Fiche technique de l'afficheur LED sept segments LTS-5601AJG-J 0,56 pouce - Hauteur de chiffre 14,22 mm - Vert AlInGaP - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-5601AJG-J est un module d'affichage alphanumérique sept segments à un chiffre conçu pour les applications nécessitant des lectures numériques claires et lumineuses. Il présente une hauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,22 mm), offrant une excellente visibilité. Le dispositif utilise la technologie semi-conductrice avancée AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour ses segments luminescents, qui émettent une couleur verte vive sur un fond de face gris neutre. Cette combinaison offre un contraste élevé pour une lisibilité optimale. L'afficheur utilise une configuration électrique à anode commune, une interface standard et largement prise en charge dans la conception de circuits numériques.

1.1 Avantages principaux

Cet afficheur offre plusieurs avantages clés pour les concepteurs et ingénieurs. Son principal atout est l'utilisation de puces LED AlInGaP, réputées pour leur haute efficacité et leur excellente intensité lumineuse, ce qui se traduit par une sortie lumineuse brillante avec une consommation d'énergie relativement faible. Les segments continus et uniformes assurent un aspect de caractère cohérent et professionnel sans interstices ou irrégularités. Le dispositif est catégorisé selon l'intensité lumineuse, garantissant une uniformité de luminosité entre les lots de production. De plus, il présente un large angle de vision, rendant l'affichage lisible depuis diverses positions, et offre une fiabilité à l'état solide sans pièces mobiles. Le boîtier est également sans plomb, conforme aux réglementations environnementales modernes (RoHS).

1.2 Marché cible et applications

Cet afficheur convient à une large gamme d'équipements électroniques nécessitant une indication numérique. Les applications typiques incluent les instruments de test et de mesure (multimètres, oscilloscopes), les panneaux de contrôle industriel, les dispositifs médicaux, les appareils grand public (micro-ondes, fours, lave-linge), les tableaux de bord automobiles (pour affichages additionnels ou de remplacement), et divers projets de bricolage ou de prototypage. Son équilibre entre taille, luminosité et fiabilité en fait un choix polyvalent pour les systèmes embarqués commerciaux et industriels.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des spécifications électriques et optiques fournies dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonctionnalité de l'afficheur. L'Intensité lumineuse moyenne (Iv)est spécifiée avec un minimum de 125 µcd, une valeur typique de 400 µcd, et aucun maximum indiqué, lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (IF) de 1 mA. Cela indique une luminosité minimale garantie, la plupart des unités étant nettement plus lumineuses. LaLongueur d'onde d'émission de crête (λp)est de 571 nm, et laLongueur d'onde dominante (λd)est de 572 nm, toutes deux mesurées à IF=20mA. Ces valeurs placent fermement la lumière émise dans la région verte du spectre visible. LaLargeur à mi-hauteur de la raie spectrale (Δλ)est de 15 nm, ce qui décrit la pureté de la couleur verte ; une largeur plus étroite indique une sortie plus monochromatique. LeRapport d'homogénéité d'intensité lumineuseest spécifié à 2:1 maximum pour des zones lumineuses similaires, ce qui signifie que la différence de luminosité entre deux segments quelconques ne doit pas dépasser un facteur deux, assurant ainsi un aspect uniforme.

2.2 Paramètres électriques

Les spécifications électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement du dispositif. LaTension directe par segment (VF)a une valeur typique de 2,6V et un maximum de 2,6V à IF=20mA. C'est un paramètre critique pour concevoir le réseau de résistances limitatrices de courant. LeCourant direct continu par segmentest nominalement de 25 mA maximum, avec un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C au-dessus d'une température ambiante de 25°C. Cela signifie que le courant admissible diminue lorsque la température augmente pour éviter la surchauffe. UnCourant direct de crêtede 60 mA est autorisé en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms), ce qui peut être utilisé pour le multiplexage ou pour atteindre une luminosité instantanée plus élevée. LaTension inverse (VR)nominale est de 5V, et leCourant inverse (IR)est un maximum de 100 µA à cette tension, indiquant les caractéristiques de fuite de la diode à l'état bloqué.

