Fiche technique de l'afficheur LED LTA-1000KR - Barre lumineuse rectangulaire - Couleur rouge super - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 70mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTA-1000KR est un module d'affichage à diodes électroluminescentes (LED) à semi-conducteurs conçu comme une barre lumineuse rectangulaire à dix segments. Sa fonction principale est de fournir une surface d'éclairage large, lumineuse et uniforme pour les applications nécessitant un indicateur visuel ou une source lumineuse continue. L'appareil est conçu pour la fiabilité et l'efficacité, utilisant des matériaux semi-conducteurs avancés pour offrir des performances constantes.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de ce produit incluent sa grande surface émissive uniforme, idéale pour les indicateurs d'état, l'éclairage de panneaux ou le rétroéclairage où un motif rectangulaire distinct est souhaité. Il fonctionne avec une faible exigence en puissance, contribuant à une conception de système économe en énergie. La haute luminosité et le contraste élevé assurent une excellente visibilité même dans des environnements bien éclairés. Sa construction à semi-conducteurs offre une fiabilité et une longévité supérieures par rapport aux indicateurs à incandescence ou fluorescents traditionnels, sans filament à casser ni gaz à dégrader. L'appareil est catégorisé par intensité lumineuse, permettant un appariement de luminosité cohérent en production. De plus, il est conforme aux exigences de conditionnement sans plomb, s'alignant sur les réglementations environnementales modernes (RoHS). Cette combinaison de caractéristiques le rend adapté aux panneaux de contrôle industriel, à l'instrumentation, à l'électronique grand public et aux applications de tableau de bord automobile où une signalisation visuelle fiable et claire est critique.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

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

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonction de l'appareil. Les puces LED utilisées sont basées sur la technologie AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) sur un substrat GaAs non transparent, connu pour son efficacité élevée dans le spectre des longueurs d'onde rouge/orange. La longueur d'onde d'émission de crête typique (λp) est de 639 nm lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (IF) de 20 mA, la plaçant dans la gamme de couleur "Rouge Super". La longueur d'onde dominante (λd) est spécifiée à 631 nm. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 20 nm, indiquant une bande de lumière émise relativement étroite, ce qui contribue à la pureté de la couleur.

L'intensité lumineuse moyenne (Iv) par segment est un paramètre clé. Dans une condition de test de IF=1 mA, l'intensité varie d'un minimum de 200 μcd à une valeur typique de 675 μcd. Le rapport d'appariement d'intensité lumineuse entre des zones lumineuses similaires est spécifié comme un maximum de 2:1, ce qui est important pour assurer une apparence uniforme sur les dix segments lorsqu'ils sont allumés simultanément.

2.2 Paramètres électriques et limites absolues

Comprendre les limites électriques est crucial pour une conception de circuit fiable. Les limites absolues définissent les seuils de contrainte au-delà desquels des dommages permanents peuvent survenir.

• Puissance dissipée par segment :70 mW maximum. C'est la puissance maximale qui peut être dissipée en chaleur de manière sûre par un seul segment LED.
• Courant direct continu par segment :25 mA maximum à 25°C. Cette valeur se dégrade linéairement à 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) augmente au-dessus de 25°C. Les concepteurs doivent calculer le courant maximum réduit à la température de fonctionnement la plus élevée de leur application.
• Courant direct de crête par segment :90 mA maximum, mais uniquement dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Cela permet un sur-pilotage bref pour atteindre une luminosité instantanée plus élevée.
• Tension directe par segment (VF) :Typiquement 2,6 V à IF=20 mA, avec un maximum de 2,6 V. Le minimum est de 2,0 V. Cette chute de tension est importante pour calculer les valeurs des résistances de limitation de courant en série.
• Tension inverse par segment :5 V maximum. Dépasser cette valeur peut endommager la jonction LED.
• Courant inverse par segment (IR) :100 μA maximum lorsqu'une tension inverse (VR) de 5 V est appliquée.

2.3 Spécifications thermiques et environnementales

L'appareil est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -35°C à +105°C. La plage de température de stockage est identique. Cette large plage assure la fonctionnalité dans des environnements difficiles. La dégradation du courant direct avec la température (0,33 mA/°C) est une conséquence directe des caractéristiques thermiques de la LED ; des températures plus élevées réduisent l'efficacité et le courant de fonctionnement sûr maximum. La condition de soudure spécifiée est un procédé par vague ou refusion où la température du corps du boîtier ne dépasse pas 260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise. Cette directive est critique pour l'assemblage afin de prévenir les dommages thermiques au boîtier plastique ou aux liaisons internes par fil.

3. Informations mécaniques et de conditionnement

3.1 Dimensions physiques et construction

L'appareil est décrit comme une barre lumineuse rectangulaire. Le boîtier a une face grise et des segments blancs, ce qui améliore probablement le contraste en fournissant un fond sombre pour les segments allumés. Les dimensions exactes sont fournies dans un dessin (référencé dans la fiche technique mais non détaillé dans le texte). Toutes les dimensions sont en millimètres, avec des tolérances standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Une tolérance spécifique pour le décalage de la pointe des broches est de ±0,4 mm, ce qui est important pour la conception de l'empreinte PCB et l'assemblage automatisé.

