Fiche technique d'un afficheur LED 7 segments 0,56 pouces - Hauteur de chiffre 14,22mm - Tension directe 2,6V - AlInGaP Jaune Orange - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-5703AJF est un module d'affichage LED 7 segments à un chiffre, conçu pour les applications nécessitant des lectures numériques claires et très visibles. Sa fonction principale est de convertir des signaux électriques en un caractère numérique visible. La technologie de base utilise un matériau semi-conducteur à base de Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) déposé sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs) pour produire une lumière dans le spectre jaune-orange. Ce système de matériau est choisi pour son haut rendement et son excellente luminosité dans la gamme de couleur ambre/orange par rapport aux technologies plus anciennes comme le Phosphure de Gallium (GaP) standard. Le dispositif présente un fond gris clair et des segments blancs, ce qui améliore le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage.

L'afficheur est de type à cathode commune, ce qui signifie que toutes les cathodes (bornes négatives) des segments LED individuels sont connectées en interne à des broches communes. Cette configuration est courante dans les affichages numériques et simplifie la conception du circuit lors de l'utilisation de microcontrôleurs ou de circuits intégrés pilotes qui absorbent le courant. Le marché cible de ce composant comprend les panneaux de contrôle industriel, les équipements de test et de mesure, les appareils électroménagers, les tableaux de bord automobiles (pour les indicateurs non critiques) et tout système embarqué nécessitant un affichage numérique fiable et à faible consommation.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques optiques

Les performances optiques sont définies par plusieurs paramètres clés mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C). L'Intensité lumineuse moyenne (Iv)est spécifiée avec un minimum de 800 μcd, une valeur typique de 1667 μcd, et aucune limite maximale indiquée, lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (IF) de 1mA. Ce paramètre indique la luminosité perçue des segments allumés. L'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'un capteur et d'un filtre qui se rapprochent de la courbe de réponse de l'œil humain photopique (adapté à la lumière du jour) telle que définie par la CIE (Commission Internationale de l'Éclairage).

Les caractéristiques de couleur sont définies par la longueur d'onde. LaLongueur d'onde d'émission de crête (λp)est typiquement de 611 nanomètres (nm) à IF=20mA. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est maximale. LaLongueur d'onde dominante (λd)est typiquement de 605 nm. C'est la longueur d'onde unique qui correspond le mieux à la couleur perçue de la lumière émise et est plus pertinente pour la spécification de la couleur. LaDemi-largeur de raie spectrale (Δλ)est typiquement de 17 nm, indiquant la pureté spectrale ou l'étalement des longueurs d'onde émises autour du pic ; une demi-largeur plus étroite indique une couleur plus monochromatique (pure).

2.2 Caractéristiques électriques

Le principal paramètre électrique est laTension directe par segment (VF), qui a une valeur typique de 2,6V et un maximum de 2,6V à un courant direct de 20mA. C'est la chute de tension aux bornes du segment LED lorsqu'il conduit. La valeur minimale est indiquée à 2,05V. LeCourant inverse par segment (IR)est spécifié avec un maximum de 100 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée, indiquant les caractéristiques de fuite du dispositif à l'état bloqué.

Le rapport d'appariement de l'intensité lumineuseest spécifié à un maximum de 2:1 pour les segments d'une zone lumineuse similaire. Cela signifie que la luminosité d'un segment ne doit pas être plus du double de la luminosité d'un autre segment dans des conditions de pilotage identiques, garantissant ainsi un aspect uniforme du chiffre.

2.3 Valeurs maximales absolues et considérations thermiques

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. LeCourant direct continu par segmentest évalué à un maximum de 25 mA. Un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C est spécifié au-dessus d'une température ambiante (Ta) de 25°C. Ceci est crucial pour la gestion thermique ; lorsque la température ambiante augmente, le courant maximal autorisé doit être réduit linéairement pour éviter la surchauffe. Par exemple, à 85°C, le courant maximal serait de 25 mA - (0,33 mA/°C * (85-25)°C) = 5,2 mA.

LeCourant direct de crête par segmentest de 60 mA, mais uniquement dans des conditions pulsées (rapport cyclique de 1/10, largeur d'impulsion de 0,1ms). Cela permet des schémas de multiplexage ou une suralimentation brève pour augmenter la luminosité. LaDissipation de puissance par segmentest de 70 mW. LaTension inverse par segmentne doit pas dépasser 5V. La plage de température de fonctionnement et de stockage est de -35°C à +105°C. La température de soudure est spécifiée pour la soudure à la vague ou par refusion : 260°C pendant 3 secondes à un point situé à 1/16 de pouce (environ 1,6mm) en dessous du plan d'assise du boîtier.

