Fiche technique de l'afficheur LED sept segments LTS-546AKF - Hauteur de chiffre 13,2mm - Couleur jaune-orange - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-546AKF est un module d'affichage alphanumérique sept segments à un chiffre, conçu pour les applications nécessitant des affichages numériques clairs et lumineux. Sa fonction principale est de représenter visuellement les chiffres (0-9) et certaines lettres en utilisant des segments LED contrôlés individuellement. La technologie de base utilise le matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour produire une émission de lumière jaune-orange distincte. Cet appareil se caractérise par une hauteur de chiffre de 0,52 pouce (13,2 mm), offrant un équilibre entre lisibilité et compacité. Il dispose d'une face avant grise avec des marquages de segments blancs, ce qui améliore le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. L'afficheur utilise une configuration à anode commune, simplifiant le circuit de pilotage dans de nombreux systèmes à microcontrôleur.

1.1 Avantages clés et marché cible

Les principaux avantages de cet afficheur découlent de sa technologie LED AlInGaP et de sa conception. Il offre une luminosité élevée et un excellent contraste, garantissant la visibilité même dans des environnements bien éclairés. Le large angle de vision permet de lire les informations affichées depuis diverses positions. De plus, il bénéficie d'une fiabilité à l'état solide avec une longue durée de vie opérationnelle et une faible consommation d'énergie par rapport aux technologies d'affichage plus anciennes comme les afficheurs à incandescence ou fluorescents sous vide. L'appareil est catégorisé pour l'intensité lumineuse et est proposé dans un boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS. Ses marchés cibles principaux incluent les panneaux de contrôle industriel, les équipements de test et de mesure, les appareils électroménagers, les tableaux de bord automobiles (pour les affichages secondaires) et tout système embarqué nécessitant un indicateur numérique fiable et nécessitant peu d'entretien.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques et optiques listés dans la fiche technique, expliquant leur importance pour les ingénieurs de conception.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

La performance optique est centrale pour la fonctionnalité de l'afficheur. L'Intensité Lumineuse Moyenne (Iv)est spécifiée avec une valeur typique de 1400 µcd à un courant direct (IF) de 1mA. Ce paramètre, mesuré à l'aide d'un filtre approximant la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, indique la luminosité perçue. La large plage (Min : 500, Max : non spécifiée) suggère un processus de binning pour l'intensité. LaLongueur d'Onde d'Émission de Crête (λp)est de 611 nm, et laLongueur d'Onde Dominante (λd)est de 605 nm à IF=20mA. Ces valeurs définissent le point de couleur jaune-orange. LaDemi-Largeur de Raie Spectrale (Δλ)de 17 nm indique la pureté spectrale de la lumière émise ; une largeur plus étroite signifierait une couleur plus saturée. LeRapport d'Appariement de l'Intensité Lumineusede 2:1 (max) pour des zones lumineuses similaires est crucial pour une apparence uniforme sur tous les segments d'un chiffre, garantissant qu'aucun segment ne paraisse sensiblement plus sombre ou plus lumineux que ses voisins.

2.2 Paramètres électriques et thermiques

Les spécifications électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement. LaTension Directe par Segment (VF)a une valeur typique de 2,6V à IF=20mA. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit de pilotage peut fournir cette tension. LesValeurs Maximales Absoluesfixent des limites strictes : une dissipation de puissance maximale de 70mW par segment et un courant direct de crête de 60mA (à 1kHz, cycle de service de 10%). Le courant direct continu par segment est déclassé de 25mA à 25°C par 0,33 mA/°C, ce qui signifie que le courant de fonctionnement sûr diminue lorsque la température ambiante augmente pour éviter les dommages thermiques. LaPlage de Température de Fonctionnement et de Stockageest de -35°C à +85°C, définissant la robustesse environnementale de l'appareil. LeCourant Inverse (IR)est spécifié comme un maximum de 100 µA à VR=5V, mais la fiche technique note explicitement que le fonctionnement en tension inverse n'est pas continu.

3. Explication du système de binning

Bien que l'extrait de fiche technique fourni ne détaille pas un système de binning multi-paramètres formel courant pour les LED blanches, il implique une catégorisation basée sur des métriques de performance clés. Le binning principal semble concerner l'Intensité Lumineuse, car l'appareil est "Catégorisé pour l'Intensité Lumineuse". Cela signifie que les unités sont triées et vendues en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant de test standard (probablement 1mA ou 20mA), garantissant ainsi une cohérence au sein d'un lot acheté. Bien que non explicitement indiqué pour ce modèle, les LED AlInGaP peuvent également être binnées pour laTension Directe (VF)afin de simplifier la conception de la résistance de limitation de courant dans les configurations de pilotage en parallèle, et pour laLongueur d'Onde Dominante (λd)précise afin de garantir une apparence de couleur uniforme sur tous les chiffres d'un afficheur multi-digit. Les concepteurs doivent consulter le fabricant pour obtenir les codes de binning spécifiques et les gammes disponibles.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux "Courbes typiques des caractéristiques électriques / optiques". Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, nous pouvons déduire leur contenu et utilité standard. Unecourbe typique d'Intensité Lumineuse Relative en fonction du Courant Direct (IV-IF)montrerait comment le flux lumineux augmente avec le courant, généralement de manière sous-linéaire, aidant à optimiser le courant de pilotage pour un équilibre entre luminosité souhaitée et efficacité. Unecourbe de Tension Directe en fonction du Courant Direct (VF-IF)est essentielle pour concevoir la résistance série ou le pilote à courant constant correct. Lacourbe d'Intensité Lumineuse Relative en fonction de la Température Ambianteillustrerait le déclassement thermique du flux lumineux, ce qui est critique pour les applications fonctionnant dans des environnements à haute température. Enfin, ungraphique de Distribution Spectrale de Puissancereprésenterait visuellement la longueur d'onde de crête et la demi-largeur spectrale. Ces courbes sont des outils vitaux pour prédire les performances dans des conditions non standard.