2.3 Valeurs maximales absolues et considérations thermiques

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. LaDissipation de puissance par segmentne doit pas dépasser 70 mW. LaPlage de température de fonctionnementest de -35°C à +105°C, et laPlage de température de stockageest identique. Cette large plage rend le dispositif adapté aux environnements sévères. La fiche technique spécifie également les conditions de soudure : l'unité peut être soumise à 260°C pendant 3 secondes à une distance de 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise. Le respect de ces limites est crucial lors de l'assemblage du PCB pour éviter les dommages thermiques aux puces LED ou au boîtier plastique.

3. Explication du système de tri

La fiche technique indique que le dispositif estcatégorisé selon l'intensité lumineuse. Cela fait référence à un processus de tri en fabrication où les LED sont classées en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant de test standard (typiquement 1 mA, comme indiqué). Les unités sont regroupées en lots avec des plages d'intensité minimale et maximale définies. Cela garantit que les clients reçoivent des afficheurs avec des niveaux de luminosité cohérents. Bien que les codes de lot spécifiques ne soient pas détaillés dans cet extrait, les concepteurs doivent être conscients de l'existence d'une telle catégorisation et peuvent avoir besoin de spécifier un lot requis pour des applications critiques où l'uniformité de la luminosité entre plusieurs afficheurs est essentielle.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence auxCourbes caractéristiques électriques/optiques typiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, les courbes standard pour de tels dispositifs incluent généralement :

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V): Cette courbe non linéaire montre comment la tension augmente avec le courant. Elle est essentielle pour déterminer la valeur correcte de la résistance série afin d'atteindre le courant de fonctionnement souhaité.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (Courbe I-L): Cela montre la relation entre le courant de commande et le flux lumineux. Elle est généralement linéaire sur une plage mais peut saturer à des courants plus élevés.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante: Cette courbe démontre comment le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction de la LED augmente. Comprendre ce déclassement est essentiel pour les conceptions fonctionnant dans des environnements à haute température.
• Distribution spectrale: Un graphique montrant l'intensité relative de la lumière à travers différentes longueurs d'onde, centré autour de la longueur d'onde de crête de 571 nm.

Les concepteurs doivent consulter ces courbes, lorsqu'elles sont disponibles, pour optimiser les performances et assurer un fonctionnement fiable dans les plages de température et de courant prévues.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions et tolérances

Le dessin du boîtier (référencé mais non détaillé dans le texte) montrerait le contour physique de l'afficheur. Les notes clés de la fiche technique indiquent que toutes les dimensions sont en millimètres, avec des tolérances générales de ±0,25 mm (0,01") sauf indication contraire. Une tolérance spécifique pour le décalage de l'extrémité des broches est de ±0,4 mm, ce qui est important pour la conception de l'empreinte PCB afin d'assurer un alignement et une soudabilité corrects.

5.2 Configuration des broches et circuit interne

Le dispositif a une configuration à une rangée de 10 broches. Le schéma de circuit interne montre une configuration à anode commune, où les anodes de tous les segments LED (A à G et le point décimal) sont connectées en interne à deux broches communes (broche 3 et broche 8). Les cathodes des segments individuels sont amenées à des broches séparées. Cette configuration est courante car elle simplifie le multiplexage lors du pilotage de plusieurs chiffres, car les anodes communes peuvent être commutées pour sélectionner le chiffre actif.

