Fiche technique de l'afficheur LED 7 segments double chiffre LTD-3506KR - Hauteur de chiffre 7,62 mm - Tension directe 2,6 V - Puissance 75 mW - Couleur rouge super

1. Vue d'ensemble du produit

L'appareil 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 dans diverses applications électroniques. Le composant principal utilise des matériaux semi-conducteurs avancés pour atteindre ses performances optiques.

1.1 Avantages clés et marché cible

Cet afficheur offre plusieurs avantages clés qui le rendent adapté à une gamme d'applications. Il présente un design de segments continu et uniforme, ce qui améliore l'apparence des caractères et leur lisibilité. L'appareil fonctionne avec de faibles besoins en énergie, contribuant à l'efficacité énergétique des produits finaux. Il délivre une luminosité et un contraste élevés, assurant la visibilité même dans des conditions de fort éclairage. Un large angle de vision permet de lire l'afficheur depuis différentes positions. La construction à l'état solide offre une fiabilité inhérente et une longue durée de vie opérationnelle. L'intensité lumineuse est catégorisée, permettant une cohérence de luminosité entre les lots de production. Enfin, le boîtier est conforme aux exigences sans plomb.

Le marché cible de ce composant comprend l'électronique grand public, l'instrumentation industrielle, les tableaux de bord automobiles, les équipements de test et de mesure, et tout appareil nécessitant un affichage numérique compact et fiable.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres techniques de l'appareil tels que définis dans sa fiche de spécifications.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

La performance optique est centrale pour la fonction de l'afficheur. La couleur primaire émise se situe dans le spectre rouge, obtenue grâce à des matériaux semi-conducteurs spécifiques. La longueur d'onde d'émission de crête typique est d'environ 639 nanomètres (nm) lorsqu'elle est pilotée par un courant direct de 20 milliampères (mA). La longueur d'onde dominante est spécifiée à 631 nm. La demi-largeur de raie spectrale, qui indique la pureté ou l'étendue de la couleur émise, est de 240 nm. L'intensité lumineuse moyenne, une mesure de la luminosité perçue, est catégorisée. À un courant direct de 1 mA, l'intensité varie d'un minimum de 350 microcandelas (μcd) à un maximum de 860 μcd. À un courant de commande plus élevé de 10 mA, une valeur typique de 11150 μcd est notée. Un rapport d'appariement d'intensité lumineuse de 2:1 (maximum/minimum) est spécifié pour les segments d'une même zone lumineuse à 1 mA, garantissant l'uniformité visuelle.

2.2 Paramètres électriques

Les caractéristiques électriques définissent les conditions de fonctionnement et les limites de l'appareil. Les valeurs absolues maximales fixent les limites pour un fonctionnement sûr. La dissipation de puissance par segment ne doit pas dépasser 75 milliwatts (mW). Le courant direct de crête par segment est limité à 90 mA en conditions pulsées (1 kHz, rapport cyclique de 10%). Le courant direct continu par segment est nominalement de 25 mA à 25°C, avec un facteur de déclassement de 0,33 mA par degré Celsius au-dessus de 25°C. La tension directe par segment, mesurée à 20 mA, a une valeur typique de 2,6 volts (V) et un maximum de 2,6 V (avec un minimum de 2,0 V). Le courant inverse par segment est limité à un maximum de 100 microampères (μA) sous une tension inverse de 5V ; il est crucial de noter qu'il s'agit d'une condition de test et que l'appareil n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse continue.

