Fiche technique de l'afficheur LED LTD-5723AJF - Hauteur de chiffre 0,56 pouce - Couleur jaune-orange - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 70mW - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTD-5723AJF est un module d'afficheur LED 7 segments à deux chiffres haute performance. Sa fonction principale est de fournir des informations numériques et alphanumériques limitées, claires et lumineuses, dans les appareils électroniques. La technologie de base repose sur le matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP), spécialement conçu pour émettre de la lumière dans le spectre jaune-orange. Ce choix de matériau est essentiel pour la haute luminosité et l'efficacité du dispositif. L'afficheur présente un fond gris et des segments blancs, ce qui améliore le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Il est classé selon l'intensité lumineuse, garantissant des niveaux de luminosité cohérents d'un lot de production à l'autre. Le dispositif est conçu comme un type à cathode commune, une configuration standard pour simplifier le circuit de commande dans les afficheurs multi-chiffres.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

La performance optique est centrale pour la fonctionnalité de cet afficheur. L'intensité lumineuse moyenne (Iv) est spécifiée de 320 µcd minimum à 900 µcd typique à un courant direct (IF) de 1mA. Ce paramètre indique la quantité de lumière visible émise et est crucial pour déterminer la visibilité de l'afficheur. La longueur d'onde dominante (λd) est de 605 nm, et la longueur d'onde d'émission de crête (λp) est de 611 nm à IF=20mA, plaçant fermement la sortie dans la région jaune-orange du spectre visible. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 17 nm, ce qui décrit la pureté ou l'étroitesse de la couleur émise ; une valeur plus petite indique une source lumineuse plus monochromatique. L'homogénéité d'intensité lumineuse entre les segments est garantie dans un rapport de 2:1, assurant une apparence uniforme sur tous les segments éclairés d'un caractère.

2.2 Paramètres électriques

Les spécifications électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement pour une utilisation fiable. Les valeurs maximales absolues fixent des limites strictes : un courant direct continu par segment de 25 mA (déclassement linéaire à partir de 25°C à 0,33 mA/°C), un courant direct de crête de 60 mA en conditions pulsées, et une tension inverse maximale de 5 V par segment. La tension directe typique (VF) par segment est de 2,6 V à IF=20mA, avec un minimum de 2,05 V. Cette tension directe est un paramètre critique pour concevoir le circuit de limitation de courant. Le courant inverse (IR) est au maximum de 100 µA à VR=5V, indiquant le niveau de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse. La puissance dissipée par segment est limitée à 70 mW, ce qui influence la conception thermique.

2.3 Spécifications thermiques et environnementales

Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -35°C à +85°C et une plage de stockage identique. Cette large plage le rend adapté aux applications dans des environnements exigeants, des contrôles industriels aux intérieurs automobiles. La spécification de température de soudure est critique pour l'assemblage : le dispositif peut supporter 260°C pendant 3 secondes à un point situé à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise. Respecter ce profil de refusion est essentiel pour éviter d'endommager les puces semi-conductrices internes et les fils de liaison pendant le processus d'assemblage en montage en surface.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique indique explicitement que l'appareil est "catégorisé selon l'intensité lumineuse". Cela indique la mise en œuvre d'un processus de classement ou de tri après fabrication. Les LED sont testées et regroupées (classées) en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant de test standard (probablement 1mA ou 20mA selon la fiche technique). Cela garantit que les clients reçoivent des afficheurs avec des niveaux de luminosité cohérents et prévisibles. Bien que la structure spécifique du code de classement ne soit pas détaillée dans cet extrait, ces systèmes utilisent généralement des codes alphanumériques pour désigner des plages prédéfinies d'intensité lumineuse, de tension directe, et parfois de longueur d'onde. Les concepteurs doivent consulter la documentation complète de classement du fabricant pour sélectionner le grade approprié en fonction des exigences d'uniformité de luminosité de leur application.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux "Courbes caractéristiques électriques/optiques typiques", essentielles pour une analyse de conception approfondie. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, les courbes standard pour de tels dispositifs incluent généralement :

