Fiche technique de l'afficheur sept segments ELD-526SURWA/S530-A3 - Hauteur de chiffre 13,6mm - Tension directe 2,4V - Rouge brillant - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

L'ELD-526SURWA/S530-A3 est un afficheur alphanumérique sept segments à un chiffre conçu pour un montage traversant. Il présente une taille industrielle standard avec une hauteur de chiffre de 13,6 millimètres (0,54 pouce). Le dispositif est construit avec des puces LED AlGaInP rouge brillant, logées dans un boîtier en résine de diffusion blanche qui présente une apparence de surface grise. Cette combinaison est conçue pour offrir une haute fiabilité et une excellente lisibilité, même dans des environnements à lumière ambiante vive. L'afficheur est catégorisé en fonction de l'intensité lumineuse et est conforme aux normes environnementales sans plomb et RoHS, ce qui le rend adapté aux processus d'assemblage électronique modernes.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cet afficheur incluent sa faible consommation d'énergie, son empreinte standardisée pour un remplacement ou une intégration facile, et ses performances robustes dans diverses conditions d'éclairage. Sa conception privilégie la longévité et une sortie constante. Les applications cibles sont variées, se concentrant principalement sur l'électronique grand public et industrielle où des affichages numériques clairs sont essentiels. Les marchés clés incluent les panneaux de commande d'appareils électroménagers (par exemple, fours, machines à laver), l'instrumentation pour les appareils de mesure, et les afficheurs numériques à usage général dans divers équipements.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse objective détaillée des spécifications électriques, optiques et thermiques du dispositif telles que définies dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement normal.

• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une rupture immédiate de la jonction.
• Courant direct (I_F) :25 mA (continu). Le courant continu maximum qui peut être appliqué en continu.
• Courant direct de crête (I_FP) :60 mA. Il s'agit du courant pulsé maximal autorisé, spécifié avec un rapport cyclique de 1/10 et une fréquence de 1 kHz. Il est crucial pour les applications de multiplexage.
• Dissipation de puissance (P_d) :60 mW. La puissance maximale que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur, calculée comme la Tension directe (V_F) multipliée par le Courant direct (I_F).
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le dispositif est garanti pour respecter ses spécifications publiées.
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C.
• Température de soudure (T_sol) :260°C pendant une durée n'excédant pas 5 secondes. Ceci est critique pour les processus de soudure à la vague ou manuelle.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C) et représentent les performances typiques du dispositif.

• Intensité lumineuse (I_v) :La valeur typique est de 12,5 mcd par segment lorsqu'il est piloté à 10 mA. Le minimum spécifié est de 7,8 mcd. La fiche technique note une tolérance de ±10% sur l'intensité lumineuse, qui fait partie du processus de catégorisation (binning). La mesure est une moyenne sur un chiffre sept segments.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :632 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :624 nm (typique). C'est la longueur d'onde perçue par l'œil humain et qui définit la couleur (rouge brillant).
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm (typique). Cela indique la plage de longueurs d'onde émises, centrée autour de la longueur d'onde de crête.
• Tension directe (V_F) :2,0 V (typique), avec un maximum de 2,4 V à 20 mA. La tolérance est de ±0,1V. Ce paramètre est vital pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 100 µA à une tension inverse de 5V.

3. Explication du système de binning

La fiche technique indique que les dispositifs sont "Catégorisés pour l'intensité lumineuse." Cela fait référence à un processus de binning ou de tri.

