Fiche technique de l'afficheur LED LTD-5721AJF - Hauteur de chiffre 0,56 pouce - AlInGaP Jaune Orange - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTD-5721AJF est un module d'affichage alphanumérique à sept segments et deux chiffres, conçu pour les applications nécessitant des lectures numériques claires et lumineuses. Sa fonction principale est de représenter visuellement des nombres et certains caractères alphanumériques limités à l'aide de segments LED adressables individuellement. La technologie de base utilise un matériau semi-conducteur à base de Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) déposé sur un substrat non transparent d'Arséniure de Gallium (GaAs) pour produire son émission lumineuse caractéristique jaune-orange. Cet appareil dispose d'une face avant grise avec des marquages de segments blancs, ce qui améliore le contraste et la lisibilité lorsque les segments sont allumés ou éteints. L'afficheur est catégorisé en fonction de l'intensité lumineuse, garantissant une cohérence des niveaux de luminosité pour les applications où une apparence uniforme entre plusieurs unités est critique.

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 lire les informations affichées depuis diverses positions sans perte significative de clarté. En tant que dispositif à semi-conducteur, il offre une haute fiabilité, une longue durée de vie opérationnelle et une résistance aux chocs et vibrations par rapport aux technologies d'affichage mécaniques ou plus anciennes comme les afficheurs fluorescents sous vide (VFD). Sa faible consommation d'énergie le rend économe. Ces caractéristiques font du LTD-5721AJF un choix idéal pour les marchés cibles incluant les équipements de test et de mesure, les panneaux de contrôle industriel, les terminaux de point de vente, l'instrumentation des tableaux de bord automobiles et divers appareils électroniques grand public nécessitant un affichage numérique fiable.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective des principaux paramètres électriques et optiques spécifiés dans la fiche technique, expliquant leur importance pour les ingénieurs de conception.

2.1 Caractéristiques maximales absolues

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

• Puissance dissipée par segment :70 mW. C'est la puissance maximale pouvant être dissipée sous forme de chaleur par un seul segment LED dans n'importe quelle condition. La dépasser peut entraîner une surchauffe et une dégradation accélérée de la puce LED.
• Courant direct de crête par segment :60 mA (à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Cette valeur est pour un fonctionnement bref et pulsé, souvent utilisé dans les schémas de multiplexage pour obtenir une luminosité perçue plus élevée sans dépasser la limite de courant moyen.
• Courant direct continu par segment :25 mA (déclassé linéairement à partir de 25°C à 0,33 mA/°C). C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement continu à 25°C. Le facteur de déclassement indique que le courant de fonctionnement sûr doit être réduit à mesure que la température ambiante (Ta) augmente pour éviter l'emballement thermique.
• Tension inverse par segment :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à cette valeur peut provoquer la rupture et la défaillance de la jonction LED.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C. L'appareil est conçu pour fonctionner et être stocké dans cette plage de température.
• Température de soudure :260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1/16 de pouce sous le plan d'assise. Cela définit les conditions du profil de soudure par refusion pour éviter d'endommager le boîtier ou les liaisons internes.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques (à Ta=25°C)

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de test spécifiées.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :320 - 900 µcd (Typique 900 µcd) à I_F=1mA. Cela mesure la puissance de sortie lumineuse telle que perçue par l'œil humain. La plage indique un processus de tri ; les concepteurs doivent tenir compte de la valeur minimale (320 µcd) pour garantir une luminosité suffisante dans leur application.
• 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 distribution spectrale de puissance de la lumière émise est maximale. Elle définit la couleur perçue (jaune-orange).
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :17 nm (Typique) à I_F=20mA. Ce paramètre indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise. Une valeur plus petite signifie une sortie plus monochromatique (couleur pure).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :605 nm (Typique) à I_F=20mA. C'est la longueur d'onde unique qui correspond le mieux à la couleur perçue de la LED par l'œil humain, souvent utilisée pour la spécification des couleurs.
• Tension directe par segment (V_F) :2,05 - 2,6 V (Typique 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 valeur maximale (2,6V) doit être utilisée pour une conception en cas le plus défavorable afin de garantir une tension d'alimentation suffisante.
• 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 les limites de sa spécification maximale.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :2:1 (Max). Cela spécifie le rapport maximal admissible entre le segment le plus lumineux et le moins lumineux au sein d'un même appareil ou entre appareils d'un même tri. Un rapport de 2:1 signifie que le segment le moins lumineux ne peut pas être moins de la moitié aussi lumineux que le plus lumineux, assurant ainsi une uniformité visuelle.

