Fiche technique de l'afficheur à LED LTD-5307AG - Hauteur de chiffre 0,56 pouce (14,22 mm) - Segments verts - Tension directe 2,6 V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTD-5307AG est un module d'afficheur numérique 7 segments à un chiffre haute performance. Sa fonction principale est de fournir une sortie numérique ou alphanumérique limitée claire et lumineuse dans les appareils électroniques. Les principaux domaines d'application incluent les tableaux de bord d'instrumentation, les afficheurs d'électronique grand public, les indicateurs de contrôle industriel et les équipements de test où un indicateur numérique compact, fiable et facilement lisible est requis.

Le positionnement clé de l'appareil réside dans son équilibre entre taille, lisibilité et efficacité énergétique. Il est conçu pour les ingénieurs et les développeurs de produits qui ont besoin d'un composant d'affichage fiable qui s'intègre parfaitement dans les circuits numériques sans nécessiter d'électronique de pilotage complexe, grâce à sa configuration simple à cathode commune.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Caractéristiques optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonctionnalité de l'afficheur. L'appareil utilise des puces LED au phosphure de gallium (GaP) sur un substrat GaP transparent, une technologie éprouvée pour produire une émission de lumière verte efficace.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V):Varie de 800 μcd (min) à 2400 μcd (typ) lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (I_F) de 10mA. Ce paramètre définit la luminosité perçue. La valeur typique de 2400 μcd indique un afficheur lumineux adapté aux environnements bien éclairés.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p):565 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la LED émet la plus grande puissance optique, la plaçant fermement dans la région verte du spectre visible.
• Longueur d'onde dominante (λ_d):569 nm. Cette longueur d'onde correspond à la couleur perçue de la lumière par l'œil humain, qui est un vert légèrement jaunâtre.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ):30 nm. Cette valeur indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise. Une valeur de 30 nm est typique pour les LED GaP vertes standard, résultant en une couleur verte saturée.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse (I_V-m):Maximum 2:1. Cette spécification critique assure l'uniformité visuelle sur l'afficheur. Cela signifie que la luminosité du segment le plus faible ne sera pas inférieure à la moitié de la luminosité du segment le plus brillant dans les mêmes conditions de pilotage, évitant ainsi une apparence inégale.

2.2 Caractéristiques électriques

Les paramètres électriques définissent l'interface entre l'afficheur et le circuit de pilotage.

• Tension directe par segment (V_F):Typiquement 2,6V, avec un maximum de 2,6V à I_F=20mA. C'est un paramètre crucial pour concevoir la valeur de la résistance de limitation de courant en série avec chaque segment. En utilisant une alimentation logique standard de 5V, une valeur typique de résistance de limitation de courant serait (5V - 2,6V) / 0,02A = 120Ω.
• Courant direct continu par segment (I_F):25 mA maximum. Dépasser ce courant dégradera la durée de vie et la sortie lumineuse de la LED. La fiche technique fournit un facteur de déclassement linéaire de 0,28 mA/°C au-dessus d'une température ambiante de 25°C, ce qui signifie que le courant maximal autorisé diminue à mesure que la température augmente.
• Courant direct de crête par segment:100 mA maximum, mais uniquement dans des conditions pulsées (largeur d'impulsion 0,1ms, rapport cyclique 1/10). Cela permet un sur-pilotage bref pour atteindre une luminosité instantanée plus élevée dans les applications multiplexées.
• Tension inverse par segment (V_R):5V maximum. L'application d'une tension inverse plus élevée peut provoquer une défaillance immédiate et catastrophique de la jonction LED.
• Courant inverse par segment (I_R):100 μA maximum à V_R=5V. C'est le courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse.

2.3 Valeurs maximales absolues et considérations thermiques

Ces valeurs définissent les limites opérationnelles au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance par segment:75 mW. Ceci est calculé comme V_F* I_F. À la V_Ftypique de 2,6V, le courant continu maximal est d'environ 75mW / 2,6V ≈ 28,8 mA, ce qui correspond à la valeur nominale de courant continu de 25mA.
• Plage de température de fonctionnement:-35°C à +105°C. Cette large plage rend l'appareil adapté aux applications dans des environnements difficiles, des congélateurs industriels aux compartiments moteur automobiles.
• Plage de température de stockage:-35°C à +105°C.
• Température de soudure:L'appareil peut supporter une température de soudure de 260°C pendant 3 secondes à un point situé à 1/16 de pouce (≈1,6mm) en dessous du plan d'assise. Il s'agit d'une spécification standard pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion.