• Binning d'intensité lumineuse :Les LED sont testées et triées en groupes (bins) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée au courant de test standard. La tolérance spécifiée de ±10% définit la plage pour un bin donné. Les concepteurs doivent être conscients que la luminosité peut varier dans cette plage d'un lot de production à un autre, ce qui peut être perceptible si plusieurs afficheurs sont utilisés côte à côte dans un produit.
• Binning de tension directe :Bien que non explicitement indiqué comme un paramètre binné, la tolérance de ±0,1V sur V_Findique un contrôle strict. Une variation significative de la tension directe sur plusieurs segments ou chiffres pourrait entraîner une distribution de courant inégale s'ils sont pilotés dans une configuration parallèle simple sans limitation de courant individuelle.
• Binning de longueur d'onde/couleur :La fiche technique spécifie des valeurs typiques pour les longueurs d'onde de crête et dominante mais ne mentionne pas de bins de couleur explicites. Pour un afficheur rouge brillant standard, la longueur d'onde dominante typique de 624 nm est la cible.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques typiques qui donnent un aperçu du comportement du dispositif dans des conditions non standard.

4.1 Distribution spectrale

La courbe de distribution spectrale (intensité relative vs. longueur d'onde) montrerait un pic étroit centré autour de 632 nm (crête) avec une longueur d'onde dominante à 624 nm. La largeur de bande de 20 nm indique une couleur rouge relativement pure, caractéristique du matériau semi-conducteur AlGaInP. Ce matériau est connu pour sa haute efficacité dans la gamme de couleurs rouge à ambre.

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

Cette courbe illustre la relation non linéaire entre le courant et la tension. Pour une LED typique, la courbe montre un courant très faible jusqu'à ce que la tension directe atteigne un point de "cassure" (environ 1,8-2,0V pour ce dispositif), après quoi le courant augmente rapidement avec une petite augmentation de tension. Cela souligne l'importance de piloter les LED avec une source de courant constant plutôt qu'une source de tension constante pour éviter l'emballement thermique et assurer une luminosité constante.

4.3 Courbe de déclassement du courant direct

Il s'agit d'un graphique critique pour la gestion thermique. Il montre le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température ambiante augmente, la capacité du dispositif à dissiper la chaleur diminue. Par conséquent, le courant de fonctionnement maximal sûr doit être réduit (déclassé) pour éviter de dépasser la limite de température de jonction et assurer une fiabilité à long terme. La courbe commence typiquement au courant nominal (par exemple, 25 mA) à 25°C et descend jusqu'à zéro courant à la température de jonction maximale.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions et dessin

Le dessin de dimension du boîtier fournit les mesures physiques exactes pour la conception du PCB. Les dimensions clés incluent la hauteur, la largeur et la profondeur totales de l'afficheur, l'espacement entre les broches (pas), le diamètre des broches et la taille de trou de PCB recommandée. Le dessin inclut une note indiquant que les tolérances sont de ±0,25mm sauf indication contraire. Les ingénieurs doivent respecter ces dimensions pour assurer un ajustement et un alignement corrects sur la carte de circuit imprimé.

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). Il identifie les numéros de broches correspondant à chaque segment (a à g) et la ou les broches d'anode commune. Une identification correcte de la polarité est essentielle ; appliquer une tension inverse ou une connexion commune incorrecte empêchera l'afficheur de s'éclairer ou pourrait l'endommager.

6. Directives de soudure et d'assemblage

• Processus de soudure :Le dispositif est adapté à la soudure à la vague ou à la soudure manuelle. La valeur maximale absolue pour la température de soudure est de 260°C pendant une durée maximale de 5 secondes. Il s'agit d'une valeur standard pour les composants traversants et aide à prévenir les dommages thermiques à la puce LED et au boîtier plastique.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :La fiche technique contient un avertissement fort concernant la sensibilité aux ESD. Les LED AlGaInP peuvent être endommagées par une décharge électrostatique. Les précautions de manipulation recommandées incluent l'utilisation de bracelets antistatiques mis à la terre, de postes de travail et de sols protégés contre les ESD, de tapis de table conducteurs, et une mise à la terre correcte de tout l'équipement. Si des matériaux isolants sont présents, des ioniseurs ou d'autres méthodes de neutralisation de charge doivent être employés.
• Conditions de 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 protégé contre les ESD.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécification d'emballage

Le dispositif est emballé dans des tubes pour l'assemblage automatisé. Le processus d'emballage standard est : 20 pièces par tube, 36 tubes par boîte, et 4 boîtes par carton maître. Cela totalise 2 880 pièces par carton.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette d'emballage inclut plusieurs codes : Numéro de produit du client (CPN), Numéro de produit du fabricant (P/N), Quantité d'emballage (QTY), Rang d'intensité lumineuse (CAT), et Numéro de lot (LOT No.). Le champ "CAT" correspond directement au bin d'intensité lumineuse discuté précédemment.

