Fiche technique de l'afficheur LED LTD-4708JG - Hauteur de chiffre 0,4 pouce - Vert AlInGaP - Tension directe 2,6V - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTD-4708JG est un module d'affichage alphanumérique à deux chiffres et sept segments conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique claire et lumineuse. Sa fonction principale est de représenter visuellement deux chiffres (0-9) à l'aide de segments LED adressables individuellement. La technologie de base utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) déposé sur un substrat non transparent en GaAs, réputé pour produire une émission de lumière verte à haut rendement. Le dispositif présente une face avant grise avec des marquages de segments blancs, améliorant le contraste et la lisibilité dans diverses conditions d'éclairage.

L'afficheur est de type cathode commune, ce qui signifie que les cathodes des LED pour chaque chiffre sont connectées ensemble en interne. Cette configuration simplifie le multiplexage dans les circuits de commande, permettant de contrôler plusieurs chiffres avec un nombre réduit de broches d'E/S de microcontrôleur. Ses principaux avantages incluent une excellente apparence des caractères grâce à des segments continus et uniformes, une luminosité et un contraste élevés, un large angle de vue pour une visibilité depuis différentes positions, et la fiabilité inhérente à la technologie LED à l'état solide. Le boîtier est conforme aux directives RoHS, étant sans plomb.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonctionnalité de l'afficheur. À un courant de test standard de 1mA par segment, l'intensité lumineuse moyenne varie d'un minimum de 320 µcd à une valeur typique de 850 µcd. Ce paramètre définit la luminosité perçue. La longueur d'onde dominante (λd) est spécifiée à 572 nm, plaçant l'émission fermement dans la région verte du spectre visible. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est de 571 nm, avec une demi-largeur de raie spectrale (Δλ) de 15 nm, indiquant une couleur verte relativement pure et saturée. L'homogénéité d'intensité lumineuse entre les segments d'une même zone lumineuse est garantie dans un rapport de 2:1, assurant une luminosité uniforme sur le caractère affiché. Le diaphonie, c'est-à-dire l'illumination non désirée des segments non sélectionnés, est spécifiée à ≤ 2,5%.

2.2 Caractéristiques électriques

Les paramètres électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement du dispositif. La tension directe (VF) par segment est typiquement de 2,6V avec un maximum de 2,6V à un courant direct (IF) de 1mA. Cette valeur est cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant. Les valeurs maximales absolues fixent des limites strictes : le courant direct continu par segment est de 25 mA, avec une dégradation linéaire de 0,28 mA/°C au-dessus d'une température ambiante de 25°C. Un courant direct de crête de 60 mA est autorisé en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms). La tension inverse maximale par segment est de 5V, destinée uniquement aux tests de courant inverse (IR, max 100 µA à VR=5V) et non à un fonctionnement continu. La dissipation de puissance maximale par segment est de 70 mW.

3. Informations mécaniques et sur le boîtier

L'afficheur a une hauteur de chiffre de 0,4 pouces (10,0 mm). Les dimensions du boîtier sont fournies dans un dessin détaillé. Les notes mécaniques clés incluent : toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm ; la tolérance de décalage de l'extrémité des broches est de ±0,4 mm ; le diamètre de trou de PCB recommandé est de 1,0 mm. Les spécifications esthétiques sont également définies, limitant les corps étrangers sur les segments à ≤10 mils, la contamination d'encre de surface à ≤20 mils, la flexion à ≤1/100, et les bulles dans les segments à ≤10 mils.

4. Configuration des broches et circuit interne

Le dispositif a une configuration à 10 broches. Le schéma de circuit interne montre deux nœuds de cathode commune, un pour chaque chiffre (Chiffre 1 et Chiffre 2). Les anodes des segments A à G et du point décimal (D.P.) sont ramenées à des broches individuelles. L'affectation spécifique des broches est : 1 (Anode C), 2 (Anode D.P.), 3 (Anode E), 4 (Cathode Commune Chiffre 2), 5 (Anode D), 6 (Anode F), 7 (Anode G), 8 (Anode B), 9 (Cathode Commune Chiffre 1), 10 (Anode A). Cet agencement est essentiel pour concevoir le circuit de commande externe.

5. Valeurs maximales absolues et conditions de fonctionnement

Le strict respect de ces valeurs est nécessaire pour éviter des dommages permanents. Le dispositif peut fonctionner dans une plage de température ambiante de -35°C à +105°C et peut être stocké dans la même plage. Pour le soudage lors de l'assemblage, une condition de 260°C pendant 3 secondes à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise est spécifiée. Il faut éviter de dépasser la température maximale spécifiée pendant l'assemblage.

6. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes typiques de caractéristiques électriques/optiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, de telles courbes illustrent généralement la relation entre le courant direct (IF) et l'intensité lumineuse (IV), montrant comment la luminosité augmente avec le courant jusqu'à la valeur maximale. Elles peuvent également montrer la tension directe (VF) en fonction du courant et la variation de l'intensité lumineuse avec la température ambiante. Ces courbes sont vitales pour les concepteurs afin d'optimiser le courant de commande pour la luminosité souhaitée tout en maintenant l'efficacité et la longévité, et pour comprendre la dégradation des performances à des températures élevées.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur convient aux applications nécessitant des indicateurs numériques compacts, lumineux et fiables. Les utilisations courantes incluent les équipements de test et de mesure (multimètres, fréquencemètres), les panneaux de contrôle industriels, les appareils électroménagers (micro-ondes, fours, lave-linge), les affichages de tableau de bord automobile (pour accessoires de rechange), et les terminaux de point de vente. Sa haute luminosité et son large angle de vue le rendent adapté aux environnements à forte lumière ambiante.

