Fiche technique de l'afficheur LED LTS-3861JS - Hauteur de chiffre 0,3 pouce - Jaune AlInGaP - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 40mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-3861JS est un module d'affichage alphanumérique à un chiffre et sept segments, conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique ou alphanumérique limitée, claire et très visible. Sa fonction principale est de convertir des signaux électriques en un motif lumineux segmenté visible représentant des chiffres et certaines lettres. 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 la région des longueurs d'onde jaunes. Ce système de matériaux est reconnu pour son haut rendement et son excellente luminosité par rapport aux technologies plus anciennes comme le Phosphure de Gallium (GaP) standard. Le dispositif présente une face avant grise et des marquages de segments blancs, qui, associés à l'émission jaune, créent un caractère à fort contraste et facilement lisible, notamment sous diverses conditions d'éclairage ambiant.

1.1 Avantages principaux et marché cible

L'afficheur offre plusieurs avantages clés qui le rendent adapté à une gamme d'applications industrielles et grand public. Sa haute luminosité et son excellent rapport de contraste assurent une lisibilité même dans des environnements très éclairés. Le large angle de vision permet de voir l'affichage clairement depuis différentes positions, ce qui est crucial pour les panneaux de mesure et l'instrumentation. La fiabilité à l'état solide de la technologie LED signifie qu'il a une longue durée de vie opérationnelle, est résistant aux chocs et aux vibrations, et possède un temps de réponse rapide. La faible consommation d'énergie le rend compatible avec les circuits logiques numériques à basse tension ou alimentés par batterie. Les marchés et applications cibles typiques incluent les équipements de test et de mesure (multimètres, oscilloscopes), les panneaux de contrôle industriel, les indicateurs de tableau de bord automobile, les appareils électroménagers et tout dispositif électronique nécessitant un affichage numérique compact et fiable.

2. Paramètres techniques et interprétation objective

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances photométriques sont centrales pour la fonctionnalité de l'afficheur. L'Intensité Lumineuse Moyenne (Iv) est spécifiée entre 200 et 600 microcandelas (µcd) pour un courant direct (If) de 1 mA. Cette plage indique un processus de catégorisation ou de binning pour la luminosité. La valeur typique se situe probablement au milieu de cette plage. La Longueur d'Onde d'Émission de Crête (λp) est de 588 nm, et la Longueur d'Onde Dominante (λd) est de 587 nm, toutes deux mesurées à If=20mA. Ces valeurs placent fermement la sortie dans la région du jaune pur du spectre visible. La Demi-Largeur de Raie Spectrale (Δλ) de 15 nm indique une bande passante spectrale relativement étroite, résultant en une couleur jaune saturée et pure sans propagation significative dans les longueurs d'onde vertes ou oranges adjacentes. Le Rapport d'Homogénéité d'Intensité Lumineuse maximum de 2:1 spécifie la variation admissible de luminosité entre les différents segments d'un même chiffre, garantissant une apparence uniforme.

2.2 Paramètres électriques

Les caractéristiques électriques définissent l'interface entre l'afficheur et le circuit de pilotage. La Tension Directe par Segment (Vf) a une valeur typique de 2,6V et un maximum de 2,6V à If=20mA. C'est un paramètre critique pour concevoir les résistances de limitation de courant ou les circuits pilotes à courant constant. La faible tension directe est bénéfique pour la conception de systèmes basse tension. Le Courant Inverse par Segment (Ir) est un maximum de 100 µA pour une Tension Inverse (Vr) de 5V, indiquant le courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse, ce qui est important pour les circuits multiplexés. Les Valeurs Absolues Maximales fournissent des limites strictes : un Courant Direct Continu par Segment de 25 mA (déclassé au-dessus de 25°C), un Courant Direct de Crête de 60 mA en conditions pulsées, et une Puissance Dissipée Maximale par Segment de 40 mW. Dépasser ces valeurs peut entraîner une dégradation immédiate ou progressive de la puce LED.

