Fiche technique de l'afficheur LED LTS-6980HR - Hauteur de chiffre 0,56 pouce - Tension directe 2,6V - Couleur rouge - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-6980HR est un module d'afficheur numérique LED sept segments haute performance. Sa fonction principale est de fournir des affichages numériques clairs et lumineux dans divers équipements électroniques. La technologie de base utilise des puces LED avancées, spécifiquement du GaP épitaxié sur substrat GaP et de l'AlInGaP sur un substrat GaAs non transparent, pour obtenir son émission rouge caractéristique à haute efficacité. Le dispositif présente un fond rouge et des segments rouges, garantissant un excellent contraste et une grande visibilité.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

L'afficheur est conçu avec plusieurs caractéristiques clés qui le rendent adapté aux applications exigeantes :

• Hauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,22 mm) :Offre une taille de caractère facilement lisible à distance, idéale pour les tableaux de bord d'instrumentation, les commandes industrielles et l'électronique grand public.
• Segments continus et uniformes :Les segments sont conçus pour une cohérence visuelle, éliminant les espaces ou irrégularités qui pourraient nuire à la lisibilité.
• Faible consommation d'énergie :Conçu pour l'efficacité, il permet une intégration dans des appareils alimentés par batterie ou soucieux de l'énergie.
• Haute luminosité et contraste élevé :La combinaison d'une émission rouge lumineuse et d'un fond rouge crée un affichage à contraste élevé qui reste visible dans diverses conditions d'éclairage ambiant.
• Angle de vision large :La conception optique garantit que les caractères affichés restent lisibles même lorsqu'ils sont vus sous des angles hors axe.
• Fiabilité de l'état solide :En tant que dispositif à base de LED, il offre une longue durée de vie opérationnelle, une résistance aux chocs et une tolérance aux vibrations par rapport aux autres technologies d'affichage.
• Catégorisé selon l'intensité lumineuse :Les dispositifs sont triés en fonction de leur flux lumineux, permettant aux concepteurs de sélectionner des unités avec une luminosité uniforme pour les afficheurs multi-chiffres.
• Boîtier sans plomb (conforme RoHS) :Fabriqué conformément aux réglementations environnementales, le rendant adapté aux marchés mondiaux.

1.2 Configuration du dispositif

Le LTS-6980HR est configuré comme un afficheur à cathode commune. Cela signifie que les cathodes de tous les segments LED sont connectées ensemble en interne. Le numéro de pièce spécifique désigne un afficheur rouge avec un point décimal à droite. Pour piloter un afficheur à cathode commune, il faut généralement connecter la ou les broches de cathode commune à la masse et appliquer une tension positive (via une résistance de limitation de courant) aux broches d'anode individuelles correspondant aux segments à allumer.

2. Paramètres techniques : analyse objective approfondie

Cette section fournit une analyse objective détaillée des limites opérationnelles et des caractéristiques de performance du dispositif. Comprendre ces paramètres est essentiel pour une conception de circuit fiable et pour garantir que l'afficheur fonctionne dans sa durée de vie spécifiée.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti et doit être évité en utilisation normale.

• Dissipation de puissance par segment :75 mW maximum. Dépasser cette valeur peut entraîner une surchauffe et une dégradation accélérée de la puce LED.
• Courant direct de crête par segment :100 mA en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Cette valeur est destinée aux impulsions de courant élevé brèves utilisées dans les schémas de multiplexage, et non pour un fonctionnement continu.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Ce courant se dégrade linéairement à un taux de 0,33 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) * 0,33 mA/°C) ≈ 5,2 mA.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C. Le dispositif peut être stocké ou fonctionner dans cette plage complète.
• Condition de soudure :Le dispositif peut résister à la soudure à la vague avec le bain de soudure à 1/16 de pouce (≈1,6 mm) en dessous du plan d'assise pendant 3 secondes à 260°C. La température du corps du dispositif lui-même ne doit pas dépasser la température maximale spécifiée pendant l'assemblage.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C). Ils définissent le comportement du dispositif dans un circuit correctement conçu.

• Intensité lumineuse moyenne (Iv) :Varie de 800 µcd (minimum) à 2400 µcd (typique) lorsqu'il est piloté avec un courant direct (IF) de 10 mA. C'est la mesure principale de la luminosité.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λp) :Typiquement 635 nm à IF=20mA. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est la plus élevée.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Typiquement 40 nm. Cela indique la pureté spectrale ; une demi-largeur plus étroite signifie une lumière plus monochromatique (couleur pure).
• Longueur d'onde dominante (λd) :Typiquement 623 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond le mieux à la couleur de la lumière.
• Tension directe par segment (VF) :Varie de 2,0 V (minimum) à 2,6 V (typique) à IF=20mA. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit de pilotage peut fournir une tension suffisante pour obtenir le courant souhaité sur cette plage. Une tolérance de ±0,1V est notée.
• Courant inverse par segment (IR) :Maximum 100 µA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en polarisation inverse continue.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse (Iv-m) :Maximum 2:1 entre les segments à IF=10mA. Cela garantit l'uniformité de la luminosité sur tous les segments d'un seul chiffre.
• Diaphonie :Spécifiée comme ≤ 2,5%. Cela fait référence à l'illumination non désirée d'un segment due à une fuite électrique ou à un couplage optique lorsqu'un segment adjacent est piloté.

