Fiche technique de l'afficheur LED LTD-5250JD - Hauteur de chiffre 0,52 pouce - Couleur rouge hyper - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTD-5250JD est un module d'affichage à diodes électroluminescentes (LED) à sept segments et deux chiffres. Sa fonction principale est de fournir une lecture numérique claire et lisible pour divers appareils électroniques et instruments. La technologie de base utilise un matériau semi-conducteur à base de Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour produire une émission rouge hyper. Cet appareil présente une face avant grise avec des marquages de segments blancs, améliorant le contraste et la lisibilité sous différentes conditions d'éclairage. Il est catégorisé en fonction de l'intensité lumineuse, garantissant une uniformité des niveaux de luminosité pour les applications en série.

1.1 Avantages clés et marché cible

L'afficheur offre plusieurs avantages majeurs qui le rendent adapté aux applications industrielles, grand public et d'instrumentation. Sa faible consommation d'énergie le rend économe, tandis que sa haute luminosité et son excellent rapport de contraste assurent une visibilité sous un large angle de vision. Sa construction à l'état solide offre une fiabilité inhérente et une longue durée de vie opérationnelle par rapport à d'autres technologies d'affichage. Les segments continus et uniformes contribuent à une apparence de caractère agréable et professionnelle. Cette combinaison de caractéristiques cible des applications telles que les équipements de test, les terminaux de point de vente, les panneaux de contrôle industriel, les affichages d'horloge et tout appareil nécessitant une lecture numérique fiable et lumineuse.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

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

2.1 Caractéristiques optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonction de l'afficheur. L'émission principale se situe dans le spectre rouge hyper.

• Intensité lumineuse (I_V) :L'intensité lumineuse moyenne par segment est spécifiée avec un minimum de 320 µcd, une valeur typique de 700 µcd, et aucun maximum indiqué dans une condition de test de I_F= 1mA. Ce paramètre est crucial pour déterminer la luminosité de l'afficheur dans l'application finale. Le rapport d'appariement entre les segments est spécifié à un maximum de 2:1, ce qui définit la variation admissible de luminosité entre les différents segments d'un même chiffre.
• Caractéristiques de longueur d'onde :L'appareil présente une longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) de 650 nm (nanomètres) et une longueur d'onde dominante (λ_d) de 639 nm, toutes deux mesurées à I_F= 20mA. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 20 nm. Ces valeurs définissent précisément le point de couleur de la sortie "rouge hyper", qui est une couleur rouge profonde et saturée.

2.2 Paramètres électriques

Comprendre les limites électriques et les points de fonctionnement est essentiel pour une conception de circuit sûre et fiable.

• Valeurs maximales absolues :Ce sont des limites de contrainte qui ne doivent en aucun cas être dépassées. Les limites clés incluent : la dissipation de puissance par segment (70 mW), le courant direct de crête par segment (90 mA à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion de 0,1 ms), et le courant direct continu par segment (25 mA à 25°C, déclassement linéaire de 0,33 mA/°C). La tension inverse maximale par segment est de 5V.
• Tension directe (V_F) :La chute de tension aux bornes d'un segment illuminé est typiquement de 2,6V, avec une plage allant de 2,1V au maximum, lorsqu'il est piloté à 20mA. Cette valeur est nécessaire pour calculer les valeurs des résistances de limitation de courant et les exigences de l'alimentation électrique.
• Courant inverse (I_R) :Le courant de fuite maximal lorsqu'une polarisation inverse de 5V est appliquée est de 100 µA.

2.3 Spécifications thermiques et environnementales

Les performances de l'appareil sont spécifiées dans des limites environnementales définies.

• Plage de température de fonctionnement :L'afficheur est conçu pour un fonctionnement continu dans une plage de température ambiante (T_a) de -35°C à +85°C.
• Plage de température de stockage :Il peut être stocké dans des conditions de non-fonctionnement de -35°C à +85°C.
• Température de soudure :Pour l'assemblage, la température de soudure maximale autorisée est de 260°C pour une durée maximale de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm en dessous du plan d'assise du composant. Ceci est critique pour les procédés de soudure par vague ou par refusion.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique indique que l'appareil est "catégorisé pour l'intensité lumineuse". Cela implique un processus de classement ou de tri après fabrication.

