Fiche technique de l'afficheur LED sept segments LTF-2502KG - Hauteur de chiffre 0,26 pouce - Vert AlInGaP - Tension directe 2,6V - Puissance 70mW - Documentation technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTF-2502KG est un module d'afficheur LED sept segments à cinq chiffres conçu pour les applications d'affichage numérique. Il présente une hauteur de chiffre de 0,26 pouce (6,8 mm), offrant des caractères clairs et lisibles. Le dispositif utilise des puces LED AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) déposées sur un substrat GaAs, réputées pour leur haute efficacité et leur luminosité dans le spectre vert. L'afficheur présente un aspect à fort contraste avec des segments lumineux blancs sur un fond noir, améliorant la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Ses marchés cibles principaux incluent l'électronique grand public, les panneaux de contrôle industriel, l'instrumentation et toute application nécessitant un affichage numérique compact, fiable et aux excellentes performances visuelles.

1.1 Caractéristiques principales

• Hauteur de chiffre compacte de 0,26 pouce (6,8 mm).
• Illumination continue et uniforme des segments pour un aspect de caractère cohérent.
• Faible consommation d'énergie, adapté aux appareils alimentés par batterie.
• Excellent aspect des caractères grâce à une luminosité et un contraste élevés.
• Grand angle de vision pour une visibilité depuis différentes positions.
• Haute fiabilité due à sa construction à semi-conducteur.
• L'intensité lumineuse est catégorisée (classée) pour une performance uniforme.
• Boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS (Restriction des substances dangereuses).

1.2 Identification du dispositif

La référence LTF-2502KG désigne spécifiquement un afficheur à anode commune multiplexée avec des LED vertes AlInGaP et une configuration de point décimal à droite. Cette configuration est optimisée pour les circuits de commande multiplexés, qui réduisent le nombre de broches d'E/S de microcontrôleur requises.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des caractéristiques électriques et optiques qui définissent les limites de performance de l'afficheur et guident la conception correcte du circuit.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW. C'est la puissance maximale qui peut être dissipée en chaleur de manière sûre par un seul segment LED.
• Courant direct de crête par segment :90 mA. Ceci n'est autorisé qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour atteindre une luminosité instantanée très élevée sans surchauffe.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Ce courant est déclassé linéairement à un taux de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) augmente au-dessus de 25°C. Par exemple, à 50°C, le courant continu maximal serait d'environ 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA.
• Plage de température de fonctionnement :-35°C à +85°C. Le dispositif est garanti pour fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-35°C à +105°C.
• Condition de soudure :Le dispositif peut résister à la soudure à la vague avec le point de soudure situé à 1/16 de pouce (≈1,6 mm) sous le plan d'assise pendant 3 secondes à 260°C.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C dans des conditions de test spécifiées.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :C'est la mesure principale de la luminosité.
  • MIN : 200 µcd, TYP : 540 µcd à I_F= 1 mA.
  • TYP : 5940 µcd à I_F= 10 mA. Cela montre la relation hautement non linéaire entre le courant et la production de lumière.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :571 nm (Typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale, la plaçant dans la région verte du spectre visible.
• Demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) :15 nm (Typique). Cela indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une lumière plus monochromatique.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :572 nm (Typique). C'est la longueur d'onde perçue par l'œil humain, correspondant étroitement à la longueur d'onde de crête.
• Tension directe par puce (V_F) :2,6 V (Typique), avec une tolérance de ±0,1 V, à I_F= 20 mA. C'est un paramètre critique pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse par segment (I_R) :100 µA (Maximum) à V_R= 5 V. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; le fonctionnement en polarisation inverse continue est interdit.
• Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse :2:1 (Maximum). Cela garantit l'uniformité entre les segments, ce qui signifie que le segment le plus lumineux ne sera pas plus de deux fois plus lumineux que le segment le moins lumineux dans les mêmes conditions de commande.
• Diaphonie :≤2,5 %. Cela spécifie la quantité maximale de fuite de lumière non intentionnelle d'un segment non alimenté lorsqu'un segment adjacent est allumé.

3. Explication du système de classement (Binning)

L'afficheur utilise un système de classement pour l'intensité lumineuse afin de garantir un niveau de luminosité cohérent au sein d'une même unité et entre plusieurs unités dans un assemblage. Les codes de classement (F, G, H, J, K) représentent des plages spécifiques d'intensité lumineuse minimale en microcandelas (µcd) mesurées à I_F= 1 mA.

