Fiche technique de l'afficheur LED LTD-4608JS - Hauteur de chiffre 0,4 pouce - Jaune AlInGaP - Tension directe 2,6V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTD-4608JS est un module d'affichage alphanumérique à sept segments et deux chiffres, conçu pour les applications nécessitant des affichages numériques clairs et lumineux. Sa fonction principale est de représenter visuellement deux chiffres (0-9) et un point décimal à l'aide de segments LED individuels. La technologie de base utilise le matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour produire une émission de lumière jaune. Ce système de matériaux est reconnu pour son haut rendement et son excellente luminosité par rapport aux technologies LED traditionnelles. Le dispositif présente 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, permettant une sélection cohérente en production de série.

1.1 Avantages principaux et marché cible

L'afficheur offre plusieurs avantages clés qui le rendent adapté à une gamme d'applications. Sa faible consommation d'énergie en fait un choix idéal pour les appareils fonctionnant sur batterie ou sensibles à l'énergie. La haute luminosité et le contraste, associés à un large angle de vision, assurent une lisibilité sous divers angles, ce qui est crucial pour l'électronique grand public, l'instrumentation et les panneaux de contrôle industriel. La fiabilité à l'état solide des LED se traduit par une longue durée de vie opérationnelle et une résistance aux chocs et vibrations, contrairement aux afficheurs mécaniques ou à fluorescence sous vide. Les segments continus et uniformes offrent une apparence esthétique agréable. Les marchés cibles principaux incluent les appareils électroniques portables, les équipements de test et de mesure, les tableaux de bord automobiles (pour les indicateurs non critiques), les appareils électroménagers et les terminaux de point de vente où un affichage numérique clair et fiable est nécessaire.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

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

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances photométriques sont centrales pour la fonction de l'afficheur. L'Intensité lumineuse moyenne (Iv)est spécifiée entre 200 et 650 µcd pour un courant direct (IF) de 1mA. Cette large plage indique un processus de tri ; les concepteurs doivent en tenir compte ou spécifier des plages plus serrées pour une apparence uniforme sur plusieurs afficheurs. LaLongueur d'onde d'émission de crête (λp)est de 588 nm, et laLongueur d'onde dominante (λd)est de 587 nm, toutes deux mesurées à IF=20mA. Ces valeurs définissent le point de couleur jaune. LaLargeur à mi-hauteur de la raie spectrale (Δλ)de 15 nm indique une bande passante spectrale relativement étroite, résultant en une couleur jaune saturée. LeRapport d'appariement de l'intensité lumineuse (IV-m)maximum de 2:1 définit la variation de luminosité admissible entre les segments d'un même dispositif, impactant l'uniformité globale.

2.2 Paramètres électriques

Les spécifications électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement. LaTension directe par segment (VF)a une valeur typique de 2,6V à IF=20mA. Ce paramètre est crucial pour concevoir le réseau de résistances limitatrices de courant. LeCourant inverse par segment (IR)est au maximum de 100 µA à VR=5V, indiquant le courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse, généralement négligeable en fonctionnement normal. Ces paramètres doivent être considérés conjointement avec les valeurs maximales absolues pour garantir un fonctionnement fiable.

2.3 Caractéristiques thermiques et valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. LeCourant direct continu par segmentest de 25 mA à 25°C, avec un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C. Cela signifie que le courant continu admissible diminue lorsque la température ambiante (Ta) augmente au-dessus de 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant maximum serait d'environ 25 mA - (0,33 mA/°C * (85-25)°C) = 5,2 mA. LeCourant direct de crêteest de 60 mA mais uniquement dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms). LaDissipation de puissance par segmentest de 70 mW. La plage de température de fonctionnement et de stockage est de -35°C à +85°C, définissant les limites environnementales d'utilisation et de non-fonctionnement. La température de soudure (260°C max pendant 3 secondes) est critique pour les processus d'assemblage de PCB.

3. Explication du système de tri

La fiche technique indique que le dispositif est \"catégorisé pour l'intensité lumineuse.\" Cela implique un processus de tri ou de classement post-fabrication. Bien que des codes de tri spécifiques ne soient pas fournis dans ce document, le tri typique pour de tels afficheurs implique de classer les unités en fonction de l'intensité lumineuse mesurée à un courant de test standard (par exemple, 1mA, comme indiqué dans les caractéristiques). Cela garantit que les concepteurs s'approvisionnant en plusieurs unités peuvent obtenir des niveaux de luminosité cohérents dans leurs produits. Les ingénieurs doivent consulter le fabricant pour des spécifications de tri détaillées ou des données spécifiques au lot si l'uniformité est une exigence de conception critique.

