Fiche technique de l'afficheur alphanumérique à 17 segments LTP-22801JF - Hauteur de chiffre 2,24 pouces - Jaune Orange AlInGaP - Tension directe 5,2V - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-22801JF est un module d'affichage alphanumérique à un chiffre haute performance, conçu pour les applications nécessitant une présentation de caractères claire, lumineuse et fiable. Sa fonction principale est d'afficher des caractères alphanumériques (lettres A-Z, chiffres 0-9 et certains symboles) en utilisant une configuration à 17 segments, offrant ainsi une plus grande flexibilité que les afficheurs traditionnels à 7 segments.

L'avantage fondamental de ce dispositif réside dans l'utilisation du matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour les puces LED, spécifiquement dans une couleur Jaune Orange. La technologie AlInGaP est réputée pour son haut rendement lumineux et ses excellentes performances dans le spectre de couleur ambre à rouge. L'afficheur présente un fond noir avec des segments blancs, ce qui procure un rapport de contraste élevé pour une lisibilité optimale, même dans diverses conditions d'éclairage ambiant. Le dispositif est catégorisé selon son intensité lumineuse, garantissant des niveaux de luminosité constants d'un lot de production à l'autre.

Le marché cible comprend les panneaux de contrôle industriel, les équipements de test et de mesure, les dispositifs médicaux, l'instrumentation et tout système embarqué où un chiffre unique et hautement lisible est requis pour l'indication d'état, la lecture de données ou le retour d'interface utilisateur.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonctionnalité de l'afficheur. Avec un courant de test standard de 20mA par segment et une température ambiante de 25°C, le dispositif offre une intensité lumineuse moyenne typique de 41,6 millicandelas (mcd). Lorsqu'il est piloté à un courant plus élevé de 40mA, cette valeur augmente typiquement à 72,8 mcd, démontrant une bonne linéarité de l'émission lumineuse en fonction du courant.

Les caractéristiques de couleur sont définies par des longueurs d'onde spécifiques. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 611 nanomètres (nm), la situant fermement dans la région jaune-orange du spectre visible. La longueur d'onde dominante (λd), qui correspond plus étroitement à la couleur perçue, est typiquement de 605 nm. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 17 nm, indiquant une couleur relativement pure et saturée avec une dispersion spectrale minimale. L'homogénéité d'intensité lumineuse entre les segments est spécifiée avec un rapport maximum de 2:1, assurant une apparence uniforme sur l'ensemble du caractère.

2.2 Paramètres électriques

Les caractéristiques électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement de l'afficheur. Les valeurs maximales absolues indiquent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le courant direct continu maximum par segment est de 24 mA, avec un facteur de déclassement linéaire de 0,31 mA/°C au-dessus de 25°C. Pour un fonctionnement en impulsions avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 1,0 ms, le courant direct crête peut atteindre 60 mA par segment. La dissipation de puissance maximum par segment est de 134 mW en fonctionnement continu.

Dans les conditions de fonctionnement typiques (IF=20mA), la tension directe (VF) par segment varie d'un minimum de 4,1V à un maximum de 5,2V, avec une valeur typique attendue dans cette plage. Cette tension directe relativement élevée est caractéristique des LED AlInGaP. La tension inverse maximum (VR) applicable par segment est de 10V, avec un courant inverse (IR) maximum de 100 µA dans cette condition.

2.3 Spécifications thermiques et environnementales

Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -35°C à +85°C, le rendant adapté à une grande variété d'environnements, de l'entreposage frigorifique industriel aux équipements proches de sources de chaleur. La plage de température de stockage est identique. Un paramètre critique pour l'assemblage est la température de soudure admissible : le dispositif peut supporter une température de soudure maximum de 260°C pendant une durée maximale de 3 secondes, mesurée à un point situé à 1,6mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise du boîtier. Cette information est vitale pour définir les profils de soudure par refusion lors de l'assemblage du circuit imprimé.

