Fiche technique d'un afficheur sept segments rouge-orange de 7,62mm - Dimensions 19,0x13,2x8,0mm - Tension directe 2,0V - Puissance 60mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications techniques d'un afficheur alphanumérique sept segments d'une hauteur de chiffre de 7,62 mm (0,3 pouce). Le dispositif est conçu pour un montage traversant (THT) et utilise la technologie de puce AlGaInP pour émettre une lumière rouge-orange. Il présente des segments lumineux blancs sur une surface de fond grise, ce qui améliore le contraste et la lisibilité, en particulier dans des conditions d'éclairage ambiant vif. Le produit est catégorisé selon l'intensité lumineuse et est conforme aux normes environnementales sans plomb et RoHS, le rendant adapté à une large gamme d'applications électroniques nécessitant des affichages numériques ou alphanumériques limités fiables.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cet afficheur incluent son adhésion à un encombrement standard industriel, garantissant la compatibilité avec les conceptions de PCB et les supports existants conçus pour cette taille courante. Sa faible consommation d'énergie est un avantage clé pour les appareils fonctionnant sur batterie ou à haute efficacité énergétique. La résine de surface grise améliore significativement le contraste en réduisant la lumière ambiante réfléchie, faisant ressortir les segments éclairés plus clairement. Le dispositif est principalement ciblé pour les applications nécessitant des affichages numériques durables, lisibles et économiques, tels que les appareils électroménagers grand public, les panneaux d'instruments industriels et divers systèmes d'affichage numérique.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les sections suivantes fournissent une analyse objective et détaillée des spécifications électriques, optiques et thermiques du dispositif telles que définies dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques maximales absolues

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

• Tension inverse (V_R) :5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Courant direct continu (I_F) :25mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement continu.
• Courant direct de crête (I_FP) :60mA. Ceci n'est permis que dans des conditions pulsées (rapport cyclique ≤ 10%, fréquence ≤ 1kHz) et ne doit pas être utilisé pour une polarisation continue.
• Dissipation de puissance (P_d) :60mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper à une température ambiante (T_a) de 25°C. La courbe de déclassement en puissance doit être consultée pour des températures plus élevées.
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. Le dispositif est garanti de fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C.
• Température de soudure (T_sol) :260°C pour une durée maximale de 5 secondes, ce qui est typique pour les procédés de soudure à la vague ou manuelle.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante standard de 25°C et définissent les performances du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité lumineuse (I_v) :La valeur typique est de 17,6 mcd par segment lorsqu'il est piloté par un courant direct (I_F) de 10mA. La valeur minimale spécifiée est de 7,8 mcd. Une tolérance de ±10% s'applique à l'intensité lumineuse. Les concepteurs doivent utiliser la valeur minimale pour les calculs de luminosité dans le pire des cas.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :621 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :615 nm (typique). Cette longueur d'onde décrit la couleur perçue de la lumière et est plus pertinente pour la vision humaine que la longueur d'onde de crête.
• Largeur de bande spectrale de rayonnement (Δλ) :18 nm (typique). Ceci indique la pureté spectrale ; une largeur de bande plus petite signifie une couleur plus monochromatique.
• Tension directe (V_F) :2,0V typique, 2,4V maximum à I_F=20mA. La tolérance est de ±0,1V. Ce paramètre est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 100 µA à V_R=5V. C'est le courant de fuite lorsque le dispositif est polarisé en inverse.

3. Explication du système de classement

La fiche technique indique que les dispositifs sont "Catégorisés selon l'intensité lumineuse." Cela implique un processus de classement ou de tri après fabrication.

• Classement par intensité lumineuse :Le critère de classement principal est l'intensité lumineuse (I_v). Les dispositifs sont testés et regroupés dans des plages d'intensité spécifiques ou des codes "CAT" (comme référencé sur l'étiquette d'emballage). Cela assure une cohérence de luminosité au sein d'un même lot de production ou commande. Les concepteurs spécifiant cette référence doivent être conscients que la luminosité peut varier entre différents codes CAT.
• Couleur/Longueur d'onde :Bien que non explicitement mentionné comme un paramètre classé, les valeurs typiques pour la longueur d'onde de crête (621nm) et dominante (615nm) sont fournies. Pour la plupart des applications utilisant l'AlGaInP pour le rouge-orange, la variation de couleur est généralement faible, mais les applications critiques d'appariement des couleurs doivent vérifier auprès du fournisseur.
• Tension directe :La tolérance spécifiée est de ±0,1V, ce qui est relativement serré. Bien que ce ne soit pas nécessairement un classement formel, cette tolérance serrée simplifie la conception du pilote en réduisant la variation de chute de tension aux bornes de l'afficheur.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit des courbes caractéristiques typiques essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard.