8. Suggestions de conception d'application

8.1 Circuits d'application typiques

En tant qu'afficheur à anode commune, les anodes (broches communes) sont typiquement connectées à une tension d'alimentation positive via une résistance de limitation de courant ou un transistor de commutation (pour le multiplexage). La cathode de chaque segment est ensuite connectée à un circuit intégré de pilotage (comme un décodeur/pilote 7 segments ou une broche GPIO d'un microcontrôleur) capable d'absorber le courant requis. Une résistance de limitation de courant en série est obligatoire pour chaque segment ou anode commune pour fixer le courant direct à la valeur souhaitée (par exemple, 10-20 mA). La valeur de la résistance est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F.

8.2 Considérations de conception et avertissements

• Limitation de courant :Utilisez toujours un pilotage à courant constant ou une résistance de limitation de courant. Ne connectez jamais la LED directement à une source de tension.
• Protection contre la tension inverse :Le circuit de pilotage doit s'assurer qu'aucune tension inverse n'est appliquée à la LED, même lorsqu'elle est éteinte. Une tension inverse continue peut provoquer une migration métallique et des dommages permanents. Dans les circuits AC ou multiplexés, envisagez d'ajouter une diode de protection en parallèle avec la LED (polarisée en inverse pendant le fonctionnement normal).
• Gestion thermique :Pour les applications à température ambiante élevée ou lors d'un pilotage proche du courant maximum, tenez compte de la courbe de déclassement. Assurez un espacement adéquat sur le PCB pour la dissipation thermique.
• Multiplexage :Cet afficheur est adapté aux applications multiplexées où plusieurs chiffres partagent des lignes de pilotage. La valeur nominale de courant direct de crête (60 mA à 1/10 de rapport cyclique) le permet. Le courant moyen par segment ne doit pas dépasser la valeur nominale de courant direct continu (25 mA).

9. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux technologies plus anciennes ou aux afficheurs plus petits, l'ELD-526SURWA/S530-A3 offre des avantages spécifiques :

• Matériau (AlGaInP vs. GaAsP) :La technologie AlGaInP offre une efficacité lumineuse plus élevée et une couleur rouge brillant plus saturée par rapport aux anciennes LED GaAsP, qui apparaissent souvent plus orangées ou ternes.
• Taille standardisée :La hauteur de chiffre de 13,6mm est une norme industrielle, garantissant une large compatibilité avec les conceptions de produits et les cadrans existants.
• Faible consommation d'énergie :Avec une tension directe typique de 2,0V, il fonctionne efficacement, réduisant les besoins en alimentation et la génération de chaleur par rapport aux afficheurs avec un V_F.
• Surface grise :La surface grise (contrairement au noir) offre un meilleur contraste dans les environnements très éclairés en réduisant la lumière ambiante réfléchie, améliorant ainsi la lisibilité.

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

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec une logique 5V d'un microcontrôleur ?

R : Oui, mais vous devez utiliser une résistance de limitation de courant. Par exemple, pour obtenir ~10 mA avec une alimentation 5V : R = (5V - 2,0V) / 0,01A = 300 Ohms. Une résistance de 330 Ohms est une valeur standard qui fournirait un courant légèrement inférieur, ce qui est sûr.

Q : Pourquoi y a-t-il une intensité lumineuse minimale spécifiée (7,8 mcd) et une typique (12,5 mcd) ?

R : Le minimum est la limite inférieure garantie pour les dispositifs vendus sous cette référence. La valeur typique est la sortie moyenne de la production. En raison du processus de binning (±10%), vous pouvez recevoir des dispositifs dont la luminosité se situe n'importe où dans cette plage catégorisée.

