Fiche technique d'affichage LED LTD-4608JR - Hauteur de chiffre 0,4 pouce - Super Rouge AlInGaP - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTD-4608JR est un module d'affichage LED alphanumérique sept segments à deux chiffres. Il est conçu pour des applications nécessitant des affichages numériques clairs et lumineux, telles que les panneaux d'instrumentation, l'électronique grand public, les commandes industrielles et les équipements de test. Le dispositif utilise la technologie semi-conductrice avancée AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour ses puces émettrices de lumière, qui sont montées sur un substrat GaAs non transparent. Cette construction contribue à ses caractéristiques de performance. L'afficheur présente une face avant grise avec des marquages de segments blancs, offrant un contraste élevé pour une lisibilité optimale sous diverses conditions d'éclairage.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

• Taille des chiffres :Caractérisé par une hauteur de caractère de 0,4 pouce (10,0 mm), offrant un bon équilibre entre taille et lisibilité.
• Qualité des segments :Fournit une émission de lumière continue et uniforme sur chaque segment pour un aspect visuel cohérent.
• Efficacité énergétique :Conçu pour une faible consommation d'énergie, le rendant adapté aux appareils alimentés par batterie ou soucieux de l'énergie.
• Performance optique :Offre une luminosité et un contraste élevés, assurant la visibilité dans des environnements faiblement et fortement éclairés.
• Angle de vision :Propose un large angle de vision, permettant de lire l'affichage clairement depuis diverses positions.
• Fiabilité :Bénéficie de la fiabilité de l'état solide sans pièces mobiles, conduisant à une longue durée de vie opérationnelle.
• Binning :L'intensité lumineuse est catégorisée (binnée), permettant la sélection d'unités avec des niveaux de luminosité assortis dans les applications multi-afficheurs.
• Conformité environnementale :Le boîtier est sans plomb et conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).

1.2 Configuration du dispositif

La référence LTD-4608JR spécifie un dispositif avec des puces LED Super Rouge AlInGaP disposées en configuration duplex (double chiffre), à anode commune. Il inclut un point décimal à droite. La conception à anode commune simplifie les circuits d'attaque multiplexés, où les anodes de chaque chiffre sont contrôlées séparément tandis que les cathodes (broches de segment) sont partagées.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement doit toujours être maintenu dans ces limites.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW maximum. Dépasser cette valeur peut entraîner une surchauffe et une dégradation accélérée.
• Courant direct de crête par segment :90 mA en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Ceci est pour des tests de courte durée, pas pour un fonctionnement continu.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Cette valeur se dégrade linéairement à 0,28 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) augmente au-dessus de 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal autorisé serait d'environ : 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,28 mA/°C) = 8,2 mA.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +105°C. Le dispositif est conçu pour des plages de température industrielles.
• Température de soudure :Les broches peuvent être soudées à 260°C pendant 5 secondes, mesurées à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) sous le plan d'assise.

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

Ces paramètres définissent les performances de fonctionnement normales de l'afficheur.

• Intensité lumineuse moyenne (Iv) :Varie de 320 à 850 microcandelas (µcd) à un courant direct (IF) de 1 mA. Cette large plage indique le processus de binning, où les dispositifs sont triés par luminosité.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λp) :639 nm, ce qui se situe dans la région rouge du spectre visible.
• Tension directe par segment (VF) :Typiquement 2,6V avec un maximum de 2,6V à IF=20 mA. Le minimum est de 2,0V. La conception du circuit doit tenir compte de cette plage pour garantir une attaque par courant constante.
• Courant inverse (IR) :Maximum 100 µA à une tension inverse (VR) de 5V. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en polarisation inverse continue.
• Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse :2:1 maximum pour les segments d'une même "zone lumineuse similaire". Cela signifie que le segment le plus lumineux ne doit pas être plus de deux fois plus lumineux que le segment le moins lumineux dans un groupe défini, assurant ainsi l'uniformité.
• Diaphonie :Spécifiée à ≤2,5%. Cela fait référence à la fuite de lumière indésirable d'un segment activé vers un segment adjacent non activé.