4.1 Distribution spectrale

La courbe de sortie spectrale montre un pic d'émission caractéristique autour de 621 nm, confirmant la couleur rouge-orange. La largeur de bande de 18nm indique une couleur raisonnablement saturée. La forme de la courbe est typique des matériaux AlGaInP.

4.2 Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V)

Cette courbe illustre la relation non linéaire entre le courant et la tension. Elle montre que pour un courant direct donné (par exemple, 20mA), la tension directe sera typiquement d'environ 2,0V. La pente de la courbe représente la résistance dynamique de la jonction LED. Les concepteurs l'utilisent pour calculer la tension d'alimentation nécessaire et la valeur de la résistance série pour une régulation de courant appropriée.

4.3 Courbe de déclassement du courant direct

C'est l'un des graphiques les plus critiques pour une conception fiable. Il montre comment le courant direct continu maximal autorisé doit être réduit à mesure que la température ambiante augmente au-dessus de 25°C. À la température de fonctionnement maximale de 85°C, le courant continu autorisé est nettement inférieur à la valeur maximale absolue de 25mA à 25°C. Ignorer ce déclassement peut entraîner une dépréciation accélérée du flux lumineux, un décalage de couleur et une défaillance catastrophique due à une surchauffe.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

L'afficheur a un encombrement standard DIP (Dual In-line Package). Les dimensions clés du dessin incluent :

• Hauteur totale : 8,0 mm (max)
• Largeur du corps : 13,2 mm (nominal)
• Longueur du corps : 19,0 mm (nominal)
• Hauteur du chiffre : 7,62 mm (0,3 pouce)
• Espacement des broches : 2,54 mm (0,1 pouce) grille standard.
• Diamètre des broches : 0,5 mm (typique)

Les tolérances sont de ±0,25mm sauf indication contraire. Ces dimensions sont vitales pour la conception du PCB, assurant un ajustement correct dans le trou de montage et un espacement correct pour la soudure à la vague.

5.2 Brochage et identification de la polarité

Le schéma de circuit interne montre une configuration à cathode commune pour les sept segments. Cela signifie que toutes les LED des segments partagent une connexion négative commune (cathode). Les anodes individuelles pour les segments a à g sont sur des broches séparées. La broche de cathode commune doit être connectée à la masse (ou au potentiel de tension inférieur) dans le circuit. Le diagramme de brochage doit être consulté lors de la conception du PCB pour router correctement les signaux vers chaque segment. Une mauvaise connexion entraînera l'absence d'éclairage des segments ou l'affichage de chiffres/caractères incorrects.

6. Directives de soudure et d'assemblage

• Soudure :La température de soudure maximale absolue est de 260°C pendant un maximum de 5 secondes. Ceci est adapté pour la soudure manuelle avec un fer ou les procédés de soudure à la vague. Il faut veiller à éviter une exposition prolongée à la chaleur pour prévenir les dommages au boîtier plastique et aux liaisons internes par fils.
• Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD) :Les puces LED sont sensibles aux décharges électrostatiques. Les précautions de manipulation recommandées incluent l'utilisation de bracelets antistatiques mis à la terre, de postes de travail antistatiques avec tapis conducteurs, et une mise à la terre correcte de tout l'équipement. Les matériaux isolants doivent être traités avec des ioniseurs ou maintenus à une humidité contrôlée pour dissiper la charge.
• Nettoyage :Bien que non spécifié, les procédés de nettoyage standard de PCB compatibles avec les boîtiers en résine époxy peuvent être utilisés. Consultez le fabricant pour la compatibilité chimique spécifique.
• Stockage :Les dispositifs doivent être stockés dans la plage de température de stockage spécifiée (-40°C à +100°C) dans un environnement à faible humidité et antistatique.

