ELT-512SURWA/S530-A3 0.56"

1. Vue d'ensemble du produit

L'ELT-512SURWA/S530-A3 est un module d'affichage alphanumérique sept segments à montage traversant. Il présente un encombrement industriel standard avec une hauteur de chiffre de 14,22 mm, équivalente à 0,56 pouce. Le dispositif est construit avec des puces semi-conductrices AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium) rouge vif, encapsulées dans une résine blanche diffusante pour améliorer l'émission lumineuse et l'angle de vision. La surface externe de l'afficheur est finie en gris, offrant une apparence neutre et professionnelle adaptée à diverses conceptions de panneaux.

Cet afficheur est classé comme un composant à faible consommation, ce qui le rend idéal pour les applications où l'efficacité énergétique est un critère. Il est entièrement conforme aux directives sans plomb (Pb-free) et RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), garantissant son adéquation pour une utilisation dans des produits commercialisés mondialement soumis à des réglementations environnementales strictes.

L'objectif de conception principal de cet afficheur est d'offrir une excellente fiabilité et lisibilité, même dans des conditions de lumière ambiante vive. Sa taille standard et son conditionnement traversant en font un choix polyvalent tant pour le prototypage que pour la production en série, s'intégrant facilement aux cartes de circuits imprimés (PCB) grâce aux techniques de soudure conventionnelles.

1.1 Avantages fondamentaux et marché cible

Les avantages fondamentaux de l'ELT-512SURWA/S530-A3 découlent de son choix de matériaux et de sa conception. L'utilisation de la technologie AlGaInP pour les puces LED fournit une sortie rouge vif à haut rendement avec une bonne pureté de couleur. La résine blanche diffusante aide à répartir la lumière uniformément sur chaque segment, réduisant les points chauds et assurant un éclairage uniforme, ce qui est crucial pour la lisibilité par l'utilisateur.

Les marchés cibles du dispositif sont vastes, englobant toute application nécessitant une lecture numérique ou alphanumérique limitée claire et fiable. Sa robustesse et son interface standard en font un composant de prédilection pour les ingénieurs concevant des systèmes qui doivent présenter des données de manière simple et efficace à l'utilisateur final.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une compréhension approfondie des spécifications du dispositif est cruciale pour une conception de circuit appropriée et pour garantir une fiabilité à long terme. Les paramètres sont définis dans des conditions de test standard à une température ambiante (Ta) de 25°C.

2.1 Valeurs 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 en utilisation normale.

• Tension inverse (V_R)): 5V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une rupture immédiate de la jonction.
• Courant direct continu (I_F)): 25mA. C'est le courant continu maximum qui peut être appliqué en continu.
• Courant direct de crête (I_FP)): 60mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 10% ou moins et une fréquence de 1kHz.
• Dissipation de puissance (P_d)): 60mW. La puissance maximale que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur.
• Température de fonctionnement & de stockage: -40°C à +85°C (fonctionnement), -40°C à +100°C (stockage).
• Température de soudure (T_sol)): 260°C pour une durée n'excédant pas 5 secondes, ce qui est compatible avec les procédés de soudure standard à la vague ou par refusion.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces caractéristiques décrivent les performances du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales. Les valeurs typiques sont fournies à titre indicatif pour la conception, mais les concepteurs doivent tenir compte des limites minimales et maximales.

• Intensité lumineuse (I_v)): 7,8 mcd (Min), 17,6 mcd (Typ) à I_F=10mA. C'est la sortie lumineuse moyenne par segment. Une tolérance de ±10% s'applique à ce paramètre.
• Longueur d'onde de crête (λ_p)): 632 nm (Typ) à I_F=20mA. C'est la longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λ_d)): 624 nm (Typ) à I_F=20mA. C'est la longueur d'onde perçue par l'œil humain, définissant la couleur comme "rouge vif".
• Largeur de bande spectrale (Δλ): 20 nm (Typ) à I_F=20mA, indiquant la plage de longueurs d'onde émises.
• Tension directe (V_F)): 2,0 V (Typ), 2,4 V (Max) à I_F=20mA. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit d'attaque peut fournir une tension suffisante. Une tolérance de ±0,1 V s'applique.
• Courant inverse (I_R)): 100 µA (Max) à V_R=5V.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique indique que l'intensité lumineuse est "catégorisée". Cela fait référence à un processus de classement où les afficheurs fabriqués sont triés en fonction de leur intensité lumineuse mesurée. Les dispositifs d'une catégorie spécifique (ou "CAT" comme indiqué sur l'étiquette) auront des intensités lumineuses situées dans une plage définie autour de la valeur typique (par exemple, 17,6 mcd ±10%). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des afficheurs avec une luminosité cohérente pour leurs applications, assurant une apparence uniforme sur plusieurs unités d'un produit. La tension directe est également contrôlée avec une tolérance serrée (±0,1 V), ce qui simplifie le calcul de la résistance de limitation de courant et garantit une consommation électrique et un comportement thermique cohérents sur un lot de dispositifs.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit des courbes typiques qui illustrent la relation entre les paramètres clés. Celles-ci sont essentielles pour comprendre le comportement dans des conditions non standard.