3. Explication du système de binning

Le LTD-4608JR utilise un système de catégorisation pour l'intensité lumineuse. Il s'agit d'une pratique standard dans la fabrication des LED pour regrouper les dispositifs ayant une sortie lumineuse similaire. Le marquage sur le module inclut un code "Z" qui représente le code de bin. Les concepteurs peuvent spécifier un code de bin particulier lors de la commande pour garantir une luminosité uniforme sur tous les afficheurs d'un produit, ce qui est crucial pour les applications où plusieurs afficheurs sont utilisés côte à côte.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes typiques essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, les courbes standard pour de tels dispositifs incluent généralement :

• Intensité lumineuse relative vs Courant direct (Courbe I-V) :Montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant d'attaque, généralement selon une relation non linéaire. Fonctionner au-dessus du courant recommandé entraîne des rendements décroissants en luminosité et une augmentation de la chaleur.
• Intensité lumineuse relative vs Température ambiante :Démontre la dégradation thermique de la sortie lumineuse. Lorsque la température augmente, l'efficacité lumineuse diminue généralement.
• Tension directe vs Courant direct :Illustre la caractéristique V-I de la diode, cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant la bande passante étroite typique des LED AlInGaP, centrée autour de la longueur d'onde dominante de 631 nm.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

L'afficheur a un encombrement standard de type double ligne. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0,20 mm.
• La tolérance de décalage de l'extrémité des broches est de ±0,4 mm.
• Des limites sont définies pour les corps étrangers, la contamination par l'encre, la flexion du réflecteur et les bulles dans la zone des segments pour garantir la qualité esthétique et optique.
• Un diamètre de trou de CI de 1,30 mm est recommandé pour un meilleur ajustement.

5.2 Connexion des broches et polarité

Le dispositif comporte 10 broches en une seule rangée. Le schéma de circuit interne montre une configuration à anode commune pour deux chiffres. Le brochage est le suivant :

1. Broche 1 : Cathode C
2. Broche 2 : Cathode D.P. (Point Décimal)
3. Broche 3 : Cathode E
4. Broche 4 : Anode Commune (Chiffre 2)
5. Broche 5 : Cathode D
6. Broche 6 : Cathode F
7. Broche 7 : Cathode G
8. Broche 8 : Cathode B
9. Broche 9 : Anode Commune (Chiffre 1)
10. Broche 10 : Cathode A

Cette disposition est optimale pour l'attaque multiplexée, où les anodes du Chiffre 1 et du Chiffre 2 sont activées alternativement à haute fréquence tandis que les cathodes de segment appropriées sont activées pour former le nombre souhaité.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Soudure automatisée

Pour la soudure à la vague ou par refusion, la condition est de 260°C pendant 5 secondes, mesurées à 1,6 mm (1/16 de pouce) sous le plan d'assise du boîtier. La température du corps de l'afficheur lui-même ne doit pas dépasser la température de stockage maximale de 105°C pendant le processus.

6.2 Soudure manuelle

Lors du soudage manuel, une température de pointe de fer à souder de 350°C ±30°C est spécifiée. Le temps de soudure ne doit pas dépasser 5 secondes par broche, mesuré à nouveau à partir de 1,6 mm sous le plan d'assise. L'utilisation d'un dissipateur thermique sur la broche entre la pointe du fer et le corps du boîtier est une bonne pratique pour éviter un transfert de chaleur excessif.