7. Informations sur l'emballage et la commande

• Format d'emballage :Les dispositifs sont emballés dans des tubes, puis des boîtes, et enfin des cartons. L'emballage spécifique est de 26 pièces par tube, 88 tubes par boîte et 4 boîtes par carton, soit un total de 9 152 pièces par carton.
• Informations sur l'étiquette :L'étiquette d'emballage comprend des informations critiques pour la traçabilité et l'identification :
  • CPN : Numéro de pièce du client
  • P/N : Numéro de pièce du fabricant (par exemple, ELS-321USOWA/S530-A4)
  • QTY : Quantité dans l'emballage
  • CAT : Rang d'intensité lumineuse (le code de classement)
  • LOT No. : Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Étant un afficheur à cathode commune, il est généralement piloté par un microcontrôleur ou un circuit intégré pilote d'afficheur dédié (par exemple, registre à décalage 74HC595, MAX7219). Chaque anode de segment est connectée à la sortie du pilote via une résistance de limitation de courant. La valeur de cette résistance (R_série) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_série= (V_alimentation- V_F) / I_F. En utilisant la V_Fmax (2,4V) pour une conception robuste, et un I_Fsouhaité de 10mA avec une alimentation de 5V : R = (5V - 2,4V) / 0,01A = 260 Ω. Une résistance standard de 270 Ω serait appropriée. La ou les broches de cathode commune sont commutées à la masse par le contrôleur pour activer le chiffre.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance série ou un pilote à courant constant. Une connexion directe à une source de tension détruira la LED en raison d'un courant excessif.
• Multiplexage :Pour les afficheurs multi-chiffres, le multiplexage est courant pour économiser les broches d'E/S. Assurez-vous que le courant de crête dans les conceptions multiplexées ne dépasse pas la valeur nominale I_FP(60mA) et que le courant moyen dans le temps respecte le déclassement I_Fpour le rapport cyclique utilisé.
• Angle de vision :Le fond gris améliore le contraste mais peut légèrement affecter l'angle de vision par rapport à un fond noir. Considérez la position de vision prévue du produit final.
• Gestion thermique :Dans des environnements à haute température ambiante ou lors d'un pilotage proche du courant maximal, assurez une ventilation adéquate autour de l'afficheur pour empêcher la température de jonction de dépasser les limites de sécurité.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux technologies plus anciennes ou aux afficheurs plus petits, ce dispositif offre des avantages spécifiques :

• vs. Afficheurs à incandescence ou VFD :Consommation d'énergie beaucoup plus faible, durée de vie plus longue, résistance aux chocs/vibrations plus élevée et fonctionnement plus frais.
• vs. Afficheurs LED plus petits (par exemple, chiffre de 5mm ou 3mm) :La hauteur de chiffre de 7,62mm offre une lisibilité supérieure à distance, le rendant adapté pour les panneaux de mesure et les appareils où l'utilisateur peut ne pas être proche.
• vs. Afficheurs LCD :Les LED sont auto-éclairantes, offrant une excellente visibilité dans des conditions de faible éclairage sans rétroéclairage. Elles ont également une plage de température de fonctionnement beaucoup plus large et un temps de réponse plus rapide.
• Différenciateur clé :La combinaison de la taille standard industriel de 7,62mm, de la surface grise améliorant le contraste et de la technologie AlGaInP fiable pour l'émission rouge-orange positionne cet afficheur comme un choix robuste, lisible et économe en énergie pour les affichages numériques industriels et grand public.

10. Questions fréquemment posées (Basées sur les paramètres techniques)

10.1 Puis-je piloter cet afficheur avec 20mA en continu ?

Oui, mais avec prudence. Le courant continu maximal absolu est de 25mA à une température ambiante de 25°C. Un pilotage à 20mA est dans les spécifications, mais vousdevezconsulter la courbe de déclassement du courant direct si la température ambiante est susceptible d'augmenter. À 85°C, le courant continu maximal autorisé est nettement inférieur. Pour un fonctionnement fiable à long terme, un pilotage à 10-15mA est souvent une pratique plus sûre qui prolonge également la durée de vie opérationnelle.

10.2 Pourquoi la tension directe typique (2,0V) est-elle inférieure à celle de certaines LED blanches ou bleues ?

La tension directe est principalement déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. L'AlGaInP, utilisé pour les couleurs rouge-orange/rouge/ambre, a une énergie de bande interdite inférieure à celle des matériaux InGaN utilisés pour les LED bleues, vertes et blanches. Une bande interdite plus faible nécessite moins d'énergie (tension plus basse) pour que les électrons la traversent et émettent des photons.