4.1 Distribution spectrale

La courbe de distribution spectrale montre l'intensité relative de la lumière émise à différentes longueurs d'onde. Pour l'ELT-512SURWA/S530-A3, cette courbe serait centrée autour de 632 nm (crête) avec une largeur de bande typique de 20 nm, confirmant l'émission rouge pure et étroite caractéristique de la technologie AlGaInP. Cela se traduit par une saturation de couleur élevée.

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

Cette courbe représente la relation non linéaire entre le courant traversant la LED et la chute de tension à ses bornes. Initialement, très peu de courant circule jusqu'à ce que la tension directe atteigne un seuil (environ 1,8-2,0 V pour ce dispositif). Au-delà de ce point, le courant augmente rapidement avec une faible augmentation de tension. C'est pourquoi les LED sont toujours pilotées avec un mécanisme de limitation de courant (résistance ou pilote à courant constant) et non directement par une source de tension.

4.3 Courbe de déclassement du courant direct

Il s'agit d'une courbe critique pour la fiabilité. Elle montre comment le courant direct continu maximal autorisé (I_F) doit être réduit à mesure que la température ambiante de fonctionnement augmente. Lorsque la température augmente, l'efficacité interne de la LED diminue et sa capacité à dissiper la chaleur diminue. Pour éviter la surchauffe et une dégradation accélérée, le courant d'attaque doit être réduit en conséquence. Par exemple, alors que 25 mA sont autorisés à 25°C, une valeur de courant nettement inférieure serait le maximum sécuritaire à une température ambiante de 85°C.

5. Informations mécaniques et de boîtier

Le dispositif utilise un format traversant DIP (Dual In-line Package) standard. Le dessin des dimensions du boîtier fournit toutes les mesures mécaniques critiques pour la conception du PCB, y compris :

• Hauteur, largeur et profondeur totales.
• Espacement des broches (pas) et diamètre.
• Dimensions et placement de la fenêtre des segments.
• Taille et espacement recommandés des pastilles PCB.

Les tolérances pour ces dimensions sont généralement de ±0,25 mm sauf indication contraire. Le schéma de circuit interne montre la configuration à cathode commune ou à anode commune des sept segments et du point décimal (s'il est présent), ce qui est essentiel pour concevoir le circuit de pilotage correct. Le brochage identifie quelle broche contrôle chaque segment (A-G et DP).

6. Directives de soudure et d'assemblage

Le dispositif convient aux procédés de soudure standard. La valeur maximale absolue pour la température de soudure est de 260°C pendant un maximum de 5 secondes. Ceci correspond aux profils typiques de soudure à la vague ou manuelle. Il est crucial d'éviter un stress thermique excessif en ne dépassant pas cette combinaison temps/température. Il est recommandé de préchauffer la carte pour minimiser le choc thermique. Après soudure, le dispositif doit être nettoyé selon les procédures standard de nettoyage des PCB, en veillant à ce qu'aucun résidu de flux ne subsiste, ce qui pourrait affecter la fiabilité à long terme.

7. Informations sur l'emballage et la commande

Le dispositif suit un flux d'emballage spécifique pour le protéger pendant l'expédition et la manutention.

• Emballage unitaire: 13 pièces sont emballées dans un tube antistatique.
• Emballage intermédiaire: 63 tubes sont emballés dans une boîte.
• Carton maître: 4 boîtes sont emballées dans un carton d'expédition, totalisant 3 276 pièces par carton (13 x 63 x 4).

L'étiquette sur l'emballage contient des informations clés pour la traçabilité et l'identification :

• CPN: Numéro de pièce du client (si attribué).
• P/N: Numéro de pièce du fabricant (ELT-512SURWA/S530-A3).
• QTY: Quantité contenue dans l'emballage.
• CAT: Classe d'intensité lumineuse (Catégorie de classement).
• LOT No: Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Comme indiqué dans la fiche technique, les applications principales incluent :

• Appareils électroménagers: Affichage pour minuteries, réglages de température ou codes d'état sur fours, micro-ondes, lave-linge et climatiseurs.
• Tableaux de bord d'instruments: Lectures pour équipements de test, contrôles industriels, jauges automobiles du marché secondaire et dispositifs médicaux.
• Affichages numériques: Tout dispositif nécessitant une sortie numérique, comme des horloges, compteurs, balances ou enregistreurs de données simples.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant: Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant. Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmax de la fiche technique pour garantir un courant suffisant dans les pires conditions.
• Multiplexage: Pour les afficheurs multi-chiffres, une technique de multiplexage est couramment utilisée pour contrôler de nombreux segments avec moins de broches d'E/S. Assurez-vous que le courant de crête dans ce schéma multiplexé ne dépasse pas le I_FP rating.
• Angle de vision: La résine blanche diffusante offre un large angle de vision. Considérez la position prévue de l'utilisateur par rapport à l'afficheur lors de la conception mécanique.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD): Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques. Mettez en œuvre des procédures de manipulation (postes de travail mis à la terre, bracelets) pendant l'assemblage. Dans le produit final, envisagez d'ajouter une suppression de tension transitoire sur les lignes d'entrée si elles sont exposées à l'utilisateur ou à l'environnement externe.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED rouges GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlGaInP utilisé dans cet afficheur offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, résultant en une sortie plus lumineuse pour le même courant d'attaque. La couleur "rouge vif" est également plus saturée et visuellement distincte par rapport au rouge standard. Le boîtier traversant offre une résistance mécanique et une conduction thermique au PCB supérieures par rapport aux dispositifs CMS (Composants Montés en Surface) dans les applications à fortes vibrations ou à haute fiabilité, bien qu'il nécessite une soudure manuelle ou à la vague et occupe plus d'espace sur la carte.