7. Recommandations d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Le LTD-4608JR convient aux équipements électroniques ordinaires, y compris, mais sans s'y limiter :

• Multimètres numériques et oscilloscopes
• Affichages d'équipements audio (amplificateurs, récepteurs)
• Panneaux de minuterie et compteur industriels
• Appareils électroménagers (micro-ondes, machines à laver)
• Terminaux de point de vente et affichages d'information basiques

7.2 Considérations de conception critiques

• Méthode d'attaque :L'attaque par courant constant est fortement recommandée par rapport à l'attaque par tension constante. Cela garantit une intensité lumineuse constante quelles que soient les variations de tension directe (VF) d'un segment à l'autre ou d'une unité à l'autre. Une simple résistance en série peut fournir une forme basique de limitation de courant, mais les circuits intégrés d'attaque LED dédiés offrent une meilleure stabilité et un contrôle de multiplexage.
• Protection du circuit :Le circuit d'attaque doit intégrer une protection contre les tensions inverses et les transitoires de tension pouvant survenir lors de la mise sous tension ou de l'arrêt. Une simple diode en série ou un suppresseur de tension transitoire (TVS) peut être utilisé selon l'application.
• Gestion thermique :Ne pas dépasser les valeurs maximales absolues pour le courant et la dissipation de puissance. Assurer une ventilation adéquate dans le produit final pour maintenir la température ambiante autour de l'afficheur dans les limites spécifiées. La dégradation linéaire du courant continu avec la température doit être prise en compte dans la conception pour les environnements à haute température.
• Multiplexage :Lors du multiplexage des deux chiffres, la fréquence de rafraîchissement doit être suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (typiquement >60 Hz). Le courant de crête pendant l'impulsion multiplexée peut être supérieur à la valeur nominale de courant continu, mais le courant moyen dans le temps doit rester dans la valeur nominale continue, en tenant compte du cycle de service.

8. Tests de fiabilité

Le dispositif subit une série complète de tests de fiabilité basés sur les normes militaires (MIL-STD), industrielles japonaises (JIS) et internes. Ces tests valident sa robustesse et sa longévité :

• Test de durée de vie en fonctionnement (RTOL) :1000 heures de fonctionnement continu dans les conditions nominales maximales.
• Tests de contrainte environnementale :Inclut le stockage à haute température/humidité élevée, le stockage à haute température, le stockage à basse température, les cycles thermiques et les tests de choc thermique.
• Tests mécaniques et de processus :Les tests de résistance à la soudure (260°C pendant 10s) et de soudabilité (245°C pendant 5s) garantissent que les broches peuvent résister aux processus d'assemblage standard.

9. Précautions et limites d'utilisation

La fiche technique inclut des précautions importantes qui définissent l'utilisation prévue et la responsabilité :

• L'afficheur est conçu pour des équipements électroniques "ordinaires". Les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle, en particulier lorsque la défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (aviation, dispositifs médicaux, systèmes de sécurité critiques), nécessitent une consultation préalable et probablement un grade de composant différent.
• Le fabricant n'est pas responsable des dommages résultant d'un fonctionnement en dehors des valeurs maximales absolues ou du non-respect des instructions fournies.
• Le strict respect des limites électriques et thermiques est souligné comme le principal moyen d'assurer la durée de vie et les performances du produit.

10. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED rouges GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), la technologie AlInGaP utilisée dans le LTD-4608JR offre des avantages significatifs :

• Efficacité et luminosité supérieures :AlInGaP offre une efficacité lumineuse supérieure, résultant en une luminosité plus élevée pour le même courant d'attaque.
• Meilleure stabilité thermique :La sortie lumineuse des LED AlInGaP est généralement moins sensible aux changements de température que les technologies plus anciennes.
• Pureté de la couleur :La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) de 20 nm indique une couleur rouge relativement pure par rapport aux sources à spectre plus large.
• La configuration à anode commune avec un point décimal à droite est une caractéristique spécifique qui peut le différencier d'autres afficheurs double chiffre qui pourraient avoir des configurations à cathode commune ou un point décimal à gauche.

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

Q : Puis-je alimenter cet afficheur avec une alimentation 5V et une résistance ?

R : Oui, mais un calcul minutieux est nécessaire. Avec une VF typique de 2,6V à 20 mA, une valeur de résistance série de (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms serait requise. Vous devez vous assurer que l'alimentation 5V est stable et tenir compte de la VF minimale (2,0V) qui entraînerait un courant plus élevé. Un pilote à courant constant est plus fiable.