3. Explication du système de classement (binning)

La fiche technique indique que le dispositif estClassé selon l'intensité lumineuse. Cela implique qu'un système de classement (binning) est en place. Le binning est une pratique industrielle standard où les LED fabriquées sont triées (classées) en fonction de paramètres clés comme l'intensité lumineuse, la tension directe et la longueur d'onde dominante après la production. Cela garantit la cohérence au sein d'un même lot de production ou d'une même commande. Bien que des codes de classement spécifiques ne soient pas fournis dans cet extrait, les concepteurs doivent être conscients que les classes typiques regrouperaient les dispositifs avec des Iv similaires (par exemple, 800-1200 μcd, 1200-1667 μcd) et éventuellement des plages de VF similaires. Pour les applications critiques nécessitant une uniformité de couleur ou de luminosité sur plusieurs afficheurs, spécifier une classe étroite ou demander des dispositifs de la même classe est essentiel.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes caractéristiques typiques pour un tel dispositif incluraient :

• Courbe Courant direct (IF) vs Tension directe (VF) :Elle montre la relation exponentielle. La courbe aura une tension de seuil (knee) autour de 1,8-2,0V, après quoi le courant augmente rapidement avec une faible augmentation de la tension. La VF typique de 2,6V est lue sur cette courbe à IF=20mA.
• Courbe Intensité lumineuse (Iv) vs Courant direct (IF) :Cette courbe est généralement linéaire à faible courant mais peut montrer une saturation ou une efficacité réduite à très fort courant en raison des effets thermiques.
• Courbe Intensité lumineuse (Iv) vs Température ambiante (Ta) :Elle montre comment la luminosité diminue lorsque la température de jonction de la LED augmente. Les LED AlInGaP ont généralement un coefficient de température négatif pour le flux lumineux.
• Courbe de distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant un pic autour de 611 nm et une demi-largeur d'environ 17 nm, confirmant l'émission jaune-orange.

Ces courbes sont vitales pour que les concepteurs comprennent le comportement non linéaire des LED, planifient la gestion thermique et conçoivent des circuits de limitation de courant appropriés.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

Le dispositif a unehauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,22 mm). Les dimensions du boîtier sont fournies dans un dessin (non entièrement détaillé ici) avec toutes les dimensions en millimètres. Les tolérances clés sont notées : les tolérances dimensionnelles générales sont de ±0,25 mm sauf indication contraire, et la tolérance de décalage de l'extrémité des broches est de ±0,4 mm. Cette tolérance de décalage tient compte d'un léger désalignement des broches sortant du corps en plastique du boîtier, ce qui est important pour la conception de l'empreinte PCB et les équipements d'insertion automatique.

Leschéma de connexion des brochesest clairement défini avec 10 broches dans une configuration de boîtier double en ligne (DIP). Le brochage est : 1(E), 2(D), 3(Cathode Commune), 4(C), 5(DP), 6(B), 7(A), 8(Cathode Commune), 9(F), 10(G). La présence de deux broches de cathode commune (3 et 8) aide à distribuer le courant et à réduire la densité de courant dans une seule broche, ce qui est bénéfique pour la fiabilité. L'anode du point décimal (DP) est sur la broche 5. Le schéma de circuit interne montre chaque segment (A-G, DP) comme une LED individuelle avec son anode connectée à la broche respective et toutes les cathodes reliées ensemble aux broches de cathode commune.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Les valeurs maximales absolues spécifient le profil de soudure : la température du corps du composant ne doit pas dépasser la valeur maximale pendant l'assemblage. Plus précisément, il est indiqué que la température de soudure doit être de 260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1/16 de pouce (1,6mm) en dessous du plan d'assise. C'est une référence standard pour la soudure à la vague. Pour la soudure par refusion, un profil standard sans plomb avec une température de pointe de 260°C serait approprié, en veillant à ce que le temps au-dessus du liquidus (TAL) et la durée de la température de pointe au niveau des broches du composant soient contrôlés pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique ou aux liaisons internes par fil.

Les conditions de stockagedoivent respecter la plage de température de stockage spécifiée de -35°C à +105°C. Il est conseillé de stocker les composants dans un environnement sec et antistatique pour éviter l'absorption d'humidité (qui peut provoquer l'effet "pop-corn" pendant la refusion) et les dommages par décharge électrostatique, bien que le risque pour les LED soit moindre que pour certains circuits intégrés.