• Classement par intensité lumineuse :Les LED sont testées et regroupées (classées) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à un courant de test standard (probablement 1mA ou 20mA). Les appareils d'une même classe auront une luminosité très similaire, garantissant une uniformité visuelle lorsque plusieurs afficheurs sont utilisés dans un même produit. Le rapport d'appariement d'intensité lumineuse de 2:1 est la garantie de performance au sein d'un seul appareil.
• Classement par longueur d'onde :Bien que non explicitement détaillé dans le contenu fourni, les LED AlInGaP sont souvent également classées par longueur d'onde dominante ou de crête pour garantir une couleur de sortie cohérente. La longueur d'onde dominante spécifiée de 639 nm représente probablement une valeur cible ou nominale pour ce produit.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des "Courbes caractéristiques électriques/optiques typiques". Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, les courbes standard pour de tels appareils incluent généralement :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Ce graphique montre la relation entre le courant direct (I_F) et la tension directe (V_F). Elle est non linéaire, avec une tension de "genou" caractéristique (autour de la valeur typique de 2,6V) au-dessus de laquelle le courant augmente rapidement avec de petites augmentations de tension. Cette courbe est vitale pour concevoir le circuit de pilotage.
• Intensité lumineuse en fonction du courant direct :Cette courbe montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant de pilotage. Elle est généralement linéaire sur une large plage mais peut saturer à des courants très élevés. Elle aide les concepteurs à choisir un courant de fonctionnement pour atteindre la luminosité souhaitée tout en tenant compte de l'efficacité et de la chaleur.
• Intensité lumineuse en fonction de la température ambiante :Cette courbe illustre comment la sortie lumineuse diminue lorsque la température ambiante augmente. Les LED AlInGaP présentent moins de dégradation thermique que certains autres matériaux, mais la sortie diminue généralement. Ceci est crucial pour les applications fonctionnant dans des environnements à haute température.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant l'intensité relative de la lumière émise à différentes longueurs d'onde, centré autour de la longueur d'onde de crête de 650 nm avec une demi-largeur définie de 20 nm.

5. Informations mécaniques et de boîtier

La construction physique définit comment l'appareil s'intègre dans un produit.

5.1 Dimensions et dessin de contour

Le dessin du boîtier est référencé. La spécification clé est une hauteur de chiffre de 0,52 pouce (13,2 mm). Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. L'empreinte exacte et les dimensions globales seraient tirées du dessin référencé pour la conception du circuit imprimé.

5.2 Connexion des broches et polarité

L'appareil a une configuration à 18 broches et utilise une topologie de circuit àanode commune. Cela signifie que les anodes (bornes positives) de tous les segments d'un chiffre sont connectées ensemble en interne. Chaque cathode de segment (borne négative) est amenée à une broche séparée, et il y a une broche d'anode commune séparée pour chacun des deux chiffres (Chiffre 1 et Chiffre 2). Le tableau de brochage fournit une cartographie complète, spécifiant quelle broche contrôle chaque segment (A-G et point décimal) pour chaque chiffre. L'identification correcte de la broche 1 est essentielle pour une orientation appropriée.

5.3 Schéma de circuit interne

Le diagramme référencé représente visuellement la structure à anode commune, montrant les deux nœuds d'anode commune indépendants (un par chiffre) et les cathodes individuelles pour les sept segments et le point décimal de chaque chiffre. Cela clarifie l'architecture électrique pour le multiplexage ou le pilotage direct.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée garantit la fiabilité et prévient les dommages pendant la fabrication.

