Fiche technique de l'afficheur LED LTD-2701JD - Hauteur de chiffre 0,28 pouce - Hyper Rouge - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTD-2701JD est un module d'afficheur à diodes électroluminescentes (LED) sept segments double chiffre. Sa fonction principale est de fournir une lecture numérique claire et lisible pour divers appareils et équipements électroniques. La technologie de base utilise le matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour produire une émission Hyper Rouge, caractérisée par une luminosité élevée et une excellente pureté de couleur. L'appareil présente un fond gris avec des segments blancs, améliorant le contraste et la lisibilité sous différentes conditions d'éclairage. Il est conçu comme un type à cathode commune, une configuration standard pour simplifier les circuits de commande multiplexés dans les applications multi-chiffres.

1.1 Caractéristiques clés et avantages principaux

• Hauteur de chiffre :0,28 pouce (7,0 mm), offrant une taille équilibrée pour une bonne visibilité sans consommation d'espace excessive.
• Uniformité des segments :Des segments continus et uniformes assurent un aspect de caractère cohérent sur les deux chiffres.
• Efficacité énergétique :Faible consommation d'énergie, le rendant adapté aux applications alimentées par batterie ou soucieuses de l'énergie.
• Performances optiques :Une luminosité élevée et un rapport de contraste élevé contribuent à une excellente lisibilité des caractères.
• Angle de vision :Un large angle de vision permet une lisibilité depuis diverses positions.
• Fiabilité :La construction à l'état solide offre une longue durée de vie opérationnelle et une résistance aux chocs et vibrations.
• Classement (Binning) :Les appareils sont catégorisés (binnés) selon l'intensité lumineuse, permettant une luminosité homogène dans les configurations multi-afficheurs.
• Conformité environnementale :Boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS (Restriction des substances dangereuses).

1.2 Marché cible et applications

Cet afficheur est destiné à être utilisé dans des équipements électroniques ordinaires. Les domaines d'application typiques incluent, sans s'y limiter :

• Instruments de test et de mesure (multimètres, alimentations).
• Appareils électroménagers (micro-ondes, fours, lave-linge).
• Panneaux de contrôle industriel et minuteries.
• Affichages d'état des équipements de communication.
• Accessoires automobiles du marché secondaire (par exemple, moniteurs de tension).
• Terminaux de point de vente et affichages numériques de base.

Il est spécifiquement noté qu'une consultation est requise pour les applications exigeant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé, comme dans l'aviation, le médical ou les systèmes de sécurité critiques.

2. Spécifications techniques et interprétation objective

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents à l'appareil peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces limites n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW maximum. Le dépassement peut entraîner une surchauffe et une dégradation accélérée de la puce LED.
• Courant direct de crête par segment :90 mA dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Cette valeur est pour des impulsions de courte durée, pas pour un fonctionnement continu.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Ce courant doit être déclassé linéairement de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) dépasse 25°C pour éviter l'emballement thermique.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C. L'appareil peut supporter ces extrêmes mais les performances optiques varieront avec la température.
• Condition de soudure :260°C pendant 3 secondes, mesuré à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) sous le plan d'assise. Ceci guide les processus de soudure à la vague ou par refusion.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont des paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C dans des conditions de test spécifiées.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :200-600 µcd à I_F=1mA. Cette large plage indique l'effet du processus de binning ; les concepteurs doivent tenir compte de la valeur minimale pour les calculs de visibilité.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :650 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique émise est la plus grande.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :639 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain comme correspondant à la couleur de la lumière, avec une tolérance de ±1 nm.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm. Ceci définit la pureté spectrale ; une largeur plus étroite indique une couleur plus monochromatique.
• Tension directe par puce (V_F) :2,1V (Min), 2,6V (Typ) à I_F=20mA, avec une tolérance de ±0,1V. Ceci est critique pour la conception du circuit de commande, surtout lors du multiplexage de plusieurs chiffres, pour assurer un courant constant.
• Courant inverse (I_R) :100 µA maximum à V_R=5V. La fiche technique avertit explicitement que la tension inverse est uniquement à des fins de test et que le fonctionnement en polarisation inverse continue doit être évité.
• Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse :2:1 maximum pour des zones lumineuses similaires à I_F=10mA. Ceci spécifie la variation de luminosité maximale admissible entre les segments d'un même afficheur.
• Diaphonie :≤ 2,5%. Ceci fait référence à l'illumination indésirable d'un segment non commandé due à une fuite électrique ou à un couplage optique.

