Fiche technique de l'afficheur LED LTD-5223AJF - Hauteur de chiffre 0,56 pouce - AlInGaP jaune orange - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTD-5223AJF est un module d'affichage alphanumérique sept segments haute performance conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique claire, lumineuse et à faible consommation d'énergie. Sa fonction principale est de fournir une sortie numérique visuelle dans les dispositifs électroniques. La technologie de base utilise le matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour produire une émission de lumière jaune orange distincte. Ce système de matériaux est reconnu pour son haut rendement et son excellente visibilité. L'afficheur présente un fond gris clair et des segments de couleur blanche, offrant un contraste élevé pour une lisibilité optimale sous diverses conditions d'éclairage.

Le dispositif est de type cathode commune avec une configuration du point décimal à droite. Il est conçu pour une fiabilité à l'état solide, garantissant une longue durée de vie opérationnelle et des performances constantes. Le marché cible comprend les panneaux de contrôle industriel, les équipements de test et de mesure, les appareils grand public et tout système embarqué nécessitant un affichage numérique compact, fiable et économe en énergie.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques optiques

La performance optique est centrale pour la fonctionnalité de l'afficheur. Les paramètres clés, mesurés à une température ambiante (TA) de 25°C, sont les suivants :

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Varie d'un minimum de 320 µcd à une valeur typique de 700 µcd lorsqu'il est piloté par un courant direct (I_F) de 1mA par segment. Ce niveau de luminosité élevé assure une bonne visibilité.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :Typiquement 611 nanomètres (nm). Ceci définit le point spécifique de puissance spectrale maximale dans la région jaune orange du spectre visible.
• Demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) :Approximativement 17 nm. Ce paramètre indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise ; une largeur plus étroite suggère une couleur plus saturée et pure.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Typiquement 605 nm. C'est la perception monocromatique de la couleur par l'œil humain, correspondant étroitement à la teinte jaune orange perçue.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse (I_V-m) :Maximum 2:1. Ceci spécifie la variation admissible de luminosité entre les différents segments d'un même chiffre lorsqu'ils sont pilotés dans des conditions identiques (I_F=1mA), assurant une apparence uniforme.

Toutes les mesures d'intensité lumineuse sont effectuées à l'aide d'une combinaison capteur/filtre calibrée pour approximer la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, garantissant la pertinence des données pour la vision humaine.

2.2 Caractéristiques électriques

Les paramètres électriques définissent les conditions de fonctionnement et les limites du dispositif :

• Tension directe par segment (V_F) :Typiquement 2,6V, avec un maximum de 2,6V à I_F=20mA. C'est la chute de tension aux bornes d'un segment allumé.
• Courant inverse par segment (I_R) :Maximum 100 µA lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5V est appliquée. Ceci indique le niveau de courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse.

2.3 Valeurs maximales absolues

Ce sont les limites de contrainte qui ne doivent en aucun cas être dépassées pour éviter des dommages permanents :

• Dissipation de puissance par segment :70 mW.
• Courant direct de crête par segment :90 mA (à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms).
• Courant direct continu par segment :25 mA. Cette valeur se dégrade linéairement à partir de 25°C à un taux de 0,33 mA/°C.
• Tension inverse par segment :5 V.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C.
• Température de soudure :260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1/16 de pouce (environ 1,6mm) en dessous du plan d'assise.