2.3 Spécifications thermiques et environnementales

Le dispositif est conçu pour une Plage de Température de Fonctionnement de -35°C à +85°C. Cette large plage le rend adapté à une utilisation dans des environnements sévères, en intérieur comme en extérieur. La Plage de Température de Stockage est identique. La spécification de température de soudure est cruciale pour l'assemblage : le dispositif peut supporter une température maximale de 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à un point situé à 1,6mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise du boîtier. Cela définit le profil de soudure par refusion qui doit être utilisé lors de l'assemblage du PCB pour éviter les dommages thermiques à la puce interne, aux fils de connexion ou au boîtier plastique.

3. Explication du système de binning

La fiche technique indique explicitement que le dispositif est \"Catégorisé pour l'Intensité Lumineuse\". Cela fait référence à un processus de binning ou de tri effectué pendant la fabrication. En raison des variations inhérentes à la croissance épitaxiale des semi-conducteurs et aux processus de fabrication des puces, les LED d'un même lot de production peuvent avoir des sorties optiques légèrement différentes. Pour garantir une cohérence à l'utilisateur final, les unités fabriquées sont testées et triées dans différents \"bins\" en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à un courant de test standard (probablement 1mA ou 20mA). La plage spécifiée de 200 à 600 µcd représente l'étendue des bins proposés pour ce produit. Les concepteurs doivent être conscients que la luminosité réelle d'une unité spécifique se situera dans cette plage prédéfinie. Les spécifications spectrales strictes (longueur d'onde) suggèrent que le binning couleur est également étroitement contrôlé, garantissant une teinte jaune cohérente sur toutes les unités.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes typiques pour un tel dispositif seraient essentielles pour une conception approfondie. Celles-ci incluraient normalement :Courant Direct vs Tension Directe (Courbe I-V): Cette courbe non linéaire montre la relation entre la tension appliquée aux bornes de la LED et le courant résultant. Elle est cruciale pour déterminer la valeur appropriée de la résistance série pour obtenir le courant de fonctionnement souhaité.Intensité Lumineuse vs Courant Direct (Courbe L-I): Ce graphique montre comment la sortie lumineuse augmente avec l'augmentation du courant de pilotage. Elle est généralement linéaire sur une plage mais saturera à des courants élevés.Intensité Lumineuse vs Température Ambiante: Cette courbe montre comment la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction de la LED augmente. Comprendre ce déclassement est vital pour les applications fonctionnant à des températures ambiantes élevées.Courbe de Distribution Spectrale: Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, confirmant visuellement la demi-largeur étroite de 15nm et le pic à 588nm.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

Le dispositif utilise un format DIP (Dual In-line Package) latéral standard à un chiffre et 10 broches. Les dimensions du boîtier sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25 mm. La hauteur de chiffre de 0,3 pouce (7,62mm) fait référence à la taille physique du caractère éclairé. La face grise et les segments blancs font partie du moulage plastique. Le schéma de connexion des broches est critique : il montre une configuration à anode commune avec deux broches d'anode commune (1 et 6) pour la redondance ou une densité de courant plus faible par broche. Les autres broches (2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10) sont les cathodes pour les segments F, G, E, D, Point Décimal, C, B et A respectivement. Le schéma de circuit interne confirme que tous les segments LED du chiffre partagent une connexion positive commune (anode), et chaque segment a sa propre connexion négative (cathode). Cette configuration est généralement pilotée par un circuit intégré pilote de type \"sink\" qui met à la masse la cathode du segment à allumer.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La principale recommandation d'assemblage est la spécification de température de soudure : 260°C maximum pendant 3 secondes à 1,6mm en dessous du plan d'assise. Cela correspond à un profil de soudure par refusion sans plomb standard (par exemple, IPC/JEDEC J-STD-020). Le profil doit garantir que le corps du composant ne dépasse pas cette limite de température/temps pour éviter d'endommager la résine époxy, la puce LED ou les fils de connexion internes. Pour la soudure manuelle, un fer à souder à température contrôlée doit être utilisé, et le temps de contact doit être minimisé. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage, car les puces LED sont sensibles à l'électricité statique. Le stockage doit se faire dans un environnement ambiant sec, dans la plage spécifiée de -35°C à +85°C, de préférence dans des sacs pour dispositifs sensibles à l'humidité (MSD) si la durée de conservation est prolongée.