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

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?

R : Non. La tension directe typique est de 2,0 V. Le connecter directement à 5V ferait circuler un courant excessif, détruisant la LED. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série. Par exemple, avec une alimentation de 5V, un I_Fcible de 10 mA, et en utilisant V_Fmax = 2,4 V pour la sécurité : R = (5V - 2,4V) / 0,01A = 260 Ω. Une résistance standard de 270 Ω serait appropriée.

Q : Que signifie "cathode commune" ou "anode commune" pour cet afficheur ?

R : Le schéma de circuit interne spécifie la configuration. Dans un afficheur à cathode commune, toutes les cathodes (côtés négatifs) des LED des segments sont connectées ensemble à une broche commune. Vous activez un segment en appliquant une tension positive à sa broche d'anode individuelle. Dans un afficheur à anode commune, les anodes sont communes. Vous devez vérifier le schéma interne de la fiche technique pour concevoir le circuit de pilotage correct (source vs. puits de courant).

Q : Pourquoi y a-t-il une valeur de courant direct de crête (I_FP) supérieure à la valeur continue (I_F) ?

R : Les LED peuvent supporter de courtes impulsions de courant plus élevé sans surchauffer, car il y a du temps pour que la jonction refroidisse entre les impulsions. Cela permet un multiplexage d'affichage plus lumineux ou un fonctionnement pulsé. Le rapport cyclique de 1/10 et la fréquence de 1 kHz sont les conditions de sécurité définies pour ce courant de crête.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'une lecture simple de voltmètre numérique

Un ingénieur construit un voltmètre DC 0-30V. Le convertisseur analogique-numérique (CAN) délivre un signal BCD (Décimal Codé Binaire). Ces données BCD doivent être converties au format 7 segments à l'aide d'un circuit intégré décodeur/pilote (comme un 7447 pour les afficheurs à anode commune). L'afficheur ELT-512SURWA/S530-A3 serait connecté aux sorties de ce circuit pilote. L'ingénieur doit :

1. Vérifier que la capacité de courant de sortie du circuit intégré pilote correspond à l'exigence I_Fde l'afficheur (par exemple, 10-20 mA par segment).

2. Calculer et placer des résistances de limitation de courant entre les sorties du circuit intégré pilote et les broches de l'afficheur si le pilote n'a pas de limitation de courant intégrée.

3. Concevoir le placement des composants sur le PCB selon les dimensions du boîtier, en assurant un alignement correct des broches.

4. Envisager d'ajouter une fonction d'atténuation en utilisant la MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion) sur la broche de masquage ou de contrôle d'intensité du pilote, ce qui modulerait le rapport cyclique des segments pour contrôler la luminosité sans changer le courant.

12. Introduction au principe

Un afficheur sept segments est un assemblage de sept éléments LED rectangulaires (segments), disposés en forme de huit. En illuminant des combinaisons spécifiques de ces segments, tous les chiffres décimaux (0-9) et certaines lettres (comme A, C, E, F) peuvent être formés. Chaque segment est une LED individuelle. Dans l'ELT-512SURWA/S530-A3, ces LED sont fabriquées à partir de matériau semi-conducteur AlGaInP. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La largeur de bande interdite spécifique du matériau AlGaInP détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, dans ce cas, le rouge vif. La lumière est ensuite diffusée et mise en forme par l'encapsulation en résine époxy blanche pour créer les segments visibles.

13. Tendances de développement

Bien que les afficheurs traversants comme l'ELT-512SURWA/S530-A3 restent essentiels pour les marchés de la réparation, des amateurs et certaines applications industrielles, la tendance générale en électronique va fortement vers la technologie de montage en surface (CMS). Les afficheurs CMS offrent une taille plus petite, un profil plus bas, une adéquation pour l'assemblage automatisé par pick-and-place, et souvent de meilleures performances thermiques grâce à la fixation directe sur le PCB. Pour les applications à haute luminosité, de nouveaux matériaux comme l'InGaN (Nitrure d'Indium Gallium) sont utilisés pour des couleurs comme le bleu, le vert et le blanc. Cependant, pour les afficheurs rouges standard, l'AlGaInP reste une solution hautement efficace et économique. Les développements futurs pourraient inclure des afficheurs avec pilotes et contrôleurs intégrés, réduisant le nombre de composants externes, et l'utilisation de plastiques ou revêtements avancés pour des angles de vision plus larges et un contraste amélioré à la lumière du soleil.