Fiche technique de l'afficheur LED LTP-3862JF - Hauteur de chiffre 0,3 pouce - Jaune Orange AlInGaP - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-3862JF est un module d'afficheur à diodes électroluminescentes (LED) alphanumérique double chiffre à 17 segments. Sa fonction principale est de fournir une sortie numérique et alphabétique limitée, claire et très visible, dans les appareils électroniques. La technologie de base repose sur le matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP), spécifiquement conçu pour émettre de la lumière dans le spectre de longueur d'onde jaune-orange. Cet appareil est catégorisé comme un afficheur à anode commune multiplexée, ce qui signifie que les anodes de chaque chiffre sont connectées ensemble en interne pour simplifier le circuit de pilotage lors de l'utilisation de techniques de multiplexage temporel.

L'afficheur présente un fond noir avec des contours de segments blancs, ce qui améliore considérablement le contraste et la lisibilité en minimisant la réflexion de la lumière ambiante sur les zones non éclairées. La hauteur de chiffre de 0,3 pouce (7,62 mm) offre un bon compromis entre une taille suffisamment grande pour une visualisation claire à distance modérée et une compacité adaptée à l'intégration dans des panneaux et instruments à espace limité.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont définies dans des conditions de test standard à une température ambiante (T_A) de 25°C. Le paramètre clé, l'Intensité Lumineuse Moyenne (I_V), est spécifiée avec un minimum de 320 µcd, une valeur typique de 800 µcd, et aucun maximum indiqué, lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (I_F) de 1 mA. Cela indique une sortie lumineuse adaptée aux environnements intérieurs et à de nombreux environnements bien éclairés. Le rapport d'appariement de l'intensité lumineuse entre les segments est spécifié avec un maximum de 2:1, garantissant une luminosité uniforme sur l'afficheur pour un aspect homogène.

Les caractéristiques spectrales sont centrées sur la région jaune-orange. La Longueur d'Onde d'Émission de Crête (λ_p) est typiquement de 611 nm, tandis que la Longueur d'Onde Dominante (λ_d) est typiquement de 605 nm, mesurée à I_F=20mA. La Demi-Largeur de Raie Spectrale (Δλ) est typiquement de 17 nm, décrivant la bande passante étroite de la lumière émise, caractéristique de la technologie AlInGaP et contribuant à une couleur saturée et pure.

2.2 Paramètres électriques et thermiques

Les Valeurs Absolues Maximales définissent les limites d'opération au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le Courant Direct Continu par segment est de 25 mA, avec un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C au-dessus de 25°C. Ce déclassement est crucial pour la gestion thermique, car dépasser la température de jonction maximale peut dégrader les performances et la durée de vie. Le Courant Direct de Crête par segment, pour un fonctionnement pulsé (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms), est plus élevé à 60 mA, permettant une suralimentation brève pour atteindre une luminosité de crête plus élevée dans les applications multiplexées.

La Puissance Dissipée par segment est limitée à 70 mW. La Tension Directe par segment (V_F) varie de 2,0V (min) à 2,6V (max) à I_F=20mA. Les concepteurs doivent tenir compte de cette chute de tension lors du calcul des valeurs des résistances de limitation de courant en série. La Tension Inverse nominale est modeste à 5V, soulignant la nécessité d'une conception de circuit appropriée pour éviter une polarisation inverse accidentelle. Le Courant Inverse (I_R) est spécifié à un maximum de 100 µA à V_R=5V.

3. Informations mécaniques et d'emballage

Le dispositif est conforme à une empreinte standard d'afficheur LED double chiffre à 17 segments. Le dessin dimensionnel fourni spécifie la disposition physique exacte, y compris la longueur, la largeur et la hauteur globales, ainsi que l'espacement précis et le diamètre des 20 broches. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm sauf indication contraire. Le brochage est disposé en une seule rangée le long du bord inférieur du boîtier. Le plan d'assise et la géométrie recommandée des pastilles de soudure sont également généralement indiqués pour guider la conception du PCB en vue d'une fixation mécanique et d'une soudure fiables.

3.1 Connexion des broches et circuit interne

L'afficheur possède 20 broches. Le schéma de circuit interne révèle une configuration à anode commune multiplexée. La broche 4 est l'Anode Commune pour le Chiffre 1, et la broche 10 est l'Anode Commune pour le Chiffre 2. Toutes les autres broches (1-3, 5-9, 11-13, 15-20) sont connectées aux cathodes de segments spécifiques (étiquetés A à U, DP, et autres selon la convention de nommage des segments). La broche 14 est notée "Pas de Connexion" (N/C). Ce brochage est essentiel pour concevoir le circuit de pilotage correct, qui doit alimenter séquentiellement l'anode commune de chaque chiffre tout en évacuant le courant par les broches de cathode de segment appropriées pour former le caractère souhaité.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes de performance typiques illustrent graphiquement la relation entre les paramètres clés dans différentes conditions. Bien que des courbes spécifiques soient référencées, elles incluent généralement :

