Fiche technique de l'afficheur LED LTS-3361JF - Hauteur de chiffre 0,3 pouce (7,62 mm) - Couleur jaune-orange - Tension directe 2,6 V - Puissance dissipée 70 mW - Documentation technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-3361JF est un module d'afficheur LED à un chiffre, 7 segments plus point décimal. Sa fonction principale est de fournir une lecture numérique et alphanumérique limitée, claire et lumineuse, dans les dispositifs 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 jaune-orange. Ce système de matériaux est reconnu pour son haut rendement et sa bonne visibilité. L'afficheur présente une face avant grise avec des marquages de segments blancs, offrant un contraste élevé lorsque les segments sont allumés. Il est catégorisé selon l'intensité lumineuse, permettant une sélection basée sur les exigences de luminosité.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Le dispositif offre plusieurs avantages clés qui le rendent adapté à diverses applications. Il présente une hauteur de chiffre de 0,3 pouce (7,62 mm), offrant un bon équilibre entre lisibilité et compacité. Les segments sont conçus pour être continus et uniformes, assurant un aspect visuel cohérent et professionnel. Il fonctionne avec de faibles exigences en puissance, contribuant à l'efficacité énergétique du produit final. L'afficheur offre une luminosité et un contraste élevés, associés à un large angle de vision, le rendant facilement lisible sous différents angles. Sa construction à l'état solide garantit une haute fiabilité et une longue durée de vie opérationnelle. Ces caractéristiques rendent le LTS-3361JF idéal pour l'électronique grand public, l'instrumentation industrielle, les équipements de test et de mesure, les tableaux de bord automobiles (affichages secondaires), et toute application nécessitant un indicateur numérique fiable et lumineux.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse détaillée et objective des paramètres électriques et optiques spécifiés dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les principaux paramètres optiques sont définis à une température ambiante (Ta) de 25°C. L'Intensité lumineuse moyenne (Iv)est spécifiée avec un minimum de 200 µcd, une valeur typique, et un maximum de 600 µcd lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (IF) de 1 mA. Ce paramètre, mesuré à l'aide d'un filtre approximant la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, indique la luminosité perçue. LaLongueur d'onde d'émission de crête (λp)est de 611 nm, tandis que laLongueur d'onde dominante (λd)est de 605 nm à IF=20mA. La légère différence entre la longueur d'onde de crête et dominante est typique et est liée à la forme du spectre d'émission. LaDemi-largeur de la raie spectrale (Δλ)est de 17 nm, indiquant la pureté de la couleur ; une largeur plus étroite indiquerait une lumière plus monochromatique. LeRapport d'appariement de l'intensité lumineuseest spécifié à 2:1 maximum, ce qui signifie que la différence de luminosité entre le segment le plus faible et le plus lumineux dans un dispositif ne doit pas dépasser ce rapport, assurant ainsi l'uniformité.

2.2 Paramètres électriques

Le paramètre électrique clé est laTension directe par segment (VF), qui a une valeur typique de 2,6V à IF=20mA, avec un minimum de 2,05V. Cette valeur est cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant. LeCourant inverse par segment (IR)est un maximum de 100 µA à une tension inverse (VR) de 5V, indiquant le courant de fuite à l'état éteint. LeCourant direct continu par segmentest nominalement de 25 mA à 25°C, avec un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C. Cela signifie que le courant continu maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante dépasse 25°C pour éviter la surchauffe. UnCourant direct de crêtede 90 mA est autorisé dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms), ce qui peut être utilisé pour le multiplexage ou pour atteindre une luminosité instantanée plus élevée.

