Fiche technique de l'afficheur à matrice de points LED LTP-181FFM - Hauteur 1,86 pouces (47,4 mm) - Vert et Rouge Hyper - Matrice 16x16 - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTP-181FFM est un module d'affichage à matrice de points bicolore de taille moyenne, conçu pour des applications nécessitant un affichage clair d'informations alphanumériques ou symboliques. Sa fonction principale est de fournir une interface de sortie visuelle composée de diodes électroluminescentes (LED) adressables individuellement et disposées en grille.

1.1 Avantages clés et marché cible

Ce dispositif est conçu avec plusieurs avantages clés qui le rendent adapté aux applications industrielles, commerciales et d'instrumentation. Il présente unehauteur de caractère de 1,86 pouce (47,4 mm), offrant ainsi une excellente lisibilité à distance. L'afficheur fournit uneluminosité et un contraste élevés, garantissant la visibilité même dans des environnements très éclairés. Unangle de vision largepermet de voir clairement l'information depuis diverses positions par rapport à la surface d'affichage.

D'un point de vue fiabilité, il bénéficie de lafiabilité inhérente à l'état solidede la technologie LED, ce qui signifie l'absence de pièces mobiles et une longue durée de vie opérationnelle. Il a desbesoins en puissance faibles, le rendant économe en énergie. Une caractéristique mécanique importante est que les modules sontempilables verticalement et horizontalement, permettant la création de panneaux d'affichage plus grands ou d'afficheurs multi-lignes sans interface complexe. Les LED sont égalementclassées selon leur intensité lumineuse, garantissant une luminosité uniforme entre les différents modules et au sein de la matrice elle-même, ce qui est essentiel pour une apparence homogène.

Le marché cible comprend des applications telles que les afficheurs d'information publique, les panneaux de contrôle industriel, les équipements de test et de mesure, la signalétique des transports, et tout système nécessitant une présentation robuste, fiable et claire d'états ou de données.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

Le LTP-181FFM est un afficheur à matrice de points de 16 lignes par 16 colonnes. Il utilise deux technologies de semi-conducteurs LED différentes pour sa capacité bicolore.

2.1 Description du dispositif et technologie

Les puces LED vertes sont fabriquées à partir dePhosphure de Gallium (GaP) sur un substrat GaP. Les puces LED rouges utilisent la technologiePhosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP), spécifiquement notée "Rouge hyper", indiquant une haute efficacité et pureté dans le spectre rouge. Ces puces rouges sont élaborées sur unsubstrat d'Arséniure de Gallium (GaAs) non transparent. L'afficheur présente uneface noirepour améliorer le contraste en absorbant la lumière ambiante, et unfilm diffuseurest ajouté sur les LED pour fondre les points individuels en une apparence de caractère plus uniforme, réduisant l'effet "granuleux".

2.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles sont spécifiées à une température ambiante (T_A) de 25°C.

• Dissipation de puissance moyenne par point :Vert : 36 mW, Rouge hyper : 40 mW.
• Courant direct de crête par point :Vert : 100 mA, Rouge hyper : 90 mA.
• Courant direct moyen par point :Vert : 13 mA, Rouge hyper : 15 mA. Cette valeur doit être déclassée linéairement au-dessus de 25°C à un taux de 0,17 mA/°C pour le vert et 0,2 mA/°C pour le rouge.
• Tension inverse par point :5 V pour les deux couleurs.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C.
• Température de soudure :260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1/16 de pouce (≈1,59 mm) sous le plan d'assise du boîtier.

2.3 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance garantis dans des conditions de test spécifiées à T_A= 25°C.

2.3.1 Caractéristiques des LED vertes

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Typique 1400 µcd, avec un minimum de 500 µcd. Condition de test : Courant de crête (I_p) = 35 mA, rapport cyclique 1/16.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :565 nm (Typique). Condition de test : Courant direct (I_F) = 20 mA.
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :30 nm (Typique). I_F= 20 mA.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :569 nm (Typique). I_F= 20 mA.
• Tension directe (V_F) par point :Typique 2,6 V (Max 3,7 V) à I_F=80mA ; Typique 2,1 V à I_F=20mA.
• Courant inverse (I_R) par point :Maximum 100 µA à V_R= 5V.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :Maximum 1,6:1 entre deux points quelconques. I_p= 35 mA, rapport cyclique 1/16.