3. Informations mécaniques et de conditionnement

3.1 Dimensions physiques et contour

L'afficheur a une hauteur de chiffre de 2,24 pouces (57,0 mm), ce qui le classe comme un afficheur grand format pour une visualisation claire à distance. Les dimensions du boîtier sont fournies dans un dessin détaillé. Toutes les dimensions critiques sont spécifiées en millimètres, avec des tolérances standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Les ingénieurs doivent se référer à ce dessin pour la conception précise de l'empreinte sur le circuit imprimé, assurant un espacement et un alignement corrects.

3.2 Configuration des broches et schéma de circuit

Le LTP-22801JF est un dispositif à anode commune. Il comporte 19 broches en configuration simple rangée. Le schéma de circuit interne révèle que les 17 segments (A1, A2, B, C, D1, D2, E, F, G1, G2, H, I, J, K, L, M) et le point décimal (DP) sont des LED individuelles. Les broches d'anode commune (broche 1 et broche 11) sont connectées en interne, fournissant deux points pour connecter la tension d'alimentation positive, ce qui peut faciliter la distribution du courant et la conception du circuit imprimé. Chaque cathode de segment a sa propre broche dédiée (broches 2-10, 12-19). Cette configuration permet un contrôle multiplexé individuel de chaque segment.

4. Guide d'application et considérations de conception

4.1 Pilotage de l'afficheur

En tant qu'afficheur à anode commune, les anodes (broches 1 & 11) doivent être connectées à la tension d'alimentation positive via un système de limitation de courant. Chaque broche de cathode doit être pilotée individuellement, typiquement par une broche de port de microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage dédié (comme un registre à décalage ou un pilote de segment). Le pilote doit être capable d'absorber le courant de segment requis lorsqu'il est activé (cathode mise à la masse). La tension directe (4,1V-5,2V) doit être prise en compte lors de la sélection des niveaux de tension logique et des circuits intégrés de pilotage ; les systèmes 5V sont couramment utilisés.

Limitation de courant :Des résistances de limitation de courant externes sont obligatoires pour chaque segment ou, plus communément, pour chaque nœud d'anode commune en cas de multiplexage. La valeur de la résistance (R) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Vcc - VF) / IF, où Vcc est la tension d'alimentation, VF est la tension directe de la LED (utiliser la valeur max pour la sécurité), et IF est le courant direct souhaité (par ex., 20mA). Utiliser la VF maximum garantit une constance de luminosité même avec les variations entre dispositifs.

4.2 Considérations sur le multiplexage

Pour les applications multi-chiffres ou pour réduire le nombre de broches du microcontrôleur, cet afficheur à un chiffre peut être intégré dans un réseau multiplexé. Dans une configuration multiplexée, les anodes communes de plusieurs chiffres sont connectées ensemble (anode du chiffre 1, anode du chiffre 2, etc.), et les cathodes de segment correspondantes sont également connectées ensemble (tous les segments 'A', tous les segments 'B', etc.). Les chiffres sont illuminés un à la fois en succession rapide. En multiplexage, la spécification de courant crête en impulsion (60mA à 1/10 de cycle) devient pertinente. Le courant moyen ne doit pas dépasser la valeur nominale continue, donc le courant d'impulsion peut être plus élevé. Par exemple, un pilotage à 40mA avec un cycle de service de 1/4 donne un courant moyen de 10mA.

4.3 Gestion thermique et conception du circuit imprimé

Bien que la dissipation de puissance de chaque segment individuel soit faible, la puissance totale pour un chiffre entièrement allumé (tous les 17 segments + DP à 20mA et ~4,5V) peut approcher 1,5W. Une surface de cuivre adéquate sur le circuit imprimé et éventuellement des vias thermiques sous le boîtier peuvent être nécessaires pour dissiper la chaleur, en particulier à des températures ambiantes élevées ou lors d'un pilotage à des courants plus élevés. Assurer une bonne soudure sur toutes les broches est également crucial pour la conduction thermique loin des puces LED.

5. Analyse des performances et courbes

La fiche technique fait référence à des courbes de caractéristiques électriques et optiques typiques, essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes standard pour de tels dispositifs incluent typiquement :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct (Courbe I-V) :Ce graphique montre comment l'émission lumineuse augmente avec le courant. Elle est généralement linéaire à faible courant mais peut saturer à des courants plus élevés en raison des effets thermiques.
• Tension directe en fonction du courant direct :Montre la relation exponentielle, confirmant la plage de VF spécifiée dans le tableau.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Pour les LED AlInGaP, l'intensité lumineuse diminue typiquement lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe est critique pour les applications fonctionnant sur toute la plage de température.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~611nm et la demi-largeur.