2.3 Valeurs maximales absolues et considérations thermiques

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. LaPuissance dissipée par segmentest de 70 mW. Dépasser cette valeur, surtout combinée à une température ambiante élevée, peut entraîner une dégradation accélérée ou une défaillance. LaPlage de température de fonctionnement et de stockageest de -35°C à +85°C, définissant les conditions environnementales pour un fonctionnement fiable et un stockage hors service. La spécification deTempérature de soudureest critique pour l'assemblage : le dispositif peut supporter un maximum de 260°C pendant jusqu'à 3 secondes, mesuré à 1,6 mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise du boîtier. Cela guide les réglages du profil de soudure par refusion.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique indique explicitement que le dispositif estcatégorisé selon l'intensité lumineuse. Cela fait référence à un processus de tri ou de classement post-fabrication. En raison des variations inhérentes à la croissance épitaxiale du semi-conducteur et au traitement de la puce, les LED d'un même lot de production peuvent présenter des luminosités légèrement différentes. Les fabricants mesurent l'intensité lumineuse de chaque unité et les trient en différentes "classes" ou catégories selon des plages d'intensité prédéfinies (par exemple, 200-300 µcd, 300-400 µcd, etc.). Cela permet aux clients de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de cohérence de luminosité pour leur application, garantissant ainsi un aspect uniforme sur plusieurs afficheurs dans un produit. La fiche technique fournit la plage globale min/typ/max (200-600 µcd), mais les pièces commandées se situent généralement dans une sous-plage plus étroite.

4. Analyse des courbes de performance

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

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Cette courbe non linéaire montre la relation entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Le "coude" de cette courbe se situe autour de la tension directe typique (2,6V). Les concepteurs l'utilisent pour déterminer la tension d'alimentation nécessaire et la valeur de la résistance série pour une régulation de courant appropriée.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (Courbe I-L) :Cette courbe montre comment la lumière émise augmente avec le courant. Elle est généralement linéaire sur une certaine plage mais saturera à des courants très élevés en raison de l'affaiblissement thermique et d'efficacité.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Cette courbe démontre l'effet d'extinction thermique. Lorsque la température de jonction de la LED augmente, sa lumière émise diminue généralement. Le facteur de déclassement pour le courant continu (0,33 mA/°C) est directement lié à la gestion de cet effet.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant l'intensité relative de la lumière émise à différentes longueurs d'onde, centré autour de 611 nm (crête) avec une demi-largeur de 17 nm.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le dispositif est fourni dans un boîtier d'afficheur LED standard. Lahauteur de chiffreest de 0,3 pouce (7,62 mm). Le boîtier comprend uneface griseet dessegments blancspour un contraste optimal lorsque les segments sont éteints ou allumés. Un dessin coté détaillé est référencé dans la fiche technique (PAGE 2 sur 5), avec toutes les dimensions fournies en millimètres et des tolérances standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Ce dessin est essentiel pour la conception de l'empreinte PCB et pour assurer un bon ajustement dans le boîtier du produit.

5.1 Brochage et identification de la polarité

Le LTS-3361JF est un dispositif àcathode commune. Cela signifie que toutes les cathodes (bornes négatives) des segments LED individuels sont connectées ensemble en interne. Le tableau de connexion des broches est le suivant : les broches 1 et 6 sont toutes deux des connexions de cathode commune. Les anodes (bornes positives) pour les segments A, B, C, D, E, F, G et le point décimal (DP) sont connectées respectivement aux broches 10, 9, 8, 5, 4, 2, 3 et 7. L'utilisation d'une configuration à cathode commune simplifie le multiplexage lors du pilotage de plusieurs chiffres, car les cathodes peuvent être commutées à la masse séquentiellement.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La recommandation clé fournie concerne la température de soudure : le corps du composant ne doit pas être exposé à des températures dépassant260°C pendant plus de 3 secondespendant le processus de refusion, mesuré à un point situé à 1,6 mm en dessous du plan d'assise du boîtier. Il s'agit d'une spécification standard pour les processus de soudure sans plomb. Les concepteurs doivent s'assurer que le profil de leur four de refusion respecte cette limite pour éviter d'endommager les fils de liaison internes ou le boîtier en époxy. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation. Pour le stockage, la plage spécifiée est de -35°C à +85°C dans un environnement sec.