• Paramètres de soudure par refusion :Respectez strictement la valeur maximale : une température de crête de 260°C pendant pas plus de 3 secondes, mesurée au point spécifié sous le boîtier. Un profil de refusion standard sans plomb doit être utilisé avec des taux de montée et de descente appropriés pour minimiser la contrainte thermique.
• Précautions :Évitez les contraintes mécaniques sur les broches. Assurez-vous que l'appareil est stocké dans un environnement sec et antistatique avant utilisation. Nettoyez le circuit imprimé de tout résidu de flux qui pourrait affecter la clarté optique ou provoquer de la corrosion.
• Conditions de stockage :Stockez dans la plage de température spécifiée (-35°C à +85°C) dans un environnement à faible humidité. Le sac barrière à l'humidité d'origine est recommandé pour un stockage à long terme.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour toute application nécessitant deux chiffres lumineux et faciles à lire. Les utilisations courantes incluent : les multimètres numériques et équipements de test, les compteurs de fréquence, les affichages de minuterie et d'horloge, les tableaux d'affichage, les lectures simples de panneaux de contrôle (par exemple, température, vitesse), les affichages de terminaux de point de vente et les appareils ménagers.

7.2 Considérations de conception

• Circuit de pilotage :En tant qu'appareil à anode commune, il est généralement piloté en connectant l'anode commune à une tension d'alimentation positive (via une résistance de limitation de courant ou une source de courant régulée) et en évacuant le courant vers la masse à travers les broches de cathode individuelles, généralement via un transistor ou un circuit intégré de pilotage. Le multiplexage des deux chiffres est simple en basculant les deux broches d'anode commune.
• Limitation de courant :Des résistances de limitation de courant externes sont obligatoires pour chaque cathode de segment (ou pour l'anode commune dans une configuration multiplexée) pour définir le courant de fonctionnement. La valeur de la résistance est calculée en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception conservatrice afin de garantir que le courant ne dépasse pas les limites.
• Angle de vision et contraste :Le large angle de vision et le haut contraste le rendent adapté aux panneaux où l'utilisateur peut ne pas être directement face à l'afficheur. La face grise/segments blancs améliore la lisibilité dans des environnements faiblement et fortement éclairés.
• Gestion thermique :Bien que l'appareil ait une spécification de dissipation de puissance, assurer une ventilation adéquate dans le boîtier est une bonne pratique, surtout s'il est piloté à des courants élevés ou dans des températures ambiantes élevées, pour maintenir la sortie lumineuse et la fiabilité à long terme.

8. Comparaison et différenciation technique

Comparé à d'autres technologies d'affichage à sept segments, l'utilisation de l'AlInGaP par le LTD-5250JD offre des avantages spécifiques :

• Par rapport aux LED rouges standard GaAsP ou GaP :La technologie AlInGaP offre généralement une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par mA de courant), une meilleure stabilité thermique et une couleur rouge plus saturée et plus profonde (rouge hyper contre rouge standard).
• Par rapport aux afficheurs LCD :Les LED sont émissives, ce qui signifie qu'elles produisent leur propre lumière, les rendant clairement visibles dans l'obscurité sans rétroéclairage. Elles ont également un temps de réponse beaucoup plus rapide et une plage de température de fonctionnement plus large. Cependant, elles consomment généralement plus d'énergie que les LCD réfléchissants.
• Par rapport aux VFD (Afficheurs Fluorescents sous Vide) :Les LED sont à l'état solide, plus robustes, ont des tensions de fonctionnement plus basses et ne nécessitent pas de filament ou de circuits de pilotage haute tension. Les VFD peuvent offrir une esthétique différente et des angles de vision très larges mais sont généralement plus complexes à piloter.

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

Q : Quel est l'objectif du "rapport d'appariement d'intensité lumineuse" de 2:1 ?
R : Cette spécification garantit qu'au sein d'une seule unité d'affichage, le segment le moins lumineux ne sera pas moins de la moitié de la luminosité du segment le plus lumineux. Cela assure l'uniformité visuelle du nombre affiché, empêchant certains segments d'apparaître nettement moins lumineux que d'autres.

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche d'un microcontrôleur 5V ?
R : Non, vous ne pouvez pas le connecter directement. La broche du microcontrôleur ne peut pas fournir ou évacuer suffisamment de courant (généralement 20-25mA nécessaires par segment) et serait endommagée. Vous devez utiliser des transistors externes (par exemple, des transistors NPN côté cathode ou PNP côté anode) ou un circuit intégré de pilotage LED dédié. De plus, une résistance de limitation de courant est toujours requise.

