Fiche Technique d'Afficheur LED Sept Segments Quadruple 0,28 Pouces - Hauteur de Chiffre 7 mm - Super Rouge - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'un afficheur LED sept segments quadruple avec une hauteur de chiffre de 0,28 pouce (7 mm). Cet appareil est conçu pour des applications nécessitant des affichages numériques clairs, lumineux et offrant une excellente visibilité. Il utilise une technologie semi-conductrice avancée AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour ses éléments émetteurs de lumière, spécifiquement conçue pour produire une couleur super rouge. L'afficheur présente un fond gris et des segments blancs, ce qui contribue à un contraste élevé et une apparence de caractère supérieure sous diverses conditions d'éclairage.

La philosophie de conception centrale vise à fournir une solution fiable à semi-conducteurs avec de faibles besoins en énergie, la rendant adaptée à une large gamme de produits grand public, industriels et d'instrumentation où la présentation de données numériques est critique.

2. Caractéristiques et avantages clés

L'afficheur intègre plusieurs caractéristiques de conception qui améliorent ses performances et son utilisabilité :

• Hauteur de chiffre :0,28 pouce (7,0 mm), offrant une taille équilibrée pour une bonne lisibilité sans consommation excessive d'espace sur le panneau.
• Conception des segments :Des segments continus et uniformes assurent un éclairage cohérent et une apparence de caractère professionnelle et nette.
• Performance optique :Offre une luminosité et un contraste élevés, facilités par les puces AlInGaP et la conception fond gris/segments blancs.
• Angle de vision :Un large angle de vision garantit que l'affichage reste lisible depuis diverses positions par rapport à l'utilisateur.
• Fonctionnement à faible puissance :Conçu pour un rendement lumineux efficace par rapport à la puissance d'entrée, adapté aux applications alimentées par batterie ou soucieuses de l'énergie.
• Fiabilité :En tant que dispositif à semi-conducteurs, il offre une haute fiabilité et une longue durée de vie opérationnelle par rapport aux afficheurs mécaniques.
• Classement (Binning) :L'intensité lumineuse est catégorisée (classée), permettant une cohérence de luminosité entre plusieurs unités d'une série de production.

3. Analyse approfondie des spécifications techniques

3.1 Caractéristiques électriques et optiques

Les performances de l'afficheur sont définies dans des conditions de test standard à une température ambiante (T_A) de 25°C. Les paramètres clés incluent :

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Varie d'un minimum de 200 µcd à une valeur typique de 600 µcd lorsqu'il est piloté par un courant direct (I_F) de 1 mA par segment. Ce paramètre est mesuré à l'aide d'un capteur filtré pour approximer la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :Typiquement 639 nm, définissant le point de couleur primaire de l'émission super rouge.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Approximativement 20 nm, indiquant la pureté spectrale de la lumière émise.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Typiquement 631 nm, une autre métrique clé pour spécifier la couleur perçue.
• Tension directe par segment (V_F) :Typiquement 2,6 V avec un maximum de 2,6 V à I_F= 20 mA. Ceci est crucial pour la conception du circuit de pilotage.
• Courant inverse par segment (I_R) :Maximum de 100 µA lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5 V est appliquée.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :Un rapport maximum de 2:1, assurant une uniformité raisonnable de la luminosité entre les différents segments d'un même chiffre ou entre les chiffres.

3.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents à l'appareil peuvent survenir. Un fonctionnement en dehors de ces limites n'est pas conseillé.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW maximum.
• Courant direct de crête par segment :90 mA maximum en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms).
• Courant direct continu par segment :25 mA maximum à 25°C. Cette valeur se réduit linéairement à 0,33 mA/°C lorsque la température augmente.
• Tension inverse par segment :5 V maximum.
• Plage de température de fonctionnement :-35°C à +85°C.
• Plage de température de stockage :-35°C à +85°C.
• Température de soudure :L'appareil peut supporter une température de soudure de 260°C pendant 3 secondes à une distance de 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise.

4. Informations mécaniques et de boîtier

L'appareil est fourni dans un boîtier standard d'afficheur LED. Le dessin dimensionnel fourni spécifie l'empreinte physique exacte, y compris l'espacement entre les chiffres, la hauteur, la largeur, la profondeur globales, ainsi que la position et le diamètre des broches. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Ces informations sont essentielles pour la conception du PCB (Carte de Circuit Imprimé) et l'intégration mécanique dans le boîtier du produit final.

5. Configuration des broches et circuit interne

L'afficheur a une configuration à 16 broches. Il est configuré comme un type àcathode commune multiplexée. Cela signifie que la cathode de chaque chiffre est connectée séparément, tandis que les anodes des segments correspondants (par exemple, tous les segments 'A') sont connectées ensemble entre les chiffres. Cette architecture permet le multiplexage, où les chiffres sont allumés un à un en succession rapide, réduisant le nombre total de broches de pilotage requises et la consommation d'énergie globale.

