Fiche technique LTS-3401TBE - Affichage LED bleu 0,8 pouces - Hauteur de chiffre 20,32mm - Tension directe 3,8V - Puissance 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-3401TBE est un module d'affichage alphanumérique sept segments à l'état solide, conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique claire et lumineuse. Sa fonction principale est de représenter visuellement les chiffres (0-9) et certaines lettres à l'aide de segments LED adressables individuellement. Le dispositif utilise des puces LED bleues basées sur une épitaxie InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) sur un substrat de saphir. L'afficheur présente un fond gris clair et une couleur de segment blanche, offrant un contraste élevé pour une excellente lisibilité. Il est catégorisé comme un afficheur à anode commune, ce qui signifie que les anodes de tous les segments sont connectées en interne à des broches communes, nécessitant une configuration de pilotage par puits de courant.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Cet afficheur est conçu pour un fonctionnement à basse consommation, le rendant adapté aux appareils alimentés par batterie ou soucieux de l'énergie. Ses principaux avantages incluent son faible besoin en courant, les segments pouvant être pilotés efficacement avec des courants aussi bas que 1mA, et un excellent appariement de l'intensité lumineuse entre les segments pour une apparence uniforme. La haute luminosité et le large angle de vision assurent une visibilité sous divers angles. Sa construction à l'état solide offre une haute fiabilité et une longue durée de vie opérationnelle par rapport à d'autres technologies d'affichage. Les marchés cibles principaux incluent l'instrumentation portable, l'électronique grand public, les panneaux de contrôle industriel, les équipements de test, et tout appareil nécessitant un affichage numérique compact et fiable.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

La performance optique est centrale pour la fonctionnalité de l'afficheur. Dans une condition de test standard d'un courant direct (I_F) de 10mA par segment, l'intensité lumineuse moyenne (I_V) varie d'un minimum de 6,4 millicandelas (mcd) à une valeur typique de 10 mcd. Cette intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, garantissant que la valeur corrèle avec la perception humaine. La longueur d'onde dominante (λ_d) est spécifiée à 470 nanomètres (nm), plaçant l'émission dans la région bleue du spectre visible. La longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) est typiquement de 468 nm, et la demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 25 nm, indiquant une couleur bleue relativement pure. Le rapport d'appariement de l'intensité lumineuse entre les segments est de 2:1 maximum, assurant une uniformité acceptable sur le chiffre.

2.2 Paramètres électriques

Les caractéristiques électriques définissent les exigences et limites de pilotage. Le courant direct continu absolu maximum par segment est de 20 mA à 25°C, déclassé linéairement de 0,25 mA/°C à mesure que la température ambiante augmente. Le courant direct de crête, pour un fonctionnement pulsé avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1ms, peut atteindre 100 mA. La tension directe (V_F) par segment, mesurée à I_F=20mA, a une valeur maximale de 3,8 volts, avec une valeur typique de 3,3 volts. Ce paramètre est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant. La dissipation de puissance maximale par segment est de 70 mW. Le courant inverse (I_R) est limité à un maximum de 100 µA sous une tension inverse (V_R) de 5V, bien que le dispositif ne soit pas destiné à un fonctionnement en polarisation inverse continue.

2.3 Caractéristiques thermiques et environnementales

Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -35°C à +85°C, avec une plage de température de stockage identique. Cette large plage le rend adapté à diverses conditions environnementales. Une spécification de manipulation critique est la limite de température de soudure : le dispositif peut supporter un maximum de 260°C pendant jusqu'à 3 secondes, mesuré à 1,6mm (1/16 de pouce) sous le plan d'assise, ce qui est une information essentielle pour l'assemblage de PCB utilisant des procédés de soudage par refusion.

3. Informations mécaniques et d'emballage

3.1 Dimensions et tolérances

L'afficheur a une hauteur de chiffre de 0,8 pouces (20,32 mm). Toutes les dimensions du boîtier sont fournies en millimètres. Les tolérances générales sont de ±0,25 mm sauf indication contraire. Les notes mécaniques clés incluent une tolérance de décalage de l'extrémité des broches de ±0,4 mm, des limites sur les matières étrangères et la contamination par l'encre sur la surface des segments, et une limite sur la flexion du réflecteur (≤1% de sa longueur). Le diamètre de trou de PCB recommandé pour les broches est de 1,0 mm pour assurer un ajustement correct.