2.3.2 Caractéristiques des LED rouges hyper AlInGaP

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Typique 1500 µcd, avec un minimum de 500 µcd. Condition de test : I_p= 15 mA, rapport cyclique 1/16.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :650 nm (Typique). I_F= 20 mA.
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :35 nm (Typique). I_F= 20 mA.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :639 nm (Typique). I_F= 20 mA.
• Tension directe (V_F) par point :Typique 2,8 V (Max 3,7 V implicite) à I_F=80mA ; Typique 2,6 V à I_F=20mA.
• Courant inverse (I_R) par point :Maximum 100 µA à V_R= 5V.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :Maximum 1,6:1. I_p= 15 mA, rapport cyclique 1/16.

Note : Les mesures d'intensité lumineuse utilisent un capteur et un filtre approximant la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.

3. Explication du système de classement (binning)

La fiche technique indique que les LED sontclassées selon leur intensité lumineuse. Il s'agit d'un processus de classement critique.

• Classement par intensité lumineuse :Le rapport d'appariement spécifié de 1,6:1 maximum garantit qu'au sein d'un même module d'affichage, aucun point LED individuel n'est plus de 60% plus lumineux que le point le moins lumineux dans les mêmes conditions d'alimentation. Ceci est essentiel pour obtenir une luminosité uniforme sur les caractères et sur toute la zone d'affichage, évitant les "points chauds" ou les segments sombres.
• Longueur d'onde :Bien que des valeurs typiques pour les longueurs d'onde de crête (565nm, 650nm) et dominante (569nm, 639nm) soient données, la variation de production est gérée pour garantir que les couleurs verte et rouge se situent dans des bandes visuelles acceptables. Les données de demi-largeur spectrale (30nm, 35nm) indiquent la pureté de la couleur.
• Tension directe :Les plages spécifiées (par exemple, 2,1V à 3,7V pour le vert à fort courant) tiennent compte de la variation naturelle de la fabrication des semi-conducteurs. Le circuit de commande doit être conçu pour s'adapter à cette plage afin d'assurer une luminosité constante.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence auxCourbes caractéristiques électriques/optiques typiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes standard pour de tels dispositifs incluent généralement :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation entre le courant direct et la tension directe pour un point LED unique. Elle est non linéaire, avec une tension de seuil (environ 1,8-2,0V pour ces couleurs) après laquelle le courant augmente rapidement avec de petites augmentations de tension. Cette courbe est cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (I_F) :Affiche comment la sortie lumineuse augmente avec le courant. Elle est généralement linéaire sur une large plage mais se sature à des courants très élevés en raison des effets thermiques.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Montre comment la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction de la LED augmente. Ce déclassement est directement lié au déclassement du courant moyen spécifié dans les Valeurs Maximales Absolues.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant les longueurs d'onde de crête et dominante ainsi que la demi-largeur spectrale, confirmant les caractéristiques de couleur.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

La fiche technique inclut un dessin mécanique détaillé (non reproduit ici). Les notes clés du dessin spécifient quetoutes les dimensions sont en millimètres (mm)et que latolérance par défaut est de ±0,25 mm (0,01 pouce)sauf indication contraire d'une note spécifique. Ce dessin définit l'empreinte globale, les positions des trous de montage, la zone de visualisation de la matrice LED, et l'emplacement précis ainsi que le pas des 48 broches.

5.2 Brochage et schéma de circuit

Le dispositif a un boîtier double en ligne de 48 broches. Le brochage est complexe en raison de la matrice multiplexée 16x16. Les broches sont désignées soit commeAnode commune pour les Lignessoit commeCathode pour les Colonnes, avec des broches spécifiques pour les LED vertes et rouges. Par exemple, la broche 3 est la Cathode Colonne 1 pour le Vert, tandis que la broche 11 est la Cathode Colonne 1 pour le Rouge. Cet agencement permet au contrôleur de sélectionner une ligne (en appliquant une tension positive à son anode commune) puis d'allumer des points verts ou rouges spécifiques dans cette ligne en faisant passer le courant par les broches cathodes de colonne correspondantes.

Un schéma de circuit interne est référencé, qui montrerait typiquement l'interconnexion des 256 LED (16x16), clarifiant quelles anodes de ligne et cathodes de colonne contrôlent chaque point LED spécifique pour les deux couleurs.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La recommandation principale fournie est leprofil de température de soudure : 260°C pendant 3 secondes, mesuré à un point situé à 1/16 de pouce (1,59 mm) sous le corps du boîtier. Il s'agit d'un point de référence standard pour la soudure à la vague ou à la main pour éviter qu'une chaleur excessive n'endommage les LED internes ou le boîtier plastique. Pour la soudure par refusion, un profil standard sans plomb avec une température de pointe d'environ 260°C serait applicable, mais le temps spécifique au-dessus du liquidus (TAL) doit être contrôlé pour respecter la recommandation de 3 secondes au niveau des broches.