Le tableau de connexion des broches est le suivant :

1. Broche 1 : Cathode E
2. Broche 2 : Cathode D
3. Broche 3 : Anode Commune
4. Broche 4 : Cathode C
5. Broche 5 : Cathode D.P. (Point Décimal)
6. Broche 6 : Cathode B
7. Broche 7 : Cathode A
8. Broche 8 : Anode Commune
9. Broche 9 : Cathode F
10. Broche 10 : Cathode G

5.3 Identification de la polarité

Le dispositif est clairement marqué comme étant de typeAnode Commune. Physiquement, il peut y avoir une encoche, un point ou un coin biseauté sur le boîtier pour indiquer la broche 1. Les concepteurs doivent recouper le diagramme de brochage avec le boîtier physique pour s'assurer de l'orientation correcte lors de l'assemblage du PCB. Une polarité incorrecte empêchera l'afficheur de s'allumer.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La principale recommandation fournie concerne le processus de soudure. Le composant peut résister à la soudure à la vague ou par refusion avec une température de crête de260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à un point situé à 1,6 mm (1/16") en dessous du plan d'assise. Il s'agit d'un profil JEDEC standard. Il est essentiel de contrôler le temps et la température de soudure pour empêcher le boîtier plastique de se déformer ou les fils de liaison internes d'être endommagés par une chaleur excessive. Un préchauffage est recommandé pour minimiser le choc thermique. Après la soudure, l'afficheur doit être laissé refroidir naturellement. Évitez d'appliquer des contraintes mécaniques sur les broches ou la face de l'afficheur pendant la manipulation et l'assemblage.

7. Conditionnement et informations de commande

La référence du composant estLTS-5601AJG-J. Un découpage typique d'une telle référence pourrait être : LTS (famille de produits), 5601 (taille/code), A (couleur/lot de luminosité ?), J (type de boîtier ?), G (Vert), -J (suffixe pour des variantes comme le point décimal à droite). La fiche technique confirme la description comme "AlInGaP Vert Anode Commune, Pt. Déc. Droit." Cela indique que le point décimal est positionné sur le côté droit du chiffre. Les afficheurs sont généralement fournis dans des tubes ou plateaux antistatiques pour protéger les broches et prévenir les dommages par décharge électrostatique pendant l'expédition et la manipulation.

8. Recommandations d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Pour un afficheur à anode commune, le circuit de commande implique généralement de connecter la ou les broches d'anode commune à la tension d'alimentation positive (Vcc) via une résistance limitatrice de courant ou un transistor de commutation (pour le multiplexage). Chaque broche de cathode individuelle (A-G, DP) est ensuite connectée à la sortie d'un circuit intégré de commande, tel qu'un décodeur/driver 7 segments (par exemple, 74LS47 pour entrée BCD) ou une broche GPIO d'un microcontrôleur. Le driver absorbe le courant vers la masse pour allumer le segment. La valeur de la résistance limitatrice de courant est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (Vcc - VF) / IF, où VF est la tension directe de la LED (typiquement 2,6V) et IF est le courant direct souhaité (par exemple, 10-20 mA).

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant: Utilisez toujours des résistances en série pour chaque segment ou un driver à courant constant. Ne connectez jamais la LED directement à une source de tension.
• Multiplexage: Pour piloter plusieurs chiffres, multiplexez les anodes communes à haute fréquence (par exemple, >100 Hz). Cela réduit considérablement le nombre de broches de commande requises.
• Dissipation de puissance: Assurez-vous que la puissance totale dissipée (IF * VF * nombre de segments allumés) ne dépasse pas les limites thermiques du boîtier, en particulier à haute température ambiante.
• Angle de vision: Montez l'afficheur en tenant compte de l'angle de vision large spécifié pour garantir que le public cible puisse le voir clairement.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD):** Bien que non explicitement indiqué, les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques. Manipulez-les avec les précautions ESD appropriées pendant l'assemblage.

9. Comparaison technique

Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED vertes standard au GaP (Phosphure de Gallium), la technologie AlInGaP utilisée dans cet afficheur offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, ce qui se traduit par une sortie plus lumineuse à courant égal ou une luminosité équivalente à puissance inférieure. Comparé aux LED blanches à puce bleue + phosphore, cette LED verte monochromatique a un spectre plus étroit et une efficacité potentiellement plus élevée pour les applications nécessitant uniquement de la lumière verte. La hauteur de chiffre de 0,56 pouce est une taille courante, offrant un bon équilibre entre lisibilité et consommation d'espace sur carte, plus grande que les afficheurs de 0,3 pouce pour une meilleure visibilité mais plus petite que les afficheurs de 1 pouce pour la compacité.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre anode commune et cathode commune ?

