Fiche technique de l'afficheur LED LTC-2623JF - Hauteur de chiffre 0,28 pouce - AlInGaP Jaune Orange - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-2623JF est un module d'affichage sept segments quadruple chiffre haute performance conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique claire. Sa fonction principale est de fournir une sortie numérique visuelle dans les dispositifs électroniques. La technologie de base de cet afficheur repose sur l'utilisation du matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour les puces LED, qui sont montées sur un substrat non transparent d'Arséniure de Gallium (GaAs). Ce choix spécifique de matériau est crucial pour obtenir la couleur d'émission Jaune Orange caractéristique du dispositif avec une haute efficacité et luminosité. L'afficheur présente un fond gris et des segments blancs, une combinaison conçue pour maximiser le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Il est catégorisé en fonction de l'intensité lumineuse, permettant une sélection cohérente dans les lots de production.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Le dispositif offre plusieurs avantages clés qui le rendent adapté à une gamme d'applications professionnelles et industrielles. Sa faible consommation d'énergie est un atout majeur pour les appareils fonctionnant sur batterie ou soucieux de l'énergie. L'excellente apparence des caractères, la haute luminosité et le fort contraste garantissent que les chiffres affichés sont facilement lisibles à distance et à la lumière ambiante. Un large angle de vision élargit l'utilisabilité du dispositif, permettant une lecture depuis diverses positions sans perte significative de clarté. La fiabilité inhérente à l'état solide de la technologie LED se traduit par une longue durée de vie opérationnelle et une résistance aux chocs et vibrations par rapport aux afficheurs mécaniques ou autres types d'affichage. Les marchés cibles principaux pour cet afficheur incluent les tableaux de bord d'instrumentation, les équipements de test et de mesure, les systèmes de contrôle industriel, les dispositifs médicaux et l'électronique grand public où un affichage numérique fiable, clair et efficace est requis.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

La fiche technique fournit un ensemble complet de paramètres électriques et optiques qui définissent les limites opérationnelles et les performances de l'afficheur LTC-2623JF. Comprendre ces paramètres est essentiel pour une conception de circuit appropriée et pour garantir la fiabilité à long terme.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées à un fonctionnement normal.

• Puissance dissipée par segment :70 mW. C'est la quantité maximale de puissance qui peut être dissipée en toute sécurité sous forme de chaleur par un segment LED individuel en fonctionnement continu en courant continu. Dépasser cette limite risque d'endommager thermiquement la jonction semi-conductrice.
• Courant direct de crête par segment :60 mA. Cette valeur s'applique dans des conditions pulsées avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Elle permet de brèves périodes de courant plus élevé pour atteindre des pics momentanés de luminosité, utiles pour les schémas de multiplexage.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. C'est le courant maximal recommandé pour un fonctionnement continu à température ambiante. La fiche technique spécifie un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C au-dessus de 25°C, ce qui signifie que le courant continu maximal autorisé doit être réduit à mesure que la température ambiante augmente pour éviter la surchauffe.
• Tension inverse par segment :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage et endommager la LED.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C. Le dispositif est conçu pour fonctionner et être stocké dans cette plage de température.
• Température de soudure :Maximum 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm en dessous du plan d'assise. C'est un paramètre critique pour le processus de soudure par refusion lors de l'assemblage du PCB.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C, fournissant le comportement attendu dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :320 à 800 μcd à I_F=1mA. Ce paramètre mesure la sortie lumineuse. La large plage indique un processus de classement ; les dispositifs sont catégorisés en fonction de leur intensité mesurée réelle.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :611 nm (typique) à I_F=20mA. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est la plus grande. Pour ce dispositif AlInGaP, elle se situe dans la région jaune-orange du spectre visible.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :17 nm (typique). Cela indique la pureté spectrale ou la bande passante de la lumière émise. Une valeur plus petite signifie une sortie plus monochromatique (couleur pure).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :605 nm (typique). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond le mieux à la couleur de la source lumineuse, étroitement liée à la longueur d'onde de crête.
• Tension directe par segment (V_F) :2,05V à 2,6V à I_F=20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. Elle est cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant. La plage tient compte des variations normales de fabrication.
• Courant inverse par segment (I_R) :100 μA (max) à V_R=5V. C'est le faible courant de fuite qui circule lorsque la LED est polarisée en inverse dans sa limite maximale.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :2:1 (max). Ceci spécifie le rapport maximal autorisé entre les segments ou chiffres les plus brillants et les plus faibles au sein d'un même dispositif, assurant une apparence uniforme.