La manipulation doit suivre les précautions standard ESD (Décharge Électrostatique) pour les dispositifs à semi-conducteurs. Le stockage doit se faire dans la plage de température spécifiée de -35°C à +85°C dans un environnement à faible humidité.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Panneaux de contrôle industriel :Affichage de l'état des machines, des comptes de production, des codes d'erreur ou des valeurs de consigne.
• Équipements de test et de mesure :Affichage de lectures numériques, d'unités et d'indicateurs de mode.
• Afficheurs d'information :Dans les espaces publics pour des messages simples, des numéros de file d'attente ou des horaires de transport.
• Systèmes d'affichage empilés :Plusieurs modules peuvent être combinés pour afficher des messages textuels plus longs, des polices plus grandes ou des données multi-lignes.

7.2 Considérations de conception

• Circuit de commande :Un microcontrôleur avec suffisamment de broches d'E/S ou des circuits intégrés dédiés de pilotage d'afficheur LED (comme le MAX7219 ou des pilotes de multiplexage similaires) est nécessaire pour gérer le multiplexage 16:1 (16 lignes). Le pilote doit fournir le courant de crête nécessaire pour les points sélectionnés (par exemple, 80mA par point, divisé par le rapport cyclique).
• Limitation de courant :Des résistances de limitation de courant externes ou des pilotes à courant constant sont obligatoires pour chaque colonne cathodique (ou groupes de celles-ci) pour éviter de dépasser le Courant Maximal Absolu et pour régler la luminosité souhaitée. Les calculs doivent utiliser la V_Fmaximale pour garantir un courant sûr dans toutes les conditions.
• Gestion thermique :Le déclassement du courant moyen avec la température doit être respecté. Dans des ambiances à haute température, le rapport cyclique de multiplexage ou le courant de crête peut devoir être réduit pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres et assurer la constance de la luminosité.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique mais doit être pris en compte lors de la conception du boîtier mécanique pour s'aligner avec les positions prévues des observateurs.

8. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux afficheurs à matrice de points monochromes ou plus petits génériques, le LTP-181FFM offre des avantages distincts :

• Capacité bicolore :L'utilisation de LED vertes dédiées et de LED rouges hyper AlInGaP à haute efficacité permet une présentation d'information à deux couleurs (par exemple, vert pour l'état normal, rouge pour les alarmes/avertissements), améliorant la densité et la clarté de l'information.
• Grande hauteur de caractère (1,86\") :Offre une lisibilité à distance supérieure par rapport aux matrices plus petites 5x7 ou 8x8, occupant une niche entre les petits indicateurs et la grande signalétique.
• Classement d'intensité :Le rapport d'appariement d'intensité garanti de 1,6:1 est une marque de qualité, assurant une uniformité d'affichage de niveau professionnel que les afficheurs moins chers et non classés peuvent ne pas offrir.
• Conception empilable :La conception mécanique facilite l'assemblage facile d'afficheurs multi-modules, une fonctionnalité pas toujours présente dans les afficheurs destinés à un usage autonome.

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

Q1 : Quelle est la différence entre la longueur d'onde "de crête" et "dominante" ?

R : La longueur d'onde de crête (λ_p) est la longueur d'onde à laquelle la lumière émise a son intensité maximale. La longueur d'onde dominante (λ_d) est la longueur d'onde de la lumière monochromatique qui correspond à la couleur perçue de la LED. Pour les LED, λ_dest souvent plus pertinente pour la perception humaine de la couleur.

Q2 : Pourquoi le courant de test pour l'intensité lumineuse est-il différent pour le Vert (35mA) et le Rouge (15mA) ?

R : Cela reflète les différentes efficacités des deux technologies de semi-conducteurs. La LED rouge hyper AlInGaP est plus efficace, produisant son intensité lumineuse typique (1500 µcd) à un courant de commande plus faible que celui dont la LED verte GaP a besoin pour son intensité typique (1400 µcd).

Q3 : Comment calculer la résistance série requise pour une colonne ?

R : Utilisez la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F- V_{chute_pilote}) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (par exemple, 3,7V à 80mA pour le vert) pour garantir que le courant ne dépasse jamais la limite même avec une LED à faible V_F. Prenez en compte la chute de tension du transistor/MOSFET pilote de colonne (V_{chute_pilote}). Le courant I_Fest le courant de crête par point souhaité (par exemple, 80mA), mais rappelez-vous que ce courant est partagé entre tous les points d'une colonne qui sont actifs pendant la tranche de temps d'une seule ligne dans une conception multiplexée.

Q4 : Que signifie "1/16 DUTY" dans les conditions de test ?

