Fiche technique de l'afficheur LED à matrice de points 5x7 LTP-2157AKS - Hauteur 2,0 pouces - Jaune AlInGaP - Tension directe 2,6V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-2157AKS est un module d'affichage monochrome à matrice de points conçu pour la présentation de caractères alphanumériques. Sa fonction principale est de fournir une sortie visuelle claire et lumineuse pour les applications nécessitant un affichage d'informations telles que des indicateurs simples, des systèmes de lecture ou de messagerie basique. L'avantage fondamental de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technologie semi-conductrice à Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour les puces LED, réputée pour produire une émission lumineuse à haut rendement dans le spectre ambre/jaune/rouge. L'afficheur présente une configuration en matrice 5x7, standard pour la représentation des caractères et symboles ASCII. Sa conception physique intègre une face noire avec des points de couleur blanche, améliorant le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Ce produit cible les concepteurs de systèmes embarqués, les fabricants de panneaux de contrôle industriels et les développeurs d'électronique grand public nécessitant une solution d'affichage fiable et de faible complexité.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Le paramètre photométrique clé est l'Intensité Lumineuse Moyenne (Iv), spécifiée avec une valeur typique de 3600 microcandelas (μcd) dans des conditions de test avec un courant impulsionnel de 32mA et un rapport cyclique de 1/16. Cela indique une sortie de haute luminosité adaptée aux applications intérieures et à de nombreuses applications extérieures. La Longueur d'Onde d'Émission de Crête (λp) est de 588 nm, et la Longueur d'Onde Dominante (λd) est de 587 nm, situant fermement la lumière émise dans la région jaune du spectre visible. La Demi-Largeur de Raie Spectrale (Δλ) de 15 nm dénote une couleur relativement pure avec une dispersion spectrale minimale. Le Rapport d'Homogénéité d'Intensité Lumineuse entre les segments est spécifié à un maximum de 2:1, garantissant une apparence uniforme sur l'ensemble de l'afficheur.

2.2 Paramètres électriques

La caractéristique électrique principale est la Tension Directe (Vf) par segment, avec une valeur typique de 2,6V et un maximum de 2,6V à un courant de test (If) de 20mA. C'est un paramètre critique pour la conception du circuit de pilotage. Les Valeurs Absolues Maximales définissent les limites opérationnelles : un Courant Direct Moyen par Point de 25 mA (déclassé linéairement de 0,28 mA/°C au-dessus de 25°C), un Courant Direct de Crête par Point de 60 mA, et une Tension Inverse par Point de 5 V. Dépasser ces valeurs peut causer des dommages permanents. Le Courant Inverse (Ir) est spécifié à un maximum de 100 μA sous une polarisation inverse de 5V.

2.3 Caractéristiques thermiques et environnementales

Le dispositif est conçu pour une Plage de Température de Fonctionnement de -35°C à +105°C et une Plage de Température de Stockage identique. Cette large plage assure la fiabilité dans des environnements sévères. La limite de dissipation de puissance est de 70 mW par point en moyenne. Le facteur de déclassement pour le courant direct (0,28 mA/°C) est essentiel pour calculer les courants de fonctionnement sûrs à des températures ambiantes élevées, afin de prévenir la surchauffe et d'assurer une fiabilité à long terme.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique fournie ne détaille pas explicitement un système de classement formel pour la longueur d'onde, le flux ou la tension. Cependant, les spécifications fournissent des valeurs minimales, typiques et maximales pour des paramètres clés comme l'Intensité Lumineuse (2100 μcd min, 3600 μcd typ) et la Tension Directe (2,05V min, 2,6V typ/max). En pratique, les fabricants regroupent souvent les produits en classes basées sur les performances mesurées pour assurer l'homogénéité au sein d'un lot de production. Les concepteurs doivent consulter le fabricant pour obtenir des informations spécifiques de classement si une correspondance stricte des paramètres est requise pour leur application.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux 'Courbes Caractéristiques Électriques / Optiques Typiques' sur la dernière page. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte, ces courbes incluent typiquement :

• Courant Direct vs. Tension Directe (Courbe I-V) :Ce graphique montre la relation non linéaire entre le courant et la tension pour la LED. Il est crucial pour concevoir des pilotes à courant constant, car un petit changement de tension peut provoquer une grande variation de courant.
• Intensité Lumineuse vs. Courant Direct :Cette courbe démontre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, généralement selon une relation à peu près linéaire dans la plage de fonctionnement, avant que le rendement ne diminue à des courants très élevés.
• Intensité Lumineuse vs. Température Ambiante :Ce graphique montre la réduction de la sortie lumineuse à mesure que la température de jonction augmente. Pour les LED AlInGaP, l'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température augmente.
• Distribution Spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~588 nm et la demi-largeur de 15 nm, confirmant la pureté de la couleur.

