Fiche technique de l'afficheur LED LTC-47C1SW - Hauteur de chiffre 0,4 pouce - Couleur blanche - Tension directe 3,2V - Dissipation de puissance 35mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-47C1SW est un module d'affichage alphanumérique quadruple chiffre à sept segments. Il présente une hauteur de chiffre de 0,4 pouce (10,16 mm), ce qui le rend adapté aux applications nécessitant une lecture numérique claire et de taille moyenne. L'afficheur utilise des diodes électroluminescentes (LED) blanches basées sur la technologie semi-conductrice InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) montées sur un substrat de saphir. Le dispositif offre un aspect à fort contraste avec des segments lumineux blancs sur un fond noir. Il est construit sous forme de boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).

1.1 Avantages principaux et marché cible

Cet afficheur offre plusieurs avantages clés pour les ingénieurs en conception électronique. Sa faible consommation d'énergie le rend économe, tandis que la luminosité élevée et l'excellente apparence des caractères assurent une lisibilité dans diverses conditions d'éclairage. Le large angle de vision est crucial pour les applications où l'afficheur peut être vu depuis des positions hors axe. La fiabilité inhérente à la technologie LED à l'état solide offre une longue durée de vie opérationnelle et une résistance aux chocs et vibrations. Ces caractéristiques rendent le LTC-47C1SW idéal pour l'électronique grand public, l'instrumentation industrielle, les équipements de test et de mesure, les terminaux de point de vente et les affichages de tableau de bord automobile où une information numérique fiable et claire est requise.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et électriques

Les performances du LTC-47C1SW sont définies dans des conditions de test standard à une température ambiante (Ta) de 25°C. Les paramètres clés fournissent une compréhension complète de son domaine de fonctionnement.

• Intensité lumineuse (Iv) :L'intensité lumineuse typique par segment est de 18 millicandelas (mcd) lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (IF) de 10 mA. La valeur minimale spécifiée est de 12,8 mcd. Ce paramètre quantifie la luminosité perçue du segment allumé.
• Tension directe (VF) :La chute de tension aux bornes d'un segment LED lorsqu'il conduit du courant. Pour ce dispositif, la tension directe typique est comprise entre 2,70V et 3,2V à un courant de test de 5 mA. Cette valeur est critique pour concevoir le circuit de limitation de courant dans le pilote.
• Coordonnées de chromaticité (x, y) :Ces coordonnées définissent le point de couleur de la lumière blanche sur le diagramme de chromaticité CIE 1931. Les valeurs typiques fournies (x=0,294, y=0,286) indiquent une teinte spécifique de blanc. Une tolérance de ±0,01 est appliquée à ces coordonnées.
• Courant inverse (IR) :Le courant de fuite maximal lorsqu'une tension inverse de 5V est appliquée est de 100 µA. Il est important de noter que ce paramètre est uniquement à des fins de test ; le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en continu sous tension inverse.
• Diaphonie :Une spécification de ≤ 2,5 % indique la fuite de lumière ou l'interférence électrique maximale admissible entre segments ou chiffres adjacents, garantissant ainsi la clarté des caractères.

2.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Il est déconseillé de fonctionner en dehors de ces limites.

• Dissipation de puissance par segment :35 mW maximum.
• Courant direct de crête par segment :50 mA maximum, dans des conditions pulsées (fréquence 1 kHz, rapport cyclique de 10 %).
• Courant direct continu par segment :Le courant continu maximal est déclassé linéairement par rapport à sa valeur à 25°C à un taux de 0,125 mA/°C à mesure que la température ambiante augmente.
• Plage de température de fonctionnement :-35°C à +80°C.
• Plage de température de stockage :-35°C à +105°C.
• Conditions de soudure :Le dispositif peut supporter une soudure à la vague ou par refusion avec une température en un point situé à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) sous le plan d'assise ne dépassant pas 260°C pendant 3 secondes.

3. Explication du système de binning

Le LTC-47C1SW utilise un système de binning de teinte pour catégoriser les dispositifs en fonction de leur point de couleur blanc précis. Ceci est essentiel pour les applications nécessitant une cohérence de couleur entre plusieurs afficheurs ou au sein d'une unité multi-chiffres. Les bins sont définis par des quadrilatères sur le diagramme de chromaticité CIE 1931, spécifiés par leurs coordonnées de coin (x, y). La fiche technique liste plusieurs bins (par exemple, S1-2, S2-2, S3-1, S3-2, S4-1, S4-2, S5-1, S6-1). Chaque bin a une tolérance définie de ±0,01 sur les coordonnées x et y. Ce système permet aux fabricants de sélectionner des LED provenant de bins spécifiques pour obtenir une apparence blanche uniforme sur tous les segments et chiffres, minimisant ainsi la variation de couleur visuelle.

