Fiche technique de l'afficheur LED LTD-4708JS - Hauteur de chiffre 0,4 pouce - AlInGaP Jaune - Tension directe 2,6V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTD-4708JS est un module d'affichage alphanumérique à sept segments et deux chiffres, 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 le matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour produire une émission de lumière jaune. Ce système de matériaux est reconnu pour son haut rendement et son excellente pureté de couleur dans le spectre jaune-orange-rouge. L'appareil est doté d'une face avant grise avec des marquages de segments blancs, ce qui améliore le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Il est catégorisé en fonction de l'intensité lumineuse, garantissant ainsi des niveaux de luminosité constants d'un lot de production à l'autre pour une apparence uniforme dans les applications multi-unités.

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 1 mA par segment, l'intensité lumineuse moyenne varie d'un minimum de 200 μcd à une valeur typique de 650 μcd. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 588 nm, avec une longueur d'onde dominante (λd) de 587 nm, plaçant fermement la sortie dans la région jaune du spectre visible. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 15 nm, indiquant une bande passante relativement étroite et une bonne saturation des couleurs. Le rapport d'appariement de l'intensité lumineuse entre les segments est spécifié à un maximum de 2:1, ce qui est crucial pour assurer une luminosité uniforme sur tous les segments d'un chiffre.

2.2 Paramètres électriques et thermiques

Sur le plan électrique, chaque segment LED a une tension directe (VF) allant de 2,05V à 2,6V pour un courant de commande de 20 mA. Les valeurs maximales absolues définissent les limites opérationnelles : le courant direct continu par segment est de 25 mA à 25°C, avec une dégradation linéaire de 0,33 mA/°C à mesure que la température ambiante augmente. Le courant direct de crête, autorisé en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms), est de 60 mA. La dissipation de puissance maximale par segment est de 70 mW. L'appareil peut supporter une tension inverse allant jusqu'à 5V par segment, avec un courant inverse (IR) inférieur à 100 μA à cette tension. La plage de température de fonctionnement et de stockage est spécifiée de -35°C à +85°C, indiquant une robustesse pour les environnements industriels et grand public.

3. Explication du système de classement (binning)

La fiche technique indique que l'appareil est "catégorisé pour l'intensité lumineuse." Cela implique un processus de classement ou de tri après fabrication. Les LED sont généralement testées et regroupées (binnées) en fonction de paramètres clés comme l'intensité lumineuse et la tension directe pour garantir l'uniformité. Bien que les détails spécifiques des codes de bin ne soient pas fournis dans cet extrait, un tel système permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec une luminosité étroitement appariée, évitant ainsi des variations perceptibles entre les chiffres ou les segments d'un réseau, ce qui est crucial pour l'uniformité esthétique et fonctionnelle des produits finis.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux "Courbes caractéristiques électriques/optiques typiques." Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, ces courbes illustrent généralement la relation entre le courant direct (IF) et l'intensité lumineuse (IV), la tension directe (VF) en fonction de la température, et la distribution angulaire de la lumière (diagramme d'angle de vision). Ces courbes sont essentielles pour que les concepteurs comprennent le comportement non linéaire des LED. Par exemple, la courbe IV montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant mais peut saturer à des courants plus élevés. La courbe de dégradation thermique est vitale pour la conception de la gestion thermique afin d'assurer la longévité et des performances stables.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions et contour

Le dessin du boîtier (référencé mais non détaillé) fournit les dimensions physiques de l'afficheur. La spécification principale est une hauteur de chiffre de 0,4 pouce (10,0 mm). Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Ces informations sont cruciales pour la conception de l'empreinte PCB et pour s'assurer que l'afficheur s'intègre correctement dans le boîtier du produit.

5.2 Configuration des broches et polarité

L'appareil a une configuration à 10 broches. Il utilise une architecture à cathode commune duplex, ce qui signifie qu'il y a deux broches de cathode commune distinctes—une pour chaque chiffre (broches 4 et 9). Les anodes pour les segments A à G et le point décimal (D.P.) sont sur des broches individuelles. Le brochage spécifique est : 1(C), 2(D.P.), 3(E), 4(Cathode Chiffre 2), 5(D), 6(F), 7(G), 8(B), 9(Cathode Chiffre 1), 10(A). L'identification correcte des broches cathode et anode est essentielle pour éviter les dommages par polarisation inverse lors de l'assemblage du circuit.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

Les valeurs maximales absolues incluent un paramètre de soudage critique : l'appareil peut supporter une température de soudure maximale de 260°C pendant une durée maximale de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise. Cette recommandation est destinée aux procédés de soudure à la vague ou de soudure manuelle. Pour le soudage par refusion, un profil avec une température de pointe inférieure à cette limite et des vitesses de montée contrôlées doit être utilisé. Une exposition prolongée à des températures élevées peut endommager les fils de liaison internes, les puces LED ou le boîtier plastique.

7. Recommandations d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur convient à un large éventail d'applications nécessitant des indicateurs numériques compacts et à faible consommation. Les utilisations courantes incluent les panneaux d'instrumentation (par exemple, multimètres, fréquencemètres), les appareils grand public (micro-ondes, lave-linge, thermostats), les affichages de contrôle industriel et les dispositifs électroniques portables. La luminosité élevée et le large angle de vision le rendent lisible aussi bien dans des environnements sombres que très éclairés.