Le brochage est le suivant :

• Broche 1 : Cathode Commune (Chiffre 1)
• Broche 2 : Anode pour le segment C et L3
• Broche 3 : Anode pour le Point Décimal (D.P.)
• Broche 5 : Anode pour le segment E
• Broche 6 : Anode pour le segment D
• Broche 7 : Anode pour le segment G
• Broche 8 : Cathode Commune (Chiffre 4)
• Broche 11 : Cathode Commune (Chiffre 3)
• Broche 12 : Cathode Commune pour les indicateurs L1, L2, L3
• Broche 13 : Anode pour le segment A et L1
• Broche 14 : Cathode Commune (Chiffre 2)
• Broche 15 : Anode pour le segment B et L2
• Broche 16 : Anode pour le segment F
• Les broches 4, 9, 10 sont notées "Sans Connexion" ou "Pas de Broche".

Un schéma de circuit interne montre typiquement l'interconnexion des puces LED pour chaque segment et chiffre, clarifiant la structure à cathode commune multiplexée.

6. 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 basé sur le rendement lumineux mesuré. Lors de la fabrication, de légères variations se produisent. En testant et en regroupant les unités dans des classes d'intensité spécifiques (par exemple, une plage de valeurs µcd), les fabricants et les concepteurs peuvent s'assurer que tous les afficheurs utilisés dans un seul produit ou lot de production ont des niveaux de luminosité très similaires. Cela évite des variations notables de l'intensité d'affichage entre les unités, ce qui est essentiel pour la qualité du produit et l'expérience utilisateur. Les concepteurs doivent spécifier la classe requise lors de la commande pour garantir la cohérence.

7. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des "Courbes typiques des caractéristiques électriques/optiques". Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte, de telles courbes, généralement incluses dans les fiches techniques complètes, sont vitales pour la conception :

• Courant direct (I_F) vs. Tension directe (V_F) :Cette courbe IV montre la relation non linéaire, aidant à déterminer la résistance de limitation de courant appropriée ou le réglage du pilote à courant constant pour une tension d'alimentation donnée.
• Intensité lumineuse (I_V) vs. Courant direct (I_F) :Cette courbe montre comment le rendement lumineux augmente avec le courant, souvent de manière sous-linéaire à des courants plus élevés, informant les décisions sur le courant de pilotage pour la luminosité souhaitée par rapport à l'efficacité.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Montre comment le rendement lumineux diminue lorsque la température de jonction de la LED augmente. Ceci est critique pour les applications fonctionnant dans des environnements à haute température.
• Distribution spectrale :Un graphique de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, confirmant visuellement les spécifications de crête (639 nm) et de demi-largeur (20 nm).

8. Recommandations de soudure et d'assemblage

Sur la base des Valeurs Maximales Absolues, l'appareil peut résister aux processus de soudure à la vague ou par refusion. Le paramètre clé spécifié est le profil de température de soudure : 260°C pendant 3 secondes à un point situé à 1/16 de pouce (1,6 mm) en dessous du plan d'assise. Ceci correspond aux profils de soudure sans plomb courants. Les concepteurs et assembleurs doivent s'assurer que leurs processus de soudure ne dépassent pas cette contrainte thermique pour éviter d'endommager les liaisons internes par fil ou les puces LED elles-mêmes. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées lors de la manipulation.

9. Suggestions d'application et considérations de conception

9.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est bien adapté à tout appareil nécessitant un affichage numérique clair et fiable :

• Équipement de test et de mesure :Multimètres, oscilloscopes, alimentations, compteurs de fréquence.
• Contrôles industriels :Compteurs de panneau, indicateurs de processus, afficheurs de minuterie, afficheurs de compteur.
• Électronique grand public :Équipement audio (amplificateurs, récepteurs), appareils électroménagers, horloges.
• Marché secondaire automobile :Jauges et outils de diagnostic (lorsque les spécifications environnementales sont adaptées).
• Dispositifs médicaux :Moniteurs de patients, équipement de diagnostic (soumis à des exigences réglementaires supplémentaires).