R : Cela indique que l'afficheur est piloté en mode multiplexé avec un rapport cyclique de 1/16. C'est standard pour une matrice de 16 lignes. Chaque ligne est alimentée seulement 1/16ème du temps total du cycle de rafraîchissement. L'intensité lumineuse est mesurée dans cette condition, qui correspond à la façon dont l'afficheur sera utilisé en pratique. Le courant de crête pendant le temps "allumé" est plus élevé que le courant moyen pour compenser le faible rapport cyclique et atteindre la luminosité moyenne souhaitée.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un afficheur de compteur de production multi-lignes.

Un ingénieur a besoin d'un afficheur pour un atelier d'usine montrant le compte de production actuel et l'objectif d'une machine. Il choisit deux modules LTP-181FFM empilés verticalement.

Mise en œuvre :Un seul microcontrôleur pilote les deux afficheurs. Le firmware gère une routine de multiplexage à 16 lignes, rafraîchissant chaque ligne séquentiellement. Le module supérieur affiche "COMPTE : [nombre]" en vert. Le module inférieur affiche "OBJECTIF : [nombre]" en vert. Si la machine s'arrête en raison d'une erreur, la ligne concernée ou un message "ERREUR" séparé peut clignoter en rouge sur le module correspondant. La conception empilable simplifie le montage mécanique. La luminosité élevée et le large angle de vision assurent que l'information est visible par les opérateurs depuis divers points de l'atelier. Le classement d'intensité garantit que les deux modules ont une apparence constante et uniforme côte à côte.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTP-181FFM fonctionne sur le principe dumultiplexage de matrice LED. Il n'est pas pratique d'avoir 256 fils individuels (pour un 16x16 monochrome) ou plus pour le bicolore. Au lieu de cela, les LED sont disposées en grille où les anodes de toutes les LED d'une seule ligne sont connectées ensemble (Ligne à Anode Commune), et les cathodes de toutes les LED d'une seule colonne pour une couleur spécifique sont connectées ensemble (Colonne Cathode).

Pour allumer un point spécifique (par exemple, le point vert à la Ligne 5, Colonne 3), le contrôleur effectue ces étapes en succession rapide dans le cycle de rafraîchissement : 1) Il fixe l'Anode Commune pour la Ligne 5 à une tension positive (par exemple, +5V). 2) Il connecte la Cathode pour la Colonne 3 (Vert) à la masse (0V), complétant le circuit et permettant au courant de circuler à travers cette LED verte spécifique. Toutes les autres lignes sont éteintes, et toutes les autres lignes de colonne sont maintenues au niveau haut (circuit ouvert). En balayant très rapidement les 16 lignes (par exemple, à 100Hz ou plus), la persistance rétinienne crée l'illusion que tous les points souhaités dans la matrice 16x16 sont allumés simultanément. La capacité bicolore ajoute simplement un ensemble séparé de broches cathodes pour les LED rouges, qui sont contrôlées indépendamment.

12. Tendances technologiques

Bien que le LTP-181FFM utilise les technologies établies GaP (Vert) et AlInGaP (Rouge), le domaine plus large des afficheurs LED évolue. Les tendances incluent :

• Matériaux à plus haute efficacité :Le passage de l'AlInGaP sur GaAs à des structures encore plus efficaces ou l'utilisation de matériaux à base d'InGaN pour les LED rouges (bien que difficile) pour améliorer l'efficacité et la gamme de couleurs.
• Pilotes intégrés :Les nouveaux modules d'affichage intègrent souvent le circuit intégré pilote de multiplexage et parfois même une interface microcontrôleur (comme I2C ou SPI) directement sur le circuit imprimé du module, simplifiant considérablement la conception du circuit externe par rapport aux matrices LED nues comme le LTP-181FFM.
• Technologie de montage en surface (SMT) :De nombreuses matrices LED modernes utilisent des LED et des boîtiers SMT, permettant un profil plus bas, un assemblage automatisé et potentiellement une résolution plus élevée. La conception à trous traversants du LTP-181FFM est robuste et adaptée aux applications où une soudure ou une réparation manuelle pourrait avoir lieu.
• Matrices RVB pleine couleur :Pour des applications graphiques plus avancées ou de texte multi-couleurs, les matrices avec des LED rouges, vertes et bleues (RVB) intégrées dans chaque pixel deviennent plus courantes, bien qu'elles nécessitent une électronique de pilotage plus complexe.

Le LTP-181FFM représente une solution fiable et performante dans sa catégorie, équilibrant taille, luminosité, fonctionnalité bicolore et flexibilité de conception pour un large éventail d'applications d'affichage embarqué.