Fiche technique de l'afficheur LED LTD-6410JG - Hauteur de chiffre 0,56 pouce - Vert AlInGaP - Tension directe 2,6V - Dissipation 70mW - Documentation technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTD-6410JG est un module d'affichage LED à sept segments et deux chiffres conçu pour les applications d'affichage numérique. Il présente une hauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,22 mm), offrant des caractères nets et lisibles adaptés à divers équipements électroniques. L'afficheur utilise des puces LED AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) déposées sur un substrat GaAs, réputées pour leur haute efficacité et leur luminosité dans le spectre vert. Le dispositif possède un fond gris avec des segments blancs, offrant un contraste élevé pour une meilleure lisibilité. Il est catégorisé selon son intensité lumineuse et est proposé dans un boîtier sans plomb conforme à la directive RoHS.

1.1 Caractéristiques principales

• Hauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,22 mm).
• Segments continus et uniformes pour un aspect cohérent.
• Faible consommation d'énergie.
• Excellente apparence des caractères.
• Haute luminosité et contraste élevé.
• Grand angle de vision.
• Fiabilité de l'état solide.
• Catégorisé selon l'intensité lumineuse.
• Boîtier sans plomb (conforme RoHS).

1.2 Identification du dispositif

La référence LTD-6410JG désigne un afficheur à sept segments, deux chiffres, à anode commune, avec des LED vertes AlInGaP et un point décimal à droite.

2. Informations mécaniques et de boîtier

L'afficheur est logé dans un boîtier LED standard pour deux chiffres. Les dimensions critiques et les tolérances sont fournies dans le dessin du boîtier. Les notes mécaniques clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres. Les tolérances générales sont de ±0,20 mm sauf indication contraire.
• La tolérance de décalage de l'extrémité des broches est de ±0,4 mm.
• Des limites sont définies pour les corps étrangers sur les segments (≤10 mils), la contamination par l'encre sur la surface (≤20 mils), la flexion du réflecteur (≤1% de la longueur) et les bulles dans les segments (≤10 mils).
• Un diamètre de trou de carte de circuit imprimé de 1,30 mm est recommandé pour un meilleur ajustement.

Le module est marqué avec la référence (LTD-6410JG), un code date au format AASS, le pays de fabrication et un code de classement pour la catégorisation de l'intensité lumineuse.

3. Configuration électrique et brochage

3.1 Schéma de circuit interne

L'afficheur a une configuration à anode commune. Chacun des deux chiffres partage une broche d'anode commune, tandis que chaque segment (A-G et DP) a des broches de cathode individuelles pour chaque chiffre. Cette configuration permet un pilotage multiplexé pour contrôler les deux chiffres indépendamment.

3.2 Table de connexion des broches

Le dispositif à 18 broches a les affectations de broches suivantes :

• Broche 1 : Cathode E (Chiffre 1)
• Broche 2 : Cathode D (Chiffre 1)
• Broche 3 : Cathode C (Chiffre 1)
• Broche 4 : Cathode D.P. (Chiffre 1)
• Broche 5 : Cathode E (Chiffre 2)
• Broche 6 : Cathode D (Chiffre 2)
• Broche 7 : Cathode G (Chiffre 2)
• Broche 8 : Cathode C (Chiffre 2)
• Broche 9 : Cathode D.P. (Chiffre 2)
• Broche 10 : Cathode B (Chiffre 2)
• Broche 11 : Cathode A (Chiffre 2)
• Broche 12 : Cathode F (Chiffre 2)
• Broche 13 : Anode Commune (Chiffre 2)
• Broche 14 : Anode Commune (Chiffre 1)
• Broche 15 : Cathode B (Chiffre 1)
• Broche 16 : Cathode A (Chiffre 1)
• Broche 17 : Cathode G (Chiffre 1)
• Broche 18 : Cathode F (Chiffre 1)

4. Caractéristiques et limites

4.1 Limites absolues maximales (Ta=25°C)

• Dissipation par puce : 70 mW
• Courant direct de crête par puce (1 kHz, rapport cyclique 25%) : 60 mA
• Courant direct continu par puce : 25 mA (Déclassement : 0,33 mA/°C au-dessus de 25°C)
• Plage de température de fonctionnement : -35°C à +105°C
• Plage de température de stockage : -35°C à +105°C
• Conditions de soudure : 1/16 de pouce sous le plan d'assise pendant 5 secondes à 260°C.

4.2 Caractéristiques électriques et optiques (Ta=25°C)

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) : 320 (Min), 750 (Typ) μcd @ I_F=1 mA
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) : 571 nm (Typ) @ I_F=20 mA
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) : 15 nm (Typ) @ I_F=20 mA
• Longueur d'onde dominante (λ_d) : 572 nm (Typ) @ I_F=20 mA
• Tension directe par puce (V_F) : 2,05 (Min), 2,6 (Max) V @ I_F=20 mA
• Courant inverse par puce (I_R) : 100 μA (Max) @ V_R=5V
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (zone lumineuse similaire) : 2:1 (Max) @ I_F=1 mA
• Diaphonie : ≤2,5%

Notes : L'intensité lumineuse est mesurée avec un filtre de réponse oculaire CIE. La tension inverse est uniquement à des fins de test et non pour un fonctionnement continu.