4. Informations mécaniques et d'emballage

4.1 Dimensions et tolérances

Le dessin de contour du boîtier fournit les dimensions mécaniques critiques pour la conception du PCB (Carte à Circuit Imprimé) et l'assemblage. Toutes les dimensions principales sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25 mm sauf indication contraire.

• Tolérance de décalage de l'extrémité des broches :La déviation admissible de la position des extrémités des broches est de ±0,25 mm.
• Détail de l'entretoise :Une caractéristique d'entretoise est conçue pour permettre une tolérance de glissement de ±0,5 mm, facilitant probablement l'alignement lors de l'assemblage.
• Diamètre de trou de PCB recommandé :0,9 mm est suggéré pour les broches.

4.2 Spécifications visuelles et esthétiques

La fiche technique inclut plusieurs paramètres de contrôle qualité liés à l'apparence de l'afficheur :

• Les corps étrangers sur un segment doivent être ≤ 10 mils (0,254 mm).
• La contamination par l'encre sur la surface doit être ≤ 20 mils (0,508 mm).
• La courbure du réflecteur doit être ≤ 1 % de sa longueur.
• Les bulles à l'intérieur d'un segment doivent être ≤ 10 mils (0,254 mm).
• Une note spécifique impose l'utilisation de "broches de dureté uniquement", indiquant une exigence pour des broches ayant une rigidité mécanique suffisante.

5. Circuit interne et configuration des broches

Le LTC-47C1SW est un afficheur à cathode commune. Le schéma de circuit interne montre que chacun des quatre chiffres partage sa connexion de cathode. Les sept segments (A, B, C, D, E, F, G) et les deux points décimaux (DP1, DP2) ont leurs anodes connectées dans un arrangement multiplexé. Plus précisément, les anodes des segments sont regroupées entre les paires de chiffres (Chiffres 1 & 2 et Chiffres 3 & 4) pour faciliter le multiplexage temporel, une technique courante pour contrôler les afficheurs multi-chiffres avec moins de broches de pilotage.

Le tableau de connexion à 20 broches est essentiel pour un câblage correct :

• Les broches 5, 10, 15, 20 sont les cathodes communes pour les chiffres 2, 4, 3 et 1 respectivement.
• Les broches 2 et 7 sont les anodes pour les points décimaux DP1 et DP2.
• Les broches restantes sont les anodes pour les différents segments (A-G), partagées entre des paires de chiffres spécifiques comme indiqué dans le tableau. Par exemple, la broche 1 est l'anode du segment D pour les chiffres 1 et 2.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Une manipulation et un assemblage appropriés sont cruciaux pour la fiabilité. Le dispositif est sensible aux Décharges Électrostatiques (ESD). Il est fortement recommandé d'utiliser un bracelet antistatique ou des gants antistatiques pendant la manipulation, et de s'assurer que tout l'équipement et les postes de travail sont correctement mis à la terre.

Pour la soudure, le paramètre clé est de limiter la température au niveau du corps du dispositif. La spécification permet une température maximale de 260°C mesurée à 1,6 mm sous le plan d'assise pendant une durée de 3 secondes lors des processus de soudure à la vague ou par refusion. Le respect de ces limites prévient les dommages thermiques aux puces LED et au boîtier plastique.

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques

La structure à cathode commune et anodes multiplexées est conçue pour être utilisée avec un microcontrôleur ou un circuit intégré pilote LED dédié. Un circuit typique implique l'utilisation de commutateurs à transistors (par exemple, BJT NPN ou MOSFET à canal N) pour évacuer le courant à travers la cathode de chaque chiffre séquentiellement (balayage des chiffres). Les lignes d'anode des segments sont pilotées avec le motif approprié via des résistances de limitation de courant. La fréquence de multiplexage doit être suffisamment élevée (typiquement >60 Hz) pour éviter le scintillement visible dû à la persistance rétinienne.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Des résistances externes sont obligatoires pour chaque ligne d'anode afin de définir le courant direct (par exemple, 5-10 mA par segment selon la fiche technique). La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant R = (Vcc - VF) / IF, où Vcc est la tension d'alimentation, VF est la tension directe de la LED (utiliser la valeur max pour la sécurité), et IF est le courant direct souhaité.
• Capacité du pilote :Le circuit intégré pilote ou le port du microcontrôleur doit être capable de fournir le courant cumulé pour tous les segments allumés dans un chiffre pendant son temps actif.
• Angle de vision :Le large angle de vision permet une flexibilité dans la position de montage par rapport à l'utilisateur.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une ventilation adéquate dans le boîtier aide à maintenir la longévité des LED, surtout à des températures ambiantes plus élevées.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé à d'autres afficheurs sept segments, l'utilisation de puces SMD blanches InGaN par le LTC-47C1SW offre des avantages par rapport aux technologies plus anciennes comme les LED rouges GaAsP ou les LED blanches filtrées. Les LED InGaN offrent généralement une efficacité plus élevée, une meilleure stabilité des couleurs dans le temps et un point de couleur blanc plus cohérent. La hauteur de chiffre de 0,4 pouce le positionne entre les afficheurs plus petits utilisés dans les appareils portables et les plus grands pour la signalétique. Son brochage multiplexé est une conception standard qui minimise le nombre requis de broches d'E/S du contrôleur pour un afficheur 4 chiffres, offrant une solution économique et économe en espace par rapport aux afficheurs avec des broches pilotées individuellement pour chaque segment de chaque chiffre.