3.2 Brochage et schéma de connexion

Le dispositif comporte 18 broches dans une configuration double en ligne (DIP). Le schéma de circuit interne confirme une architecture à anode commune. Le brochage est le suivant : Les broches 4, 6, 12 et 17 sont les connexions d'Anode Commune. Les cathodes des segments sont réparties sur les autres broches : A (Broche 2), B (Broche 15), C (Broche 13), D (Broche 11), E (Broche 5), F (Broche 3), et G (Broche 14). De plus, il y a des cathodes pour le point décimal gauche (L.D.P, Broche 7) et le point décimal droit (R.D.P, Broche 10). Les broches 1, 8, 9, 16 et 18 sont notées comme sans connexion (NO PIN). Ce brochage est essentiel pour concevoir le layout du PCB et le circuit de pilotage.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux courbes de caractéristiques électriques et optiques typiques, qui sont standard pour les composants LED. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, ces courbes incluent typiquement la relation entre le courant direct (I_F) et la tension directe (V_F), qui est non linéaire et cruciale pour la conception du pilote. Une autre courbe courante montre l'intensité lumineuse en fonction du courant direct, démontrant comment la luminosité augmente avec le courant. Une troisième courbe typique illustre le décalage de la longueur d'onde dominante ou de la tension directe par rapport à la température de jonction. L'analyse de ces courbes permet aux concepteurs d'optimiser les performances, de comprendre l'efficacité et de prédire le comportement dans différentes conditions de fonctionnement, telles que les variations de température ou les schémas d'atténuation.

5. Recommandations de soudage et d'assemblage

5.1 Paramètres de soudage par refusion

Comme indiqué dans les caractéristiques absolues maximales, le dispositif peut supporter une température de soudage de crête de 260°C pendant une durée maximale de 3 secondes. Ceci correspond aux profils typiques de soudage par refusion sans plomb. Les concepteurs doivent s'assurer que le profil thermique utilisé lors de l'assemblage du PCB ne dépasse pas cette limite pour éviter d'endommager les puces LED internes, les fils de liaison ou le boîtier plastique.

5.2 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques. Pour prévenir les dommages ESD lors de la manipulation et de l'assemblage, les mesures suivantes sont fortement recommandées : Le personnel doit utiliser des bracelets conducteurs ou des gants antistatiques. Tout l'équipement, les postes de travail et les racks de stockage doivent être correctement mis à la terre. Un ioniseur (souffleur d'ions) doit être utilisé pour neutraliser les charges statiques qui peuvent s'accumuler sur la surface du boîtier plastique en raison des frottements lors de la manipulation ou du stockage. Ces précautions sont vitales pour maintenir un rendement élevé et une fiabilité dans la fabrication.

5.3 Conditions de stockage

Le dispositif doit être stocké dans sa plage de température spécifiée de -35°C à +85°C. Il est conseillé de stocker les composants dans des sacs barrières à l'humidité avec un dessiccant s'ils sont sensibles à l'absorption d'humidité, bien que cette exigence spécifique ne soit pas mentionnée dans la fiche technique fournie. Une manipulation appropriée pour éviter les contraintes mécaniques sur les broches ou la face de l'afficheur est également importante.

6. Suggestions d'application

6.1 Scénarios d'application typiques

Le LTS-3401TBE est idéal pour toute application nécessitant un affichage numérique compact et basse consommation. Les utilisations courantes incluent les multimètres numériques, les compteurs de fréquence, les affichages d'horloge, les balances, les équipements de surveillance médicale, les affichages de tableau de bord automobile (pour des informations non critiques) et les indicateurs de processus industriel. Sa couleur bleue offre une bonne visibilité et peut être choisie pour une différenciation esthétique ou fonctionnelle par rapport aux afficheurs rouges ou verts traditionnels.

6.2 Considérations de conception et circuits

Lors de la conception d'un circuit de pilotage, la configuration à anode commune doit être prise en compte. Cela implique typiquement de connecter les broches d'anode commune à une tension d'alimentation positive (V_CC) via une résistance de limitation de courant possible pour la ligne commune. Chaque cathode de segment est ensuite connectée à un circuit intégré de pilotage capable d'absorber le courant de segment requis. Le courant pour chaque segment doit être limité en fonction de la luminosité souhaitée et des caractéristiques maximales. En utilisant la tension directe typique de 3,3V-3,8V, la valeur de la résistance de limitation de courant peut être calculée comme R = (V_CC- V_F) / I_F. Pour le multiplexage de plusieurs chiffres, le courant de crête doit être géré pour rester dans la spécification de courant pulsé tout en maintenant la luminosité moyenne. Les concepteurs doivent également tenir compte de la spécification de diaphonie maximale de 2,5%, qui définit l'illumination non intentionnelle d'un segment non sélectionné.

7. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux anciens afficheurs à incandescence ou à fluorescence sous vide (VFD), cet afficheur LED offre une consommation d'énergie significativement plus faible, une durée de vie plus longue et une fiabilité plus élevée grâce à sa nature à l'état solide. Dans le segment des afficheurs LED, ses principaux points de différenciation sont son optimisation spécifique à faible courant (jusqu'à 1mA par segment), qui est inférieure à celle de nombreux afficheurs standard, et sa catégorisation pour l'intensité lumineuse, offrant une meilleure uniformité de luminosité. La couleur bleue, obtenue avec la technologie InGaN, offre généralement une efficacité plus élevée et des options esthétiques différentes par rapport aux anciennes LED rouges GaAsP. L'inclusion des points décimaux gauche et droit ajoute de la flexibilité pour différents besoins de formatage numérique.