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 standard pour de telles LED incluraient typiquement :

• Courbe IV (Courant vs. Tension directe) :Montre la relation exponentielle, aidant à déterminer la résistance dynamique et la chute de tension précise à différents courants de fonctionnement.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (Iv-IF) :Démontre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, généralement selon une relation quasi-linéaire dans la plage de fonctionnement, aidant au calibrage de la luminosité et aux calculs de rendement.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante (Iv-Ta) :Montre la diminution de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente, ce qui est vital pour concevoir des applications fonctionnant dans des environnements à haute température.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, confirmant les longueurs d'onde de crête et dominantes et la forme du spectre d'émission.

Ces courbes sont essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard et pour optimiser le circuit d'attaque pour les performances et la longévité.

5. Informations mécaniques et de boîtier

Le boîtier du dispositif est défini par un dessin de cotes détaillé (en millimètres). Les caractéristiques clés incluent l'encombrement global, la hauteur de l'afficheur, l'espacement entre les deux chiffres, et l'emplacement et le diamètre des trous ou broches de montage. Le schéma de connexion des broches est crucial : il s'agit d'une configuration à 10 broches avec deux anodes communes (une pour chaque chiffre) et des cathodes individuelles pour les segments A-G et le point décimal (D.P.). Le schéma de circuit interne montre l'agencement multiplexé : tous les segments correspondants (par exemple, tous les segments 'A') entre les deux chiffres sont connectés en interne à une seule broche de cathode. L'anode de chaque chiffre est contrôlée séparément (Broche 9 pour le Chiffre 1, Broche 4 pour le Chiffre 2). Cette conception de multiplexage réduit le nombre de broches de pilotage requises de 15 (7 segments + DP par chiffre, plus deux masses) à 10, simplifiant le circuit d'interface.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La principale considération d'assemblage est le processus de soudure. La valeur maximale absolue spécifie que la température de soudure ne doit pas dépasser 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6mm (1/16 de pouce) sous le plan d'assise. Il s'agit d'une spécification standard pour la soudure à la vague ou la soudure manuelle. Pour la soudure par refusion, un profil standard sans plomb avec une température de crête inférieure à 260°C doit être utilisé, en veillant à ce que le temps au-dessus du liquidus soit contrôlé pour minimiser la contrainte thermique sur les puces LED et le boîtier plastique. Une manipulation appropriée pour éviter les décharges électrostatiques (ESD) est recommandée, bien que la fiche technique ne spécifie pas de cote ESD. Le stockage doit se faire dans la plage de température spécifiée (-35°C à +85°C) dans un environnement à faible humidité pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui pourrait provoquer un \"effet pop-corn\" pendant la refusion.

7. Recommandations d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est bien adapté à toute application nécessitant un affichage numérique compact, lumineux et à deux chiffres. Exemples : multimètres numériques, alimentations de laboratoire, fréquencemètres, affichages d'horloge (minutes/secondes), tableaux de score, compteurs de ligne de production et indicateurs d'état sur les équipements réseau ou audio. Sa couleur jaune est souvent choisie pour les indicateurs d'avertissement ou pour fournir un contraste visuel distinct par rapport à d'autres afficheurs.

7.2 Considérations de conception

• Circuit de pilotage :Utilisez un circuit de pilotage multiplexé. Chaque chiffre est illuminé alternativement à haute fréquence (typiquement >100Hz) pour créer la perception que les deux chiffres sont allumés en continu. Cela nécessite des broches GPIO de microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage d'afficheur dédié (comme un décodeur 7447 ou un MAX7219) capable d'absorber le courant de segment et de fournir le courant d'anode du chiffre.
• Limitation de courant :Des résistances limitatrices de courant externes sont obligatoires pour chaque ligne de cathode (segments) ou intégrées au pilote. La valeur de la résistance est calculée comme R = (Vcc - VF) / IF, où VF est la tension directe (utilisez la valeur max pour le calcul de courant dans le pire des cas), Vcc est la tension d'alimentation et IF est le courant direct souhaité (ne dépassant pas la valeur nominale continue).
• Contrôle de la luminosité :La luminosité moyenne peut être contrôlée en ajustant le courant IF ou en utilisant une modulation de largeur d'impulsion (PWM) sur les signaux de commande.
• Angle de vision :Positionnez l'afficheur en tenant compte de son large angle de vision pour assurer la visibilité pour l'utilisateur final.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé à d'autres technologies d'affichage, cet afficheur LED AlInGaP offre des avantages distincts. Par rapport aux anciennesLED rouges GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP fournit un rendement lumineux et une luminosité significativement plus élevés pour le même courant, et une meilleure stabilité thermique. Comparé auxmodules LCD (Affichage à Cristaux Liquides), il ne nécessite pas de rétroéclairage, offre des angles de vision plus larges, fonctionne plus rapidement à basse température et est plus robuste mécaniquement. Le principal compromis est une consommation d'énergie plus élevée lors de l'affichage de nombreux segments par rapport aux LCD. Sur le marché des afficheurs à segments LED, ses principaux points de différenciation sont la hauteur de chiffre spécifique de 0,4 pouce, la couleur jaune AlInGaP, la configuration à anode commune duplex et l'intensité lumineuse catégorisée assurant la cohérence de la qualité.