3. Explication du système de tri

La fiche technique indique que l'appareil est \"catégorisé pour l'intensité lumineuse\". Cela fait référence à un processus de tri ou de classement effectué lors de la fabrication.

3.1 Tri par intensité lumineuse

En raison des variations inhérentes à la fabrication des semi-conducteurs, les puces LED d'un même lot de production peuvent avoir des sorties lumineuses différentes. Pour garantir la cohérence pour les clients, les LED sont testées et triées en groupes (bins) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à un courant de test standard (par exemple, 1mA). La plage spécifiée de 320 à 900 µcd pour le LTD-5721AJF représente probablement l'étendue sur plusieurs bins. Un code de commande spécifique ou un suffixe dans le numéro de pièce complet indiquerait typiquement le bin acheté, garantissant que l'intensité se situe dans une plage plus étroite et prédéfinie (par exemple, 700-900 µcd). Les concepteurs doivent consulter la documentation de tri du fabricant ou spécifier le bin requis lors de la commande pour garantir la cohérence de la luminosité dans leur produit.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que l'extrait PDF fourni mentionne \"Courbes caractéristiques électriques/optiques typiques\", les graphiques spécifiques ne sont pas inclus dans le texte. Sur la base du comportement standard des LED, ces courbes illustreraient typiquement les relations suivantes, qui sont essentielles pour comprendre la performance de l'appareil dans des conditions non standard :

• Courant direct (I_F) vs. Tension directe (V_F) :Montre la caractéristique exponentielle I-V de la diode. Important pour déterminer la tension d'alimentation nécessaire pour un courant souhaité.
• Intensité lumineuse (I_V) vs. Courant direct (I_F) :Généralement montre une relation quasi linéaire à faible courant, pouvant saturer à très fort courant en raison des effets thermiques. Essentiel pour le contrôle de la luminosité via modulation de courant ou PWM.
• Intensité lumineuse (I_V) vs. Température ambiante (T_a) :Montre typiquement une diminution de la sortie lumineuse lorsque la température augmente. Ce déclassement thermique doit être pris en compte pour les applications fonctionnant dans des environnements à haute température.
• Distribution spectrale :Un graphique traçant l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~611 nm et la forme définie par la demi-largeur de 17 nm.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

L'appareil dispose d'un boîtier LED standard à sept segments et deux chiffres. Le dessin (référencé mais non détaillé dans le texte) montrerait la longueur, la largeur et la hauteur globales du module, la hauteur des chiffres (0,56 pouce / 14,22 mm), les dimensions des segments et l'espacement entre les chiffres. Il spécifierait également l'emplacement et le diamètre des trous de montage, le cas échéant. Les tolérances sont typiquement de ±0,25 mm sauf indication contraire sur le dessin.

5.2 Brochage et polarité

Le LTD-5721AJF a une configuration à 18 broches et utilise une architecture de circuit àAnode Commune. Cela signifie que les anodes de toutes les LED pour chaque chiffre sont connectées ensemble en interne à une broche commune (Broche 13 pour le Chiffre 2, Broche 14 pour le Chiffre 1). Pour allumer un segment, sa broche de cathode correspondante doit être mise à un niveau logique bas (masse ou puits de courant) tandis que l'anode commune pour ce chiffre est maintenue à une tension positive (via une résistance de limitation de courant). La liste des broches fournit la connexion de cathode spécifique pour chaque segment (A-G et DP) pour les deux chiffres. L'identification correcte de la broche 1 (souvent marquée par une encoche, un biseau ou un point sur le boîtier) est cruciale pour une orientation correcte lors de l'assemblage.

5.3 Schéma de circuit interne

Le schéma (référencé dans le PDF) représente visuellement la structure à anode commune. Il montre deux blocs (un pour chaque chiffre), chacun contenant sept segments LED (A-G) et un point décimal (DP) LED. Toutes les anodes dans un bloc de chiffre sont reliées à la broche d'anode commune pour ce chiffre. Les cathodes de chaque segment individuel sont sorties sur des broches séparées, permettant un contrôle indépendant.