9.2 Considérations de conception

• Circuit de pilotage :Doit mettre en œuvre le multiplexage pour les chiffres à cathode commune. Cela nécessite un microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage dédié capable d'absorber séquentiellement le courant pour la cathode de chaque chiffre tout en fournissant du courant aux anodes de segment appropriées. Une limitation de courant appropriée (via des résistances ou des pilotes à courant constant) est essentielle en fonction de la V_Fet de la I_F.
• Contrôle de la luminosité :La luminosité peut être contrôlée en ajustant le courant direct de crête (dans les limites des spécifications) ou, plus couramment dans les conceptions multiplexées, en faisant varier le cycle de service du signal de multiplexage (PWM).
• Angle de vision :Le large angle de vision est un avantage, mais la conception mécanique doit toujours prendre en compte les lignes de vue principales de l'utilisateur.
• Gestion thermique :Bien que de faible puissance, un fonctionnement continu à des températures ambiantes élevées proches de la valeur maximale peut nécessiter de réduire le courant direct comme spécifié (0,33 mA/°C au-dessus de 25°C) pour maintenir la fiabilité et éviter une dépréciation accélérée du flux lumineux.

10. Comparaison et différenciation technique

Le principal facteur de différenciation de cet afficheur est l'utilisation de la technologieAlInGaPpour la couleur super rouge. Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED rouges standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée, résultant en une plus grande luminosité pour le même courant d'entrée, ou une luminosité équivalente à une puissance inférieure. Elle offre généralement également une meilleure stabilité thermique et une pureté de couleur supérieure. Le fond gris avec des segments blancs est un choix de conception spécifique pour maximiser le contraste, ce qui peut offrir un avantage par rapport aux afficheurs entièrement rouges ou verts dans des conditions de lumière ambiante élevée.

11. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

Q : Quel est le but des broches "Sans Connexion" ?

R : Ce sont des broches physiquement présentes qui ne sont pas connectées électriquement à un quelconque élément interne. Elles peuvent être utilisées pour la stabilité mécanique pendant la soudure ou pour correspondre à une empreinte de boîtier standard. Elles ne doivent pas être utilisées pour des connexions électriques.

Q : Comment calculer la résistance de limitation de courant pour un segment ?

R : Utilisez la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Pour une alimentation de 5V, une V_Ftypique de 2,6V, et une I_Fsouhaitée de 20 mA : R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Utilisez toujours la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception conservatrice afin d'éviter un surcourant.

Q : Puis-je piloter cet afficheur sans multiplexage ?

R : Un pilotage direct (statique) est théoriquement possible en adressant individuellement chaque segment de chaque chiffre, mais cela nécessiterait un très grand nombre de broches d'E/S (4 chiffres * 7 segments + point décimal + indicateurs = plus de 30 broches) et est très inefficace. Le multiplexage est la méthode prévue et pratique.

Q : Que signifie "Rapport d'appariement d'intensité lumineuse 2:1" ?

R : Cela signifie que l'intensité lumineuse mesurée d'un segment ou chiffre quelconque ne sera pas plus du double de l'intensité de tout autre segment ou chiffre dans les mêmes conditions de test. Cela définit la variation maximale autorisée au sein d'un appareil.

12. Principe de fonctionnement

Un afficheur sept segments est composé de sept segments rectangulaires LED (étiquetés A à G) disposés en forme de '8', plus une LED circulaire supplémentaire pour un point décimal (DP). En allumant sélectivement des combinaisons spécifiques de ces segments, tous les chiffres décimaux (0-9) et certaines lettres peuvent être formés. Dans une conception à cathode commune multiplexée comme celle-ci, toutes les anodes pour un type de segment donné à travers tous les chiffres sont connectées ensemble (par exemple, toutes les anodes du segment 'A'). Chaque chiffre a sa propre connexion de cathode séparée. Pour afficher un nombre, le microcontrôleur active (met à l'état haut) les lignes d'anode correspondant aux segments nécessaires pour ce chiffre et active simultanément (met à l'état bas/absorbe le courant) la ligne de cathode pour ce chiffre spécifique. Il maintient cela pendant une courte période (par exemple, 1-5 ms), puis passe au chiffre suivant, parcourant rapidement tous les chiffres. La persistance rétinienne de l'œil humain fusionne ces impulsions rapides en un nombre multi-chiffres stable et apparemment continuellement allumé.

13. Tendances et contexte industriel

Bien que les afficheurs LED sept segments restent une solution robuste, économique et très fiable pour les affichages numériques, l'industrie a connu une croissance parallèle des technologies alternatives. Les afficheurs matriciels OLED et LCD offrent une bien plus grande flexibilité pour afficher des caractères alphanumériques, des symboles et même des graphiques simples. Cependant, pour les applications où seuls des nombres doivent être affichés avec une clarté, une luminosité, un angle de vision large et une simplicité d'interface maximales, les afficheurs LED sept segments comme celui-ci continuent d'être un choix privilégié. La tendance dans ce segment va vers des matériaux à plus haute efficacité (comme AlInGaP remplaçant les anciens), des tensions de fonctionnement plus basses, des tailles de boîtier plus petites pour une densité plus élevée et des circuits de pilotage intégrés pour simplifier la conception. L'appareil décrit ici représente une implémentation mature et optimisée de cette technologie durable.