3.2 Brochage et circuit interne

Le LTA-1000KR a une configuration à 20 broches. Le brochage est clairement défini : les broches 1 à 10 sont les anodes pour les segments A à K (note : 'I' est sauté, utilisant J et K). Les broches 11 à 20 sont les cathodes correspondantes dans l'ordre inverse (Cathode K à Cathode A). Cet arrangement suggère une connexion de style cathode commune pour chaque segment, mais avec un accès individuel à la fois à l'anode et à la cathode de chaque LED. Cela offre une flexibilité maximale pour le multiplexage ou le contrôle individuel des segments. Un schéma de circuit interne est référencé, montrant typiquement dix éléments LED indépendants.

4. Guide d'application et considérations de conception

4.1 Scénarios d'application typiques

Cette barre lumineuse est conçue pour les applications nécessitant un réseau linéaire d'indicateurs lumineux. Les utilisations potentielles incluent :

• Indicateurs de niveau :Pour les jauges de force du signal, de volume, de pression ou de température où la longueur éclairée correspond à une valeur.
• Barres de progression :Dans l'instrumentation ou les appareils grand public pour montrer l'état d'avancement.
• Rétroéclairage :Pour les panneaux éclairés sur les bords ou la signalétique où un éclairage rectangulaire uniforme est nécessaire.
• Affichages d'état industriels :Sur les panneaux de contrôle pour montrer l'état de la machine ou les conditions d'alarme sur plusieurs canaux.

4.2 Conception de circuit et considérations de pilotage

Pour faire fonctionner le LTA-1000KR de manière sûre et efficace, plusieurs règles de conception doivent être suivies :

1. Limitation de courant :Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Une résistance en série doit être utilisée avec chaque segment (ou un circuit de pilotage à courant régulé) pour limiter le courant direct à une valeur sûre, typiquement égale ou inférieure à la valeur nominale continue de 25 mA. La valeur de la résistance est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF, où VF est la tension directe de la LED (utiliser la valeur max pour le calcul de courant dans le pire des cas).
2. Gestion thermique :Bien que la puissance dissipée soit faible par segment (70 mW max), le total pour dix segments peut être de 700 mW. Une surface de cuivre PCB adéquate ou d'autres dissipateurs thermiques peuvent être nécessaires si tous les segments sont pilotés en continu à un courant élevé, surtout dans des températures ambiantes élevées.
3. Multiplexage :L'accès individuel à l'anode et à la cathode rend l'appareil bien adapté aux schémas de pilotage multiplexés. Cela réduit le nombre de broches d'E/S de microcontrôleur requises. Il faut veiller à ce que le courant de crête pendant l'impulsion de multiplexage ne dépasse pas la valeur nominale de 90 mA, et que le courant moyen dans le temps respecte la valeur nominale continue.
4. Protection contre la tension inverse :Dans les circuits où des transitoires de tension inverse sont possibles, des diodes de protection externes peuvent être nécessaires, car la tension inverse nominale propre de la LED n'est que de 5V.

4.3 Assemblage et manipulation

Le respect du profil de soudure (260°C max pendant 3 secondes) est obligatoire pour éviter la fissuration ou le délaminage du boîtier. 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. Le stockage doit se faire dans les plages de température et d'humidité spécifiées pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer un "effet pop-corn" pendant la soudure par refusion.

5. Analyse des performances et comparaison technique

5.1 Analyse des paramètres clés

L'utilisation de la technologie AlInGaP est un facteur significatif. Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED rouges standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), AlInGaP offre une efficacité lumineuse substantiellement plus élevée, résultant en une luminosité plus grande pour le même courant de pilotage. Le substrat GaAs non transparent aide à diriger la lumière vers le haut, améliorant le flux lumineux utile depuis la surface supérieure. Le rapport d'appariement d'intensité lumineuse spécifié de 2:1 est un grade standard pour de tels afficheurs, assurant une uniformité visuelle acceptable. Les concepteurs nécessitant une uniformité plus stricte devraient mettre en œuvre un calibrage électrique ou sélectionner des pièces triées si disponibles.

5.2 Comparaison avec des solutions alternatives

Comparé à un groupe de LED discrètes, cette barre lumineuse intégrée offre une solution plus uniforme et mécaniquement robuste, avec un assemblage simplifié (un composant contre dix). Comparé aux afficheurs fluorescents sous vide ou électroluminescents, les LED offrent une durée de vie beaucoup plus longue, une tension de fonctionnement plus basse et aucun risque de fuite de gaz ou de dégradation du phosphore. Le principal compromis pourrait être l'angle de vision et le point de couleur spécifique, qui est fixé dans le spectre rouge profond pour ce modèle.

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

Q : Puis-je piloter les dix segments à 25 mA simultanément ?