6. Consignes de soudure et d'assemblage

Les Caractéristiques maximales absolues spécifient un paramètre de soudure clé : le boîtier peut supporter une température de pointe de 260°C pendant 3 secondes, mesurée à un point situé à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) sous le plan d'assise (typiquement la surface de la carte PCB). Il s'agit d'une spécification standard pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion utilisant de la soudure sans plomb (SnAgCu). Les concepteurs doivent s'assurer que le profil de leur four de refusion ne dépasse pas cette combinaison temps-température pour éviter d'endommager le boîtier plastique, les fils de liaison internes ou les puces LED elles-mêmes. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage. Le stockage doit se faire dans la plage spécifiée de -35°C à +85°C dans un environnement à faible humidité.

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques

Pour un afficheur à anode commune comme le LTD-5721AJF, un circuit de commande typique implique l'utilisation d'un microcontrôleur ou d'un circuit intégré pilote d'affichage dédié. Les broches d'anode commune (13, 14) sont connectées à une tension d'alimentation positive (par exemple, 5V) via des résistances de limitation de courant individuelles ou via des transistors de commutation en cas de multiplexage. Les broches de cathode des segments (1-12, 15-18) sont connectées aux sorties puits du pilote. Le courant pour chaque segment doit être limité à la valeur du Courant direct continu (25 mA max, typiquement utilisé à 10-20 mA pour un équilibre entre luminosité et longévité). La chute de tension directe (max 2,6V) doit être soustraite de la tension d'alimentation pour calculer la valeur appropriée de la résistance de limitation de courant : R = (V_alimentation- V_F) / I_F.

7.2 Considérations de conception

• Multiplexage :Pour contrôler deux chiffres avec moins de broches d'E/S, une technique de multiplexage est utilisée. Les chiffres sont allumés un à la fois en succession rapide (par exemple, à 100Hz ou plus). L'œil humain perçoit cela comme si les deux chiffres étaient constamment allumés. Cela nécessite de piloter les anodes communes avec un signal de commutation et de synchroniser les données de segment pour chaque chiffre. Le courant de crête par segment peut être augmenté pendant son bref temps d'allumage (jusqu'à la valeur de crête de 60mA) pour compenser le cycle de service réduit et maintenir la luminosité moyenne.
• Gestion thermique :Bien que la puissance dissipée par segment soit faible, la puissance totale de tous les segments allumés dans un chiffre peut s'additionner. Assurez une ventilation adéquate si l'afficheur est enfermé, surtout à haute température ambiante, pour empêcher la température de jonction de dépasser les limites de sécurité.
• Angle de vision :Le large angle de vision est un avantage, mais la conception mécanique du boîtier du produit (par exemple, la profondeur de la fenêtre d'affichage, l'utilisation de filtres ou de lentilles) peut affecter l'angle de vision effectif pour l'utilisateur final.

8. Comparaison et différenciation techniques

Le principal facteur de différenciation du LTD-5721AJF est son utilisation de la technologie semi-conductriceAlInGaPpour l'émission jaune-orange. Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED jaunes standard au Phosphure de Gallium (GaP), l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, ce qui se traduit par une plus grande luminosité pour le même courant de commande. Elle offre généralement également une meilleure saturation des couleurs et une meilleure stabilité en fonction de la température et de la durée de vie. Comparée aux afficheurs utilisant une lumière filtrée (par exemple, une LED blanche avec un filtre coloré), l'AlInGaP fournit une sortie spectrale plus pure et une efficacité plus élevée, car aucune lumière n'est perdue dans le processus de filtrage. La conception face grise/segments blancs offre une apparence professionnelle et à fort contraste, qu'elle soit allumée ou éteinte, ce qui peut être préférable aux faces avant vertes ou rouges dans certaines applications.

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

Q : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde d'émission de crête et la Longueur d'onde dominante ?

R : La longueur d'onde de crête est le pic physique du spectre lumineux émis. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur pour un observateur humain. Elles sont souvent proches mais pas identiques, surtout pour les LED avec des courbes spectrales asymétriques. La longueur d'onde dominante est plus pertinente pour l'appariement des couleurs.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un microcontrôleur 3,3V sans convertisseur de niveau ?