2.3 Spécifications thermiques et environnementales

L'appareil est conçu pour fonctionner dans une plage de température ambiante de -35°C à +85°C. La plage de température de stockage est identique. Ces valeurs garantissent la fonctionnalité dans des environnements à la fois sévères et standards. Des profils de température de soudure spécifiques sont fournis pour éviter les dommages lors de l'assemblage : la soudure à la vague ne doit pas dépasser 260°C pendant un maximum de 5 secondes mesurées à 1,6 mm sous le plan d'assise, tandis que la soudure manuelle ne doit pas dépasser 295°C ±5°C pendant un maximum de 3 secondes au même point de référence.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique indique que les appareils sont catégorisés selon leur intensité lumineuse. Il s'agit d'une pratique courante de classement où les LED d'un lot de production sont triées ("binnées") en fonction de leur flux lumineux mesuré. Cela garantit aux clients de recevoir des afficheurs avec des niveaux de luminosité cohérents. La spécification d'un rapport d'appariement d'intensité maximum/minimum de 2:1 pour les segments garantit en outre l'uniformité visuelle au sein d'un même appareil. Bien que non explicitement détaillés pour la longueur d'onde ou la tension directe dans ce document, de tels paramètres sont souvent étroitement contrôlés en fabrication pour respecter les valeurs typiques et min/max publiées.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de caractéristiques électriques et optiques typiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, les courbes standard pour de tels appareils illustreraient typiquement la relation entre le courant direct et l'intensité lumineuse (montrant l'augmentation du flux lumineux avec le courant), la relation entre la tension directe et le courant direct, et la variation de l'intensité lumineuse avec la température ambiante. Ces courbes sont essentielles pour les concepteurs afin d'optimiser les conditions de pilotage pour la luminosité et l'efficacité souhaitées tout en restant dans les limites opérationnelles de l'appareil.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions physiques et tolérances

L'appareil a une hauteur de chiffre de 0,3 pouce (7,62 mm). Les dimensions du boîtier sont fournies dans un dessin avec toutes les mesures en millimètres. Les tolérances standard sont de ±0,25 mm sauf indication contraire. Les notes mécaniques supplémentaires incluent une tolérance de décalage de l'extrémité des broches de ±0,4 mm, des limites sur les corps étrangers et la contamination par l'encre sur la surface des segments, une limite sur la flexion du réflecteur et une limite sur les bulles dans le matériau des segments. Un diamètre de trou de carte de circuit imprimé (PCB) de 1,0 mm est recommandé pour un ajustement optimal.

5.2 Configuration des broches et identification de la polarité

L'appareil possède 10 broches dans une configuration de boîtier double en ligne. Il présente une architecture à cathode commune, avec une cathode commune pour chaque chiffre (Chiffre 1 et Chiffre 2). Le schéma de circuit interne montre l'interconnexion des anodes de segment (A, B, C, D, E, F, G) et des points décimaux (DP) pour les deux chiffres avec les numéros de broches spécifiques. Le tableau de connexion des broches cartographie clairement chaque numéro de broche à sa fonction (par exemple, Broche 1 : Anode pour G1,G2 ; Broche 4 : Cathode commune pour le Chiffre 2 ; Broche 7 : Cathode commune pour le Chiffre 1). Ces informations sont cruciales pour une disposition correcte du PCB et une interface système adéquate.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Comme mentionné dans les spécifications thermiques, le strict respect des limites de température et de temps de soudure est primordial pour éviter les dommages thermiques aux puces LED, aux fils de liaison ou au boîtier plastique. La taille de trou de PCB recommandée (1,0 mm) doit être utilisée pour assurer un alignement mécanique correct et une bonne formation des joints de soudure. Les concepteurs doivent suivre les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) lors de la manipulation. Pour le stockage, la plage de température spécifiée de -35°C à +85°C doit être maintenue dans un environnement sec.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur double chiffre est idéal pour les applications nécessitant une lecture numérique compacte à deux chiffres. Les utilisations courantes incluent : multimètres numériques, fréquencemètres, affichages d'horloge (affichant les minutes ou secondes), régulateurs de température, petites balances, indicateurs de niveau de charge de batterie et affichages d'état de panneaux de contrôle.

7.2 Considérations et notes 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 anode de segment ou ligne de cathode commune afin de régler la luminosité souhaitée et de s'assurer que le courant direct continu par segment ne dépasse pas 25 mA (déclassé pour la température). La valeur peut être calculée en utilisant la tension d'alimentation, la tension directe de la LED (Vf ~2,6V) et le courant cible.Circuit de pilotage :Un microcontrôleur ou un circuit intégré pilote d'afficheur dédié est nécessaire pour multiplexer les deux chiffres. Cela implique d'activer séquentiellement une cathode commune à la fois tout en présentant les données de segment pour ce chiffre, à une fréquence suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (typiquement >60 Hz).Diaphonie :La fiche technique spécifie une diaphonie de ≤2,5%. Cela fait référence à l'illumination non désirée d'un segment dans le chiffre non sélectionné en raison de fuites ou de couplage capacitif. Un timing de multiplexage et une force de pilotage appropriés aident à minimiser cet effet.Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique mais doit être pris en compte lors de la conception du boîtier mécanique pour s'aligner avec la ligne de vue typique de l'utilisateur.

8. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED GaP monochromes, l'utilisation du matériau AlInGaP offre une luminosité et une efficacité supérieures pour l'émission rouge. Le visage gris avec des segments blancs est un choix de conception qui améliore le contraste par rapport aux visages entièrement noirs ou gris, surtout en lumière ambiante. La catégorisation de l'intensité lumineuse est un facteur différenciant clé qui fournit des niveaux de luminosité prévisibles, ce qui n'est pas toujours garanti avec des afficheurs non classés. Le boîtier sans plomb assure la conformité avec les réglementations environnementales modernes (RoHS).

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

Q : Quelle valeur de résistance dois-je utiliser pour piloter un segment à 10 mA à partir d'une alimentation de 5V ?

R : En utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - Vf) / I. R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohms. Une résistance standard de 240Ω ou 220Ω serait appropriée.

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

R : Non. Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. L'application d'une tension constante proche ou supérieure à Vf sans résistance en série entraînera un courant excessif, risquant de dépasser la valeur absolue maximale et de détruire le segment.

Q : Que signifie "cathode commune" pour ma conception de circuit ?

R : Dans un afficheur à cathode commune, toutes les cathodes (bornes négatives) des LED d'un chiffre sont connectées ensemble en interne. Pour illuminer un chiffre, vous devez connecter sa broche de cathode commune à la masse (niveau logique bas) et appliquer une tension positive (via une résistance de limitation de courant) à l'anode du segment que vous souhaitez allumer. C'est l'inverse d'un afficheur à anode commune.

Q : Comment obtenir les points décimaux ?

R : Le schéma de circuit interne montre les anodes de point décimal (DP) pour chaque chiffre. Celles-ci sont contrôlées indépendamment, tout comme les segments principaux (A-G). Pour allumer un point décimal, vous devez piloter sa broche d'anode correspondante tandis que la cathode commune de son chiffre est active.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Considérez la conception d'un simple compteur à deux chiffres utilisant un microcontrôleur. Les broches d'E/S du microcontrôleur seraient connectées aux anodes de segment (A1/A2 à G1/G2, et DP1/DP2) via des résistances de limitation de courant. Deux autres broches d'E/S seraient connectées aux deux broches de cathode commune (Cathode Chiffre 1 et Chiffre 2). Le micrologiciel implémenterait une routine de multiplexage : définir le motif de segment pour le Chiffre 1 sur les lignes d'anode, activer (mettre à la masse) la broche de cathode du Chiffre 1 pendant quelques millisecondes, puis la désactiver. Ensuite, définir le motif de segment pour le Chiffre 2, activer la broche de cathode du Chiffre 2, et répéter. Le cycle doit être suffisamment rapide pour apparaître comme un nombre à deux chiffres stable à l'œil humain. Le courant par segment doit être calculé en fonction de la valeur de la résistance et du rapport cyclique du multiplexage pour s'assurer que la dissipation de puissance moyenne reste dans les limites.

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 potentiel de diffusion de la jonction est appliquée (la tension directe Vf), des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans une LED AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), cet événement de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière) dans la gamme de longueurs d'onde du rouge. La composition spécifique des couches AlInGaP détermine la couleur exacte (longueur d'onde) de la lumière émise. Chaque segment de l'afficheur contient une ou plusieurs de ces minuscules puces LED. Le boîtier plastique sert à encapsuler les puces, fournir une protection mécanique et agir comme une lentille pour façonner le flux lumineux pour une visualisation optimale.

12. Tendances et évolutions technologiques

Bien que cet appareil spécifique utilise la technologie AlInGaP pour l'émission rouge, le marché plus large des afficheurs LED continue d'évoluer. Les tendances incluent le développement de matériaux encore plus efficaces, conduisant à une consommation d'énergie plus faible pour la même luminosité. Il y a une poussée vers une densité de pixels plus élevée et une capacité en couleurs complètes dans les afficheurs multi-segments et à matrice de points. L'intégration de l'électronique de pilotage directement dans le boîtier de l'afficheur ("afficheurs intelligents") simplifie la conception du système. De plus, les avancées dans les matériaux d'emballage visent une meilleure gestion thermique, permettant des courants de pilotage et une luminosité plus élevés, ainsi qu'une fiabilité améliorée sur une plage de températures plus large. Le principe fondamental de l'émission de lumière à l'état solide demeure, mais les niveaux de performance et d'intégration continuent d'augmenter.