Fiche technique de l'afficheur sept segments ELS-315SYGWA/S530-E2 - Hauteur de chiffre 9,14mm - Couleur jaune-vert - Tension directe 2,0V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

L'ELS-315SYGWA/S530-E2 est un afficheur alphanumérique sept segments à montage traversant, conçu pour des affichages numériques clairs. Il présente une taille industrielle standard avec une hauteur de chiffre de 9,14 mm (0,36 pouce). L'appareil est constitué de segments lumineux blancs sur une surface de fond grise, offrant un contraste élevé et une excellente lisibilité même dans des conditions d'éclairage ambiant vif. Cet afficheur est catégorisé pour l'intensité lumineuse et est conforme aux normes environnementales sans plomb et RoHS, le rendant adapté aux applications électroniques modernes.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cet afficheur incluent sa faible consommation d'énergie, son empreinte standardisée pour une intégration aisée dans les conceptions existantes et ses performances fiables. Il est spécifiquement ciblé pour les applications nécessitant des indicateurs numériques ou alphanumériques limités, durables et lisibles. Les marchés cibles clés incluent les appareils électroménagers grand public, les panneaux d'instruments industriels et divers systèmes d'affichage numérique où la fiabilité et la clarté sont primordiales.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principales spécifications électriques et optiques de l'appareil, 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 à l'appareil 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 de jonction.
• Courant direct continu (I_F) :25 mA. Le courant continu maximal pouvant être appliqué en continu.
• Courant direct de crête (I_FP) :60 mA. Ceci n'est permis que dans des conditions pulsées (rapport cyclique 1/10, fréquence 1 kHz) pour atteindre brièvement une luminosité plus élevée.
• Dissipation de puissance (P_d) :60 mW. La puissance maximale que l'appareil peut dissiper sous forme de chaleur.
• Température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante pour un fonctionnement fiable.
• Température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C.
• Température de soudure (T_sol) :260°C pour une durée maximale de 5 secondes, 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 de l'appareil dans des conditions de fonctionnement typiques.

• Intensité lumineuse (I_v) :La valeur typique est de 3,2 mcd par segment pour un courant direct (I_F) de 10 mA, avec un minimum de 2,0 mcd. La fiche technique note une tolérance de ±10% sur cette valeur. Cette intensité est une moyenne mesurée sur un segment unique.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :Typiquement 575 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique émise est la plus grande.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Typiquement 573 nm. C'est la longueur d'onde perçue par l'œil humain, définissant la couleur (jaune-vert dans ce cas).
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Typiquement 20 nm. Ceci indique la pureté spectrale ou la largeur de la lumière émise.
• Tension directe (V_F) :Typiquement 2,0 V, avec un maximum de 2,4 V à I_F=20 mA. La tolérance est de ±0,1V. C'est un paramètre critique pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 100 µA pour une tension inverse (V_R) de 5 V, indiquant le courant de fuite à l'état bloqué.

3. Explication du système de classement (binning)

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

• Classement par intensité lumineuse :Les LED d'un lot de production sont mesurées et triées en différents groupes (bins) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à un courant de test spécifié. Cela garantit une uniformité de luminosité pour les produits finis. La valeur typique est de 3,2 mcd, mais les appareils sont classés pour garantir un minimum de 2,0 mcd, le code de bin réel étant probablement indiqué sur l'étiquette d'emballage (champ "CAT").
• Couleur/Longueur d'onde :Le matériau de la puce est spécifié comme étant de l'AlGaInP, qui produit typiquement des couleurs dans le spectre du rouge au jaune-vert. La longueur d'onde dominante est étroitement contrôlée (typiquement 573 nm), mais des variations mineures peuvent également être gérées par classement pour maintenir l'uniformité de couleur, particulièrement importante dans les afficheurs multi-chiffres.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de performance typiques qui sont essentielles pour comprendre le comportement de l'appareil dans des conditions non standard.

4.1 Distribution spectrale

Cette courbe trace l'intensité lumineuse relative en fonction de la longueur d'onde. Elle confirme visuellement la longueur d'onde de crête (λ_p~575 nm) et la largeur de bande spectrale (Δλ ~20 nm). Une courbe plus étroite indique une couleur spectralement plus pure.

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

Ce graphique montre la relation entre le courant traversant la LED et la chute de tension à ses bornes. Elle est non linéaire. Les concepteurs utilisent cette courbe pour déterminer la tension d'alimentation nécessaire pour un courant de fonctionnement souhaité, ce qui est crucial pour sélectionner les résistances série appropriées ou concevoir des pilotes à courant constant.