7. Conditionnement et informations de commande

La référence est LTS-3861JS. Le préfixe \"LTS\" désigne probablement un produit d'affichage Lite-On, \"3861\" est la série/modèle spécifique, et \"JS\" peut indiquer la couleur (Jaune) et le style de boîtier. La fiche technique ne précise pas les détails du conditionnement en vrac (tubes, plateaux ou bobines), mais de tels afficheurs sont généralement fournis dans des tubes antistatiques ou des emballages \"ammo pack\" pour l'insertion automatisée, ou sur des bobines pour le placement automatisé en bande. L'étiquette sur l'emballage inclurait typiquement la référence, la quantité, le code date et le code de bin d'intensité lumineuse le cas échéant.

8. Recommandations d'application

Circuits d'application typiques: La configuration à anode commune est idéalement pilotée par un microcontrôleur ou un circuit intégré pilote dédié avec des sorties à drain ouvert ou collecteur ouvert. Une résistance de limitation de courant doit être connectée en série avec chaque broche de cathode (ou chaque sortie du pilote). La valeur de la résistance est calculée en utilisant R = (Vcc - Vf) / If, où Vcc est la tension d'alimentation, Vf est la tension directe de la LED (utiliser 2,6V pour la marge de conception), et If est le courant direct souhaité (par exemple, 10-20 mA pour une luminosité maximale). Pour multiplexer plusieurs chiffres, les anodes communes sont commutées séquentiellement (balayées) tandis que les cathodes appropriées sont pilotées pour chaque chiffre.Considérations de conception: 1)Limitation de courant: Utilisez toujours des résistances série ou des pilotes à courant constant. 2)Gestion thermique: Bien que la puissance dissipée soit faible, assurez une ventilation adéquate en cas de fonctionnement à haute température ambiante ou à courant continu élevé. 3)Angle de vision: Montez l'afficheur en tenant compte de la ligne de visée de l'utilisateur par rapport à l'angle de vision large spécifié. 4)Contrôle de la luminosité: La luminosité peut être ajustée en faisant varier le courant direct (dans les limites des spécifications) ou en utilisant une modulation de largeur d'impulsion (PWM) sur le pilote.

9. Comparaison et différenciation technique

Le principal facteur de différenciation du LTS-3861JS est son utilisation du matériau AlInGaP pour l'émission jaune. Comparé à l'ancienne technologie GaP:Y (Phosphure de Gallium dopé pour le jaune), l'AlInGaP offre un rendement lumineux nettement supérieur, ce qui se traduit par une plus grande luminosité pour le même courant de pilotage, ou une luminosité similaire à une puissance plus faible. Il offre également une pureté et une saturation de couleur supérieures. Comparé à une LED blanche filtrée ou à conversion de phosphore utilisée derrière un filtre coloré pour produire du jaune, le jaune à émission directe AlInGaP est plus efficace et a un point de couleur plus stable face aux variations de température et de courant. La hauteur de chiffre de 0,3 pouce est une taille standard, offrant un bon équilibre entre lisibilité et consommation d'espace sur la carte, se situant entre les afficheurs plus petits de 0,2 pouce et les plus grands de 0,5 ou 0,56 pouce.