• Intensité lumineuse vs Courant direct (Courbe I-V) :Ce graphique montre comment le flux lumineux augmente avec le courant. Il est généralement non linéaire, l'efficacité (lumens par watt) diminuant souvent à des courants très élevés en raison des effets thermiques.
• Tension directe vs Courant direct :Cela montre la caractéristique I-V de la diode, cruciale pour sélectionner la résistance série correcte ou concevoir des pilotes à courant constant.
• Intensité lumineuse vs Température ambiante :Cette courbe démontre comment la luminosité diminue lorsque la température de jonction augmente. Comprendre cette déclassement est vital pour les applications fonctionnant à des températures ambiantes élevées.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à 611 nm et la demi-largeur de 17 nm, confirmant les caractéristiques de couleur.

Ces courbes permettent aux ingénieurs d'optimiser les conditions d'alimentation pour un équilibre entre luminosité, efficacité et longévité.

5. Informations mécaniques et d'emballage

Le dispositif est présenté avec un dessin détaillé des dimensions du boîtier (non entièrement rendu en texte). Les caractéristiques mécaniques clés déduites et standard pour de tels boîtiers incluent : une hauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,22 mm), qui définit la taille des caractères. Le boîtier est une configuration à deux chiffres côte à côte dans un seul logement. Il comporte 18 broches pour la connexion électrique, disposées dans un boîtier DIP (Dual In-line Package) standard ou une empreinte similaire. La mention "Rt. Hand Decimal" dans la description de la pièce suggère l'inclusion d'un point décimal à droite pour chaque chiffre. Le fond gris et la couleur des segments blancs font partie de la conception du boîtier pour améliorer le contraste. Les dimensions précises, l'espacement des broches et le contour général du boîtier sont contenus dans le dessin dimensionnel, avec des tolérances de ±0,25 mm sauf indication contraire.

6. Brochage et circuit interne

Le tableau de brochage est fourni. Il détaille une configuration à 18 broches où les broches 1 à 12 et 15 à 18 sont des anodes pour des segments spécifiques (A-G et DP) pour le Chiffre 1 et le Chiffre 2. Les broches 13 et 14 sont les cathodes communes pour le Chiffre 2 et le Chiffre 1, respectivement. Cette architecture à cathode commune signifie que tous les segments LED d'un seul chiffre partagent une connexion de masse (cathode) commune. Le schéma de circuit interne, référencé mais non montré, illustrerait comment les 14 segments (7 par chiffre, plus les points décimaux) sont connectés à ces broches d'anode et de cathode. Cette structure permet le multiplexage, où les chiffres sont éclairés un à la fois rapidement en commutant leurs cathodes communes, réduisant ainsi le nombre total de broches de pilote requises.

7. Recommandations de soudure et d'assemblage

La principale recommandation d'assemblage fournie est la spécification de température de soudure : 260°C pendant 3 secondes à un point situé à 1/16 de pouce (env. 1,6 mm) en dessous du plan d'assise. Il s'agit d'un profil de refusion standard pour de nombreux procédés de soudure sans plomb. Les considérations clés incluent :

• Profil de refusion :Les ingénieurs doivent s'assurer que le profil du four ne dépasse pas cette température/durée au niveau du corps du composant pour éviter d'endommager le boîtier en époxy et la puce interne.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non mentionné, les LED AlInGaP sont des dispositifs semi-conducteurs et doivent être manipulées avec les précautions ESD (Décharge Électrostatique) standard.
• Nettoyage :Si un nettoyage est nécessaire après la soudure, utiliser des méthodes compatibles avec le matériau en époxy de l'afficheur.
• Stockage :Stocker dans la plage spécifiée de -35°C à +85°C dans un environnement sec et antistatique pour éviter l'absorption d'humidité et la dégradation.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour les applications nécessitant des affichages numériques de taille moyenne et clairs. Les utilisations courantes incluent : les équipements de test et de mesure (multimètres, oscilloscopes), les panneaux de contrôle industriel, les terminaux de point de vente, les affichages de tableau de bord automobile (pour des informations non critiques), les appareils électroménagers (micro-ondes, fours, équipement audio) et les dispositifs médicaux. La couleur jaune-orange est souvent choisie pour sa haute visibilité et son éblouissement perçu plus faible par rapport au rouge ou vert pur, surtout dans des conditions d'éclairage variables.