4.3 Courbe de déclassement du courant direct

C'est l'un des graphiques les plus critiques pour la fiabilité. Il montre comment le courant direct continu maximal autorisé (I_F) doit être réduit lorsque la température ambiante augmente au-dessus de 25°C. Faire fonctionner la LED à des courants élevés dans des environnements à haute température sans déclassement approprié réduira considérablement sa durée de vie en raison d'une température de jonction excessive.

5. Informations mécaniques et de boîtier

L'appareil utilise un format DIP (Dual In-line Package) traversant standard.

5.1 Dessin dimensionnel

Le dessin du boîtier fournit les dimensions mécaniques critiques, y compris la hauteur totale, la largeur, la taille du chiffre, l'espacement des broches (pas) et le diamètre des broches. La note spécifie que les tolérances sont de ±0,25 mm sauf mention contraire. Les ingénieurs utilisent ce dessin pour la conception de l'empreinte PCB et pour assurer un bon ajustement dans le boîtier.

5.2 Brochage et identification de la polarité

Le schéma de circuit interne est essentiel. Une configuration à anode commune ou à cathode commune doit être identifiée à partir de ce diagramme. Il montre comment les anodes et cathodes de tous les segments individuels (a-g) et du point décimal (dp, s'il est présent) sont connectés en interne. Une identification correcte est obligatoire pour une connexion de circuit appropriée. La numérotation des broches est également définie ici.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La fiche technique fournit des paramètres spécifiques pour les procédés de soudure manuelle.

• Température de soudure :La température maximale recommandée de la panne du fer à souder est de 260°C.
• Durée de soudure :La broche doit être en contact avec le fer à souder pendant pas plus de 5 secondes pour éviter les dommages thermiques à la puce interne et aux fils de liaison.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :L'appareil est sensible aux décharges électrostatiques. Il est fortement recommandé d'utiliser des bracelets de mise à la terre, des postes de travail antistatiques, des tapis de sol conducteurs et des ioniseurs. Tout l'équipement et le personnel doivent être correctement mis à la terre pendant la manipulation et l'assemblage.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécification d'emballage

L'appareil est emballé dans des tubes et des boîtes. Le flux d'emballage standard est : 35 pièces par tube, 140 tubes par boîte et 4 boîtes par carton.

7.2 Explication de l'étiquette

L'étiquette d'emballage contient plusieurs codes : CPN (Numéro de pièce client), P/N (Numéro de produit), QTY (Quantité), CAT (Catégorie/Classe d'intensité lumineuse), HUE (Référence couleur), REF (Référence), LOT No. (Numéro de lot de production) et un code de volume de référence REFERENCE. Ceux-ci sont utilisés pour la traçabilité et la gestion des stocks.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Appareils électroménagers :Minuteurs sur micro-ondes/fours, affichages de température sur thermostats ou radiateurs, indicateurs de cycle sur machines à laver.
• Panneaux d'instruments :Lectures de tension, courant, fréquence ou tr/min sur équipements de test, commandes industrielles et jauges automobiles du marché secondaire.
• Affichages numériques généraux :Tout appareil nécessitant un affichage numérique simple et fiable, tel que des horloges, compteurs ou appareils de mesure de base.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance série ou un pilote à courant constant pour limiter I_Fà 25 mA ou moins (déclassé pour la température). Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alim- V_F) / I_F.
• Multiplexage :Pour les afficheurs multi-chiffres, un schéma de multiplexage est courant pour contrôler de nombreux segments avec moins de broches d'E/S. Assurez-vous que le courant de crête dans les conceptions multiplexées ne dépasse pas I_FP(60mA) et que le courant moyen par segment reste dans les limites.
• Angle de vision et contraste :Le fond gris améliore le contraste. Tenez compte des exigences d'angle de vision du produit final.
• Gestion thermique :Respectez la courbe de déclassement du courant. Dans les environnements à haute température, réduisez le courant de fonctionnement ou améliorez la ventilation.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux afficheurs sept segments génériques, l'ELS-315SYGWA/S530-E2 offre des avantages spécifiques :

• Taille industrielle standardisée :Garantit une compatibilité immédiate avec de nombreuses dispositions de PCB et découpes de panneau avant existantes.
• Classement par intensité :Fournit des niveaux de luminosité minimaux garantis, conduisant à un aspect plus uniforme dans les applications multi-chiffres par rapport aux afficheurs non classés.
• Conformité environnementale :Être sans plomb et conforme à la RoHS est essentiel pour les produits vendus sur de nombreux marchés mondiaux.
• Spécification robuste :Des valeurs maximales absolues et des courbes de déclassement clairement définies permettent des conceptions plus fiables et durables par rapport aux composants dont les limites sont mal documentées.