3. Explication du système de classement (binning)

La fiche technique indique que le dispositif est "Catégorisé pour l'intensité lumineuse". Cela implique un processus de classement ou de tri basé sur la sortie optique mesurée. Bien que les détails spécifiques des codes de classement ne soient pas fournis dans cet extrait, la catégorisation typique pour de tels afficheurs implique de regrouper les unités en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à un courant de test standard (par exemple, 1mA ou 20mA). Cela garantit que les concepteurs reçoivent des afficheurs avec des niveaux de luminosité cohérents pour une apparence uniforme du produit. Les acheteurs doivent consulter les spécifications complètes de classement du fabricant pour les définitions détaillées des codes liés à l'intensité et potentiellement à la tension directe (V_f) afin d'assurer la compatibilité électrique dans leur conception.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux "Courbes caractéristiques électriques/optiques typiques". Ces représentations graphiques sont cruciales pour comprendre le comportement du dispositif au-delà des spécifications ponctuelles. Bien que les courbes spécifiques ne soient pas affichées dans le texte fourni, elles incluent typiquement :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation entre le courant direct (I_F) et la tension directe (V_F). Ceci est essentiel pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Intensité lumineuse en fonction du courant direct :Illustre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant de pilotage, aidant à optimiser le compromis entre luminosité et consommation d'énergie.
• Intensité lumineuse en fonction de la température ambiante :Démontre comment la luminosité diminue lorsque la température de jonction augmente, ce qui est critique pour les applications fonctionnant dans des environnements à température élevée.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic (λ_p) et la forme du spectre de la lumière émise.

Les concepteurs doivent se référer à ces courbes pour prédire les performances dans des conditions non standard et pour assurer un fonctionnement fiable sur toute la plage de température spécifiée.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions physiques

Le dispositif a une hauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,22 mm). Le dessin des dimensions du boîtier (référencé mais non montré) fournit les contours mécaniques détaillés, y compris la longueur, la largeur et la hauteur globales, les dimensions des segments et l'espacement des broches. Toutes les dimensions sont spécifiées en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25mm sauf indication contraire. Ces informations sont vitales pour la conception de l'empreinte PCB et pour assurer un ajustement correct dans le boîtier du produit final.

5.2 Connexion des broches et identification de la polarité

Le LTD-5223AJF est un afficheur à deux chiffres, cathode commune, avec 18 broches. Le brochage est le suivant :

• Cathode commune (CC) :Les broches 13 et 14 sont les bornes de cathode commune pour le Chiffre 2 et le Chiffre 1, respectivement. Dans une configuration à cathode commune, toutes les cathodes des segments LED d'un chiffre donné sont connectées en interne à cette broche unique. Pour allumer un segment, sa broche d'anode correspondante doit être mise à un niveau haut (tension positive via une résistance de limitation de courant) tandis que la cathode commune de son chiffre est mise à la masse (ground).
• Anodes des segments :Les broches 1-12 et 15-18 sont les connexions d'anode pour les segments individuels (A-G et DP) des deux chiffres. Le mappage est clairement défini dans le tableau de connexion des broches (par exemple, Broche 1 : Anode E pour le Chiffre 1).
• Point décimal à droite :Les anodes du point décimal sont spécifiées pour chaque chiffre (Broches 4 et 9), confirmant sa position sur le côté droit du chiffre.

Le schéma de circuit interne (référencé) confirme visuellement cette architecture à cathode commune et l'interconnexion des segments au sein de chaque chiffre.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Les valeurs maximales absolues spécifient un paramètre de soudure critique : les broches peuvent être soumises à une température de 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à un point situé à 1/16 de pouce (1,6mm) en dessous du plan d'assise (où le corps du boîtier rencontre le PCB). Il s'agit d'une contrainte de profil de soudure par refusion standard. Pour assurer la fiabilité :

• Respectez strictement ce profil temps-température pendant les processus de soudure par refusion.
• Évitez de souder manuellement directement sur le corps du boîtier ; appliquez la chaleur uniquement sur les broches.
• Laissez le dispositif refroidir naturellement après la soudure ; évitez les chocs thermiques.
• Suivez les précautions standard ESD (Décharge Électrostatique) pendant la manipulation et l'assemblage.
• Stockez les dispositifs dans la plage de température spécifiée (-35°C à +85°C) dans un environnement sec avant utilisation.