8.2 Considérations de conception

• Circuit de commande :Utiliser des pilotes à courant constant ou des résistances de limitation de courant appropriées pour chaque ligne d'anode. Calculer les valeurs des résistances en fonction de la tension d'alimentation (Vcc), de la tension directe typique (Vf ~2,6V) et du courant direct souhaité (par exemple, 10-20 mA pour une bonne luminosité).
• Multiplexage :Pour les afficheurs multi-chiffres comme celui-ci, un schéma de commande multiplexé est efficace. Cela implique d'activer séquentiellement la cathode commune de chaque chiffre via un interrupteur à transistor tout en présentant les données de segment pour ce chiffre sur les lignes d'anode. La fréquence de rafraîchissement doit être suffisamment élevée (>60 Hz) pour éviter le scintillement visible.
• Angle de vision :La fiche technique mentionne un "large angle de vision", mais pour un placement optimal, considérez la ligne de vue principale de l'utilisateur par rapport à la surface de l'afficheur.
• Contrôle de la luminosité :La luminosité peut être ajustée en faisant varier le courant direct (dans les limites) ou en utilisant une modulation de largeur d'impulsion (PWM) sur le courant de commande.

9. Comparaison et différenciation technique

Les principaux points de différenciation du LTD-5723AJF sont ancrés dans sa technologie AlInGaP par rapport aux technologies plus anciennes comme les LED standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium) :

• Luminosité et efficacité supérieures :Les systèmes de matériaux AlInGaP sont nettement plus efficaces pour convertir l'énergie électrique en lumière dans les spectres rouge, orange et jaune, ce qui se traduit par une intensité lumineuse plus élevée pour le même courant d'alimentation.
• Meilleure stabilité thermique :Les LED AlInGaP présentent généralement moins de variation du flux lumineux et de la longueur d'onde avec les changements de température par rapport aux technologies plus anciennes.
• Saturation des couleurs :La demi-largeur spectrale de 17 nm indique une couleur relativement pure, qui peut être plus esthétique et distincte que les émetteurs à spectre plus large.
• Contraste :La combinaison d'un fond gris et de segments blancs est conçue pour maximiser le contraste lorsque les segments sont éteints, améliorant la lisibilité globale par rapport aux afficheurs à fond noir ou à segments de couleur différente.

10. Questions fréquemment posées basées sur les paramètres techniques

Q : Quel est l'objectif du "Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse" de 2:1 ?

R : Cela garantit que le segment le moins lumineux d'un caractère ne sera pas moins de la moitié moins brillant que le segment le plus lumineux dans les mêmes conditions. Cela assure une uniformité visuelle, empêchant certains segments d'apparaître nettement plus sombres que d'autres, ce qui est critique pour la lisibilité.

Q : Puis-je alimenter cet afficheur avec une alimentation 5V ?

R : Oui, mais vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série avec chaque anode. Par exemple, pour obtenir un IF typique de 20mA avec une alimentation 5V et une VF de 2,6V, la valeur de la résistance serait R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Vérifiez toujours également la dissipation de puissance dans la résistance.

Q : Que signifie "Cathode Commune" pour ma conception de circuit ?