3. Informations mécaniques et de conditionnement

La construction physique et les dimensions de l'afficheur sont critiques pour l'intégration mécanique dans un produit final.

3.1 Dimensions du boîtier

Le LTC-2623JF a un empreinte standard de boîtier double en ligne (DIP) adaptée au montage traversant sur PCB. La caractéristique dimensionnelle clé est la hauteur de chiffre de 0,28 pouce (7,0 mm). Toutes les dimensions dans le dessin fourni sont en millimètres, avec des tolérances standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Les concepteurs doivent se référer au dessin dimensionnel exact pour le placement précis des trous de montage et le dégagement pour le corps de l'afficheur.

3.2 Connexion des broches et identification de la polarité

Le dispositif a une configuration à 16 broches. Il utilise une architecture d'anode commune multiplexée. Cela signifie que les anodes des LED pour chaque chiffre sont connectées ensemble en interne (par exemple, la broche 1 est l'anode commune pour le chiffre 1, la broche 14 pour le chiffre 2, etc.), tandis que les cathodes pour chaque segment (A-G, DP, et les segments de deux-points L1-L3) sont partagées entre les chiffres. Cette conception réduit considérablement le nombre de broches de pilotage requises de 32 (4 chiffres * 8 segments) à 16, permettant un multiplexage efficace. La table de brochage identifie clairement la fonction de chaque broche, y compris plusieurs brochesSans connexion(NC) et une position (broche 10) sans broche physique. L'identification correcte des broches d'anode commune et des broches de cathode de segment est essentielle pour une conception de circuit et un contrôle logiciel appropriés.

3.3 Schéma de circuit interne

Le schéma de circuit interne représente visuellement l'architecture d'anode commune multiplexée. Il montre les quatre nœuds d'anode commune (un par chiffre) et comment chaque cathode de segment et de deux-points se connecte aux LED correspondantes sur les quatre chiffres. Ce diagramme est inestimable pour comprendre la topologie électrique nécessaire pour piloter correctement l'afficheur, confirmant que pour allumer un segment spécifique sur un chiffre spécifique, sa broche d'anode commune correspondante doit être mise à l'état haut (ou connectée à Vcc via une source de courant), tandis que la broche de cathode du segment désiré doit être mise à l'état bas (connectée à la masse).

4. Directives de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée pendant l'assemblage est cruciale pour la fiabilité.

4.1 Paramètres de soudure par refusion

La fiche technique indique explicitement le profil thermique maximal autorisé pour la soudure : une température de crête de 260°C pendant une durée maximale de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm en dessous du plan d'assise (typiquement à la surface du PCB). Ce paramètre doit être strictement respecté lors du profilage du four à refusion. Dépasser ces limites peut endommager les fils de liaison internes, dégrader la lentille en époxy de la LED ou délaminer le boîtier.

4.2 Précautions et conditions de stockage

• ESD (Décharge électrostatique) :Bien que non explicitement indiqué, les LED sont des dispositifs semi-conducteurs et peuvent être sensibles aux ESD. Les procédures de manipulation ESD standard (utilisation de bracelets de mise à la terre, tapis antistatiques et emballages conducteurs) sont recommandées.
• Nettoyage :Si un nettoyage est nécessaire après la soudure, utilisez des méthodes et des solvants compatibles avec le boîtier plastique et la lentille en époxy. Évitez le nettoyage par ultrasons qui peut provoquer des microfissures.
• Stockage :Le dispositif doit être stocké dans sa plage de température spécifiée de -35°C à +85°C, de préférence dans un environnement à faible humidité et antistatique pour éviter l'absorption d'humidité et l'oxydation des bornes.