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

Q: Quelle valeur de résistance dois-je utiliser pour une alimentation de 5V ?R: Pour un courant cible de 20mA et une Vf de 2,6V, R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Une résistance standard de 120Ω ou 150Ω serait appropriée.Q: Puis-je le piloter directement depuis une broche de microcontrôleur ?R: Il n'est pas recommandé d'alimenter le courant pour l'anode commune depuis une broche MCU, car le courant total du chiffre (par exemple, 8 segments * 20mA = 160mA) dépasse les spécifications des broches. Utilisez le MCU pour contrôler un transistor ou un circuit intégré pilote. Il peut être possible de faire passer le courant de cathode (par segment) via une broche MCU si la capacité d'absorption de courant de la broche (par exemple, 25mA) n'est pas dépassée par segment.Q: Pourquoi y a-t-il deux broches d'anode commune (1 et 6) ?R: Pour la redondance et pour répartir le courant total de l'anode. Lorsque tous les segments sont allumés, le courant total circule vers l'anode commune. Avoir deux broches réduit la densité de courant par broche, améliore la fiabilité et fournit une connexion de secours. Elles doivent être connectées ensemble sur le PCB.Q: Que signifie le rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse de 2:1 ?R: Cela signifie que le segment le plus lumineux du chiffre ne sera pas plus de deux fois plus lumineux que le segment le moins lumineux dans les mêmes conditions de test, garantissant une uniformité visuelle.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas: Conception d'une lecture simple de voltmètre numérique: Un concepteur crée un affichage de voltmètre DC à 3 chiffres. Il choisit trois afficheurs LTS-3861JS. L'ADC du microcontrôleur lit la tension, la convertit en valeur et pilote les afficheurs. Un circuit intégré pilote 7 segments dédié (comme le MAX7219 ou un registre à décalage multiplexé) est utilisé pour faire l'interface entre les quelques broches d'E/S du MCU et les 24 lignes de segments (3 chiffres * 8 segments) et les 3 lignes d'anode commune. Le circuit intégré pilote gère le balayage multiplexé, rafraîchissant chaque chiffre séquentiellement à haute fréquence pour éviter le scintillement. Le concepteur calcule les résistances série en fonction de la tension de sortie du pilote et de la luminosité souhaitée. Le placement des composants sur le PCB aligne les afficheurs, avec un routage soigneux pour éviter la diaphonie. La face grise et les segments jaunes offrent un aspect d'instrument classique à fort contraste. La large plage de température de fonctionnement assure la fonctionnalité dans un environnement d'atelier.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement fondamental est basé sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. La puce AlInGaP est constituée de couches de composés d'aluminium, d'indium, de gallium et de phosphure cultivées par épitaxie sur un substrat opaque d'Arséniure de Gallium (GaAs). Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction (environ 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 sous forme de photons (lumière). L'énergie de bande interdite spécifique de l'alliage AlInGaP détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, qui dans ce cas est le jaune (~587-588 nm). Le substrat GaAs opaque absorbe toute lumière émise vers le bas, améliorant le contraste en empêchant la réflexion interne qui pourrait estomper les segments.

13. Tendances et contexte technologiques

La technologie AlInGaP représente une avancée significative dans l'efficacité des LED visibles pour les couleurs rouge, orange, ambre et jaune. Elle a largement supplanté les anciennes technologies GaAsP et GaP dans les applications critiques en termes de performances. La tendance dans la technologie d'affichage va vers une plus grande intégration et une miniaturisation. Bien que les afficheurs 7 segments discrets comme le LTS-3861JS restent essentiels pour de nombreuses applications, l'utilisation d'afficheurs LED à matrice de points et d'OLEDs se développe pour une plus grande flexibilité dans l'affichage de graphiques et de texte. Cependant, pour les lectures numériques simples, lumineuses, peu coûteuses et très fiables, les LED 7 segments dédiées comme celle-ci, en particulier avec des matériaux efficaces comme l'AlInGaP, continuent de jouer un rôle fort et durable dans la conception électronique en raison de leur simplicité, de leur robustesse et de leur excellente lisibilité.