10.3 Que signifie "catégorisé selon l'intensité lumineuse" pour ma conception ?

Cela signifie que les afficheurs de différents lots de production ou étiquetés avec différents codes "CAT" peuvent avoir des niveaux de luminosité différents. Si une luminosité uniforme sur toutes les unités de votre produit est critique, vous devez spécifier et vous procurer des dispositifs d'un seul classement d'intensité (code CAT). Pour la plupart des applications, la variation dans la tolérance spécifiée (±10%) est acceptable.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un simple voltmètre 3 chiffres pour une alimentation de laboratoire, fonctionnant dans un environnement jusqu'à 50°C.

Étapes de conception :

1. Sélection du courant de pilotage :Cibler 10mA par segment pour une bonne luminosité et longévité.
2. Résistance de limitation de courant :En utilisant une alimentation de microcontrôleur de 5V et la V_Fmax de 2,4V : R = (5V - 2,4V) / 0,01A = 260Ω. Utiliser 270Ω (valeur standard la plus proche).
3. Multiplexage :Pour contrôler 3 chiffres (21 segments + 3 cathodes communes) avec moins de broches, utiliser un multiplexage avec un rapport cyclique de 1/3. Le courant de crête par segment pendant son créneau horaire actif serait de 30mA pour maintenir une moyenne de 10mA (puisqu'il n'est allumé que 1/3 du temps). Ce pic de 30mA est bien en dessous de la valeur nominale I_FP rating.
4. Vérification thermique :À une température ambiante de 50°C, la courbe de déclassement doit être vérifiée. Le courant continu autorisé est inférieur à 25mA. Cependant, puisque notrecourant moyenpar segment n'est que de 10mA, et que l'afficheur est multiplexé (chaque chiffre est éteint 2/3 du temps), l'élévation de température de jonction sera minimale, rendant cette conception thermiquement sûre.
5. Interface microcontrôleur :Utiliser un registre à décalage comme le 74HC595 pour contrôler les anodes des segments, et trois broches GPIO pour connecter les cathodes communes à la masse via des transistors (par exemple, transistors NPN 2N3904).

12. Introduction au principe de fonctionnement

Un afficheur LED sept segments est un assemblage de sept diodes électroluminescentes (LED) individuelles disposées en forme de huit. Chaque LED forme un segment (étiqueté a à g). En allumant sélectivement des combinaisons spécifiques de ces segments, tous les chiffres décimaux (0-9) et certaines lettres peuvent être formés. Dans ce dispositif à cathode commune, les cathodes (bornes négatives) des sept LED de segment sont connectées en interne à une ou plusieurs broches communes. Pour allumer un segment, une tension positive doit être appliquée à sa broche d'anode individuelle (via une résistance de limitation de courant), tandis que la broche de cathode commune est connectée à la masse, complétant le circuit. L'émission de lumière elle-même est due à l'électroluminescence dans la puce semi-conductrice AlGaInP : lorsqu'elle est polarisée en direct, les électrons et les trous se recombinent à la jonction p-n, libérant de l'énergie sous forme de photons avec une longueur d'onde correspondant à la bande interdite du matériau (environ 615-621 nm pour le rouge-orange).

13. Tendances technologiques et contexte

Les afficheurs sept segments traversants comme celui-ci représentent une technologie mature et très fiable. Bien que les afficheurs à montage en surface (SMD) soient de plus en plus courants pour l'assemblage automatisé et la miniaturisation, les afficheurs traversants restent populaires pour le prototypage, l'usage éducatif, le marché de la réparation et les applications où la robustesse mécanique et la facilité de soudure manuelle sont prioritaires. L'utilisation de l'AlGaInP est standard pour les LED rouges, oranges et ambre à haute efficacité. Les tendances du marché plus large des afficheurs incluent l'intégration de contrôleurs/pilotes dans le module d'afficheur, le développement de versions à ultra-haute luminosité pour la lisibilité en plein soleil, et une transition vers les boîtiers SMD. Cependant, la conception fondamentale et l'interface électrique de l'afficheur sept segments standard sont restées stables pendant des décennies, assurant une disponibilité à long terme et une familiarité de conception.