3. Explication du système de tri

La fiche technique indique que les dispositifs sontcatégorisés selon l'intensité lumineuse. Il s'agit d'une considération critique de contrôle qualité et de conception. Dans la fabrication des LED, il existe des variations naturelles de sortie. Pour garantir la cohérence des produits finis, les LED sont testées et triées en différents "lots" basés sur des paramètres spécifiques.

Pour le LTS-6980HR, le critère de tri principal est l'intensité lumineuse (Iv). Lors de la conception d'une application utilisant deux ou plusieurs de ces afficheurs ensemble (par exemple, un compteur multi-chiffres), il estfortement recommandé de sélectionner des afficheurs du même lot d'intensité. L'utilisation d'afficheurs de lots différents peut entraîner des différences notables de luminosité entre les chiffres, donnant un aspect inégal et non professionnel. Les concepteurs doivent consulter leur fournisseur pour spécifier les exigences de lot pour leurs commandes afin d'éviter ce problème de "nuance inégale", comme indiqué dans les notes d'application.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes de performance typiques pour un tel dispositif incluraient :

• Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V) :Cette courbe non linéaire montre la relation entre la tension appliquée aux bornes de la LED et le courant résultant. Elle est essentielle pour sélectionner la valeur appropriée de la résistance de limitation de courant.
• Intensité lumineuse vs Courant direct (Courbe I-L) :Cela montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant de pilotage. Elle est généralement linéaire sur une plage mais se sature à des courants élevés.
• Intensité lumineuse vs Température ambiante :Cette courbe démontre comment la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction de la LED augmente. Elle souligne l'importance de la gestion thermique, en particulier lors d'un fonctionnement à des courants élevés ou dans des environnements chauds.
• Distribution spectrale de puissance :Un graphique montrant la puissance optique relative émise sur le spectre des longueurs d'onde, centré autour des longueurs d'onde dominante et de crête.

Ces courbes permettent aux concepteurs de prédire les performances dans des conditions non standard (courants, températures différents) et d'optimiser leur conception pour l'efficacité et la longévité.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier et tolérances

L'afficheur a une empreinte physique définie. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres.
• La tolérance générale est de ±0,25 mm sauf indication contraire.
• La tolérance de décalage de la pointe des broches est de ±0,4 mm.
• Des contrôles de qualité spécifiques sont en place pour la face de l'afficheur : les corps étrangers sur un segment doivent être ≤10 mils, la contamination d'encre sur la surface ≤20 mils, et les bulles dans un segment ≤10 mils.
• La flexion du réflecteur doit être ≤ 1% de sa longueur.
• Un diamètre de trou de carte de circuit imprimé (PCB) de 1,0 mm est recommandé pour les broches.

5.2 Configuration des broches et schéma de circuit

Le dispositif a une configuration standard à 10 broches en rangée simple. Le schéma de circuit interne montre une architecture à cathode commune. Le brochage est le suivant :

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

Les deux broches de cathode commune (3 et 8) sont connectées en interne. Connecter l'une ou les deux à la masse activera l'afficheur.

6. Directives de soudure, d'assemblage et de stockage

6.1 Soudure et assemblage

La condition maximale de refusion de soudure est spécifiée. Pendant l'assemblage :

• Évitez d'utiliser des outils ou des méthodes inappropriés qui appliquent une force anormale sur le corps de l'afficheur, car cela peut causer des dommages physiques.
• Si un film décoratif ou une surimpression est appliqué sur la surface de l'afficheur à l'aide d'un adhésif sensible à la pression, il n'est pas recommandé de laisser ce côté du film en contact étroit avec le panneau avant ou le couvercle. Une force externe pourrait faire glisser le film de sa position d'origine.

6.2 Conditions de stockage

Un stockage approprié est essentiel pour prévenir la dégradation, en particulier l'oxydation des broches.

• Stockage standard (dans l'emballage d'origine) :Température : 5°C à 30°C. Humidité : Inférieure à 60% HR.
• Si ces conditions ne sont pas respectées, une oxydation des broches peut survenir, nécessitant un re-revêtement avant utilisation. Le stockage à long terme de grands stocks est déconseillé.
• Si le sac barrière à l'humidité est ouvert pendant plus de 6 mois, il est recommandé de cuire les dispositifs à 60°C pendant 48 heures et de terminer l'assemblage dans la semaine.