7. Conditionnement et informations de commande

La référence est LTS-5703AJF. Le suffixe "AJF" code probablement des attributs spécifiques comme la couleur (Jaune Orange), le type de boîtier et éventuellement une classe de luminosité. La révision de la fiche technique est indiquée, et le document est marqué comme propriété du fabricant. Le conditionnement standard pour ces composants traversants est généralement en tubes antistatiques ou en bandes "ammo" sur bobines pour l'insertion automatique. La quantité exacte par tube/bobine et le matériau d'emballage ne sont pas spécifiés dans cet extrait mais seraient disponibles dans des spécifications d'emballage séparées.

8. Recommandations d'application

Circuits d'application typiques :En tant qu'afficheur à cathode commune, il est généralement piloté par un microcontrôleur ou un circuit intégré pilote d'affichage dédié (comme un registre à décalage 74HC595 avec des résistances de limitation de courant ou un MAX7219). Chaque anode de segment nécessite une résistance de limitation de courant. La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant R = (Vcc - VF) / IF. Pour une alimentation de 5V (Vcc), VF=2,6V et IF=20mA, R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ohms. Une valeur légèrement plus élevée (par exemple, 150-220 Ohms) est souvent utilisée pour augmenter la durée de vie et réduire la consommation d'énergie tout en maintenant une bonne luminosité.

Considérations de conception :

• Pilotage du courant :Ne pas dépasser le courant continu maximal absolu de 25 mA par segment. Utiliser le facteur de déclassement pour les environnements à haute température.
• Multiplexage :Pour les afficheurs multi-chiffres, le multiplexage est courant. Le courant de crête autorisé (60 mA à 1/10 de rapport cyclique) permet un courant instantané plus élevé pendant le temps d'allumage multiplexé pour obtenir une luminosité perçue plus élevée. Assurez-vous que le courant moyen dans le temps ne dépasse pas la valeur nominale continue.
• Angle de vision :La fiche technique mentionne un large angle de vision, caractéristique des afficheurs LED avec une lentille diffusante. Tenez compte de la position de vision prévue lors du montage de l'afficheur.
• Conception du PCB :Suivez l'empreinte recommandée du dessin dimensionnel. Assurez-vous que les trous sont dimensionnés correctement pour le diamètre des broches et prévoyez un espacement adéquat.

9. Comparaison technique et avantages

Comparé aux anciennes LED rouges GaAsP ou aux LED jaunes/vertes GaP standard, la technologie AlInGaP du LTS-5703AJF offre des avantages significatifs :

• Luminosité et efficacité supérieures :L'AlInGaP offre une efficacité lumineuse supérieure, ce qui se traduit par des afficheurs plus brillants à courant de pilotage identique ou une luminosité similaire à puissance inférieure.
• Meilleure saturation des couleurs :Les caractéristiques spectrales produisent une couleur jaune-orange plus vive et plus uniforme.
• Fiabilité à l'état solide :Les LED n'ont ni filament ni verre à casser, offrant une haute résistance aux chocs et aux vibrations et une durée de vie opérationnelle très longue (typiquement des dizaines de milliers d'heures).
• Faible besoin en puissance :Fonctionne à basse tension et faible courant, le rendant adapté aux appareils alimentés par batterie.
• Boîtier sans plomb :Conforme aux directives RoHS (Restriction des substances dangereuses), le rendant adapté aux marchés mondiaux avec réglementations environnementales.

Comparé aux afficheurs 7 segments modernes à montage en surface (SMD), cette version traversante est plus facile pour le prototypage, l'assemblage manuel et les applications où le remplacement de l'afficheur pourrait être nécessaire.

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

Q1 : À quoi servent les deux broches de cathode commune (3 et 8) ?

R1 : Elles sont connectées en interne. Avoir deux broches aide à répartir le courant total de cathode (qui est la somme des courants de tous les segments allumés) sur deux conducteurs physiques, réduisant la densité de courant et la contrainte thermique sur chaque joint de soudure et cadre de broches, améliorant ainsi la fiabilité.

Q2 : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur 3,3V ?

R2 : Peut-être, mais vous devez vérifier la tension directe. La VF typique est de 2,6V, donc une alimentation de 3,3V ne laisse que 0,7V pour la résistance de limitation de courant. En utilisant la loi d'Ohm, pour un courant souhaité de 10mA, R = (3,3 - 2,6) / 0,01 = 70 Ohms. C'est réalisable, mais la luminosité peut être légèrement inférieure à la valeur nominale à 20mA. Assurez-vous que la broche du microcontrôleur peut fournir le courant requis.

Q3 : Que signifie "Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse 2:1" pour ma conception ?