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

Q : Comment connecter cet afficheur à un microcontrôleur ?

A : Vous avez besoin d'au moins 10 broches GPIO. Connectez les broches d'anode commune (4 & 9) à des broches de microcontrôleur configurées comme sorties mises à HIGH pour activer un chiffre. Connectez les broches de cathode de segment (1,2,3,5,6,7,8,10) à des broches configurées comme sorties mises à LOW pour allumer un segment. Vous devez multiplexer en activant rapidement un chiffre, en définissant ses segments, puis en passant à l'autre chiffre. L'utilisation d'un circuit intégré de pilotage dédié est fortement recommandée pour réduire la charge du MCU.

Q : Pourquoi le courant direct est-il déclassé avec la température ?

A : Lorsque la température augmente, le rendement interne de la LED diminue, et plus de puissance électrique est convertie en chaleur au lieu de lumière. Cette chaleur, si elle n'est pas gérée, peut augmenter davantage la température de jonction, conduisant à une dégradation accélérée ou à une défaillance. Le déclassement du courant limite la chaleur générée, maintenant la température de jonction dans des limites sûres.

Q : Que signifie un \"Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse de 2:1\" ?

A : Cela signifie qu'au sein d'une seule unité d'affichage, la luminosité du segment le moins lumineux ne sera pas inférieure à la moitié de la luminosité du segment le plus lumineux. Un rapport de 1:1 serait une uniformité parfaite ; 2:1 est une spécification courante assurant une cohérence visuelle acceptable.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un compteur simple à deux chiffres.L'objectif est de compter de 00 à 99. Un microcontrôleur à faible coût (par exemple, un ATtiny) génère les signaux de contrôle. Le circuit utilise huit résistances limitatrices de courant de 180Ω (une par cathode de segment, calculée pour une alimentation 5V, VF=2,6V, IF~13mA). Deux transistors NPN (par exemple, 2N3904) sont utilisés comme interrupteurs côté haute pour les broches d'anode commune, contrôlés par deux broches MCU supplémentaires. Le firmware implémente une interruption de temporisateur à 2ms. Dans la routine de service d'interruption, il désactive le chiffre actuellement affiché, met à jour le motif de segment pour le chiffre suivant en fonction de la valeur du compteur, active le transistor pour ce chiffre, puis sort. La boucle principale incrémente la variable de compteur chaque seconde. Cette conception utilise efficacement les ressources du MCU et fournit un affichage stable et sans scintillement.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le dispositif fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 2,05-2,6V) est appliquée à un segment (de l'anode commune à sa cathode spécifique), les électrons et les trous se recombinent dans la région active AlInGaP. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons, produisant une lumière jaune avec une longueur d'onde centrée autour de 588 nm. Les sept segments (A à G) sont des puces LED individuelles disposées en forme de \"8\". En activant sélectivement différentes combinaisons de ces segments, tous les chiffres numériques de 0 à 9 peuvent être formés. La configuration à anode commune duplex signifie que toutes les LED d'un chiffre partagent une connexion de tension positive commune, qui est commutée pour activer ce chiffre pendant le multiplexage.

12. Tendances et évolutions technologiques

Bien que ce dispositif spécifique utilise la technologie AlInGaP établie, le domaine plus large des afficheurs LED continue d'évoluer. Les tendances incluent l'adoption de matériaux encore plus efficaces comme l'InGaN (Nitrure d'Indium et de Gallium) pour une gamme de couleurs plus large, bien que l'AlInGaP reste dominant pour le rouge, l'orange et le jaune. Il y a une évolution vers des modules multi-chiffres à plus haute densité et des afficheurs avec pilotes et contrôleurs intégrés (\"afficheurs intelligents\") pour simplifier la conception du système. La miniaturisation est une autre tendance, avec des hauteurs de chiffres plus petites disponibles pour les appareils portables. De plus, les avancées en matière de boîtier visent à améliorer la gestion thermique, permettant une luminosité plus élevée à des niveaux de courant donnés ou une longévité améliorée. Le principe fondamental du multiplexage reste standard en raison de son efficacité dans la réduction du nombre de broches.