• Courant Direct vs. Tension Directe (Courbe I-V) :Cette courbe non linéaire montre comment V_Faugmente avec I_F. Elle est cruciale pour déterminer le point de fonctionnement et la valeur de la résistance de limitation de courant requise pour atteindre un niveau de luminosité souhaité sans dépasser le courant maximal nominal.
• Intensité Lumineuse vs. Courant Direct :Cette courbe démontre la sortie lumineuse relative en fonction du courant de pilotage. Elle est généralement sous-linéaire, ce qui signifie que l'efficacité (lumens par watt) peut diminuer à des courants très élevés.
• Intensité Lumineuse vs. Température Ambiante :Cette courbe montre le déclassement de la sortie lumineuse à mesure que la température de jonction augmente. Pour les LED AlInGaP, l'intensité lumineuse diminue généralement avec l'augmentation de la température, ce qui doit être pris en compte dans les conceptions pour environnements à haute température.
• Distribution Spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic caractéristique près de 611 nm et la demi-largeur étroite.

5. Directives de soudure et d'assemblage

La fiche technique spécifie des paramètres de soudure critiques pour éviter les dommages thermiques aux puces LED et au boîtier en époxy. La température de soudure maximale autorisée est définie à 260°C mesurée 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise du composant. Le temps d'exposition à cette température ne doit pas dépasser 3 secondes. Ces paramètres sont conformes aux profils typiques de soudure par refusion infrarouge ou à convection. Il est impératif de suivre ces directives pour éviter de compromettre les liaisons internes par fil, de dégrader le matériau époxy ou d'induire une contrainte thermique pouvant entraîner une défaillance prématurée. Des conditions de stockage appropriées sont également sous-entendues, généralement dans un environnement sec et antistatique pour éviter l'absorption d'humidité et les dommages par décharge électrostatique.

6. Suggestions d'application et considérations de conception

6.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est bien adapté aux applications nécessitant des affichages numériques compacts et à faible consommation. Les utilisations courantes incluent :

• Équipements de test et de mesure (multimètres, fréquencemètres).
• Électronique grand public (amplificateurs audio, radios-réveils, affichages d'appareils électroménagers).
• Panneaux de contrôle industriel (indicateurs de processus, affichages de minuteurs).
• Dispositifs du marché secondaire automobile (moniteurs de tension, jauges simples).

La couleur jaune-orange offre une excellente visibilité et une fatigue oculaire réduite dans diverses conditions d'éclairage par rapport à certaines autres couleurs.

6.2 Considérations de conception et de circuit de pilotage

La conception avec le LTP-3862JF nécessite une attention particulière à plusieurs domaines clés :

1. Limitation de courant :Des résistances externes sont obligatoires pour chaque cathode de segment ou anode de chiffre (selon la topologie du pilote) pour définir le courant de fonctionnement. La valeur de la résistance (R) est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (V_ALIMENTATION- V_F- V_{SATURATION_PILOTE}) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception conservatrice.
2. Pilotes de multiplexage :Pour contrôler 34 segments (17 par chiffre x 2) avec seulement 20 broches, un schéma de pilotage multiplexé est utilisé. Cela nécessite un microcontrôleur ou un circuit intégré pilote d'afficheur dédié capable de fournir/évacuer un courant suffisant et de fournir la synchronisation de multiplexage correcte. Le pilote doit alterner entre l'activation du Chiffre 1 et du Chiffre 2 à une fréquence suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (typiquement >60 Hz).
3. Gestion thermique :Assurez-vous que la puissance dissipée moyenne par segment, en particulier lorsqu'elle est pilotée à des courants plus élevés ou à des températures ambiantes élevées, ne dépasse pas la valeur nominale de 70 mW. Une surface de cuivre de PCB adéquate ou une ventilation peut être nécessaire.
4. Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique, mais la position de montage sur le panneau avant doit être considérée pour aligner le cône de vision optimal avec la ligne de vue typique de l'utilisateur.

7. Comparaison et différenciation techniques

Les principaux facteurs de différenciation du LTP-3862JF découlent de son système de matériau AlInGaP et de sa conception de boîtier spécifique.

• vs. LED GaAsP ou GaP traditionnelles :La technologie AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée et une meilleure stabilité thermique, ce qui se traduit par une sortie plus lumineuse et plus cohérente. La couleur jaune-orange de l'AlInGaP est également plus saturée et pure par rapport aux technologies plus anciennes.
• vs. LED rouges standard :L'émission jaune-orange offre une acuité visuelle et une lisibilité supérieures dans de nombreux environnements et peut être préférée pour certaines exigences esthétiques ou fonctionnelles.
• vs. Afficheurs plus grands ou plus petits :La hauteur de chiffre de 0,3 pouce le positionne entre les afficheurs plus petits et plus denses et les afficheurs plus grands pour une visualisation à plus longue portée. C'est une taille courante pour l'instrumentation de paillasse et portable.
• vs. Configurations à cathode commune :La configuration à anode commune est souvent préférée lors de l'interfaçage avec des ports de microcontrôleur configurés comme des puits de courant (pilotes actifs à l'état bas), ce qui est une configuration courante.