R3 : Cela garantit qu'au sein d'un même dispositif, aucun segment ne sera plus de deux fois plus lumineux qu'un autre segment lorsqu'ils sont pilotés de manière identique. Cela évite un chiffre d'aspect inégal (par exemple, un segment A très faible et un segment G très brillant). Pour les conceptions multi-chiffres, spécifiez des dispositifs de la même classe d'intensité pour garantir l'uniformité entre les chiffres.

Q4 : Comment calculer la dissipation de puissance pour l'afficheur entier ?

R4 : Pour le pire des cas avec les 8 segments (7 segments + DP) allumés en continu au courant continu maximal de 25 mA chacun, avec une VF typique de 2,6V. Puissance par segment = VF * IF = 2,6V * 0,025A = 65 mW. Puissance totale = 8 * 65 mW = 520 mW. C'est la puissance dissipée sous forme de chaleur par le boîtier LED lui-même, qui doit être prise en compte pour la gestion thermique dans les espaces clos.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Exemple 1 : Affichage de voltmètre numérique.Dans un prototype simple de multimètre numérique de laboratoire, le LTS-5703AJF peut être utilisé pour afficher les lectures de tension. Le convertisseur analogique-numérique (CAN) d'un microcontrôleur lit la tension, la traite et pilote l'afficheur via un registre à décalage comme le 74HC595. Des résistances de limitation de courant sont placées en série avec chaque anode de segment. Les cathodes communes sont commutées par un transistor contrôlé par le microcontrôleur pour le multiplexage si plusieurs chiffres sont utilisés. Le contraste et la luminosité élevés assurent une bonne lisibilité dans les environnements de laboratoire bien éclairés.

Exemple 2 : Affichage de compteur industriel.Pour un compteur de pièces sur une ligne de production, l'afficheur doit être fiable et visible à distance. Le LTS-5703AJF, avec sa hauteur de chiffre de 0,56 pouce, est adapté. Il peut être piloté par un module de sortie d'automate programmable (PLC) conçu pour les afficheurs LED ou via un simple circuit intégré compteur. La large plage de température de fonctionnement (-35°C à +105°C) le rend robuste pour les conditions d'atelier où les températures peuvent fluctuer.

12. Introduction au principe technologique

Le LTS-5703AJF est basé sur unehétérostructure semi-conductrice de Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP)cultivée par épitaxie sur unsubstrat d'Arséniure de Gallium (GaAs). L'émission de lumière est obtenue par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de bande interdite de la diode 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 (le puits quantique). Là, ils se recombinent de manière radiative, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Pour la lumière jaune-orange, l'énergie de la bande interdite est d'environ 2,0-2,1 électrons-volts (eV). Le substrat GaAs est opaque à la lumière émise, donc la puce est conçue pour émettre la lumière depuis la surface supérieure. Le boîtier plastique intègre une lentille moulée qui façonne le faisceau lumineux, assure une protection environnementale et crée la forme distinctive des segments.

13. Tendances du développement technologique

Bien qu'il s'agisse d'un composant traversant mature, les tendances de la technologie d'affichage influencent son contexte. L'industrie LED au sens large continue de se concentrer sur :

• Augmentation de l'efficacité (lm/W) :La recherche continue en science des matériaux vise à réduire la recombinaison non radiative et à améliorer l'extraction de lumière de la puce semi-conductrice, conduisant à des afficheurs plus brillants à puissance inférieure.
• Miniaturisation et domination des SMD :Le marché s'est largement tourné vers les boîtiers à montage en surface (SMD) pour l'assemblage automatisé, la réduction de l'espace sur carte et un profil plus bas. Les afficheurs traversants comme celui-ci restent pertinents pour des niches spécifiques nécessitant robustesse, facilité de soudure manuelle ou remplacement.
• Solutions intégrées :Il existe une tendance vers les afficheurs avec circuits intégrés pilotes intégrés ("afficheurs intelligents") qui simplifient l'interface avec le microcontrôleur hôte en gérant le multiplexage, le décodage et le contrôle de courant en interne.
• Gamme de couleurs étendue et RVB :Pour les afficheurs capables de couleurs complètes, le développement de LED rouges, vertes et bleues efficaces, y compris les micro-LED, est une tendance majeure. Bien qu'il s'agisse d'un dispositif monochrome, les améliorations sous-jacentes des matériaux profitent à toutes les couleurs de LED.
• Substrats flexibles et transparents :La recherche sur les afficheurs sur substrats flexibles ou transparents est active, bien que cela soit plus pertinent pour les panneaux d'affichage avancés que pour les unités numériques segmentées traditionnelles.

Le LTS-5703AJF représente une solution fiable et économique au sein de ces avancées technologiques en cours.