R : Cela signifie que toutes les cathodes (bornes négatives) des LED d'un chiffre sont connectées ensemble en interne à une seule broche (Broche 14 pour le Chiffre 1, Broche 13 pour le Chiffre 2). Pour allumer un chiffre, vous appliquez une tension positive aux anodes des segments souhaités tout en connectant la broche de cathode commune de ce chiffre à la masse (0V). Cela simplifie le multiplexage.

Q : Comment interpréter la valeur "Courant direct de crête" de 60mA ?

R : C'est le courant instantané maximum que la LED peut supporter dans des conditions de pulsation très courte (largeur d'impulsion 0,1ms, rapport cyclique 1/10). Ce n'est PAS pour un fonctionnement continu. Dépasser le courant direct continu (25 mA) peut entraîner une dégradation rapide ou une défaillance.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Imaginez la conception d'un simple compteur à deux chiffres utilisant un microcontrôleur. Les broches d'E/S du microcontrôleur seraient connectées aux 12 lignes d'anode (segments A-G et DP pour deux chiffres) via des résistances de limitation de courant. Deux broches supplémentaires du microcontrôleur commanderaient des transistors NPN, dont les collecteurs sont connectés aux broches de cathode commune (13 & 14) et les émetteurs à la masse. Le logiciel implémenterait une routine de multiplexage : il éteint les deux transistors de cathode, configure les broches d'E/S pour afficher les segments du "Chiffre 1", puis active brièvement le transistor pour la cathode du Chiffre 1. Il répète ensuite le processus pour le Chiffre 2. Ce cycle s'exécute en continu à haute fréquence. Le courant moyen par segment est déterminé par le courant de crête et le rapport cyclique (par exemple, 20mA de crête avec un rapport cyclique de 50% par chiffre donne une moyenne de 10mA). Cette approche minimise le nombre de composants et la consommation d'énergie.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement est basé sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. La structure cristalline AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) forme la région active. Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 2,0-2,2V) est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans l'AlInGaP, une partie significative de cette énergie est libérée sous forme de photons (lumière) avec une longueur d'onde correspondant à l'énergie de bande interdite du matériau, qui est conçue pour être d'environ 605-611 nm (jaune-orange). Le substrat GaAs non transparent aide à réfléchir la lumière vers le haut, améliorant l'efficacité d'extraction de lumière externe. Chaque segment de l'afficheur 7 segments contient une ou plusieurs de ces minuscules puces LED AlInGaP.

13. Tendances d'évolution

Bien que ce dispositif spécifique représente une technologie mature, le domaine plus large des LED d'affichage continue d'évoluer. Les tendances pertinentes pour ces afficheurs indicateurs et segmentés incluent :

• Efficacité accrue :La recherche continue en science des matériaux vise à améliorer l'efficacité quantique interne (plus de photons générés par électron) et l'efficacité d'extraction de lumière (plus de photons s'échappant de la puce), conduisant à des afficheurs plus lumineux à puissance plus faible.
• Miniaturisation :Il y a une constante poussée pour des pas de pixels plus petits et une résolution plus élevée, même dans les afficheurs segmentés, permettant plus d'informations dans le même espace.
• Intégration :Les tendances incluent l'intégration des circuits intégrés pilotes LED directement dans le boîtier ou module d'afficheur, simplifiant la conception de circuit de l'utilisateur final.
• Nouveaux matériaux :Bien que l'AlInGaP domine le spectre rouge-orange-jaune, d'autres systèmes de matériaux comme l'InGaN (pour le bleu/vert/blanc) progressent également. La tendance est vers une capacité en couleurs complètes dans les afficheurs de petit format.
• Substrats flexibles :La recherche sur le placement de puces LED sur des circuits flexibles pourrait conduire à de nouvelles formes d'afficheurs, bien que cela soit plus pertinent pour les matrices de points que pour les afficheurs segmentés traditionnels.

Le LTD-5723AJF, avec sa technologie AlInGaP éprouvée, offre une solution fiable et haute performance pour les applications où ses caractéristiques spécifiques de couleur, luminosité et taille sont requises.