2.3 Explication du système de binning

La fiche technique indique que le produit est \"Catégorisé pour l'intensité lumineuse.\" Cela implique un processus de binning où les LED sont triées en fonction de leur flux lumineux mesuré (en µcd) à un courant de test standard (probablement 1mA ou 10mA). Il est fortement recommandé d'utiliser des afficheurs du même bin d'intensité dans un assemblage pour éviter des différences de luminosité notables (manque d'homogénéité) entre unités adjacentes. Les concepteurs doivent spécifier le bin requis ou travailler avec les fournisseurs pour assurer la cohérence dans les applications multi-afficheurs.

3. Informations mécaniques et de conditionnement

3.1 Dimensions du boîtier

L'afficheur est conforme au format standard traversant DIP (Dual In-line Package). Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres (mm).
• La tolérance standard est de ±0,25 mm sauf indication contraire.
• La tolérance de décalage de l'extrémité des broches est de ±0,4 mm, importante pour l'alignement des trous du PCB.
• Défauts admissibles sur la face de l'afficheur : corps étranger sur segment ≤10 mils, contamination d'encre ≤20 mils, bulles dans le segment ≤10 mils.
• La flexion du réflecteur est limitée à ≤1% de sa longueur.

3.2 Connexion des broches et identification de la polarité

L'appareil possède 10 broches en une seule rangée. Le brochage est le suivant :

• Broche 1 : Anode du segment E
• Broche 2 : Anode du segment D
• Broche 3 : Anode du segment C
• Broche 4 : Anode du segment G (segment central)
• Broche 5 : Anode du point décimal (DP)
• Broche 6 : Cathode commune du Chiffre 2 (chiffre de droite)
• Broche 7 : Anode du segment A
• Broche 8 : Anode du segment B
• Broche 9 : Cathode commune du Chiffre 1 (chiffre de gauche)
• Broche 10 : Anode du segment F

La description \"Point décimal à droite\" confirme que le point décimal est associé au chiffre de droite. La configuration à cathode commune signifie que toutes les cathodes des LED d'un chiffre sont connectées en interne. Pour allumer un segment, une tension positive doit être appliquée à sa broche d'anode respective tandis que la broche de cathode commune du chiffre correspondant est mise à la masse.

3.3 Schéma de circuit interne

Le schéma interne montre deux ensembles indépendants de sept LED (plus une LED pour le point décimal), chaque ensemble partageant une connexion de cathode commune (broches 6 et 9). Cette structure est fondamentale pour le multiplexage : en activant séquentiellement une cathode (chiffre) à la fois et en présentant le motif pour ce chiffre sur les lignes d'anode, plusieurs chiffres peuvent être contrôlés avec moins de broches d'E/S.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux \"Courbes typiques des caractéristiques électriques/optiques.\" Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes typiques pour de tels dispositifs incluraient :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation exponentielle entre la tension directe (V_F) et le courant direct (I_F). La courbe se déplace avec la température.
• Intensité lumineuse en fonction du courant direct :Montre que la sortie lumineuse est approximativement linéaire avec le courant sur une plage, mais se sature à des courants plus élevés et se dégrade plus rapidement à cause de la chaleur.
• Intensité lumineuse en fonction de la température ambiante :Démontre la diminution de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente, soulignant la nécessité d'une gestion thermique et d'un déclassement du courant.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~650nm et la demi-largeur de ~20nm.

Ces courbes sont essentielles pour concevoir des pilotes qui fournissent une luminosité stable sur la plage de température de fonctionnement prévue.

5. Directives de soudure, assemblage et stockage

5.1 Soudure et assemblage

• Suivre le profil de soudure spécifié (260°C pendant 3 secondes).
• Éviter d'utiliser des outils ou méthodes inappropriés qui appliquent une force anormale sur le corps de l'afficheur.
• Si un film décoratif est appliqué, éviter qu'il ne soit en contact direct avec un panneau/couvercle avant, car une force externe pourrait le déplacer.