• Classe F :200 - 320 µcd
• Classe G :321 - 500 µcd
• Classe H :501 - 800 µcd
• Classe J :801 - 1300 µcd
• Classe K :1301 - 2100 µcd

Implication pour la conception :Pour les applications utilisant deux afficheurs ou plus dans un même assemblage, il est fortement recommandé d'utiliser des afficheurs de la même classe pour éviter des différences de luminosité (inégalité de teinte) visibles entre eux.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes typiques pour un tel dispositif incluraient :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation exponentielle entre la tension directe et le courant. La courbe aura une tension de seuil ("knee") autour de 2,0-2,2 V, après quoi le courant augmente rapidement avec une faible augmentation de tension, soulignant la nécessité d'une régulation de courant, et non de tension.
• Intensité lumineuse en fonction du courant direct :Une courbe montrant que la production de lumière augmente de manière super-linéaire avec le courant à des niveaux inférieurs et peut approcher la saturation à des courants plus élevés. Cela informe sur le compromis entre luminosité et efficacité/dissipation de puissance.
• Intensité lumineuse en fonction de la température ambiante :Montre typiquement un coefficient de température négatif, où la production de lumière diminue lorsque la température de jonction augmente. Ceci est crucial pour la conception dans des environnements à haute température.
• Tension directe en fonction de la température ambiante :Montre généralement un coefficient de température négatif, ce qui signifie que V_Fdiminue légèrement lorsque la température augmente.
• Distribution spectrale :Une courbe en forme de cloche centrée autour de 571-572 nm, avec une largeur définie par la demi-largeur de 15 nm.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

L'afficheur a un empreinte standard de boîtier double en ligne (DIP). Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres (mm).
• La tolérance générale est de ±0,25 mm sauf indication contraire.
• La tolérance de décalage de l'extrémité des broches est de ±0,4 mm.
• Limites de défauts sur la face de l'afficheur : corps étranger ≤10 mils, contamination d'encre ≤20 mils, bulles dans le segment ≤10 mils.
• La courbure du réflecteur est limitée à ≤1 % de sa longueur.
• Le diamètre de trou de CI recommandé pour les broches est de 1,0 mm.

5.2 Connexion des broches et polarité

Le LTF-2502KG est un dispositif àanode commune multiplexée. Cela signifie que les anodes des LED pour chaque chiffre sont connectées ensemble en interne, tandis que les cathodes pour chaque type de segment (A-G, DP) sont connectées entre les chiffres.

Brochage (DIP 16 broches) :

• Broche 1 : Cathode E
• Broche 2 : Cathode D
• Broche 3 : Cathode DP (Point décimal)
• Broche 4 : Anode commune pour le chiffre 3
• Broche 6 : Cathode G
• Broche 8 : Cathode C
• Broche 10 : Anode commune pour le chiffre 5
• Broche 11 : Anode commune pour le chiffre 4
• Broche 12 : Cathode B
• Broche 13 : Cathode F
• Broche 14 : Anode commune pour le chiffre 2
• Broche 15 : Cathode A
• Broche 16 : Anode commune pour le chiffre 1
• Broches 5, 7, 9 : Pas de connexion (N/C)

Circuit interne :Le schéma interne montrerait cinq nœuds d'anode commune (un par chiffre), chacun connecté aux anodes des 7 segments (A-G) et du point décimal (DP) pour ce chiffre spécifique. La cathode de chaque type de segment (par exemple, tous les segments 'A') est connectée ensemble sur les cinq chiffres.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure à la vague

Un profil de température de soudure à la vague recommandé est fourni. Les paramètres clés incluent :

• Un étage de préchauffage à une température comprise entre 100 et 110°C pendant au moins 2 minutes pour réduire le choc thermique.
• Une température de soudure de crête dans la plage de 250 à 260°C.
• Le temps passé à moins de 5°C de cette température de crête doit être de 3 à 5 secondes pour assurer une formation correcte du joint de soudure sans endommager le composant.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Précautions de conception et d'utilisation

Ces points sont critiques pour un fonctionnement fiable à long terme :