R : Dans un afficheur à anode commune, toutes les anodes des segments sont connectées ensemble à Vcc, et les segments sont allumés en mettant leurs cathodes à un niveau BAS (à la masse). Dans un afficheur à cathode commune, toutes les cathodes sont connectées à la masse, et les segments sont allumés en appliquant une tension HAUTE (Vcc) à leurs anodes. Le circuit de commande diffère en conséquence.

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

R : Une broche GPIO typique d'un microcontrôleur ne peut absorber ou fournir que 20-25 mA. Vous pouvez piloter un seul segment directement si vous incluez une résistance en série et restez dans les limites de courant du MCU. Pour plusieurs segments ou du multiplexage, utilisez des circuits intégrés de commande dédiés ou des réseaux de transistors pour gérer le courant cumulé plus élevé.

Q : La fiche technique liste deux broches d'anode commune (3 et 8). Dois-je connecter les deux ?

R : Oui, pour une fiabilité et une répartition de courant maximales, il est recommandé de connecter les deux broches d'anode commune à l'alimentation. Cela aide à équilibrer la charge de courant, surtout lorsque plusieurs segments sont allumés simultanément.

Q : Comment calculer la valeur de la résistance pour une alimentation de 5V et un courant de segment de 10 mA ?

R : En utilisant VF(typ) = 2,6V : R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohms. Une résistance standard de 220 ou 270 Ohm conviendrait. Vérifiez toujours la luminosité et le courant dans le circuit réel.

11. Exemple pratique d'utilisation

Projet : Affichage de voltmètre numérique simple

Dans un voltmètre numérique basique construit autour d'un microcontrôleur avec un convertisseur analogique-numérique (CAN), le LTS-5601AJG-J peut être utilisé pour afficher la tension mesurée. Le microcontrôleur lit la valeur du CAN, la convertit en tension et la formate en chiffres (par exemple, "12,5"). En utilisant une technique de multiplexage, le MCU activerait séquentiellement l'anode commune de chaque chiffre (pour un affichage multi-chiffres construit à partir de plusieurs unités) et enverrait le motif de cathode pour les données de segment correspondantes pour ce chiffre. Un circuit intégré de commande comme le MAX7219 pourrait être utilisé pour simplifier l'interface, gérant à la fois le multiplexage et le contrôle de courant pour le microcontrôleur. La luminosité élevée des segments AlInGaP garantit que la lecture est claire même dans des environnements bien éclairés.

12. Introduction au principe technique

Le LTS-5601AJG-J est basé sur le matériau semi-conducteurAlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium). Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n de la puce LED, les électrons et les trous se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le vert autour de 571-572 nm. Les puces sont montées sur un substrat GaAs non transparent, ce qui aide à diriger la lumière vers le haut de la puce. Le filtre de face gris absorbe la lumière ambiante, améliorant le contraste en réduisant les réflexions et rendant les segments verts illuminés plus vifs.

13. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs sept segments discrets restent essentiels pour de nombreuses applications, la tendance générale de la technologie d'affichage va vers l'intégration et la flexibilité. Cela inclut la croissance des afficheurs LED à matrice de points et des OLED qui peuvent afficher des graphiques et caractères arbitraires. Cependant, pour les affichages numériques dédiés, les LED sept segments comme le LTS-5601AJG-J continuent d'être privilégiées pour leur simplicité, fiabilité, faible coût et lisibilité exceptionnelle. Les progrès dans les matériaux LED, comme l'amélioration de l'AlInGaP et de l'InGaN (pour le bleu/vert), continuent de pousser l'efficacité et la luminosité plus haut. De plus, il y a une constante évolution vers la miniaturisation et les boîtiers montés en surface, bien que les types traversants comme celui-ci persistent en raison de leur robustesse et de leur facilité de prototypage.