5.2 Conditions de stockage

Un stockage approprié est crucial pour éviter l'oxydation des broches.

• Afficheur LED standard (Traversant) :Dans l'emballage d'origine. Température : 5°C à 30°C. Humidité : Inférieure à 60% HR. Un stockage à long terme en dehors de ces conditions peut nécessiter un replaquage des broches oxydées. Si le sac barrière à l'humidité est ouvert pendant >6 mois, un séchage à 60°C pendant 48 heures est recommandé avant utilisation, avec assemblage dans la semaine.
• Afficheurs LED CMS (Note pour référence) :En sac scellé : 5-30°C,<60% HR. Une fois ouvert : Mêmes conditions, mais doit être utilisé dans les 168 heures (7 jours, Niveau MSL 3).

6. Considérations et précautions de conception d'application

6.1 Conception du circuit de commande

• Commande en courant constant :Fortement recommandée par rapport à la commande en tension constante pour assurer une intensité lumineuse constante quelles que soient les variations de V_Fentre les segments et avec la température.
• Limitation de courant :Le circuit doit limiter le courant à l'intérieur de la valeur nominale continue (25mA à 25°C, déclassée). Le dépassement provoque une dégradation rapide.
• Plage de tension :Le pilote doit s'adapter à toute la plage de V_F(environ 2,0V à 2,7V par segment) pour délivrer le courant souhaité.
• Protection contre la tension inverse :Le circuit doit protéger contre les tensions inverses ou les transitoires lors des cycles d'alimentation pour éviter la migration métallique et l'augmentation des fuites.
• Gestion thermique :Prendre en compte la température ambiante maximale (T_a) pour sélectionner un courant de fonctionnement sûr. Un dissipateur thermique peut être nécessaire dans les environnements à T_a environments.

6.2 Précautions environnementales et de manipulation

• Éviter les changements rapides de température ambiante dans les environnements humides pour empêcher la condensation sur l'afficheur.
• Sélectionner des afficheurs du même bin d'intensité lumineuse lors de l'utilisation de deux ou plus dans un assemblage pour assurer une luminosité uniforme.

7. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux anciennes technologies LED GaAsP ou GaP, l'AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) utilisé dans le LTD-2701JD offre des avantages significatifs :

• Efficacité et luminosité supérieures :L'AlInGaP offre une efficacité lumineuse supérieure, résultant en une luminosité plus élevée pour le même courant de commande.
• Meilleure pureté de couleur :L'émission Hyper Rouge (dominante 639-650nm) est plus saturée et visuellement distincte que les LED rouges standard.
• Stabilité thermique améliorée :Bien que toutes les LED perdent en efficacité avec la chaleur, l'AlInGaP a généralement une meilleure rétention des performances par rapport aux anciens matériaux.
• La conception à cathode commune avec des cathodes de chiffre séparées est une approche standard mais efficace pour le multiplexage, la différenciant des types à anode commune ou des afficheurs avec contrôleurs multiplexés en interne.

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

Q : Puis-je commander cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?

R : Non. Sans une résistance de limitation de courant, connecter 5V directement à une anode détruirait probablement la LED à cause d'un courant excessif. Vous devez utiliser une résistance en série ou, de préférence, un pilote à courant constant. La valeur de la résistance dépend de votre tension d'alimentation, du V_Fde la LED, et du I_F.

Q : Pourquoi la commande en courant constant est-elle recommandée ?

R : La luminosité d'une LED est principalement fonction du courant, pas de la tension. La tension directe (V_F) peut varier d'une puce à l'autre et diminue avec l'augmentation de la température. Une source de courant constant assure une luminosité stable en ajustant automatiquement la tension pour maintenir le courant défini, compensant ces variations.

Q : Que signifie \"Cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms\" pour la valeur de courant de crête ?

R : Cela signifie que vous pouvez pulser brièvement la LED avec jusqu'à 90mA, mais l'impulsion ne doit pas être plus large que 0,1 milliseconde, et le courant moyen dans le temps ne doit pas dépasser l'équivalent d'un cycle de service de 1/10 (par exemple, 0,1ms allumé, 0,9ms éteint). Ce n'est pas pour un éclairage continu.

