Fiche technique d'un afficheur sept segments blanc 7,62mm - Hauteur de chiffre 0,3" - Tension directe 2,4V - Courant direct 25mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications 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 à trous traversants (THT) et présente des segments luminescents blancs sur une surface de fond grise. Cette combinaison offre un contraste élevé et une excellente lisibilité, même dans des conditions d'éclairage ambiant vif, ce qui le rend adapté à diverses applications d'indication et de lecture. Le produit est catégorisé selon l'intensité lumineuse et est conforme aux normes environnementales sans plomb (Pb-free) et RoHS.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cet afficheur incluent son empreinte standard industriel, garantissant la compatibilité avec les cartes de circuits imprimés et les supports existants, ainsi que ses caractéristiques de faible consommation d'énergie. Le dispositif est conçu pour la fiabilité et la longévité. Ses marchés cibles principaux comprennent les appareils électroménagers grand public, les tableaux de bord industriels et automobiles, ainsi que les afficheurs numériques polyvalents où des informations numériques monochromes ou alphanumériques limitées doivent être présentées clairement.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les performances de l'afficheur sont définies par un ensemble de valeurs maximales absolues et de caractéristiques électro-optiques standard mesurées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne doivent jamais être dépassées dans aucune condition de fonctionnement.

• Tension inverse (V_R) :5 V - La tension maximale pouvant être appliquée en sens inverse aux bornes d'un segment LED.
• Courant direct (I_F) :25 mA - Le courant continu maximal autorisé à traverser un segment unique.
• Courant direct de crête (I_FP) :60 mA - Le courant pulsé maximal, autorisé uniquement avec un cycle de service de 1/10 à une fréquence de 1 kHz.
• Dissipation de puissance (P_d) :60 mW - La puissance maximale pouvant être dissipée par un segment unique.
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C - La plage de température ambiante dans laquelle le dispositif est conçu pour fonctionner.
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C - La plage de température pour le stockage hors fonctionnement.
• Température de soudure (T_sol) :260°C - La température maximale pour la soudure à la vague ou manuelle, avec un temps d'exposition ne dépassant pas 5 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Il s'agit des paramètres de performance typiques dans des conditions de test spécifiées.

• Intensité lumineuse (I_v) :5,6 mcd (Min), 11,0 mcd (Typ) par segment, mesurée à I_F= 10 mA. La tolérance est de ±10 %.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :632 nm (Typ) à I_F= 20 mA. Cela indique la longueur d'onde à laquelle l'intensité de la lumière émise est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :624 nm (Typ) à I_F= 20 mA. C'est la longueur d'onde perçue par l'œil humain, définissant la couleur (blanc, dans ce cas, basé sur le matériau de la puce).
• Largeur de bande du spectre de rayonnement (Δλ) :20 nm (Typ) à I_F= 20 mA. Cela définit la largeur spectrale de la lumière émise.
• Tension directe (V_F) :2,0 V (Typ), 2,4 V (Max) à I_F= 20 mA. La tolérance est de ±0,1V. C'est la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement.
• Courant inverse (I_R) :100 µA (Max) à V_R= 5 V.

3. Explication du système de classement (binning)

La fiche technique indique que les dispositifs sont "catégorisés selon l'intensité lumineuse". Cela implique qu'un système de classement (binning) est en place.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Bien que les codes de classement spécifiques ne soient pas listés dans l'extrait fourni, l'intensité lumineuse typique est de 11,0 mcd avec un minimum de 5,6 mcd à 10mA. Les fabricants regroupent généralement les LED en classes (bins) en fonction de la puissance lumineuse mesurée pour garantir l'homogénéité au sein d'un lot de production. Les concepteurs doivent consulter la documentation complète de classement du fabricant pour sélectionner le grade d'intensité approprié à leur application, assurant ainsi une luminosité uniforme sur tous les chiffres d'un afficheur multi-digit.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques qui sont cruciales pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard.

4.1 Distribution spectrale

La courbe de distribution spectrale (à Ta=25°C) montrerait graphiquement l'intensité lumineuse relative à différentes longueurs d'onde, centrée autour de la longueur d'onde de crête typique de 632 nm. Cette courbe aide à comprendre la pureté de la couleur et l'application potentielle dans des scénarios de filtrage optique.