Q : Que signifie le rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse de 2:1 pour ma conception ?

R : Cela signifie qu'au sein d'un même afficheur, la différence de luminosité entre les segments ne doit pas dépasser un facteur deux. Pour la plupart des applications, cela est acceptable. Si une uniformité parfaite est critique, vous devrez peut-être sélectionner des unités d'un bin plus serré ou mettre en œuvre un calibrage individuel des segments en logiciel/matériel.

Q : Comment interpréter le code date "YYWW" sur le marquage ?

R : "YYWW" signifie généralement une année à deux chiffres suivie d'une semaine de fabrication à deux chiffres. Par exemple, "2415" indiquerait que le dispositif a été fabriqué la 15ème semaine de 2024.

12. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un simple compteur à deux chiffres.

Un microcontrôleur (par exemple, un Arduino, PIC ou ARM Cortex-M) serait utilisé. Deux broches d'E/S seraient configurées comme sorties pour piloter les anodes communes (Broches 4 et 9) via de petits transistors NPN ou MOSFET. Sept autres broches d'E/S (ou un registre à décalage comme le 74HC595 pour économiser les broches) piloteraient les cathodes de segment (Broches 1, 3, 5, 6, 7, 8, 10) via des résistances de limitation de courant ou un réseau de puits de courant constant. Le point décimal (Broche 2) peut être ignoré ou utilisé. Le firmware implémenterait le multiplexage : activer le transistor pour le Chiffre 1, définir le motif de segment pour la valeur du premier chiffre, attendre un court instant (par exemple, 5 ms), désactiver le Chiffre 1, activer le transistor pour le Chiffre 2, définir le motif de segment pour le deuxième chiffre, attendre, et répéter. Le courant pour chaque segment pendant son temps ON doit être calculé en fonction du cycle de service (50% pour deux chiffres) pour s'assurer que le courant moyen ne dépasse pas la valeur nominale continue.

13. Introduction au principe de fonctionnement

Un afficheur LED sept segments est un assemblage de plusieurs diodes électroluminescentes (LED). Chaque segment (étiqueté A à G) et le point décimal est une LED séparée ou un groupe de puces LED. Dans une configuration à anode commune comme le LTD-4608JR, les anodes de toutes les LED pour un chiffre donné sont connectées ensemble à une broche commune. La cathode de chaque segment LED individuel est amenée à une broche séparée. Pour illuminer un segment, sa broche cathode est connectée à une tension inférieure (masse ou un puits de courant) tandis que la broche anode commune est connectée à une tension supérieure (Vcc), complétant le circuit et permettant au courant de circuler à travers cette LED spécifique. En contrôlant quelles broches cathodes sont actives par rapport à la broche anode active, différents chiffres et certaines lettres peuvent être formés.

14. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs LED sept segments discrets restent pertinents pour des applications spécifiques, la tendance plus large dans la technologie d'affichage évolue vers des solutions intégrées :

• Afficheurs avec pilote intégré :Modules qui incluent la matrice LED, le circuit de multiplexage et parfois une interface série simple (I2C, SPI) sur une seule CI, simplifiant la conception pour l'ingénieur final.
• Transition vers OLED et LCD :Pour les applications nécessitant des graphiques ou des alphanumériques plus complexes, les modules d'affichage à LED organique (OLED) et à cristaux liquides (LCD) deviennent plus compétitifs en coût et offrent une plus grande flexibilité.
• Miniaturisation et efficacité :Le développement continu de la technologie des puces LED continue d'améliorer l'efficacité lumineuse (lumens par watt), permettant des afficheurs plus lumineux à plus faible puissance ou des tailles de puce plus petites pour une résolution plus élevée dans le même encombrement. Cependant, la technologie AlInGaP fondamentale pour le rouge/orange/jaune reste une norme haute performance.

Le LTD-4608JR représente une technologie mature, fiable et bien comprise, idéale pour les applications où des affichages numériques simples, lumineux et peu coûteux sont requis.