R : Oui, électriquement c'est possible, car chaque segment est indépendant. Cependant, vous devez considérer la puissance totale dissipée (jusqu'à 700 mW) et vous assurer que le PCB et l'environnement ambiant peuvent gérer la chaleur résultante pour maintenir la fiabilité, surtout près de la limite supérieure de température.

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 (λp=639nm) est la longueur d'onde à laquelle le spectre d'émission a son intensité maximale. La longueur d'onde dominante (λd=631nm) est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur pour l'œil humain. La différence est due à la forme du spectre d'émission de la LED.

Q : Comment interpréter la note "L'intensité lumineuse est mesurée avec... la courbe de réponse de l'œil CIE" ?

R : Cette note confirme que les valeurs d'intensité (en microcandelas, μcd) sont des unités photométriques, pondérées par la courbe de sensibilité visuelle photopique standard (adaptée à la lumière du jour) de l'humain. Cela rend les chiffres significatifs pour prédire la luminosité perçue, par opposition aux unités radiométriques (watts) qui mesurent la puissance lumineuse totale indépendamment de la couleur.

Q : Le brochage montre des anodes et cathodes individuelles. Puis-je le câbler comme un afficheur à anode commune ou à cathode commune ?

R : Le brochage physique est fixe. Pour simuler un afficheur à cathode commune, vous connecteriez toutes les broches de cathode (11-20) ensemble sur votre PCB. Pour simuler un afficheur à anode commune, vous connecteriez toutes les broches d'anode (1-10) ensemble. La configuration fournie offre la flexibilité d'implémenter l'un ou l'autre en matériel.

7. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un indicateur de niveau de charge de batterie

Un concepteur crée un chargeur pour une batterie d'outil. Il souhaite un graphique à barres de 10 segments pour afficher le niveau de charge de 0% à 100%. Le LTA-1000KR est sélectionné pour sa couleur rouge vif et sa forme de segment rectangulaire, facile à lire.

Mise en œuvre :Le microcontrôleur du système a un nombre limité de broches d'E/S. Le concepteur utilise un schéma de multiplexage. Il connecte les dix anodes (broches 1-10) à dix broches individuelles du microcontrôleur configurées comme sorties. Il connecte les dix cathodes (broches 11-20) ensemble et tire ce nœud commun à travers un seul MOSFET à canal N contrôlé par une autre broche du microcontrôleur. Pour illuminer un segment, sa broche d'anode correspondante est mise à l'état haut (via une résistance de limitation de courant), et le MOSFET de cathode commune est activé. Le microcontrôleur parcourt rapidement chaque segment (par exemple, 1 ms par segment). Le courant de crête par segment est fixé à 20 mA via le calcul de la résistance : R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ohms (utiliser une valeur standard de 120Ω ou 150Ω). Le courant moyen par segment est de 2 mA (20 mA * cycle de service 1/10), bien dans la valeur nominale continue. L'affichage apparaît uniformément allumé grâce à la persistance rétinienne. La luminosité est facilement ajustable en logiciel en faisant varier le cycle de service du multiplexage.

8. Introduction au principe technique

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs à jonction p-n semi-conducteurs. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, de l'énergie est libérée. Dans des matériaux comme l'AlInGaP, cette énergie est libérée principalement sous forme de photons (lumière) plutôt que de chaleur. La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur, qui est conçue pendant le processus de croissance cristalline en ajustant les ratios d'aluminium, d'indium, de gallium et de phosphore. Le substrat non transparent absorbe la lumière émise vers le bas, améliorant l'efficacité globale en réduisant la perte interne et en encourageant la lumière à sortir de la surface supérieure de la puce. La face grise et les segments blancs du boîtier agissent respectivement comme un réflecteur et un diffuseur, pour créer une apparence rectangulaire uniforme à partir des puces LED discrètes montées en dessous.

9. Tendances et contexte technologiques

Le LTA-1000KR représente une technologie d'affichage LED mature. La tendance générale de l'industrie a été vers une efficacité plus élevée et une plus grande intégration. Bien que les barres lumineuses LED discrètes comme celle-ci restent vitales pour des facteurs de forme spécifiques, de nouvelles technologies émergent. Les réseaux de LED en boîtier CMS (Surface-Mount Device) offrent des empreintes encore plus petites et sont mieux adaptés à l'assemblage automatisé par pick-and-place. De plus, le développement des LED organiques (OLED) et des micro-LED permet des affichages entièrement adressables, flexibles et à ultra-haute résolution. Cependant, pour les applications nécessitant des indicateurs simples, robustes et à haute luminosité dans un format de barre spécifique, les réseaux de LED inorganiques comme le LTA-1000KR basé sur AlInGaP continuent d'offrir un équilibre optimal entre performance, fiabilité et coût. Le passage au conditionnement sans plomb, comme observé sur cet appareil, reflète le virage de l'industrie entière vers des procédés de fabrication écologiquement durables, motivé par des réglementations mondiales comme RoHS et REACH.