7.2 Lignes directrices de conception

Lors de l'intégration de cet afficheur, plusieurs facteurs doivent être pris en compte.Limitation de courant :Des résistances de limitation de courant externes sont obligatoires pour chaque ligne d'anode ou de cathode afin de fixer le courant direct par segment, typiquement entre 1 et 20 mA selon la luminosité requise et le budget de puissance. La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant R = (Vcc - VF) / IF, où VF est la tension directe typique.Multiplexage :Pour les afficheurs à deux chiffres à cathode commune, un schéma de commande par multiplexage est le plus efficace. Cela implique d'activer séquentiellement la cathode commune d'un chiffre à la fois (via un interrupteur à transistor) tout en appliquant les motifs d'anode corrects pour les segments souhaités de ce chiffre. La fréquence de rafraîchissement doit être suffisamment élevée (généralement >60 Hz) pour éviter un scintillement visible.Conception du PCB :Suivez la taille de trou recommandée de 1,0 mm pour un soudage fiable. Assurez une largeur de piste adéquate pour le courant des segments.Angle de vue :Positionnez l'afficheur en tenant compte de son angle de vue spécifié pour assurer une visibilité optimale pour l'utilisateur final.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED vertes standard au GaP (Phosphure de Gallium), l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, résultant en une plus grande luminosité pour le même courant de commande. L'utilisation d'un substrat non transparent en GaAs améliore le contraste en réduisant la diffusion lumineuse interne. La face grise avec des segments blancs est un choix de conception qui améliore le contraste par rapport aux faces entièrement noires ou grises. Étant un boîtier sept segments dédié, il offre une solution plus intégrée et mécaniquement robuste que l'utilisation de LED discrètes pour former des chiffres, économisant du temps d'assemblage et assurant un alignement cohérent des segments.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quel est l'intérêt de la configuration à cathode commune ?

A : Elle simplifie la conception du circuit pour multiplexer plusieurs chiffres. Au lieu d'avoir besoin d'une connexion de masse séparée pour chacun des 14+ segments par chiffre, vous n'avez besoin que d'une seule par chiffre, réduisant considérablement le nombre de lignes de commande requises.

Q : Comment calculer la valeur de la résistance de limitation de courant ?

A : Utilisez la loi d'Ohm : R = (Tension d'alimentation - Tension directe de la LED) / Courant direct souhaité. Pour une alimentation de 5V, une VF de 2,6V et un IF souhaité de 10mA : R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohms. Utilisez toujours la valeur standard la plus proche et vérifiez la puissance nominale.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec une source de tension constante sans limitation de courant ?

A : Non. Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Leur tension directe a une tolérance et diminue avec la température. Une connexion directe à une source de tension dépassant VF provoquera un courant excessif, risquant de détruire le segment. Une résistance en série ou un pilote à courant constant est essentiel.

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

A : Cela indique que les dispositifs sont triés ou classés en fonction de leur sortie lumineuse mesurée. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des pièces avec des niveaux de luminosité cohérents pour leur application, ce qui est critique pour les afficheurs multi-chiffres où l'uniformité est importante.

10. Étude de cas de conception pratique

Considérez la conception d'un simple compteur à deux chiffres utilisant un microcontrôleur. Le microcontrôleur aurait 8 broches d'E/S connectées aux anodes des segments (A-G et DP) via des résistances de limitation de courant. Deux broches d'E/S supplémentaires contrôleraient des transistors NPN (ou des interrupteurs similaires) connectés aux deux broches de cathode commune (Chiffre 1 et Chiffre 2). Le micrologiciel implémenterait une routine de multiplexage : activer le transistor pour le Chiffre 1, envoyer le motif de segments pour la valeur du premier chiffre sur les ports d'anode, attendre un court intervalle (par exemple, 5ms), puis désactiver le transistor du Chiffre 1. Ensuite, activer le transistor pour le Chiffre 2, envoyer le motif de segments pour le deuxième chiffre, attendre, et le désactiver. Ce cycle se répète continuellement. Le timing doit garantir que le courant de crête par segment n'est pas dépassé et que le courant moyen correspond à la luminosité souhaitée.

11. Principe de fonctionnement

Le dispositif fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension de polarisation directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 2,05-2,6V 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 dans la région active où ils se recombinent. Dans les LED AlInGaP, cette recombinaison libère de l'énergie principalement sous forme de photons avec une longueur d'onde correspondant à la lumière verte (environ 572 nm). La composition spécifique de l'alliage d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure détermine l'énergie de la bande interdite et donc la couleur de la lumière émise. La structure à sept segments est formée en structurant plusieurs de ces puces LED sur un substrat et en les connectant par des fils de liaison aux broches externes.

12. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs LED à sept segments restent une solution robuste et économique pour les affichages numériques, le paysage plus large des technologies d'affichage évolue. Il existe une tendance générale vers une plus grande intégration, comme les afficheurs avec des circuits intégrés de commande intégrés (par exemple, modules compatibles TM1637) qui communiquent via des protocoles série simples (I2C, SPI), réduisant la charge sur les ressources du microcontrôleur. En termes de matériaux, bien que l'AlInGaP soit très efficace pour le rouge, l'orange, l'ambre et le vert, la technologie InGaN (Nitruire d'Indium et de Gallium) domine pour les LED bleues, vertes et blanches à haute luminosité. Pour les applications nécessitant des capacités alphanumériques ou graphiques, les afficheurs LED à matrice de points ou les OLED sont de plus en plus courants. Cependant, pour les indicateurs numériques simples, lumineux et à faible consommation dans des environnements difficiles, les afficheurs LED à sept segments discrets comme le LTD-4708JG continuent d'offrir une combinaison imbattable de fiabilité, de simplicité et de performance.