5. Suggestions d'application

5.1 Scénarios d'application typiques

Le LTC-2623JF est idéal pour toute application nécessitant un affichage numérique multi-chiffres lumineux et fiable. Les utilisations courantes incluent : les multimètres numériques et pinces ampèremétriques, les compteurs de fréquence, les minuteries et compteurs de processus, les régulateurs de température, les balances, les équipements de surveillance médicale (par exemple, les tensiomètres), les outils de diagnostic automobile et les affichages de panneaux de contrôle industriel.

5.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Une résistance de limitation de courant (ou un circuit de pilotage à courant constant) doit être utilisée en série avec chaque chemin d'anode commune ou de cathode de segment (selon la topologie de pilotage) pour définir le courant de fonctionnement. La valeur de la résistance est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (2,6V) pour une conception conservatrice.
• Circuit de pilotage par multiplexage :Pour contrôler 4 chiffres avec seulement 16 broches, une technique de multiplexage est utilisée. Un microcontrôleur active séquentiellement l'anode commune d'un chiffre à la fois tout en sortant le motif de segment pour ce chiffre. Cela se produit à haute fréquence (typiquement >100Hz) pour créer l'illusion que tous les chiffres sont allumés simultanément. Le pilote doit être capable de fournir le courant de crête pour les segments allumés d'un chiffre.
• Angle de vision et montage :Tenez compte de la position de vision prévue de l'utilisateur. Le large angle de vision est bénéfique, mais l'afficheur doit être monté perpendiculairement à la direction de vision pour une luminosité optimale.
• Gestion thermique :Bien que la puissance dissipée soit faible, dans des environnements à température ambiante élevée ou lors d'un pilotage à des courants plus élevés, assurez une ventilation adéquate autour de l'afficheur pour rester dans les limites de courant déclassées.

6. Comparaison et différenciation technique

Le LTC-2623JF se différencie principalement par son utilisation de la technologie AlInGaP et ses caractéristiques de performance spécifiques.

• vs. LED GaAsP ou GaP standard :La technologie AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée, résultant en une plus grande luminosité pour le même courant de pilotage. Elle offre également une meilleure stabilité thermique et une durée de vie plus longue.
• vs. Afficheurs à chiffres plus grands ou plus petits :La hauteur de chiffre de 0,28 pouce offre un équilibre entre lisibilité et compacité, se situant entre les afficheurs plus petits de 0,2 pouce pour les appareils portables et les afficheurs plus grands de 0,5 pouce ou 1 pouce pour le montage sur panneau.
• vs. Afficheurs monochromes vs. multicolores :Il s'agit d'un afficheur monochrome Jaune Orange. Pour les applications nécessitant une indication d'état (par exemple, rouge pour alarme, vert pour normal), un afficheur multicolore ou bicolore serait plus approprié.
• vs. Configuration à cathode commune :Le choix de l'anode commune est souvent dicté par le circuit de pilotage. Les microcontrôleurs avec capacités de drain ouvert/puits sont plus courants, faisant des afficheurs à anode commune un choix fréquent car ils permettent au MCU d'absorber directement le courant de segment.

7. Questions fréquemment posées basées sur les paramètres techniques

Q : Pourquoi y a-t-il une plage pour l'Intensité lumineuse (320-800 μcd) ?

R : Cela indique que le dispositif est vendu en classes d'intensité lumineuse. Les fabricants testent et trient les LED en fonction de leur sortie réelle. Vous pouvez spécifier une classe plus étroite pour des afficheurs plus uniformes dans une série de production.

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

R : Oui, mais vous devez utiliser une résistance de limitation de courant. Par exemple, pour piloter un segment à I_F=20mA avec une V_Fde 2,4V en utilisant une alimentation 5V : R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohms. Une résistance standard de 120 ou 150 Ohms serait appropriée.