5. Courbes de performance typiques

La fiche technique inclut des courbes typiques illustrant la relation entre le courant direct et l'intensité lumineuse, ainsi que la variation de la tension directe avec la température. Ces courbes sont essentielles pour les concepteurs afin d'optimiser le courant de pilotage pour la luminosité souhaitée tout en gérant la dissipation de puissance et les effets thermiques. La technologie AlInGaP à haute efficacité montre généralement une relation relativement linéaire entre le courant et la lumière émise dans la plage de fonctionnement spécifiée.

6. Tests de fiabilité et environnementaux

Le LTD-6410JG subit une série complète de tests de fiabilité basés sur les normes militaires (MIL-STD) et industrielles japonaises (JIS) pour garantir des performances et une durabilité à long terme.

• Test de durée de vie en fonctionnement (RTOL) :1000 heures au courant maximal nominal à température ambiante.
• Stockage à haute température / haute humidité (THS) :500 heures à 65°C ±5°C et 90-95% HR.
• Stockage à haute température (HTS) :1000 heures à 105°C ±5°C.
• Stockage à basse température (LTS) :1000 heures à -35°C ±5°C.
• Cycles de température (TC) :30 cycles entre -35°C et 105°C.
• Choc thermique (TS) :30 cycles de transfert liquide-liquide entre -35°C et 105°C.
• Résistance à la soudure (SR) :Immersion de 10 secondes à 260°C.
• Soudabilité (SA) :Immersion de 5 secondes à 245°C.

7. Recommandations de soudure et d'assemblage

7.1 Soudure automatisée

Pour la soudure à la vague ou par refusion, la condition recommandée est de maintenir la température du joint de soudure à 260°C pendant un maximum de 5 secondes, mesurée à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) sous le plan d'assise de l'afficheur sur le PCB.

7.2 Soudure manuelle

Lors de l'utilisation d'un fer à souder, la température de la panne doit être de 350°C ±30°C. Le temps de soudure par broche ne doit pas dépasser 5 secondes, mesuré à nouveau à 1/16 de pouce sous le plan d'assise.

8. Notes d'application et précautions

8.1 Utilisation prévue et limitations

Cet afficheur est conçu pour les équipements électroniques ordinaires dans les applications de bureau, de communication et domestiques. Il n'est pas recommandé pour les systèmes critiques pour la sécurité (aviation, dispositifs médicaux de maintien de la vie, etc.) sans consultation et qualification préalables.

8.2 Considérations de conception

• Limites absolues maximales :Le circuit de pilotage doit être conçu pour garantir que les limites absolues maximales de courant, de puissance et de température ne sont jamais dépassées. Un fonctionnement au-delà de ces limites peut entraîner une dégradation sévère de la lumière ou une défaillance catastrophique.
• Pilotage en courant :Un pilotage en courant constant est fortement recommandé par rapport à un pilotage en tension constante pour garantir une sortie lumineuse stable et une longue durée de vie. Le courant doit être réglé en fonction de la luminosité souhaitée, typiquement entre 1 mA et 20 mA par segment.
• Protection contre la tension inverse :Le circuit de pilotage doit intégrer une protection contre les tensions inverses et les pics de tension transitoires pouvant survenir lors des séquences de mise sous tension ou d'arrêt. Même une brève exposition à une polarisation inverse peut endommager les puces LED.
• Gestion thermique :Bien que le dispositif puisse fonctionner jusqu'à 105°C, des températures de jonction plus basses prolongent la durée de vie et maintiennent la luminosité. Une conception adéquate du PCB et, si nécessaire, un dissipateur thermique doivent être envisagés pour les applications à température ambiante élevée ou lors d'un pilotage à des courants plus élevés.
• Multiplexage :En raison de sa configuration à anode commune et broche par broche, l'afficheur est idéal pour un pilotage multiplexé. Les concepteurs doivent s'assurer que la fréquence de multiplexage est suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (typiquement >60 Hz) et que le courant de crête dans chaque cycle de multiplexage ne dépasse pas les limites absolues maximales.

9. Comparaison technique et avantages

L'utilisation de la technologie AlInGaP offre plusieurs avantages clés par rapport aux technologies plus anciennes comme les LED standard GaP ou GaAsP :

• Luminosité et efficacité supérieures :Les LED AlInGaP offrent une intensité lumineuse significativement plus élevée pour le même courant de pilotage, permettant une consommation d'énergie plus faible ou des affichages plus brillants.
• Pureté des couleurs supérieure :Les caractéristiques spectrales (crête à 571 nm, demi-largeur étroite) donnent une couleur verte saturée et pure, visuellement distincte et offrant un contraste élevé sur le fond gris.
• Meilleure stabilité thermique :Les LED AlInGaP présentent généralement moins de variation de la tension directe et de la sortie lumineuse avec les changements de température par rapport à certains autres types de LED, conduisant à des performances plus constantes.
• Classement par catégories :La fourniture de codes de classement d'intensité lumineuse permet aux concepteurs de sélectionner des afficheurs avec des niveaux de luminosité appariés, garantissant un aspect uniforme dans les applications à plusieurs chiffres ou plusieurs unités.