Q : Comment contrôler les deux chiffres indépendamment ?

R : Vous utilisez le multiplexage. Dans un cycle : 1) Réglez les broches d'anode (1,2,3,4,5,7,8,10) sur le motif du Chiffre 1. 2) Mettez la broche de cathode 9 (Chiffre 1) à la masse (ground) tout en gardant la broche de cathode 6 (Chiffre 2) haute (déconnectée). 3) Allumez pendant un court instant (par exemple, 5ms). 4) Éteignez le Chiffre 1. 5) Réglez les anodes sur le motif du Chiffre 2. 6) Mettez la broche de cathode 6 à la masse et la broche 9 haute. 7) Allumez. Répétez ce cycle rapidement (>60Hz) pour créer l'illusion que les deux chiffres sont allumés en continu.

9. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un affichage numérique simple pour voltmètre (0-99V).

1. Sélection des composants :Le LTD-2701JD est choisi pour sa capacité à 2 chiffres, sa bonne luminosité et son boîtier traversant pour le prototypage.
2. Circuit de commande :Un microcontrôleur (par exemple, un ATmega328P) est utilisé. Ses broches d'E/S ne peuvent pas fournir/absorber suffisamment de courant pour tous les segments à la fois. Par conséquent, un schéma de multiplexage est mis en œuvre en utilisant deux transistors NPN (par exemple, 2N3904) pour absorber les courants de cathode des Chiffres 1 et 2. Les anodes des segments sont connectées au microcontrôleur via des résistances de limitation de courant (par exemple, 150Ω pour une alimentation 5V, visant ~20mA par segment : R = (5V - 2,6V) / 0,02A ≈ 120Ω, en utilisant 150Ω par sécurité).
3. Logiciel :Le firmware lit la tension via un CAN, la convertit en deux chiffres BCD, et commande l'afficheur en utilisant une interruption de temporisateur pour le multiplexage à 100Hz.
4. Considérations :La tolérance de tension directe signifie que la luminosité peut varier légèrement entre les segments. L'utilisation de pilotes à courant constant (comme des circuits intégrés dédiés) au lieu de résistances améliorerait l'uniformité. Les conseils de stockage sont suivis en commandant de petites quantités pour éviter un stockage à long terme.

10. Introduction au principe de fonctionnement

Une diode électroluminescente (LED) est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction est appliquée, les électrons de la région n et les trous de la région p sont injectés à travers la jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent dans la région active, l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. L'AlInGaP a une bande interdite correspondant à la lumière rouge. Dans un afficheur sept segments, plusieurs puces LED individuelles sont montées et câblées pour former les segments standard (A-G et DP). La configuration à cathode commune connecte en interne toutes les cathodes des LED appartenant à un chiffre.

11. Tendances technologiques

L'industrie des afficheurs LED continue d'évoluer. Bien que les afficheurs traversants comme le LTD-2701JD restent pertinents pour le prototypage, les réparations et certaines applications, les tendances plus larges incluent :

• Miniaturisation et domination des CMS :Les boîtiers à montage en surface (CMS) deviennent la norme pour l'assemblage automatisé, offrant une taille plus petite et un profil plus bas.
• Contrôleurs intégrés :Les afficheurs avec circuits intégrés de commande intégrés (comme les modules compatibles MAX7219) simplifient l'interface avec le microcontrôleur en gérant le multiplexage et le décodage en interne.
• Matériaux à plus haute efficacité :Le développement continu de matériaux comme l'InGaN pour le bleu/vert et l'amélioration des LED AlInGaP et des LED blanches à conversion de phosphore poussent l'efficacité (lumens par watt) plus haut.
• Facteurs de forme flexibles et novateurs :Les développements dans les substrats flexibles et les micro-LED permettent de nouvelles formes d'afficheurs et des densités ultra-élevées.

Pour sa catégorie, le LTD-2701JD représente une solution mature et fiable basée sur la technologie AlInGaP bien maîtrisée, adaptée là où son facteur de forme spécifique et son interface électrique sont requis.