Les concepteurs doivent utiliser ces courbes pour prédire les performances dans leur application spécifique, en tenant compte des effets des variations de température et de courant de pilotage.

6. Comparaison et contexte technologique

6.1 AlInGaP par rapport aux autres technologies LED

L'utilisation de l'AlInGaP sur un substrat GaAs non transparent est un élément différenciant clé. Comparée aux anciennes technologies GaAsP ou GaP, l'AlInGaP offre un rendement lumineux significativement plus élevé et une meilleure stabilité thermique dans la gamme ambre-rouge. Comparée aux LED blanches à conversion de phosphore utilisées dans certains afficheurs, l'AlInGaP fournit une couleur pure et saturée sans la complexité et la perte de rendement de la conversion par phosphore, résultant en un contraste plus élevé et potentiellement une durée de vie plus longue.

6.2 17 segments par rapport à 7 segments et à matrice de points

Un afficheur à 17 segments (parfois appelé afficheur "starburst") se situe entre un afficheur à 7 segments et un afficheur à matrice de points complet. Il peut afficher une gamme beaucoup plus large de caractères alphanumériques de manière plus lisible qu'un afficheur à 7 segments (par ex., distinguer 'S' de '5', afficher correctement 'M', 'W', 'K') tout en nécessitant beaucoup moins de lignes de contrôle et étant plus simple à piloter qu'un panneau à matrice de points haute résolution. Le LTP-22801JF est une solution optimale lorsque l'application nécessite un ensemble limité de caractères clairs et distincts sur un seul chiffre de grande taille.

7. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis un microcontrôleur 3,3V ?

R : Non, pas directement. La tension directe typique (4,1V-5,2V) est supérieure à 3,3V. Vous auriez besoin d'une tension d'alimentation d'au moins 5V pour le côté LED. Les signaux de contrôle du microcontrôleur 3,3V vers les pilotes de cathode devraient être adaptés en niveau si les pilotes nécessitent des entrées logiques hautes à 5V, ou vous devez utiliser des pilotes compatibles avec la logique 3,3V.

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

R : Les deux broches d'anode connectées en interne (1 et 11) permettent une flexibilité dans le routage du circuit imprimé et aident à distribuer le courant total d'anode, qui peut être significatif lorsque tous les segments sont allumés. Il est recommandé de connecter les deux à l'alimentation.

Q : Quel est l'objectif du rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse ?

R : Ce rapport (max 2:1) garantit 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. Cela assure une uniformité visuelle sur l'ensemble du caractère, évitant que certains segments n'apparaissent nettement plus sombres que d'autres.

Q : Comment créer des caractères ?

R : Vous avez besoin d'une table de caractères ou de polices dans le code de votre microcontrôleur. Il s'agit d'une table de correspondance qui définit, pour chaque caractère alphanumérique que vous souhaitez afficher, quelle combinaison des 17 segments (et du DP) doit être activée (cathode mise à la masse) lorsque l'anode commune est au niveau haut.

8. Exemple d'application pratique

Scénario : Affichage d'un chronomètre numérique.Un seul LTP-22801JF peut être utilisé pour afficher le chiffre des secondes sur un grand compte à rebours. Le microcontrôleur ferait défiler l'affichage des chiffres de 9 à 0. La conception impliquerait : 1) Fournir une alimentation stable de 5V. 2) Placer une seule résistance de limitation de courant sur la ligne d'anode commune (broches 1 & 11). 3) Connecter chacune des 18 broches de cathode (17 segments + DP) à une broche individuelle d'un microcontrôleur ou, plus efficacement, aux sorties de deux registres à décalage série/parallèle 8 bits pour économiser les broches d'E/S. 4) Programmer le microcontrôleur avec les motifs de segments pour les chiffres 0-9 et potentiellement un deux-points ou autre symbole utilisant le DP. La luminosité élevée et la grande taille du chiffre assurent que l'heure est visible à distance.