3. Système de tri et de catégorisation

La fiche technique indique explicitement que les appareils sont "Catégorisés selon l'intensité lumineuse." Cela indique un processus de tri en production. Bien que les codes de tri spécifiques ne soient pas fournis dans cet extrait, la catégorisation typique pour ces afficheurs implique de regrouper les unités en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à un courant de test standard (par exemple, 10mA). Cela garantit que les concepteurs peuvent sélectionner des afficheurs avec des niveaux de luminosité cohérents pour leurs produits, ou utiliser des afficheurs du même lot d'intensité au sein d'un même produit pour maintenir une apparence uniforme sur plusieurs chiffres.

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, nous pouvons déduire leur contenu et leur signification standard en fonction des paramètres listés :

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V):Ce graphique montrerait la relation exponentielle typique d'une diode. Il est essentiel pour comprendre la chute de tension aux bornes de la LED à différents courants de fonctionnement, cruciale pour une conception précise du pilote.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct:Cette courbe montre comment la luminosité augmente avec le courant. Elle est généralement linéaire sur une plage avant que l'efficacité ne chute à des courants très élevés en raison des effets thermiques.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante:Ce graphique démontrerait le déclassement de la sortie lumineuse à mesure que la température de jonction augmente. L'efficacité des LED diminue avec l'augmentation de la température.
• Distribution spectrale:Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à 565nm et la demi-largeur de 30nm, confirmant les caractéristiques de couleur verte.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions physiques

L'appareil présente une hauteur de chiffre de 0,56 pouce, ce qui correspond à 14,22 millimètres. Il s'agit d'une taille standard offrant un bon équilibre entre lisibilité et consommation d'espace sur la carte. Le dessin des dimensions du boîtier (référencé mais non détaillé dans le texte) montrerait typiquement la longueur, la largeur et la hauteur globales du module, les dimensions du chiffre et des segments, et l'espacement des broches. Toutes les dimensions ont une tolérance standard de ±0,25mm sauf indication contraire.

5.2 Configuration des broches et circuit interne

Le LTD-5307AG est un afficheur à deux chiffres à cathode commune dans un seul boîtier. Le tableau de connexion des broches est fourni :

• Configuration:Cathode commune. Cela signifie que toutes les cathodes (bornes négatives) des segments de chaque chiffre sont connectées ensemble en interne. Pour illuminer un segment, sa broche d'anode correspondante doit être mise à l'état haut (via une résistance de limitation de courant) tandis que la broche de cathode commune de son chiffre est mise à la masse.
• Brochage:L'appareil à 18 broches a une affectation spécifique pour les anodes des segments A-G et le point décimal (D.P.) pour deux chiffres (Chiffre 1 et Chiffre 2), ainsi que leurs broches de cathode commune respectives (broches 13 et 14). Les broches 1, 2, 16, 17, 18 sont marquées "Sans connexion" (N.C.).
• Schéma de circuit interne:Référencé dans la fiche technique, il représenterait visuellement l'interconnexion des 14 segments LED (7 par chiffre) et des deux nœuds de cathode commune, clarifiant la disposition électrique.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Sur la base des valeurs maximales absolues :

• Soudure:L'appareil est compatible avec les procédés d'assemblage de PCB standard. La spécification critique est de 260°C pendant 3 secondes à 1,6mm en dessous du corps. Pour la soudure par refusion, un profil standard sans plomb avec une température de pointe d'environ 260°C est acceptable, à condition que le temps au-dessus du liquidus soit contrôlé.
• Manipulation:Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage, car les puces LED sont sensibles à l'électricité statique.
• Nettoyage:Si un nettoyage est nécessaire après la soudure, utilisez des méthodes et des solvants compatibles avec le boîtier plastique et le remplissage époxy de l'appareil.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Circuits d'application typiques

La configuration à cathode commune est directement compatible avec les broches d'E/S standard des microcontrôleurs ou les circuits intégrés décodeurs/pilotes (comme le registre à décalage 74HC595 ou les puces pilotes LED dédiées). Un circuit de pilotage typique implique :