Q : Cet afficheur est-il adapté à une utilisation en extérieur ?

R : La plage de température de fonctionnement (-40°C à +85°C) suggère qu'il peut supporter une large gamme d'environnements. Cependant, pour une exposition directe en extérieur, considérez des facteurs non couverts par la fiche technique, tels que la résistance aux UV du plastique, l'étanchéité et l'application d'un vernis de protection pour le PCB.

Q : Que se passe-t-il si je dépasse la tension inverse de 5V ?

R : Dépasser la tension inverse nominale peut provoquer une défaillance immédiate et catastrophique de la jonction LED due à une rupture par avalanche. Le dispositif n'est pas conçu pour résister à une polarisation inverse.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un affichage numérique simple pour voltmètre.

Un concepteur crée une unité d'alimentation de laboratoire qui nécessite un affichage de tension à 3 chiffres. Il sélectionne trois afficheurs ELD-526SURWA/S530-A3. Le microcontrôleur (par exemple, un ATmega328) utilisera un circuit intégré de pilotage 7 segments comme le MAX7219. Les étapes de conception incluent : 1) Conception du PCB selon les dimensions du boîtier, en assurant un espacement correct des broches. 2) Connexion des anodes communes de chaque chiffre aux lignes de sélection de chiffre du circuit intégré de pilotage. 3) Connexion des cathodes de segment (a-g) aux lignes de segment du circuit intégré de pilotage. 4) Programmation du microcontrôleur pour lire une valeur ADC, la convertir en tension, et envoyer les codes de chiffre appropriés au MAX7219 via SPI. 5) Réglage du courant de pilotage dans les registres du MAX7219 pour cibler 10-15 mA par segment, en s'assurant qu'il reste dans les limites nominales de l'afficheur. La surface grise de l'afficheur est choisie spécifiquement car l'environnement de laboratoire a un éclairage fluorescent au plafond.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Un afficheur LED sept segments est un assemblage de diodes électroluminescentes (LED) individuelles disposées selon le motif du chiffre "8". Chaque segment (nommé a à g) est une LED séparée. En allumant sélectivement des segments spécifiques, on peut former n'importe quel chiffre de 0 à 9 et certaines lettres. L'ELD-526SURWA/S530-A3 utilise une configuration à anode commune, ce qui signifie que les anodes (bornes positives) de toutes les LED de segment d'un chiffre sont connectées ensemble à une ou plusieurs broches communes. Pour illuminer un segment, son anode commune est connectée à une source de tension (via un limiteur de courant), et sa cathode (borne négative) est connectée à une tension inférieure (masse). La lumière est produite par électroluminescence dans le matériau semi-conducteur AlGaInP : lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière) à une longueur d'onde correspondant à la largeur de bande interdite du matériau, qui se situe dans le spectre rouge.

13. Tendances technologiques et contexte

Les afficheurs LED sept segments représentent une technologie mature et fiable. Bien que les nouvelles technologies d'affichage comme les OLED à matrice de points ou les écrans LCD TFT offrent une plus grande flexibilité pour les graphiques et les polices personnalisées, les LED 7 segments conservent de solides avantages dans des applications spécifiques : luminosité supérieure et lisibilité au soleil, angles de vision extrêmement larges, haute fiabilité et longue durée de vie, simplicité de contrôle, et coût inférieur pour les applications nécessitant uniquement une sortie numérique. La tendance pour ces afficheurs LED discrets va vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par mA de courant), un binning plus serré pour la cohérence de couleur et de luminosité, et une conformité continue aux réglementations environnementales évolutives (RoHS, REACH). Le boîtier traversant, comme utilisé dans cette fiche technique, est progressivement complété par des versions pour montage en surface (SMD) pour l'assemblage automatisé, mais le traversant reste vital pour le prototypage, la réparation et les applications nécessitant une robustesse mécanique plus élevée.