7.2 Considérations de conception

Limitation de courant :Des résistances de limitation de courant externes sont obligatoires pour chaque anode de segment ou ligne de cathode commune afin de régler la luminosité souhaitée et d'éviter de dépasser le courant direct continu maximal. La valeur de la résistance est calculée en fonction de la tension d'alimentation (Vcc), de la tension directe de la LED (VF ~2,6V max) et du courant direct souhaité (par exemple, 10-20 mA).
Multiplexage :L'architecture à cathode commune est idéale pour les circuits de commande multiplexés. En activant séquentiellement une cathode (chiffre) à haute fréquence (typiquement >100 Hz) tout en fournissant les données de segment appropriées aux anodes, deux chiffres peuvent être contrôlés avec un nombre réduit de broches d'E/S par rapport à une commande statique. Cela réduit également la consommation électrique moyenne.
Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique mais doit être pris en compte lors de la conception mécanique pour aligner le cône de vision optimal de l'afficheur avec la ligne de vue attendue de l'utilisateur.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED standard GaAsP ou GaP, l'AlInGaP offre un rendement lumineux significativement plus élevé, ce qui se traduit par une plus grande luminosité pour le même courant d'entrée. La couleur jaune produite est plus saturée et pure. Comparé aux afficheurs à un seul chiffre, cette unité à deux chiffres économise de l'espace sur le PCB et simplifie l'assemblage. La catégorisation (binning) pour l'intensité lumineuse est un facteur différenciant clé par rapport aux composants non binnés, offrant aux concepteurs des performances prévisibles essentielles pour les produits de qualité professionnelle.

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

Q : Quelle valeur de résistance dois-je utiliser pour commander un segment à 15 mA avec une alimentation de 5V ?
R : En utilisant la loi d'Ohm : R = (Vcc - VF) / IF. En supposant une VF typique de 2,3V, R = (5V - 2,3V) / 0,015A ≈ 180 Ω. Utilisez toujours la VF maximale de la fiche technique (2,6V) pour une conception prudente : R = (5V - 2,6V) / 0,015A ≈ 160 Ω. Une résistance standard de 150 Ω ou 180 Ω serait appropriée, en vérifiant la dissipation de puissance réelle dans la résistance.
Q : Puis-je commander cet afficheur directement depuis une broche d'un microcontrôleur ?
R : Non. Les broches des microcontrôleurs ne peuvent généralement pas fournir ou absorber le courant requis (jusqu'à 25 mA par segment, potentiellement beaucoup plus pour plusieurs segments sur un chiffre). Vous devez utiliser des transistors de commande (pour la commutation de cathode commune) et/ou des circuits intégrés dédiés au pilotage de LED pour fournir un courant adéquat et mettre en œuvre le multiplexage.
Q : Quel est l'objectif de la spécification "Courant direct de crête" ?
R : Cette spécification permet des impulsions de courant brèves supérieures à la valeur nominale en courant continu, qui peuvent être utilisées dans les circuits multiplexés pour atteindre une luminosité de crête plus élevée pendant le court temps d'activation de chaque chiffre. Le courant moyen dans le temps doit toujours rester dans les limites des valeurs nominales continues.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Prenons l'exemple de la conception d'un simple compteur à deux chiffres. Le circuit impliquerait un microcontrôleur générant la séquence de comptage. Deux transistors NPN (ou un réseau de transistors double) seraient utilisés pour évacuer le courant via les broches de cathode commune (Chiffres 1 & 2), contrôlés par des GPIO séparés du microcontrôleur configurés en mode drain ouvert ou collecteur ouvert. Les sept anodes de segments (A-G) seraient connectées à d'autres GPIO via des résistances de limitation de courant individuelles (par exemple, 150Ω). Le micrologiciel mettrait en œuvre le multiplexage : activer le transistor pour le Chiffre 1, configurer les GPIO pour allumer les segments nécessaires à la valeur du premier chiffre, attendre quelques millisecondes, puis désactiver le Chiffre 1, activer le Chiffre 2, configurer les segments pour la valeur du deuxième chiffre, et répéter. Ce cycle crée la perception que les deux chiffres sont continuellement allumés.

11. Introduction au principe de fonctionnement

L'appareil fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode (environ 2V pour l'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. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur—l'AlInGaP dans ce cas, qui est conçu pour émettre dans le spectre jaune. Chacun des sept segments (plus le point décimal) contient une ou plusieurs de ces minuscules puces LED. La configuration à cathode commune signifie que les cathodes (bornes négatives) de toutes les LED d'un chiffre sont connectées en interne, permettant d'activer ou de désactiver le chiffre entier par un seul interrupteur.

12. Tendances et contexte technologiques

La technologie AlInGaP représente une avancée significative par rapport aux matériaux LED antérieurs pour la lumière rouge, orange et jaune. Elle offre un rendement plus élevé et une meilleure stabilité thermique. Bien que cette fiche technique concerne un composant discret, la tendance dans la technologie d'affichage va vers une plus grande intégration, comme des modules multi-chiffres avec pilotes intégrés et interfaces série (I2C, SPI). De plus, pour les indicateurs jaunes, des LED blanches à conversion de phosphore ou des LED à émission directe basées sur InGaN couvrant un spectre plus large sont parfois utilisées. Cependant, pour les applications nécessitant une lumière jaune pure et efficace avec une commande directe simple, l'AlInGaP reste un choix pertinent et fiable. Les principes de multiplexage, de limitation de courant et de gestion thermique discutés ici sont fondamentaux et s'appliquent à une grande variété de technologies d'affichage à base de LED.