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques

La méthode de pilotage la plus courante consiste à utiliser unerésistance de limitation de courant en sériepour chaque anode de segment. La valeur de la résistance (R) est calculée à l'aide de la formule : R = (Vcc - Vf) / If, où Vcc est la tension d'alimentation, Vf est la tension directe du segment LED (utiliser 2,6V typique), et If est le courant direct souhaité (par exemple, 10-20 mA pour une bonne luminosité). Par exemple, avec une alimentation de 5V et un courant cible de 15 mA : R = (5 - 2,6) / 0,015 = 160 Ohms. Une résistance de 150 ou 180 Ohms serait appropriée. Pour les applications multi-chiffres, unetechnique de multiplexageest employée. Un microcontrôleur active séquentiellement la cathode commune de chaque chiffre tout en envoyant le motif de segment pour ce chiffre sur les lignes d'anode communes. Cela réduit considérablement le nombre de broches d'E/S requises.

7.2 Considérations de conception

• Gestion du courant :Ne pas dépasser le courant continu maximal absolu (25 mA à 25°C). Utiliser le facteur de déclassement dans les environnements à haute température. Pour les conceptions multiplexées, s'assurer que le courant d'impulsion de crête (90 mA max) n'est pas dépassé lors du calcul du courant instantané pendant le court temps de conduction.
• Dissipation thermique :Bien que la puissance dissipée par segment soit faible, dans une conception multiplexée avec plusieurs segments allumés simultanément ou à des températures ambiantes élevées, il faut considérer la puissance totale et assurer une ventilation adéquate.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique, mais pour une lisibilité optimale, l'afficheur doit être orienté perpendiculairement à la ligne de vue principale de l'utilisateur.
• Cohérence de luminosité :Si une luminosité uniforme sur plusieurs unités est critique, spécifier des pièces provenant de la même classe d'intensité lumineuse auprès du fabricant.

8. Comparaison et différenciation techniques

Le principal facteur de différenciation du LTS-3361JF est son utilisation de la technologieAlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium)pour l'émission jaune-orange. Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP offre un rendement lumineux significativement plus élevé, ce qui se traduit par une sortie plus lumineuse à courant égal, ou la même luminosité à puissance inférieure. Elle offre généralement également une meilleure stabilité thermique et une durée de vie plus longue. Comparée aux afficheurs utilisant des luminophores de conversion de longueur d'onde (comme certaines LED blanches), l'AlInGaP fournit une couleur plus pure et plus saturée directement à partir de la jonction semi-conductrice. La configuration à cathode commune est standard mais offre un avantage de simplicité pour le multiplexage basé sur microcontrôleur par rapport à l'anode commune dans certaines architectures système.

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

Q : Quel est l'intérêt d'avoir deux broches de cathode commune (broches 1 et 6) ?

R : C'est principalement pour la symétrie mécanique et de disposition sur le PCB. Électriquement, elles sont connectées en interne. Utiliser les deux broches aide à la distribution du courant si de nombreux segments sont allumés simultanément et offre une meilleure stabilité mécanique lors de la soudure.

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

R : C'est possible, mais avec des limitations. La Vf typique est de 2,6V, ne laissant que 0,7V pour la résistance de limitation de courant à 3,3V. Cela nécessite une valeur de résistance très faible (par exemple, ~47 Ohms pour 15mA), ce qui peut tirer plus de courant que la broche du MCU ne peut en fournir (souvent 20-25mA max par broche). Il est plus sûr d'utiliser un transistor ou un circuit intégré de pilotage.

Q : Que signifie concrètement "Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse 2:1" ?

R : Cela signifie qu'au sein d'une seule unité d'afficheur, le segment le moins lumineux ne sera pas moins de la moitié moins lumineux que le segment le plus lumineux. Cela garantit une uniformité visuelle lorsque tous les segments sont allumés.