7. Recommandations d'application

7.1 Circuits d'application typiques

Pour les afficheurs à cathode commune comme le LTD-5223AJF, deux méthodes de pilotage principales sont utilisées :

1. Pilotage statique :Chaque anode de segment a une résistance de limitation de courant et une broche de pilotage dédiées. Les cathodes communes sont connectées en permanence à la masse. Cette méthode est simple mais nécessite de nombreuses broches d'E/S (7 segments + DP par chiffre).
2. Pilotage multiplexé (dynamique) :C'est la méthode la plus courante pour les afficheurs multi-chiffres. Toutes les anodes de segment pour la même position de segment à travers les chiffres sont connectées ensemble. La cathode commune de chaque chiffre est contrôlée indépendamment par un transistor ou un circuit intégré de pilotage. Le microcontrôleur parcourt rapidement les chiffres en activant la cathode d'un chiffre à la fois tout en présentant les données de segment pour ce chiffre sur les lignes d'anode communes. Cela réduit considérablement le nombre de broches d'E/S requises et est très efficace. La haute luminosité et le bon temps de réponse des LED AlInGaP les rendent bien adaptées au multiplexage.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série pour chaque anode de segment (ou ligne d'anode commune en multiplexage) pour limiter le courant direct à une valeur sûre, typiquement entre 1mA et 20mA selon la luminosité souhaitée et le budget de puissance. Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F.
• Fonctionnement à faible courant :La fiche technique met en avant d'excellentes performances à des courants aussi bas que 1mA par segment. C'est un avantage clé pour les applications alimentées par batterie ou sensibles à l'énergie.
• Angle de vue :Le large angle de vue assure la lisibilité depuis diverses positions, ce qui est important pour les équipements montés sur panneau.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurez-vous que la température ambiante de fonctionnement ne dépasse pas 85°C. Dans les espaces clos ou les environnements à haute température, envisagez une ventilation.

8. Comparaison et différenciation technique

Les principaux points de différenciation du LTD-5223AJF sont sa technologie de matériau et son optimisation pour les faibles courants :

• AlInGaP vs Matériaux traditionnels :Comparé aux anciennes technologies LED GaAsP ou GaP, l'AlInGaP offre un rendement lumineux significativement plus élevé, résultant en une plus grande luminosité pour le même courant de pilotage ou une luminosité équivalente à une puissance inférieure. Il offre également une saturation des couleurs et une stabilité supérieures sur la température et la durée de vie.
• Conception à faible courant :De nombreux afficheurs sont caractérisés à des courants plus élevés (par exemple, 20mA). Le LTD-5223AJF est explicitement testé et sélectionné pour d'excellentes caractéristiques à 1mA, ce qui en fait un choix remarquable pour les conceptions à ultra-faible puissance où chaque milliampère compte.
• Uniformité :Des caractéristiques comme les "Segments continus uniformes" et un rapport d'appariement d'intensité lumineuse serré (2:1) assurent une apparence professionnelle et cohérente sur tous les chiffres et segments, ce qui n'est pas toujours garanti dans les afficheurs à bas coût.

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

Q : Quel est le courant minimum nécessaire pour voir les segments s'illuminer ?

R : Bien que le dispositif soit testé jusqu'à 1mA, les segments peuvent être visibles à des courants encore plus bas, bien que la luminosité soit très faible. Pour un fonctionnement fiable, concevez pour le minimum spécifié de 1mA.

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement avec un microcontrôleur 3,3V ou 5V ?

R : Oui, mais vous devez toujours utiliser une résistance de limitation de courant. Avec un V_Ftypique de 2,6V, une alimentation de 5V nécessiterait une résistance d'environ (5V - 2,6V) / 0,020A = 120Ω pour un pilotage à 20mA. Pour une logique 3,3V, la marge est plus petite : (3,3V - 2,6V) / 0,020A = 35Ω. Vérifiez toujours le courant direct réel.

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

R : Cela signifie que vous absorbez le courant vers la masse pour allumer un chiffre. En pratique, vous connectez la broche de cathode commune à une broche d'E/S de microcontrôleur (configurée en sortie basse) ou au collecteur d'un transistor NPN dont l'émetteur est mis à la masse. Le microcontrôleur commute ensuite le transistor pour activer le chiffre.