Ces courbes sont vitales pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard et pour optimiser la conception en termes de performance et de longévité.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

Le LTP-2157AKS est présenté dans un format standard de boîtier double en ligne (DIP) adapté au montage traversant sur circuit imprimé. Les dimensions du boîtier sont fournies en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,25 mm. Une caractéristique mécanique clé est la tolérance de décalage de la pointe des broches de ±0,4 mm, importante pour l'alignement des trous du PCB lors de l'assemblage. Le dispositif utilise un boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses). L'apparence physique est caractérisée par une face noire avec des points blancs, servant à absorber la lumière ambiante et à améliorer le contraste en rendant les zones non éclairées plus sombres.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La section des Valeurs Absolues Maximales fournit des conditions de soudure spécifiques : le dispositif peut être soumis à une température de soudure de 260°C pendant 3 secondes, mesurée à un point situé à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise du boîtier. C'est un paramètre critique pour les procédés de soudure à la vague ou à la main afin de prévenir les dommages thermiques aux puces LED ou aux liaisons internes. Il est impératif de ne pas dépasser la température maximale spécifiée pendant le processus d'assemblage. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées lors de la manipulation du dispositif.

7. Conditionnement et informations de commande

La référence est clairement identifiée comme LTP-2157AKS. La fiche technique ne spécifie pas les détails du conditionnement en vrac tels que les quantités en bobine, le nombre par tube ou les configurations de plateau. Pour la production en série, les ingénieurs doivent contacter le fournisseur pour obtenir les spécificités sur les quantités minimales de commande, le type de conditionnement (par exemple, tubes ou plateaux antistatiques) et les conventions d'étiquetage. Le 'Numéro de Spécification' et la 'Date d'Effet' assurent la traçabilité de la révision spécifique de la documentation technique.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur à matrice de points 5x7 est idéal pour les applications nécessitant une sortie de caractères simple et lisible. Les utilisations courantes incluent : les panneaux d'instruments industriels (pour afficher des consignes, des codes d'état ou des messages d'erreur), les appareils grand public (fours à micro-ondes, machines à laver), les affichages d'informations de base dans les distributeurs automatiques ou les terminaux de point de vente, et les kits électroniques éducatifs. Sa couleur jaune est souvent choisie pour les indicateurs d'avertissement ou lorsque une haute visibilité est requise.

8.2 Considérations de conception

La conception avec cet afficheur nécessite un circuit de pilotage multiplexé en raison de son architecture de sélection en matrice X-Y, comme illustré dans le schéma de circuit interne. Le tableau de connexion des broches est essentiel pour interfacer correctement le microcontrôleur ou le circuit intégré de pilotage. Les broches 4 & 11 et 5 & 12 sont connectées en interne, ce qui doit être pris en compte dans la conception du PCB et la routine de balayage logicielle. Un pilote à courant constant est recommandé pour maintenir une luminosité uniforme et protéger les LED. La conception doit respecter les valeurs absolues maximales pour le courant et la dissipation de puissance, en tenant compte particulièrement du facteur de déclassement à haute température. Un dissipateur thermique n'est généralement pas nécessaire pour ce dispositif de faible puissance dans des conditions normales.

9. Comparaison technique

Comparée à d'autres technologies d'affichage, cette matrice LED basée sur l'AlInGaP offre des avantages distincts. Par rapport aux anciennes LED GaAsP ou GaP, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse et une luminosité nettement supérieures. Comparée aux simples afficheurs 7 segments, une matrice de points 5x7 offre une bien plus grande flexibilité pour afficher des caractères alphanumériques et des graphiques simples. Contrastée avec les LCD ou OLED modernes, cette matrice LED est supérieure en termes d'angle de vision, de luminosité et de robustesse, bien qu'elle consomme plus de puissance pour une surface d'affichage comparable et soit limitée à une seule couleur. Son principal différentiel est la simplicité, la fiabilité et la haute visibilité sous diverses conditions d'éclairage sans rétroéclairage.