7. Recommandations d'application et considérations de conception

Le LTS-6980HR est destiné aux équipements électroniques ordinaires dans les applications de bureau, de communication et domestiques. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait compromettre la sécurité (aviation, médical, etc.), une consultation spécifique est conseillée.

7.1 Bonnes pratiques de conception de circuit

• Respecter les valeurs maximales absolues :La conception du circuit doit strictement respecter les limites de courant, de puissance et de température.
• Éviter le sur-pilotage :Un courant excessif ou une température de fonctionnement élevée entraînera une dégradation sévère de la sortie lumineuse ou une défaillance prématurée.
• Protéger contre la tension inverse et les transitoires :Le circuit de pilotage doit inclure une protection (par exemple, des diodes) pour prévenir les dommages dus aux tensions inverses ou aux pointes de tension pendant la mise sous tension/l'arrêt.
• Utiliser un pilotage à courant constant :C'est la méthode recommandée pour garantir une intensité lumineuse et une couleur constantes, indépendamment des variations de tension directe.
• Tenir compte de la plage de tension directe :Le circuit doit être conçu pour délivrer le courant de pilotage prévu même lorsque la VF de la LED est à sa valeur maximale spécifiée (2,6V typique + tolérance).
• Dégradation thermique :Le courant de fonctionnement choisi doit être sûr pour la température ambiante maximale attendue, en tenant compte du facteur de dégradation du courant de 0,33 mA/°C.
• Éviter la polarisation inverse :Même de faibles polarisations inverses peuvent provoquer une migration de métal dans la puce LED, augmentant le courant de fuite ou provoquant un court-circuit.
• Gérer les conditions environnementales :Évitez les changements rapides de température dans des environnements à forte humidité pour empêcher la formation de condensation sur l'afficheur.

7.2 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est bien adapté à un large éventail d'applications nécessitant une indication numérique claire et fiable, y compris, mais sans s'y limiter :

• Équipements de test et de mesure (multimètres, fréquencemètres)
• Panneaux de commande industriels et minuteries de processus
• Appareils grand public (micro-ondes, fours, équipement audio)
• Terminaux de point de vente et calculatrices
• Jauges et afficheurs automobiles du marché secondaire

8. Comparaison et différenciation techniques

Bien qu'une comparaison directe avec des pièces concurrentes spécifiques ne soit pas fournie dans la fiche technique, les spécifications du LTS-6980HR le positionnent de manière compétitive. Ses principaux points de différenciation incluent probablement :

• Technologie des matériaux :L'utilisation des technologies de puces GaP et AlInGaP peut offrir un équilibre de performance, fournissant potentiellement une bonne efficacité et un point de couleur rouge souhaitable.
• Haute luminosité et contraste :La plage d'intensité lumineuse spécifiée (jusqu'à 2400 µcd @10mA) et la conception rouge sur rouge visent les applications nécessitant une excellente visibilité.
• Construction robuste et spécifications :Les valeurs détaillées pour la puissance, la dégradation du courant et la tolérance environnementale suggèrent une conception axée sur la fiabilité.
• Guide d'application complet :L'inclusion de mises en garde détaillées et de directives de stockage aide les concepteurs à mettre en œuvre correctement le dispositif, réduisant potentiellement les défaillances sur le terrain.

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

Q1 : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête (635nm) et la longueur d'onde dominante (623nm) ?

R1 : La longueur d'onde de crête est celle où la puissance optique est physiquement la plus élevée. La longueur d'onde dominante est une valeur calculée basée sur la perception des couleurs humaines (norme CIE) qui représente le mieux la couleur que nous voyons. Il est courant qu'elles diffèrent légèrement.

Q2 : Puis-je piloter cet afficheur directement avec une broche de microcontrôleur 5V ?

R2 : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série avec chaque anode de segment. La valeur dépend de votre tension d'alimentation (par exemple, 5V), de la tension directe de la LED (~2,0-2,6V) et de votre courant direct souhaité (par exemple, 10-20mA). Par exemple, à 5V, Vf de 2,3V et 15mA : R = (5V - 2,3V) / 0,015A ≈ 180 Ω.

Q3 : Pourquoi y a-t-il deux broches de cathode commune (3 et 8) ?

R3 : Elles sont connectées en interne. Cette conception permet un routage de PCB plus flexible ou peut être utilisée pour diviser le courant de masse si tous les segments sont pilotés simultanément avec un courant élevé, améliorant potentiellement les performances.

Q4 : Que signifie "Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse ≤ 2:1" ?