1. Connecter chaque anode de segment à une tension d'alimentation positive (par exemple, 3,3V ou 5V) via une résistance de limitation de courant individuelle.
2. Connecter les broches de cathode commune à la masse via un interrupteur côté bas (par exemple, un transistor NPN ou un MOSFET). L'interrupteur est contrôlé par un microcontrôleur pour sélectionner le chiffre actif.
3. Pour le multiplexage à deux chiffres, le microcontrôleur alterne rapidement entre l'activation du Chiffre 1 et du Chiffre 2 tout en mettant à jour les motifs de segments en conséquence. Cela réduit considérablement le nombre de broches d'E/S requises.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant:Utilisez toujours des résistances en série pour chaque anode de segment. La valeur de la résistance est calculée comme R = (V_alim- V_F) / I_F. Pour une alimentation de 5V, V_F=2,6V, et I_F=10mA : R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240Ω. Une résistance standard de 220Ω ou 270Ω serait appropriée.
• Fréquence de multiplexage:Lors du multiplexage de plusieurs chiffres, utilisez une fréquence de rafraîchissement suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible, typiquement supérieure à 60 Hz par chiffre. Pour deux chiffres, une fréquence de cycle >120 Hz est recommandée.
• Gestion thermique:Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurez une ventilation adéquate si plusieurs afficheurs sont utilisés dans un espace confiné, en particulier près de la limite supérieure de la plage de température de fonctionnement.
• Angle de vision:La fiche technique met en avant un "Large angle de vision." Cela doit être pris en compte lors de la conception mécanique pour s'assurer que l'afficheur est correctement orienté pour l'utilisateur final.

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

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur 3,3V ?

R : Peut-être, mais vous devez vérifier la tension directe. La V_Ftypique est de 2,6V. Une broche 3,3V pourrait ne fournir que 3,3V - 2,6V = 0,7V aux bornes de la résistance de limitation de courant, limitant le courant maximum et donc la luminosité. Il est généralement plus sûr d'utiliser un circuit pilote ou une tension d'alimentation plus élevée pour le côté anode.

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

R : La longueur d'onde de crête (565nm) est le pic physique du spectre de lumière émis. La longueur d'onde dominante (569nm) est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur que la sortie de la LED pour l'œil humain. La longueur d'onde dominante est plus pertinente pour la perception des couleurs.

Q : Comment obtenir une luminosité uniforme sur tous les segments ?

R : Utilisez des valeurs de résistance de limitation de courant identiques pour tous les segments. Le rapport d'appariement de l'intensité lumineuse intégré (max 2:1) garantit que même avec des courants de pilotage identiques, les segments ne varieront pas en luminosité de plus d'un facteur deux. Pour les applications critiques, sélectionnez des afficheurs du même lot d'intensité.

9. Principe de fonctionnement

Le LTD-5307AG fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction P-N semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode (environ 2,1-2,6V pour cet appareil GaP) est appliquée, les électrons du matériau de type N se recombinent avec les trous du matériau de type P dans la région de déplétion. Dans les LED au phosphure de gallium (GaP), cet événement de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière) avec une longueur d'onde correspondant à l'énergie de bande interdite du matériau, qui se situe dans la région verte du spectre. Le substrat GaP transparent permet à une plus grande partie de cette lumière générée en interne de s'échapper, contribuant à une efficacité plus élevée. Les segments spécifiques sont illuminés en appliquant sélectivement une polarisation directe à l'anode du segment souhaité tout en mettant à la masse la cathode commune du chiffre correspondant.

10. Contexte technologique et tendances

Le LTD-5307AG représente une technologie mature et fiable basée sur le matériau GaP. Bien que les nouvelles technologies d'affichage comme les OLED, les micro-LED et les LED haute efficacité à base d'InGaN offrent des avantages en termes de gamme de couleurs, d'efficacité et de résolution pour les graphiques complexes, les afficheurs LED 7 segments traditionnels comme celui-ci restent très pertinents. Leurs avantages incluent une extrême simplicité de contrôle, une très haute fiabilité et longévité, une excellente luminosité et contraste, une large plage de température de fonctionnement et un faible coût. Ils sont le choix optimal pour les applications où seules des informations numériques ou alphanumériques simples doivent être affichées clairement et de manière fiable dans diverses conditions environnementales, comme dans les contrôles industriels, les dispositifs médicaux, les tableaux de bord automobiles (pour les fonctions secondaires) et les appareils ménagers. La tendance dans ce segment va vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par mA), des tensions directes plus basses pour être plus compatibles avec la logique basse tension moderne, et potentiellement des tailles de boîtier plus petites tout en maintenant ou en améliorant la lisibilité.