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

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

R : Non. Avec un V_Ftypique de 2,0V, le connecter directement à 5V provoquerait un courant excessif, détruisant la LED. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant. Par exemple, pour un pilotage à 10mA depuis une source 5V : R = (5V - 2,0V) / 0,01A = 300 Ω.

Q : Que signifie "Courant direct de crête (I_FP) de 60 mA" pour ma conception ?

R : Cette spécification permet de brèves impulsions de courant plus élevé, ce qui est utile dans les afficheurs multiplexés où chaque chiffre n'est alimenté qu'une fraction du temps. Le courant moyen sur le cycle complet doit toujours être dans la limite continue de 25mA. Le rapport cyclique de 1/10 à 1kHz est une condition de test spécifique ; d'autres schémas d'impulsion nécessitent une analyse minutieuse.

Q : Comment interpréter le code "CAT" sur l'étiquette ?

R : Le code "CAT" spécifie la classe d'intensité lumineuse (bin). Bien que la fiche technique donne des valeurs min/typ, le classement réel garantit que tous les appareils d'un lot ont une sortie similaire. Pour une luminosité uniforme sur tous les chiffres d'un produit, utilisez des afficheurs du même code CAT.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un affichage voltmètre multiplexé à 4 chiffres

Un concepteur crée un voltmètre DC simple 0-30V. Le microcontrôleur a un nombre limité de broches d'E/S. Il choisit d'utiliser quatre afficheurs ELS-315SYGWA/S530-E2 dans une configuration multiplexée.

1. Conception du circuit :L'anode commune (ou cathode) de chaque chiffre est connectée à une broche de microcontrôleur via un interrupteur à transistor. Les lignes de segment (a-g) sont connectées aux broches du microcontrôleur via des résistances de limitation de courant, partagées entre tous les chiffres.

2. Logiciel :Le micrologiciel parcourt rapidement chaque chiffre (par exemple à 200Hz), activant la broche commune d'un chiffre à la fois tout en définissant le motif de segment approprié pour ce chiffre. La persistance rétinienne fait apparaître tous les chiffres allumés simultanément.

3. Calcul du courant :Pour obtenir une bonne luminosité, le concepteur pourrait viser un courant de segment de crête de 15mA pendant son créneau horaire actif. Avec 4 chiffres, le rapport cyclique par chiffre est de 1/4. Le courant moyen par segment est de 15mA / 4 = 3,75mA, bien dans la limite continue de 25mA. La crête de 15mA est également bien en dessous du I_FP rating.

4. Valeur de la résistance :En utilisant une alimentation de 5V pour les segments : R = (5V - 2,0V) / 0,015A ≈ 200 Ω.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Un afficheur LED sept segments est un assemblage de plusieurs diodes électroluminescentes (LED) disposées en forme de huit. Chaque segment (étiqueté a à g) est une LED individuelle. En alimentant sélectivement différentes combinaisons de ces segments, on peut former des chiffres de 0 à 9 et certaines lettres. L'appareil décrit utilise du matériau semi-conducteur AlGaInP (Phosphure d'Aluminium Gallium Indium). Lorsqu'il est polarisé en direct (tension positive appliquée à l'anode par rapport à la cathode), les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlGaInP détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour définit la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, jaune-vert (~573 nm). La lumière de la puce est émise à travers une lentille en époxy moulée qui forme également la forme du segment.

13. Tendances et contexte technologiques

Les afficheurs LED sept segments représentent une technologie d'affichage mature et très fiable. Bien que des technologies plus récentes comme les OLED à matrice de points ou les LCD offrent une plus grande flexibilité pour les graphiques et l'alphanumérique, les LED sept segments conservent des avantages solides dans des domaines spécifiques :Lisibilité extrême :Leurs segments simples et à contraste élevé sont facilement lisibles à distance et dans une large gamme de conditions d'éclairage, y compris la lumière directe du soleil.Robustesse et longévité :Ce sont des dispositifs à semi-conducteurs sans pièces mobiles, résistants aux chocs et aux vibrations, et offrant une durée de vie opérationnelle très longue (souvent des dizaines de milliers d'heures).Simplicité et rentabilité :Ils nécessitent une électronique de pilotage relativement simple par rapport aux afficheurs plus complexes, ce qui en fait une solution rentable pour les applications qui n'ont besoin d'afficher que des nombres ou un ensemble limité de caractères. La tendance pour les composants comme l'ELS-315SYGWA/S530-E2 est vers un raffinement continu pour la fiabilité, une réduction supplémentaire de la consommation d'énergie et l'adhésion aux normes environnementales en évolution (comme RoHS), plutôt qu'un changement technologique radical. Ils restent le choix privilégié pour les applications où la clarté, la durabilité et la simplicité sont les principaux moteurs de conception.