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

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un courant continu constant sans multiplexage ?

R : Oui, mais c'est inefficace en termes d'utilisation des broches. Vous devriez connecter toutes les cathodes de segment pour les deux chiffres indépendamment, nécessitant beaucoup plus de lignes d'E/S. Le multiplexage est la méthode standard et recommandée.

Q : Quel est le but de la spécification "Rapport d'Appariement de l'Intensité Lumineuse" ?

R : Il garantit que la différence de luminosité entre le segment le plus sombre et le plus lumineux sur le même afficheur ne dépassera pas un rapport de 2:1. Cela assure une uniformité visuelle, empêchant certains segments d'apparaître nettement plus sombres que d'autres.

Q : Le Courant Direct de Crête est de 60mA, mais le Continu n'est que de 25mA. Puis-je utiliser 60mA en continu ?

R : Absolument pas. La valeur nominale de 60mA est pour des impulsions très courtes (0,1ms) à un faible cycle de service (10%). Dépasser le courant continu nominal provoquera un échauffement excessif, conduisant à une dégradation lumineuse rapide et à une défaillance potentiellement catastrophique.

Q : Comment calculer la résistance de limitation de courant requise pour une conception multiplexée ?

R : Dans une conception multiplexée avec un cycle de service de 1/2 (pour deux chiffres), pour obtenir un courant moyen effectif de I_{F_moy}, vous définiriez typiquement le courant de crête pendant la tranche de temps active à 2 * I_{F_moy}. Ensuite, calculez la résistance en utilisant le courant de crête et la tension d'alimentation. Par exemple, pour une moyenne cible de 10mA par segment, utilisez une crête de 20mA dans le calcul : R = (V_CC- V_F) / 0,020A.

9. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un affichage voltmètre simple à deux chiffres.

Un microcontrôleur avec un convertisseur analogique-numérique (CAN) mesure une tension (0-99V mise à l'échelle 0-5V). Le firmware convertit la valeur numérique en deux chiffres décimaux. En utilisant une routine de multiplexage, le microcontrôleur :

1. Active l'anode commune pour le Chiffre 1 (met la broche à l'état haut ou la connecte à V_CCvia un transistor).
2. Définit le motif approprié sur les lignes de cathode de segment (évacuant le courant vers la masse) pour afficher le chiffre des "dizaines".
3. Maintient cet état pendant une courte période (par exemple, 5ms).
4. Désactive le Chiffre 1 et active l'anode commune pour le Chiffre 2.
5. Définit le motif de segment pour le chiffre des "unités" (et éventuellement le point décimal, Broche 5).
6. Maintient pendant 5ms, puis répète le cycle. La période totale de 10ms donne un taux de rafraîchissement de 100 Hz, éliminant le scintillement.

Les résistances de limitation de courant sont placées en série avec chaque ligne de cathode de segment. L'alimentation doit être régulée pour assurer une luminosité constante.

10. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTP-3862JF fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Le matériau actif est l'AlInGaP. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction (environ 2,0-2,6V) est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés à travers la jonction. Ces porteurs de charge se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. L'énergie de bande interdite spécifique de l'alliage AlInGaP détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, qui dans ce cas est dans la plage jaune-orange (605-611 nm). Chaque segment de l'afficheur contient une ou plusieurs de ces minuscules puces LED. Le fond noir absorbe la lumière parasite, tandis que les contours blancs des segments aident à diffuser la lumière émise uniformément sur la surface du segment.

11. Tendances technologiques et contexte

Bien que des technologies d'affichage plus récentes comme les LED organiques (OLED) et les afficheurs matriciels LCD haute résolution soient répandues dans l'électronique grand public, les afficheurs à segments LED discrets comme le LTP-3862JF restent très pertinents dans des niches spécifiques industrielles, automobiles et d'instrumentation. Leurs avantages incluent une fiabilité extrême, une large plage de températures de fonctionnement, une luminosité élevée, un faible coût pour les affichages numériques simples et une facilité d'interface. La tendance dans ce segment va vers des matériaux à plus haute efficacité (comme l'AlInGaP amélioré et l'InGaN pour d'autres couleurs), des tensions de fonctionnement plus basses et potentiellement des circuits de pilotage intégrés dans le boîtier. Les principes fondamentaux de conception et de multiplexage, cependant, restent stables et largement compris, assurant la longévité de tels composants dans les bibliothèques de conception d'ingénierie.