• Conception du circuit de commande :La commande en courant constant est fortement recommandée par rapport à la tension constante pour garantir une luminosité uniforme et protéger les LED. Le circuit doit être conçu pour s'adapter à toute la plage de tension directe (V_F= 2,5 V à 2,7 V).
• Protection :Le circuit de commande doit intégrer une protection contre les tensions inverses et les pics de tension transitoires lors de la mise sous tension/arrêt, car ceux-ci peuvent provoquer une migration métallique et une défaillance.
• Gestion thermique :Le courant de fonctionnement doit être déclassé en fonction de la température ambiante maximale. Dépasser les valeurs nominales de courant ou de température entraîne une dégradation sévère de la production lumineuse et une défaillance prématurée.
• Environnement :Évitez les changements rapides de température dans des environnements humides pour empêcher la condensation sur l'afficheur.
• Mécanique :N'appliquez pas de force anormale sur le corps de l'afficheur pendant l'assemblage. Si un film décoratif est appliqué, évitez qu'il ne presse directement contre un panneau avant, car il pourrait se déplacer.
• Classement pour une utilisation multi-afficheurs :Comme indiqué, utilisez des afficheurs de la même classe d'intensité lumineuse pour un aspect uniforme.

7.2 Conditions de stockage

Pour prévenir l'oxydation des broches et maintenir la soudabilité :

• Recommandé :Conserver dans l'emballage d'origine barrière à l'humidité.
• Température :5°C à 30°C.
• Humidité :Inférieure à 60 % HR.
• Gestion des stocks :Évitez le stockage à long terme de grandes quantités. Utilisez les principes premier entré, premier sorti (FIFO). Les produits stockés en dehors de ces conditions peuvent nécessiter un retraitement avant utilisation.

8. Scénarios d'application typiques

Le LTF-2502KG est adapté à un large éventail d'applications nécessitant une indication numérique claire et fiable :

• Équipements de test et de mesure :Multimètres numériques, compteurs de fréquence, alimentations.
• Contrôles industriels :Minuteries de processus, afficheurs de compteurs, lectures de température sur machines.
• Électronique grand public :Équipements audio (volume/affichages d'amplificateurs), minuteries d'appareils électroménagers.
• Marché secondaire automobile :Jauges et afficheurs pour la surveillance des performances (lorsque les spécifications environnementales sont respectées).
• Dispositifs médicaux :Affichages de paramètres simples sur des équipements non critiques (consultez le fabricant pour les utilisations critiques pour la sécurité).

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparé à d'autres technologies d'afficheurs sept segments :

• vs. LED rouges GaAsP/GaP :Les LED vertes AlInGaP offrent généralement une efficacité lumineuse et une luminosité plus élevées, ce qui se traduit par une meilleure visibilité et potentiellement une consommation d'énergie plus faible pour une luminosité perçue équivalente.
• vs. LCD :Les LED sont émettrices, produisant leur propre lumière, ce qui les rend bien supérieures dans des conditions de faible éclairage et offre des angles de vision plus larges sans la complexité d'un rétroéclairage. Elles sont également généralement plus robustes et ont un temps de réponse plus rapide.
• vs. Afficheurs à chiffres plus grands :La taille de 0,26 pouce offre un équilibre entre lisibilité et économie d'espace sur carte, ce qui la rend idéale pour les appareils compacts où un afficheur plus grand serait impraticable.
• Avantage clé de cette référence :La combinaison de la technologie AlInGaP (pour l'efficacité), de la configuration à anode commune multiplexée (pour la simplicité du pilote) et de l'intensité lumineuse catégorisée (pour la cohérence) en fait un choix complet pour les conceptions de production en série sensibles au coût.

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

1. Q : Pourquoi recommander une commande en courant constant au lieu d'utiliser une simple résistance avec une source de tension ?
   A : Bien qu'une résistance en série soit courante, elle fournit une régulation imparfaite car la tension directe de la LED (V_F) varie avec la température et entre les unités individuelles. Une source de courant constant garantit que le courant (et donc la luminosité) reste stable indépendamment de ces variations de V_F, conduisant à une performance plus uniforme et fiable.
2. Q : Puis-je commander cet afficheur directement avec un microcontrôleur ?
   A : Pour le multiplexage, oui, mais pas directement pour le courant de segment. Les broches de microcontrôleur ont une capacité de source/puits de courant limitée (typiquement 20-25 mA). Vous devez utiliser des pilotes externes (transistors ou circuits intégrés dédiés de commande LED) pour gérer le courant de segment (jusqu'à 25 mA continu par segment) et le courant d'anode de chiffre cumulé plus élevé.
3. Q : Que signifie le rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse de 2:1 pour ma conception ?
   A : Cela signifie que dans le pire des cas, un segment pourrait être deux fois plus lumineux qu'un autre segment sur le même afficheur lorsqu'ils sont commandés de manière identique. Une bonne disposition de la carte de circuit imprimé (longueurs/résistances de pistes égales) et une régulation de courant appropriée aident à minimiser les différences visibles. Pour les applications critiques, un calibrage logiciel de la luminosité par segment est une option.
4. Q : L'humidité de stockage est inférieure à 60 % HR. Que se passe-t-il s'il est stocké dans un environnement plus humide ?
   A : Une humidité élevée peut entraîner l'oxydation du revêtement en étain/sans plomb des broches, ce qui entraîne une mauvaise soudabilité lorsque la pièce est finalement utilisée. Cela peut provoquer des joints de soudure défectueux pendant l'assemblage.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'une minuterie simple à 5 chiffres.