Q : Comment contrôler les deux chiffres indépendamment ?
R : L'appareil a des broches d'anode commune séparées pour le Chiffre 1 (broche 14) et le Chiffre 2 (broche 13). Pour afficher des nombres différents sur chaque chiffre simultanément, vous devez les multiplexer. Cela implique de commuter rapidement (par exemple, à 100Hz ou plus) l'alimentation de l'anode de quel chiffre tout en présentant les données de segment correspondantes sur les lignes de cathode partagées. La persistance rétinienne fait apparaître les deux chiffres comme étant allumés en continu.

Q : Que signifie "Rouge Hyper" par rapport au rouge standard ?
R : Rouge Hyper fait référence aux LED ayant une longueur d'onde dominante typiquement entre 620nm et 645nm, produisant un rouge plus profond et plus orangé par rapport aux LED rouges standard plus vives et plus rosées qui sont souvent autour de 630nm ou en dessous. C'est un point de couleur spécifique dans le spectre rouge.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un minuteur numérique simple à deux chiffres.
L'objectif est de construire un compte à rebours affichant les minutes de 00 à 99. Le microcontrôleur (par exemple, un Arduino ou PIC) a un nombre limité de broches d'E/S. L'utilisation du LTD-5250JD dans une configuration multiplexée est efficace. Deux transistors NPN (ou un transistor double) seraient utilisés pour commuter l'alimentation +5V vers les deux broches d'anode commune (broches 13 & 14) sous le contrôle du microcontrôleur. Les huit cathodes de segments (7 segments + point décimal, bien que le DP puisse ne pas être utilisé) seraient connectées au microcontrôleur via huit résistances de limitation de courant (calculées pour un pilotage d'environ 15-20mA) et éventuellement via un seul circuit intégré de puits à 8 canaux (comme un registre à décalage 74HC595 ou un réseau ULN2003) pour réduire encore le nombre de broches. Le micrologiciel maintiendrait un compteur, convertirait les chiffres des dizaines et des unités en motifs à 7 segments, et activerait alternativement le Chiffre 1 et le Chiffre 2 tout en sortant le motif de segment correspondant, créant ainsi un affichage à deux chiffres stable.

11. Introduction au principe technologique

Le LTD-5250JD est basé sur la technologie semi-conductrice au Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP). Ce matériau est un semi-conducteur à bande interdite directe cultivé par épitaxie sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs), qui est non transparent dans ce cas. Lorsqu'une tension directe dépassant l'énergie de la bande interdite du matériau est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite et donc la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, qui se situe dans la région du rouge hyper (~639-650 nm). La face avant grise agit comme un filtre améliorant le contraste, et les segments sont formés par les puces LED structurées derrière les marquages blancs. La configuration à anode commune est une conception standard qui simplifie l'électronique de pilotage pour les afficheurs multi-chiffres.

12. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs LED à sept segments restent une solution robuste et économique pour les lectures numériques, les tendances plus larges dans la technologie d'affichage continuent d'évoluer. Il y a un mouvement général vers une intégration plus élevée, avec l'électronique de pilotage de plus en plus intégrée dans les modules d'affichage. L'efficacité de l'AlInGaP et des matériaux associés (comme l'InGaN pour le bleu/vert) continue de s'améliorer, permettant des afficheurs plus lumineux à des courants plus faibles ou l'utilisation de puces plus petites. Les boîtiers CMS (Composants Montés en Surface) deviennent plus répandus pour l'assemblage automatisé, bien que les afficheurs à trous traversants comme celui-ci persistent pour le prototypage, la réparation et certaines applications industrielles en raison de leur robustesse et de leur facilité de soudure manuelle. De plus, l'essor des technologies d'affichage OLED (LED organiques) et flexibles offre des facteurs de forme alternatifs, bien que pour les afficheurs numériques simples, à haute luminosité et à faible coût, la technologie LED traditionnelle comme l'AlInGaP utilisée ici reste très compétitive et fiable.