.

7. Circuit interne et configuration des broches

Le schéma de circuit interne montre une configuration à cathode commune. Cela signifie que toutes les cathodes (bornes négatives) des segments LED sont connectées ensemble en interne. Le LTS-5703AKF a deux broches de cathode commune (broche 3 et broche 8), qui sont connectées en interne. Cela permet une flexibilité dans la disposition du PCB. Les anodes (bornes positives) pour chaque segment (A, B, C, D, E, F, G) et le point décimal (D.P.) sont amenées à des broches séparées. Le brochage est le suivant : Broche 1 : E, Broche 2 : D, Broche 3 : Cathode Commune, Broche 4 : C, Broche 5 : D.P., Broche 6 : B, Broche 7 : A, Broche 8 : Cathode Commune, Broche 9 : F, Broche 10 : G. Pour allumer un segment, une tension positive (via une résistance de limitation de courant) doit être appliquée à sa broche d'anode respective, tandis que la ou les broches de cathode commune doivent être connectées à la masse.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour tout dispositif nécessitant un affichage numérique clair à un chiffre. Les applications courantes incluent : les équipements de test et de mesure (multimètres, fréquencemètres), les panneaux de contrôle industriel, les dispositifs médicaux, les appareils grand public (micro-ondes, fours, machines à café), les affichages de tableau de bord automobile (pour ordinateurs de bord, climatisation), et les terminaux de point de vente.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Toujours utiliser une résistance en série pour chaque anode de segment (ou une résistance sur la cathode commune pour le multiplexage) pour fixer le courant direct. Calculer la valeur de la résistance en fonction de la tension d'alimentation (V_CC), de la tension directe de la LED (V_F~2,6 V max), et du courant souhaité (par exemple, 10-20 mA pour une bonne luminosité). Formule : R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Multiplexage :Pour les afficheurs multi-chiffres, un schéma de multiplexage est utilisé où les chiffres sont allumés un à un rapidement. La conception à cathode commune du LTS-5703AKF est bien adaptée à cela. Le courant de crête nominal (60 mA) permet des courants pulsés plus élevés pendant le multiplexage pour obtenir une luminosité perçue comparable à celle d'un segment piloté en continu.
• Angle de vision :Le large angle de vision assure la lisibilité depuis diverses positions, ce qui est crucial pour les équipements montés sur panneau.
• Gestion thermique :Bien que le dispositif ait une bonne plage de fonctionnement, assurez une ventilation adéquate s'il fonctionne à des températures ambiantes élevées ou à des courants continus élevés pour maintenir la longévité et un flux lumineux stable.

9. Comparaison et différenciation techniques

Les principaux points de différenciation du LTS-5703AKF résident dans sa technologie de matériau et ses caractéristiques de performance spécifiques. Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED rouges ou vertes standard au Phosphure de Gallium (GaP), l'AlInGaP offre un rendement lumineux significativement plus élevé, résultant en des afficheurs beaucoup plus lumineux pour le même courant de commande. Comparé à certaines LED blanches ou bleues haute luminosité basées sur l'InGaN, la couleur jaune-orange a des applications esthétiques et fonctionnelles distinctes, souvent choisie pour des schémas de couleurs de panneau spécifiques ou pour sa chaleur et sa clarté perçues. La taille de 0,56 pouce occupe une niche entre les afficheurs plus petits (0,3 pouce) pour les dispositifs compacts et les afficheurs plus grands (1 pouce et plus) pour la visualisation à longue distance. Sa conformité RoHS est une caractéristique standard mais essentielle pour les marchés mondiaux modernes.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quel est l'intérêt d'avoir deux broches de cathode commune ?

R : Les deux broches (3 et 8) sont connectées en interne. Cela offre une flexibilité de disposition sur le PCB, permettant de faire la connexion à la masse de chaque côté du boîtier, ce qui peut simplifier le routage, en particulier dans les conceptions denses ou lors de l'utilisation de PCB simple face.

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

R : Non. Vous devez toujours utiliser une résistance de limitation de courant. Une broche de microcontrôleur ne peut généralement pas fournir 20 mA en toute sécurité, et même si c'était le cas, sans résistance, la LED tenterait de tirer un courant excessif, risquant d'endommager à la fois la LED et le microcontrôleur. Calculez la valeur appropriée de la résistance série.

Q : Que signifie "rapport d'appariement de l'intensité lumineuse de 2:1" ?

R : Cela signifie que le segment le moins lumineux d'un dispositif ne sera pas moins de la moitié moins brillant que le segment le plus lumineux (dans les mêmes conditions de test). Cela garantit l'uniformité visuelle sur le chiffre.

Q : Cet afficheur est-il adapté à une utilisation en extérieur ?

R : La plage de température de fonctionnement s'étend jusqu'à -35°C, ce qui couvre de nombreuses conditions extérieures. Cependant, la fiche technique ne spécifie pas de degré de protection (IP) contre la poussière et l'eau. Pour une utilisation en extérieur, l'afficheur devrait probablement être placé derrière une vitre étanche ou dans un boîtier protégé.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un affichage de minuterie numérique simple.Un concepteur crée un minuteur de compte à rebours avec un affichage à un chiffre. Il choisit le LTS-5703AKF pour sa clarté et sa taille. Il utilise un microcontrôleur avec une logique 5V. Pour un courant de segment cible de 15 mA, il calcule la résistance de limitation de courant : R = (5V - 2,4V) / 0,015A ≈ 173 ohms. Il sélectionne une résistance standard de 180 ohms. Il connecte les deux broches de cathode commune à une broche de masse du microcontrôleur via un transistor NPN (pour la commutation/le multiplexage si d'autres chiffres sont ajoutés plus tard). Les sept broches d'anode de segment sont connectées aux broches d'E/S du microcontrôleur, chacune via sa propre résistance de 180 ohms. Le point décimal n'est pas utilisé dans cette conception. Le logiciel fait défiler l'affichage des nombres de 9 à 0. Le contraste et la luminosité élevés assurent que le nombre est facilement lisible dans une pièce bien éclairée.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTS-5703AKF est basé sur une diode électroluminescente (LED) à semi-conducteur à l'état solide. Le matériau actif est le Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) déposé sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs). Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode (environ 2 V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active depuis les couches de semi-conducteur de type n et p, respectivement. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite du semi-conducteur, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le jaune-orange (~605-611 nm). Chaque segment de l'afficheur contient une ou plusieurs de ces minuscules puces LED. La configuration à cathode commune connecte en interne tous les côtés négatifs de ces puces, simplifiant le circuit de commande externe.

13. Tendances et contexte technologiques

La technologie LED AlInGaP représente une solution mature et hautement optimisée pour l'émission de lumière rouge, orange, ambre et jaune. Elle a été le système de matériau dominant pour ces couleurs dans les applications haute luminosité pendant des décennies en raison de son efficacité et de sa fiabilité supérieures par rapport aux technologies plus anciennes. Les tendances actuelles dans la technologie d'affichage incluent le développement de micro-LED encore plus efficaces et l'adoption généralisée des LED organiques (OLED) pour les affichages flexibles en couleur. Cependant, pour les afficheurs numériques segmentés monochromes nécessitant une luminosité très élevée, une longue durée de vie et une stabilité sur une large plage de température — en particulier dans les contextes industriel, automobile et d'instrumentation — les LED basées sur l'AlInGaP comme celle de cette fiche technique restent un choix privilégié et rentable. Le passage aux boîtiers sans plomb (RoHS), comme on le voit ici, est une évolution standard à l'échelle de l'industrie, motivée par les réglementations environnementales.