Q : Comment obtenir une luminosité uniforme lors du multiplexage ?

R : En pilotage multiplexé, le courant instantané par segment est plus élevé que le courant moyen souhaité car chaque chiffre n'est allumé qu'une fraction du temps (cycle de service). Par exemple, pour obtenir une moyenne de 5mA par segment dans un multiplexage à 2 chiffres avec un cycle de service égal, vous piloteriez chaque segment avec environ 10mA lorsque son chiffre est actif. Le courant de crête doit toujours rester dans la limite maximale absolue de 25mA continu/90mA pulsé.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception de l'afficheur d'un multimètre portable basse consommation

Un concepteur crée un multimètre numérique portable qui doit fonctionner pendant de longues périodes sur une seule pile 9V. La lisibilité sous diverses conditions d'éclairage est critique. Le LTD-5223AJF est un candidat idéal.

Mise en œuvre :Le concepteur utilise un microcontrôleur avec des pilotes de segments intégrés ou un circuit intégré de pilotage multiplexé dédié. Il choisit de piloter chaque segment à un courant moyen de 2mA pour économiser l'énergie. Pour un multiplexage à 2 chiffres, le courant de crête pendant la tranche de temps active est fixé à 4mA par segment, bien dans les capacités du dispositif. La haute intensité lumineuse à faible courant (320-700 µcd à 1mA) assure que l'afficheur reste clairement visible. La couleur jaune orange AlInGaP est choisie pour son contraste élevé sur le fond gris clair et son efficacité dans les ambiances lumineuses faibles et fortes. Le large angle de vue permet à l'utilisateur de lire la mesure sous différents angles sans perte de clarté. La faible tension directe minimise la perte de puissance dans le circuit de pilotage, prolongeant encore la durée de vie de la batterie.

11. Introduction au principe technique

Le principe de fonctionnement de base repose sur l'électroluminescence dans une jonction P-N semi-conductrice. Le LTD-5223AJF utilise l'AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) comme matériau semi-conducteur actif. Lorsqu'une tension directe dépassant l'énergie de la bande interdite du matériau est appliquée à la jonction, les électrons de la région de type N se recombinent avec les trous de la région de type P. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). 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 — dans ce cas, le jaune orange (~605-611 nm). Les puces sont montées sur un substrat GaAs non transparent, ce qui aide à diriger la sortie lumineuse vers le haut à travers le segment, améliorant le rendement et le contraste. Les sept segments individuels (A-G) et le point décimal (DP) sont formés par des puces LED ou des régions de puce séparées, électriquement isolées mais physiquement disposées pour former un motif de chiffre. La configuration à cathode commune connecte en interne toutes les cathodes des segments d'un seul chiffre, simplifiant le circuit de pilotage externe.

12. Tendances et contexte technologiques

Bien que les afficheurs LED sept segments restent une solution robuste et économique pour les lectures numériques, le domaine plus large de l'optoélectronique évolue. L'utilisation de l'AlInGaP représente une avancée par rapport aux anciens matériaux semi-conducteurs III-V comme le GaAsP, offrant un rendement plus élevé et une meilleure pureté des couleurs. Les tendances actuelles dans la technologie d'affichage pour des informations plus complexes incluent un passage vers les OLED ou LCD à matrice de points, qui offrent des capacités alphanumériques et graphiques complètes dans des boîtiers de taille similaire. Cependant, pour les applications numériques dédiées nécessitant une fiabilité extrême, une large plage de température de fonctionnement, une haute luminosité et de la simplicité, les afficheurs LED sept segments comme le LTD-5223AJF continuent d'être le choix préféré. Les développements futurs pourraient se concentrer sur des matériaux encore plus efficaces (comme l'InGaN amélioré pour d'autres couleurs ou la technologie micro-LED), réduisant encore la consommation d'énergie pour les applications critiques sur batterie, et intégrant l'électronique de pilotage directement dans le boîtier de l'afficheur pour simplifier la conception du système.