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

Cette courbe (à Ta=25°C) illustre la relation non linéaire entre le courant traversant le segment LED et la tension à ses bornes. Elle est essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant (généralement une résistance en série) afin d'assurer un fonctionnement stable à la luminosité souhaitée sans dépasser le courant direct maximal.

4.3 Courbe de déclassement du courant direct

C'est l'une des courbes les plus critiques pour une conception fiable. Elle montre comment le courant direct continu maximal autorisé (I_F) doit être réduit à mesure que la température ambiante de fonctionnement augmente au-dessus de 25°C. Fonctionner à 85°C, par exemple, nécessiterait un courant d'alimentation significativement inférieur à la valeur maximale absolue de 25mA pour éviter la surchauffe et une dégradation accélérée.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

L'afficheur suit une empreinte standard industriel de 7,62 mm de hauteur de chiffre pour un montage à trous traversants. Le dessin coté détaillé fournit toutes les mesures critiques, y compris la hauteur totale, la taille du chiffre, l'espacement des broches (pas) et le diamètre des broches. La tolérance par défaut pour les dimensions est de ±0,25 mm sauf indication contraire. Le respect précis de ces dimensions est nécessaire pour une disposition correcte de la carte de circuit imprimé et un ajustement mécanique adéquat.

5.2 Brochage et identification de la polarité

Le schéma de circuit interne montre la configuration à anode commune des sept segments et du point décimal (s'il est présent). Le diagramme identifie les numéros de broches correspondant à chaque segment (a à g) et la ou les broches d'anode commune. La polarité correcte doit être respectée lors de l'installation ; l'application d'une tension inverse dépassant 5V peut endommager les jonctions LED.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudure

La valeur maximale absolue spécifie une température de soudure (T_sol) de 260°C pour une durée ne dépassant pas 5 secondes. Cela s'applique aux procédés de soudure à la vague ou manuelle. Pour la soudure par refusion, un profil compatible avec le boîtier plastique du dispositif doit être utilisé, restant généralement dans les limites de température de la résine époxy.

6.2 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les puces LED à l'intérieur de l'afficheur sont sensibles aux décharges électrostatiques. Des précautions de manipulation sont fortement recommandées : utiliser des bracelets et postes de travail mis à la terre, employer des tapis de sol et de table conducteurs, et utiliser des ioniseurs pour neutraliser la charge dans les zones contenant des matériaux isolants. La mise à la terre correcte de tout équipement utilisé en assemblage est requise.

6.3 Conditions de stockage

Le dispositif doit être stocké dans la plage de température de stockage spécifiée de -40°C à +100°C, dans un environnement sec pour éviter l'absorption d'humidité qui pourrait provoquer un "effet pop-corn" (popcorning) pendant la soudure.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécification d'emballage

Le format d'emballage standard est de 26 pièces par tube. Ces tubes sont ensuite emballés dans des boîtes, avec 88 tubes par boîte. Enfin, 4 boîtes sont emballées dans un carton maître.

7.2 Explication de l'étiquette

Les étiquettes produit incluent plusieurs champs clés : le numéro de produit du client (CPN), le numéro de produit du fabricant (P/N), la quantité d'emballage (QTY), le rang d'intensité lumineuse (CAT) et le numéro de lot (LOT No). Le rang d'intensité (CAT) est lié au classement (binning) mentionné précédemment.

8. Recommandations d'application

8.1 Circuits d'application typiques

En tant qu'afficheur à anode commune, chaque cathode de segment est pilotée indépendamment, généralement par une broche GPIO d'un microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage dédié (comme un registre à décalage 74HC595 ou un MAX7219). Une résistance de limitation de courant doit être connectée en série avec chaque cathode de segment. La valeur de la résistance est calculée en utilisant R = (V_alim- V_F) / I_F, où V_Fet I_Fsont le point de fonctionnement souhaité de la fiche technique (par exemple, 2,0V à 10mA). Pour une alimentation de 5V, R = (5V - 2,0V) / 0,01A = 300 Ohms.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours des résistances de limitation de courant externes. Alimenter les LED directement depuis une broche de microcontrôleur ou une source de tension dépassera probablement le courant direct maximal et détruira le segment.
• Multiplexage :Pour les afficheurs multi-digit, le multiplexage est courant pour réduire le nombre de broches. Assurez-vous que le courant de crête en fonctionnement multiplexé ne dépasse pas la valeur nominale I_FP, en tenant compte du cycle de service.
• Gestion thermique :Respectez la courbe de déclassement du courant direct. Dans les applications à température ambiante élevée, réduisez le courant d'alimentation pour maintenir la fiabilité.
• Angle de vision :Le fond gris améliore le contraste dans des conditions de lumière ambiante élevée mais peut affecter les caractéristiques de l'angle de vision par rapport aux fonds noirs.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux afficheurs similaires à fond noir, la surface grise de ce modèle offre une lisibilité supérieure dans des environnements très éclairés en réduisant les reflets. L'utilisation d'un matériau de puce AlGaInP pour la lumière blanche (probablement un type à conversion de phosphore) offre généralement une bonne efficacité et stabilité. La conception à trous traversants assure une connexion mécanique robuste, la rendant adaptée aux applications soumises aux vibrations ou où la fiabilité de la soudure est primordiale, contrairement aux dispositifs à montage en surface.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur 5V à 20mA ?

R : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série pour chaque segment. La capacité de source/puits de courant d'une broche de microcontrôleur et la V_Fde la LED doivent toutes deux être prises en compte dans le calcul de la résistance.

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 est le pic physique du spectre d'émission. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond à la couleur de la lumière. Pour les LED blanches, elles diffèrent souvent significativement.

Q : Comment sélectionner la classe d'intensité lumineuse correcte ?

R : Pour une apparence uniforme dans un produit multi-unités, spécifiez la classe d'intensité requise (code CAT) à votre distributeur ou fabricant. L'utilisation de dispositifs provenant de classes différentes peut entraîner des niveaux de luminosité visiblement différents.

Q : Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

R : Pour un fonctionnement continu au courant nominal maximal (25mA) près de l'extrémité supérieure de la plage de température de fonctionnement, une disposition soignée de la carte de circuit imprimé pour la dissipation thermique est conseillée. Pour un fonctionnement typique à 10-20mA dans des environnements modérés, aucun dissipateur thermique spécial n'est nécessaire.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un affichage voltmètre simple à 4 chiffres pour une application de tableau de bord automobile (température ambiante jusqu'à 70°C).

Étapes de conception :

1. Circuit de pilotage :Utilisez un microcontrôleur avec un périphérique de pilotage 4 chiffres, 7 segments ou un circuit intégré de pilotage externe comme le MAX7219 pour le multiplexage, simplifiant le câblage.

2. Réglage du courant :Consultez la courbe de déclassement. À 70°C, le courant continu maximal est inférieur à 25mA. Sélectionner un courant de pilotage de 8-10mA par segment assure la fiabilité et une luminosité adéquate.

3. Calcul de la résistance :En supposant une alimentation de 5V et V_F= 2,0V à 10mA, R = (5V - 2,0V) / 0,01A = 300 Ohms. Utilisez une résistance de valeur standard 300Ω ou 330Ω par cathode de segment.

4. Disposition de la carte de circuit imprimé :Placez l'afficheur sur la face supérieure de la carte de circuit imprimé. Assurez-vous que les trous de broches correspondent aux dimensions de la fiche technique. Prévoyez un plan de masse légèrement plus grand autour de la zone d'affichage pour aider à la dissipation thermique.

12. Principe de fonctionnement

Un afficheur sept segments est un assemblage de plusieurs diodes électroluminescentes (LED) disposées en forme de huit. Chacun des sept segments rectangulaires (étiquetés a à g) est une LED individuelle. En allumant sélectivement des combinaisons spécifiques de ces segments, les chiffres 0-9 et certaines lettres peuvent être formés. Dans une configuration à anode commune comme celle-ci, toutes les anodes des LED de segment sont connectées ensemble à une alimentation positive commune. Chaque segment est allumé en appliquant un niveau logique BAS (ou un chemin à la masse) à sa broche de cathode respective via une résistance de limitation de courant.

13. Tendances technologiques

La tendance dans la technologie d'affichage évolue vers des dispositifs à plus haute densité, en couleur et à montage en surface. Cependant, les afficheurs sept segments à trous traversants comme celui-ci restent très pertinents en raison de leur simplicité, robustesse, faible coût et facilité d'utilisation dans le prototypage, les kits éducatifs, les contrôles industriels et les applications où une fiabilité et une visibilité extrêmes sont requises. Les progrès dans les matériaux des puces LED continuent d'améliorer l'efficacité (lumens par watt) et la longévité, même pour ces types de boîtiers classiques. Le respect des normes RoHS et sans plomb est désormais une exigence universelle, motivée par les réglementations environnementales mondiales.