9. Questions fréquemment posées basées sur les paramètres techniques

Q : Quel est l'objectif du système de binning de teinte ?

A : Le binning de teinte assure la cohérence des couleurs. Pour un afficheur multi-chiffres, l'utilisation de LED provenant des mêmes bins ou de bins adjacents garantit que tous les chiffres émettent une teinte de blanc identique, empêchant ainsi qu'un chiffre ne paraisse sensiblement différent (par exemple, plus bleu ou plus jaune) que ses voisins.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un microcontrôleur 5V ?

A : Oui, mais vous devez utiliser des résistances de limitation de courant. Étant donné que la tension directe typique est d'environ 3V, une alimentation de 5V forcerait un courant excessif à travers la LED sans résistance, risquant de la détruire. Une résistance en série est toujours requise.

Q : Que signifie "cathode commune" pour ma conception de circuit ?

A : Cathode commune signifie que toutes les LED d'un chiffre partagent une connexion négative (masse). Pour allumer un chiffre, vous connectez sa broche de cathode à la masse (via un commutateur à transistor) et appliquez une tension positive (à travers une résistance de limitation de courant) aux anodes des segments que vous souhaitez illuminer.

Q : Comment interpréter le courant direct de crête ?

A : La valeur de crête de 50 mA à un rapport cyclique de 10 % permet de brèves impulsions de courant plus élevé pour atteindre une luminosité instantanée plus grande dans un système multiplexé. Le courant moyen dans le temps ne doit pas dépasser le courant continu nominal, qui est plus faible et déclassé avec la température.

10. Introduction au principe de fonctionnement

Un afficheur sept segments est un assemblage de diodes électroluminescentes disposées en forme de huit. En illuminant sélectivement des segments spécifiques (étiquetés A à G), il peut former les dix chiffres (0-9) et certaines lettres. Le LTC-47C1SW intègre quatre de ces matrices de chiffres dans un seul boîtier. Le matériau semi-conducteur InGaN utilisé dans les LED émet de la lumière bleue lorsque les électrons se recombinent avec les trous à travers la bande interdite du matériau. Cette lumière bleue est partiellement convertie en longueurs d'onde plus longues (jaune) par un revêtement de phosphore à l'intérieur du boîtier LED, résultant en la perception de lumière blanche par l'œil humain. La technique de multiplexage utilisée pour contrôler quatre chiffres avec un seul jeu de pilotes de segments fonctionne en faisant circuler rapidement l'alimentation vers chaque chiffre en séquence. Un seul chiffre est allumé à un instant donné, mais en raison de la persistance rétinienne humaine, les quatre chiffres semblent être continuellement illuminés si la fréquence de cycle est suffisamment élevée.

11. Tendances de développement

La tendance dans la technologie des afficheurs sept segments continue de se concentrer sur plusieurs domaines clés. Les améliorations d'efficacité des puces LED InGaN conduisent à une luminosité plus élevée à des courants de pilotage plus faibles, réduisant la consommation d'énergie et la génération de chaleur. Il y a également une évolution vers une cohérence des couleurs encore plus élevée et une gamme plus large de températures de couleur blanche disponibles (par exemple, blanc froid, blanc neutre, blanc chaud) pour mieux correspondre à l'esthétique de l'application. L'intégration est une autre tendance, certains afficheurs incorporant le circuit intégré pilote et les résistances de limitation de courant dans le même module, simplifiant la conception pour l'ingénieur final. De plus, les avancées en matière de packaging peuvent permettre des profils plus minces et une robustesse accrue pour les applications en environnements sévères.