1. Sélection du microcontrôleur :Choisissez un MCU avec suffisamment de broches d'E/S. Pour un afficheur multiplexé à 5 chiffres, 7 segments + DP, vous avez besoin de 5 broches pour les anodes de chiffres et 8 broches pour les cathodes de segments, soit un total de 13 lignes de contrôle.
2. Circuit de commande :Utilisez un réseau de pilotes côté bas (par exemple, un réseau de transistors Darlington ULN2003A) pour absorber le courant des 8 lignes de cathode. Utilisez des transistors NPN individuels ou un pilote côté haut pour fournir le courant aux 5 lignes d'anode.
3. Réglage du courant :Déterminez la luminosité requise. Pour une utilisation en intérieur, 5-10 mA par segment peuvent être suffisants. Calculez les résistances de limitation de courant pour les pilotes d'anode ou configurez votre circuit intégré de commande en courant constant en conséquence, en n'oubliant pas de déclasser pour la température ambiante maximale.
4. Logiciel de multiplexage :Écrivez un micrologiciel qui parcourt chaque chiffre, active son anode et définit le motif de cathode approprié pour la valeur de ce chiffre. La fréquence de rafraîchissement doit être suffisamment élevée (par exemple, >100 Hz) pour éviter le scintillement visible.
5. Disposition de la CI :Assurez-vous que les pistes d'alimentation vers les pilotes d'anode et de cathode sont suffisamment larges. Gardez l'afficheur près des pilotes pour minimiser l'inductance des pistes.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTF-2502KG est basé sur l'électroluminescence des semi-conducteurs. Lorsqu'une tension de polarisation directe dépassant le potentiel de jonction de la diode est appliquée à travers la jonction p-n AlInGaP, des électrons et des trous sont injectés dans la région active. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des couches d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure dans la structure épitaxiale détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le vert à ~572 nm. Le format sept segments est créé en plaçant des puces LED individuelles (ou des réseaux de puces) en forme de segments numériques standard, qui sont ensuite interconnectés électriquement dans une matrice à anode commune multiplexée pour minimiser les connexions externes.

13. Tendances technologiques

Les tendances dans la technologie des afficheurs LED sept segments se concentrent sur plusieurs domaines clés :

• Efficacité accrue :Les améliorations continues en science des matériaux sur l'AlInGaP et l'essor de l'InGaN (pour le bleu/vert/blanc) visent à obtenir plus de lumens par watt, permettant des afficheurs plus lumineux ou une consommation d'énergie plus faible.
• Miniaturisation :Il y a une volonté constante de réduire le pas de pixel et d'augmenter la densité, permettant plus de chiffres ou d'informations dans la même empreinte, bien que la plage de 0,2" à 0,5" reste populaire pour la lisibilité ergonomique.
• Intégration :De plus en plus d'afficheurs intègrent le circuit intégré de commande et parfois même un simple contrôleur (comme pour les fonctions d'horloge) dans le boîtier du module, simplifiant la conception du circuit de l'utilisateur final.
• Fiabilité et robustesse améliorées :Les améliorations des matériaux de boîtier et des résines époxy améliorent la résistance à l'humidité, aux cycles thermiques et aux contraintes mécaniques, élargissant la gamme des environnements de fonctionnement.
• Options de couleur et RVB :Bien que les afficheurs monochromes comme ce vert soient prédominants, l'utilisation d'afficheurs multicolores ou RVB complets dans les segments se développe, permettant une indication d'état (par exemple, vert pour normal, rouge pour alarme) au sein du même chiffre.

Malgré la prolifération des afficheurs graphiques à matrice de points et OLED, l'afficheur LED sept segments reste une solution hautement rentable, fiable et facilement lisible pour la sortie numérique dédiée, assurant sa pertinence continue dans la conception électronique.