R4 : Cela signifie qu'au sein d'un seul dispositif, le segment le plus lumineux ne sera pas plus de deux fois plus lumineux que le segment le moins lumineux lorsqu'il est piloté dans les mêmes conditions. Cela garantit l'uniformité.

Q5 : À quel point la spécification d'humidité de stockage est-elle critique ?

R5 : Très critique pour le stockage à long terme. L'exposition à une humidité élevée peut entraîner l'oxydation des broches étamées, entraînant une mauvaise soudabilité. Suivre les recommandations de stockage et de cuisson est essentiel pour un assemblage fiable.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un afficheur voltmètre 4 chiffres.

Un concepteur crée un voltmètre numérique de table. Il sélectionne quatre afficheurs LTS-6980HR. Les étapes clés de conception basées sur cette fiche technique incluraient :

1. Méthode de pilotage :Pour minimiser les broches d'E/S du microcontrôleur, il choisit le multiplexage. Il connecte toutes les anodes de segments correspondantes (A, B, C...) des quatre afficheurs ensemble. Les broches de cathode commune de chaque afficheur sont connectées à un transistor séparé contrôlé par le MCU.
2. Calcul du courant :Pour une bonne visibilité, il cible 15mA par segment. En utilisant la Vf maximale de 2,6V et une alimentation de 5V, il calcule la résistance de limitation de courant dans le pire des cas : R_min = (5V - 2,6V) / 0,015A ≈ 160 Ω. Il choisit une résistance standard de 150 Ω, sachant que le courant réel variera légèrement avec Vf.
3. Vérification du courant de crête :Dans une conception multiplexée, chaque chiffre n'est allumé que 1/4 du temps (cycle de service de 25%). Pour obtenir uncourantmoyen de 15mA, lecourantde crête pendant son temps d'activation doit être de 15mA / 0,25 = 60mA. Il doit vérifier que cette impulsion de 60mA est dans la limite de courant de crête de 100mA et que le cycle de service est ≤10% si on s'approche de 100mA.
4. Considération thermique :Le boîtier devrait atteindre 50°C maximum. Le courant continu dégradé par segment est : 25 mA - ((50°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) ≈ 16,75 mA. Leur courant de conception de 15mA (moyen) est sûr.
5. Approvisionnement :Ils spécifient à leur fournisseur que les quatre afficheurs doivent provenir du même lot d'intensité lumineuse pour garantir une luminosité uniforme sur l'affichage.
6. Conception du PCB :Ils utilisent les trous recommandés de 1,0 mm pour les broches et s'assurent que la conception ne met pas de contrainte mécanique sur le corps de l'afficheur.

11. Principe de fonctionnement

Le LTS-6980HR fonctionne sur le principe fondamental de l'électroluminescence dans les matériaux semi-conducteurs. Lorsqu'une tension directe suffisante est appliquée aux bornes de la jonction p-n d'une puce LED (dépassant sa tension de bande interdite), les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La couleur spécifique (longueur d'onde) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. Dans ce dispositif, les matériaux GaP et AlInGaP sont utilisés pour produire de la lumière rouge. Les sept segments sont des LED individuelles disposées en forme de huit. En appliquant sélectivement du courant à différentes combinaisons de ces segments, les chiffres 0-9 et certaines lettres peuvent être formés.

12. Tendances technologiques et contexte

Le LTS-6980HR représente une technologie d'afficheur segmenté mature et fiable. Dans le contexte plus large des tendances des technologies d'affichage :

• Avantage de l'état solide :Les afficheurs LED continuent de présenter des avantages dans les environnements nécessitant robustesse, fonctionnement à large plage de température et longue durée de vie, par rapport aux LCD ou VFD.
• Évolution des matériaux :L'utilisation de l'AlInGaP représente une avancée par rapport aux anciennes LED GaAsP, offrant une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité des couleurs.
• Niche de marché :Bien que les OLED et LCD à matrice de points offrent une plus grande flexibilité pour les graphiques et les caractères alphanumériques, les afficheurs LED 7 segments restent le choix optimal pour les affichages numériques dédiés en raison de leur simplicité, haute luminosité, faible coût et excellente lisibilité en plein soleil ou dans l'obscurité.
• Tendances d'intégration :Il existe une tendance vers les versions de tels afficheurs en dispositif monté en surface (SMD) pour l'assemblage automatisé. La conception traversante du LTS-6980HR est adaptée aux applications où l'assemblage ou la réparation manuelle est courant, ou où une gestion de puissance plus élevée est nécessaire.
• Intégration du pilote :Les conceptions modernes associent souvent des afficheurs discrets comme celui-ci à des circuits intégrés pilotes LED dédiés qui gèrent le multiplexage, la régulation du courant et l'interface, simplifiant la conception logicielle et matérielle du microcontrôleur.