Q : Que signifie "Anode Commune Multiplexée" pour mon logiciel ?

R : Votre logiciel doit implémenter une routine de rafraîchissement d'affichage. Dans une boucle, il devra : 1) Éteindre toutes les commandes d'anode de chiffre. 2) Sortir le motif de segment (données de cathode) pour le Chiffre 1. 3) Activer la commande d'anode pour le Chiffre 1. 4) Attendre un court instant (par exemple, 2-5ms). 5) Répéter les étapes 1-4 pour le Chiffre 2, puis le Chiffre 3, puis le Chiffre 4, puis revenir au Chiffre 1.

Q : Le Courant direct de crête est de 60mA, mais le Courant continu est seulement de 25mA. Puis-je utiliser 60mA en continu ?

R : Non. La valeur de 60mA est pour des impulsions très courtes (largeur de 0,1 ms) à un faible cycle de service (10%). Utiliser 60mA en continu dépasserait largement la valeur de puissance dissipée de 70mW et détruirait rapidement le segment LED.

8. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un affichage numérique 4 chiffres pour voltmètre

Un concepteur crée une alimentation de laboratoire et a besoin d'un affichage de tension clair. Il sélectionne le LTC-2623JF pour sa luminosité et sa lisibilité. Le microcontrôleur dispose de 16 broches d'E/S disponibles, ce qui correspond parfaitement au nombre de broches de l'afficheur. Le concepteur utilise 8 broches configurées comme sorties pour absorber le courant des segments (A, B, C, D, E, F, G, DP). Quatre autres broches sont configurées comme sorties à drain ouvert pour fournir du courant aux quatre anodes communes (chacune via un petit transistor pour gérer le courant cumulé des segments). Les 4 broches restantes sont des broches NC inutilisées. Un logiciel est écrit pour multiplexer l'affichage, lisant une valeur de l'ADC et la convertissant en motifs 7 segments. Des résistances de limitation de courant sont placées sur les lignes d'anode commune (ou les lignes de segment, selon la topologie choisie). Le design fond gris/segments blancs offre un excellent contraste sur le panneau métallique de l'alimentation.

9. Introduction au principe

Le principe de fonctionnement du LTC-2623JF est basé sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 2,0-2,6V pour ce matériau AlInGaP) 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. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent dans la région active du semi-conducteur, l'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. L'AlInGaP a une bande interdite correspondant à la lumière dans le spectre du rouge au jaune-vert ; la composition exacte dans ce dispositif est ajustée pour une émission Jaune Orange (605-611 nm). Le format sept segments est créé en disposant de multiples puces LED individuelles (ou sections de puces) dans le motif classique "8", chaque segment étant électriquement isolé pour pouvoir être contrôlé indépendamment ou via le schéma de multiplexage.

10. Tendances de développement

L'évolution des afficheurs comme le LTC-2623JF suit les tendances plus larges de l'optoélectronique. Il y a une poussée continue vers uneefficacité plus élevée, produisant plus de lumière (lumens) par watt d'entrée électrique, ce qui est crucial pour l'autonomie de la batterie et les économies d'énergie.Une amélioration de la restitution des couleurs et de la saturationsont également des domaines de développement, bien que moins critiques pour les afficheurs numériques monochromes. Pour les applications alphanumériques ou multicolores, la tendance est vers unedensité de pixels plus élevée(plus de segments ou d'éléments matriciels dans la même zone) et l'intégration decouleurs multiples ou de capacités RVB complètesdans un seul boîtier. Une autre tendance significative est le passage des boîtiers traversants (comme ce DIP) aux boîtierspour dispositifs montés en surface (CMS), qui permettent un assemblage plus petit, plus léger et plus automatisé. De plus, il y a une intégration croissante del'électronique de pilotage(tels que les pilotes à courant constant, les multiplexeurs et même des contrôleurs simples) directement avec le module d'affichage, simplifiant la tâche de conception pour l'ingénieur final et réduisant le nombre de composants sur le PCB principal.