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

Q : Pourquoi le courant direct est-il spécifié avec un rapport cyclique (1/16) ?

R : L'afficheur utilise un schéma de pilotage multiplexé. Pour obtenir un courant moyen par point de, par exemple, 5 mA, le pilote appliquerait un courant de crête plus élevé (par exemple, 80 mA) pendant une courte période (1/16 du cycle de balayage). Cela permet d'adresser séquentiellement tous les points tout en maintenant la luminosité perçue et en restant dans les limites de dissipation de puissance moyenne.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec une source de tension constante ?

R : Ce n'est pas recommandé. Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Leur tension directe a une tolérance et varie avec la température. Un pilotage par tension constante risque un surcourant si la Vf est à l'extrémité basse de la spécification, entraînant une réduction de la durée de vie ou une défaillance. Utilisez toujours une résistance de limitation de courant ou, de préférence, un pilote à courant constant.

Q : Quel est l'objectif des broches connectées en interne (4/11 et 5/12) ?

R : Ces connexions internes simplifient la liaison interne de la puce semi-conductrice aux broches du boîtier et aident probablement à équilibrer la distribution du courant dans la matrice. Du point de vue de l'utilisateur, elles fournissent plusieurs points de connexion pour le même nœud électrique, ce qui peut offrir une flexibilité de placement sur le PCB.

11. Cas d'utilisation pratique

Prenons l'exemple de la conception d'un simple régulateur de température avec affichage de la consigne et de la température réelle. Le LTP-2157AKS peut afficher des valeurs comme \"SET 75\" et \"ACT 72\". Un microcontrôleur balaierait les 7 lignes et 5 colonnes. Le micrologiciel contiendrait une table de caractères, traduisant chaque caractère (par exemple, 'S', 'E', 'T') en un motif spécifique de 35 points (5x7) à allumer. Le circuit de pilotage, pouvant être constitué de transistors discrets ou d'un circuit intégré dédié, évacuerait le courant par les cathodes de colonne sélectionnées et fournirait le courant aux anodes de ligne sélectionnées en fonction des broches GPIO du microcontrôleur. La haute luminosité assure que l'affichage est lisible à distance sur le panneau de contrôle.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Le dispositif fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Le système de matériau AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) est un semi-conducteur à bande interdite directe. Lorsqu'il est polarisé en direct, les électrons de la région n et les trous de la région p sont injectés dans la région active où ils se recombinent. L'énergie libérée lors de cette recombination est émise sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, et donc la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le jaune (~587-588 nm). La matrice 5x7 est formée en disposant 35 puces LED individuelles (points) en grille, avec leurs anodes connectées en lignes et leurs cathodes connectées en colonnes. Cette structure matricielle à anode commune/cathode commune permet de contrôler 35 points avec seulement 12 broches (7 lignes + 5 colonnes), réduisant significativement le nombre de lignes de pilotage requis par rapport à des LED adressées individuellement.

13. Tendances de développement

Bien que les afficheurs LED à matrice de points discrets comme le LTP-2157AKS restent pertinents pour des applications spécifiques, la tendance générale dans la technologie d'affichage évolue vers une plus grande intégration et fonctionnalité. Les boîtiers CMS (Composants Montés en Surface) deviennent plus courants pour l'assemblage automatisé. Les circuits intégrés de pilotage et de contrôleur sont souvent combinés avec le réseau LED dans un module unique, simplifiant l'interface pour le concepteur du système (par exemple, communication SPI ou I2C au lieu d'un balayage matriciel direct). De plus, les matrices LED RVB pleine couleur sont de plus en plus populaires pour la signalisation dynamique et les graphiques plus complexes. Cependant, pour les besoins d'affichage de caractères simples, robustes et monochromes, la conception fondamentale représentée par ce produit continue d'être une solution fiable et économique. Les avancées en matériaux pourraient également conduire à une efficacité et une luminosité encore plus élevées pour les futures LED AlInGaP ou à base de nitrures (InGaN) dans le spectre ambre/jaune.