Q : Comment interpréter la spécification du Courant direct de crête pour le multiplexage ?

R : Si vous multiplexez 4 chiffres avec un cycle de service de 1/4, vous pourriez piloter chaque chiffre avec 4 fois le courant moyen souhaité pendant 1/4 du temps. Si vous voulez une luminosité moyenne correspondant à 10mA, vous pourriez pulser à 40mA. Cela est dans la limite de crête de 90mA, mais vous devez vous assurer que la largeur d'impulsion (temps de conduction par cycle) est de 0,1 ms ou moins comme indiqué dans la condition de spécification, ou calculer la température de jonction résultante.

10. Exemple de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'une lecture de voltmètre à 4 chiffres simple.

Un concepteur crée une alimentation de laboratoire qui nécessite un affichage de tension à 4 chiffres (0,000 à 19,99V). Il sélectionne quatre afficheurs LTS-3361JF. Pour minimiser les broches d'E/S du microcontrôleur, il utilise un schéma de multiplexage. Les quatre broches de cathode commune (deux par chiffre) sont connectées à quatre transistors NPN, contrôlés par quatre broches du MCU. Les huit lignes d'anode de segment (A-G, DP) sont connectées à huit broches du MCU via des résistances de limitation de courant de 180 ohms (pour un système 5V). Le MCU exécute une interruption de temporisateur toutes les 5 ms. À chaque interruption, il éteint le transistor du chiffre précédent, calcule le motif de segment pour le chiffre suivant en fonction de la tension mesurée, envoie ce motif aux broches d'anode, puis active le transistor pour ce chiffre. Ce cycle se répète en continu, créant un affichage stable et sans scintillement. La couleur jaune-orange est choisie pour une bonne visibilité sous diverses conditions d'éclairage. Le concepteur s'assure que le temps de conduction total par chiffre et le courant instantané par segment restent dans les limites maximales absolues.

11. Introduction au principe technologique

Le LTS-3361JF est basé sur la technologie de laDiode Électroluminescente (LED). Une LED est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans une diode en silicium standard, cette énergie est principalement libérée sous forme de chaleur. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'AlInGaP, une partie significative de cette énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. Les alliages AlInGaP permettent aux ingénieurs d'"ajuster" la bande interdite pour produire de la lumière dans les parties rouge, orange, ambre et jaune-vert du spectre. Le dispositif utilise un substrat GaAs non transparent, qui absorbe une partie de la lumière émise, mais la conception et l'efficacité du matériau produisent tout de même une luminosité élevée. Chaque segment de l'afficheur est une puce LED séparée ou un ensemble de puces, câblées en interne aux broches correspondantes.

12. Tendances technologiques

Bien que l'AlInGaP reste une technologie haute performance pour les couleurs du rouge au jaune, le marché plus large des afficheurs LED montre plusieurs tendances. Il y a une poussée continue vers uneefficacité plus élevée(plus de lumens par watt), réduisant la consommation d'énergie dans les appareils à piles. Laminiaturisationest une autre tendance, avec des hauteurs de chiffre et des pas de pixels plus petits devenant disponibles pour un affichage d'informations plus dense. Le développement desmicroLEDs à vision directepromet une luminosité, un contraste et une fiabilité encore plus élevés pour les futurs afficheurs ultra-haute résolution, bien que cette technologie se concentre actuellement sur des pixels plus petits que les chiffres 7 segments. Pour les afficheurs alphanumériques, il y a également une tendance à l'intégration, avec des circuits intégrés de pilotage, des microcontrôleurs, et parfois même des capteurs combinés avec le module d'afficheur en un seul composant intelligent pour simplifier la conception du produit final. Cependant, pour les indicateurs numériques standard, économiques et à un chiffre comme le LTS-3361JF, la technologie AlInGaP établie offre un excellent équilibre entre performance, fiabilité et coût.