10. Scénarios d'application typiques

Le LTD-6410JG est bien adapté à un large éventail d'applications d'affichage numérique, notamment :

• Équipements de test et de mesure (multimètres, fréquencemètres).
• Panneaux de contrôle industriel et minuteries.
• Appareils électroménagers (micro-ondes, fours, lave-linge).
• Équipements audio/vidéo (amplificateurs, tuners).
• Terminaux de point de vente et calculatrices.
• Afficheurs pour l'après-vente automobile (lorsque les spécifications environnementales sont respectées).

11. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre anode commune et cathode commune ?

R : Dans un afficheur à anode commune, toutes les anodes des LED d'un chiffre sont connectées ensemble à une alimentation positive. Les segments sont allumés en appliquant un signal de masse (bas) à leurs broches de cathode respectives. Le LTD-6410JG est un dispositif à anode commune.

Q : Comment calculer la résistance de limitation de courant requise ?

R : Utilisez la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Par exemple, avec une alimentation de 5V, une V_Ftypique de 2,3V par segment, et un I_Fsouhaité de 10 mA : R = (5 - 2,3) / 0,01 = 270 Ω. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception conservatrice.

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis un microcontrôleur ?

R : La plupart des broches GPIO des microcontrôleurs ne peuvent pas fournir ou absorber suffisamment de courant (typiquement 20-25 mA max, souvent moins). Vous aurez besoin de transistors de pilotage (pour les anodes communes) et probablement de circuits intégrés de pilotage de segments (comme un registre à décalage 74HC595 avec une capacité de courant plus élevée ou un pilote LED dédié) pour une interface sûre et efficace.

Q : Que signifie "rapport d'appariement d'intensité lumineuse 2:1" ?

R : Cela signifie qu'au sein d'une même unité d'affichage, la luminosité de n'importe quel segment ne sera pas inférieure à la moitié de la luminosité du segment le plus brillant lorsqu'ils sont mesurés dans les mêmes conditions. Cela garantit une uniformité visuelle.

12. Étude de cas de conception et d'utilisation

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

Un concepteur a besoin d'un afficheur pour un compteur d'événements basique qui s'incrémente de 00 à 99. Il choisit le LTD-6410JG pour sa lisibilité claire et son interface standard.

1. Conception du circuit :Il utilise un petit microcontrôleur pour gérer la logique de comptage. Les broches d'E/S du microcontrôleur sont connectées aux cathodes des segments via des résistances de limitation de courant (calculées comme ci-dessus). Les deux broches d'anode commune sont connectées au microcontrôleur via des transistors NPN pour gérer le courant cumulatif plus élevé d'un chiffre entièrement allumé (par exemple, le chiffre "8" plus le point décimal).
2. Logiciel :Le micrologiciel implémente le multiplexage. Il active le transistor pour le Chiffre 1, définit les broches de cathode pour afficher la valeur des dizaines, attend un court intervalle (par exemple, 5 ms), puis désactive le Chiffre 1. Il active ensuite le transistor pour le Chiffre 2, définit les broches de cathode pour les unités, attend, et le désactive. Ce cycle se répète rapidement.
3. Résultat :L'afficheur montre un nombre à deux chiffres stable et sans scintillement. Le contraste élevé et la luminosité des LED AlInGaP rendent les chiffres facilement lisibles même dans des environnements modérément éclairés. Le classement par catégories garantit que les deux chiffres apparaissent également brillants.

13. Principe de fonctionnement

Une LED (Diode Électroluminescente) est un dispositif semi-conducteur qui émet de la lumière lorsqu'un courant la traverse dans le sens direct. Dans le LTD-6410JG, le matériau émetteur de lumière est l'AlInGaP. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode (environ 2V) est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, qui dans ce cas se situe dans la région verte du spectre (~571 nm). Les sept segments sont des LED individuelles disposées en forme de huit. En allumant sélectivement différentes combinaisons de ces segments, les chiffres 0-9 et certaines lettres peuvent être formés.

14. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs LED à sept segments discrets comme le LTD-6410JG restent très pertinents pour leur simplicité, fiabilité et rentabilité dans les applications numériques dédiées, des tendances plus larges de la technologie d'affichage sont évidentes. Il y a une tendance générale vers une intégration plus élevée, comme des afficheurs avec contrôleurs intégrés (interface I2C ou SPI) qui réduisent le nombre de broches du microcontrôleur et la charge logicielle. De plus, dans les applications nécessitant du contenu alphanumérique ou graphique, les afficheurs LED à matrice de points, les OLED et les LCD sont de plus en plus courants en raison de leur flexibilité. Cependant, pour une sortie purement numérique où une luminosité élevée, de grands angles de vision et une longue durée de vie sont primordiaux, en particulier dans les environnements industriels ou extérieurs, les afficheurs LED à sept segments traditionnels utilisant des matériaux semi-conducteurs efficaces comme l'AlInGaP continuent d'être un choix excellent et robuste.