R : Peut-être, mais un calcul minutieux est nécessaire. Si les broches d'E/S du microcontrôleur peuvent absorber le courant de segment requis (par exemple, 10-20mA), et que vous utilisez une alimentation de 3,3V pour l'anode commune, la chute de tension directe (max 2,6V) ne laisse que 0,7V pour la résistance de limitation de courant. Cela donne une valeur de résistance très faible (par exemple, 35 ohms pour 20mA), ce qui peut être peu pratique et sensible aux variations de V_F. Une alimentation de 5V pour les anodes est plus typique et offre une meilleure marge pour un contrôle de courant stable.

Q : Que signifie \"Rapport d'appariement d'intensité lumineuse 2:1\" pour ma conception ?

R : Cela signifie qu'au sein d'une unité d'affichage, le segment le moins lumineux pourrait être deux fois moins lumineux que le segment le plus lumineux. Si une uniformité absolue est critique (par exemple, dans les équipements médicaux), vous devez sélectionner des appareils d'un bin plus serré ou mettre en œuvre un étalonnage logiciel de la luminosité pour chaque segment, ce qui est complexe. Pour de nombreuses applications, un rapport de 2:1 est acceptable et n'est pas visuellement gênant.

10. Exemple de cas d'utilisation pratique

Scénario : Conception d'un simple chronomètre/compte à rebours numérique.

Le LTD-5721AJF est un excellent choix pour afficher les minutes et les secondes (MM:SS). Un microcontrôleur peu coûteux peut être utilisé pour gérer la mesure du temps et piloter l'affichage. Les deux chiffres seraient multiplexés. L'anode commune pour le chiffre des \"minutes\" et celle des \"secondes\" seraient connectées à deux broches GPIO distinctes configurées en sorties, mises à l'état haut (via un transistor pour une capacité de courant plus élevée) une à la fois. Les sept lignes de cathode des segments (A-G) seraient connectées à sept autres broches GPIO configurées en drain ouvert ou activement mises à l'état bas, avec une résistance en série sur chaque ligne (ou une seule résistance sur le chemin de l'anode commune si l'uniformité de la luminosité est moins critique). Le logiciel du microcontrôleur met à jour le motif de segment pour le chiffre actif, puis commute rapidement vers l'autre chiffre. La couleur jaune-orange est souvent associée à la prudence ou à l'attention, ce qui la rend adaptée à un affichage de chronomètre. La haute luminosité assure sa visibilité dans diverses conditions d'éclairage.

11. Introduction au principe de fonctionnement

L'appareil fonctionne sur le principe del'électroluminescencedans une jonction p-n semi-conductrice. Le système de matériau AlInGaP a un gap direct correspondant aux énergies des photons dans la région jaune-orange du spectre visible (~2,0 eV). Lorsqu'une tension de polarisation directe dépassant le potentiel interne de la jonction est appliquée (la tension directe V_F), 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, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure détermine l'énergie du gap et donc la couleur (longueur d'onde) de la lumière émise. Le substrat GaAs non transparent absorbe toute lumière émise vers le bas, rendant l'appareil plus efficace dans la direction de vision prévue.

12. Tendances technologiques

Bien que l'AlInGaP reste une technologie haute performance pour les LED rouges, oranges et jaunes, le paysage plus large des technologies d'affichage continue d'évoluer. Pour les afficheurs numériques à sept segments, les tendances incluent : 1)Intégration plus élevée :Les modules avec circuits intégrés pilotes intégrés, contrôleurs et même interfaces de communication (I2C, SPI) deviennent plus courants, simplifiant la conception du système. 2)Technologies alternatives :Les segments à LED organiques (OLED) offrent des profils ultra-fins et de larges angles de vision, bien que la durée de vie et le coût puissent être des facteurs. 3)Miniaturisation et densité :Bien que 0,56 pouce soit une taille standard, il existe une demande pour des afficheurs plus petits (pour les appareils portables) et plus grands, à plus haute luminosité. 4)Options de couleur et RVB :Les afficheurs à sept segments multicolores ou en couleur complète utilisant des puces LED RVB permettent un changement de couleur dynamique, bien qu'ils nécessitent une électronique de commande plus complexe. Les avantages fondamentaux de la technologie LED - fiabilité, efficacité et robustesse à l'état solide - assurent sa pertinence continue dans les applications d'affichage numérique pour un avenir prévisible.