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

Q : Quelle est la différence entre anode commune et cathode commune ?

R : Dans un afficheur à anode commune, toutes les anodes des segments LED sont connectées ensemble à une broche (ou des broches) commune(s), qui est connectée à l'alimentation positive. Les segments sont allumés en appliquant un signal BAS (masse) à leurs broches de cathode respectives. Dans un afficheur à cathode commune, les cathodes sont communes et connectées à la masse, et les segments sont allumés en appliquant un signal HAUT à leurs anodes. Le LTS-3401TBE est de type anode commune.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un microcontrôleur 5V ?

R : Oui, mais vous devez utiliser des résistances de limitation de courant. Étant donné que la tension directe est d'environ 3,3-3,8V, une résistance est nécessaire pour chuter la tension restante (par exemple, 5V - 3,5V = 1,5V) et limiter le courant à la valeur souhaitée (par exemple, 10mA nécessiterait une résistance de 150Ω). Les broches de pilotage du microcontrôleur doivent être capables d'absorber le courant de segment requis.

Q : Que signifie "catégorisé pour l'intensité lumineuse" ?

R : Cela signifie que les afficheurs sont testés et triés (groupés) en fonction de leur sortie lumineuse mesurée. Cela garantit une luminosité plus cohérente entre différentes unités du même modèle, conduisant à une apparence plus uniforme si plusieurs afficheurs sont utilisés dans un seul produit.

Q : Comment connecter les quatre broches d'anode commune ?

R : Toutes les broches d'anode commune (4, 6, 12, 17) doivent être connectées ensemble à la même ligne d'alimentation positive, typiquement via une seule résistance de limitation de courant si tous les segments d'un seul chiffre sont pilotés simultanément. Cela garantit que tous les segments ont la même tension de référence.

9. Exemple pratique de conception et d'utilisation

Considérons la conception d'un affichage simple pour un voltmètre numérique. Le convertisseur analogique-numérique du microcontrôleur lit une tension, la traite et doit afficher une valeur à 3 chiffres (par exemple, 5,12V). Trois afficheurs LTS-3401TBE seraient utilisés. Les broches d'anode commune des trois chiffres seraient connectées à trois broches d'E/S séparées du microcontrôleur configurées comme sorties numériques pour le contrôle de multiplexage. Toutes les cathodes de segments correspondantes (tous les segments 'A', tous les segments 'B', etc.) sur les trois chiffres seraient connectées ensemble puis à huit broches d'E/S du microcontrôleur (sept segments + un point décimal) via des résistances de limitation de courant appropriées, utilisant probablement un réseau de transistors ou un circuit intégré de pilotage d'afficheur dédié pour gérer le puits de courant. Le microcontrôleur parcourt rapidement (multiplexe) chaque chiffre, activant une anode commune à la fois tout en définissant le motif de cathode pour ce chiffre spécifique. La persistance rétinienne fait apparaître tous les chiffres continuellement allumés. Le point décimal droit du chiffre du milieu serait allumé pour indiquer la position décimale. La capacité à faible courant permet à ce schéma de multiplexage de fonctionner efficacement sans consommation d'énergie excessive.

10. Introduction au principe de fonctionnement

Un afficheur LED sept segments est un assemblage de diodes électroluminescentes disposées en forme de huit. Chacun des sept segments (étiquetés A à G) est une LED individuelle. En alimentant sélectivement différentes combinaisons de ces segments, les motifs pour les chiffres 0-9 et certaines lettres peuvent être formés. Dans le LTS-3401TBE, ces LED sont fabriquées à partir de matériau semi-conducteur InGaN déposé sur un substrat de saphir. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des couches InGaN détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, dans ce cas, le bleu. La conception à anode commune simplifie le circuit de pilotage dans de nombreuses applications où l'alimentation est positive par rapport à la masse de la logique de contrôle.

11. Tendances et contexte technologiques

Les afficheurs LED sept segments représentent une technologie d'affichage mature et fiable. Bien que les afficheurs à matrice de points et les afficheurs graphiques OLED/LCD offrent plus de flexibilité pour afficher des caractères et des graphiques arbitraires, les afficheurs sept segments restent très pertinents en raison de leur simplicité, leur faible coût, leur haute luminosité, leur excellente lisibilité dans diverses conditions d'éclairage (y compris la lumière directe du soleil) et leur consommation d'énergie extrêmement faible dans les scénarios statiques ou à faible multiplexage. La tendance dans ce segment va vers des LED plus efficaces (plus de lumens par watt), permettant des courants de pilotage encore plus bas ou une luminosité plus élevée, et vers des boîtiers pour montage en surface (SMD) pour l'assemblage automatisé, bien que les boîtiers traversants DIP comme celui-ci soient encore largement utilisés pour le prototypage, la réparation et certaines applications industrielles. Le passage à des emballages sans plomb et conformes à la directive RoHS, comme on le voit avec ce dispositif, est désormais une exigence standard de l'industrie.