5. Informations mécaniques et de boîtier

Le dessin mécanique définit le facteur de forme physique. L'afficheur a une hauteur de chiffre de 13,2mm (0,52 pouce). Les dimensions du boîtier sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25mm. L'appareil dispose de 10 broches sur un pas de 0,1 pouce (2,54mm), une norme courante pour les composants traversants. Le dessin montrerait typiquement la longueur, largeur et hauteur totales du boîtier, le plan d'assise et la zone d'exclusion recommandée sur le PCB. Une identification claire de la polarité est fournie via la table de connexion des broches et le schéma de circuit interne, qui montre la configuration à anode commune. La description "face grise et segments blancs" confirme le design esthétique du panneau avant.

5.1 Connexion des broches et circuit interne

Le brochage est clairement défini : les broches 3 et 8 sont les Anodes Communes. Les cathodes pour les segments E, D, C, Point Décimal (D.P.), B, A, F et G sont connectées respectivement aux broches 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9 et 10. Le schéma de circuit interne confirme une structure à anode commune, où toutes les anodes des segments LED sont connectées en interne aux deux broches d'anode commune. Pour allumer un segment, sa broche de cathode correspondante doit être mise à un niveau bas (connectée à la masse ou à un puits de courant) tandis qu'une tension positive est appliquée à la ou aux broches d'anode commune. Cette configuration est avantageuse lors de l'utilisation de ports de microcontrôleur configurés en drain ouvert ou lors de l'utilisation de transistors de pilotage côté bas.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La fiche technique spécifie les conditions de soudure : "1/16 de pouce sous le plan d'assise pendant 3 secondes à 260°C". Il s'agit d'un paramètre critique pour les procédés de soudure à la vague. Cela indique que les broches doivent être immergées dans la vague de soudure à une profondeur d'environ 1,6mm (1/16") sous le corps plastique de l'afficheur pendant pas plus de 3 secondes, avec la température du bain de soudure à 260°C. Dépasser ces limites peut endommager les fils de liaison internes ou le boîtier plastique. Pour la soudure manuelle, un fer à température contrôlée doit être utilisé avec un temps de contact minimal. Pour la soudure par refusion, un profil standard sans plomb avec une température de pointe d'environ 260°C serait applicable, mais la masse thermique spécifique du composant doit être prise en compte. La plage de température de stockage (-35°C à +85°C) doit également être respectée avant l'assemblage pour éviter l'absorption d'humidité.

7. Emballage et informations de commande

Le code de commande principal est leLTS-546AKF. Le suffixe "AKF" code probablement des attributs spécifiques comme la couleur (Jaune-Orange), la hauteur de chiffre et le type de boîtier. L'en-tête de la fiche technique mentionne qu'il s'agit d'un "Boîtier Sans Plomb (conforme à la RoHS)". L'emballage standard pour de tels composants traversants est typiquement en tubes ou plateaux anti-statiques, puis placé dans des boîtes plus grandes ou des bobines pour l'expédition en vrac. La quantité par tube ou bobine est une valeur standard (par exemple, 50 ou 100 pièces) mais serait à confirmer avec le distributeur ou le fabricant. Les étiquettes sur l'emballage incluraient le numéro de pièce, la quantité, le code de date et éventuellement le code de binning d'intensité lumineuse.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour toute application nécessitant un seul chiffre hautement lisible. Les utilisations courantes incluent : les compteurs de panneau pour la tension, le courant ou la température ; les horloges et minuteries numériques ; les tableaux d'affichage ; les compteurs de production ; les cadrans de réglage sur les machines industrielles ; et les indicateurs d'état sur les appareils électroniques grand public (par exemple, le numéro de canal sur une ancienne radio). Sa large plage de température le rend adapté à la fois aux environnements intérieurs et à certains environnements extérieurs protégés.

8.2 Considérations de conception et circuits

Lors de l'intégration du LTS-546AKF, plusieurs facteurs doivent être pris en compte.Limitation de courant :Une résistance série doit être utilisée pour chaque segment ou pour l'anode commune afin de limiter le courant direct à une valeur sûre (par exemple, 10-20mA pour un équilibre entre luminosité et longévité). La valeur de la résistance est calculée en utilisant R = (Vcc - VF) / IF.Méthode de pilotage :Il peut être piloté directement par les broches GPIO d'un microcontrôleur si elles peuvent absorber un courant suffisant (vérifier la capacité d'absorption du port du MCU). Pour des courants plus élevés ou le multiplexage de plusieurs chiffres, des circuits intégrés de pilotage dédiés (par exemple, des registres à décalage 74HC595 avec limitation de courant, ou des puces de pilotage LED dédiées comme le MAX7219) sont recommandés.Multiplexage :Bien qu'il s'agisse d'une pièce à un chiffre, le principe s'applique si plusieurs unités sont utilisées. Le multiplexage économise les broches d'E/S en allumant un chiffre à la fois rapidement. La conception à anode commune est bien adaptée à cela, où les anodes sont commutées par des transistors et les cathodes sont pilotées par un motif persistant.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparé à d'autres technologies d'afficheurs sept segments, les LED AlInGaP offrent des avantages distincts. Par rapport aux anciennesLED rouges GaAsP ou GaP, l'AlInGaP offre une efficacité et une luminosité significativement plus élevées, résultant en une meilleure visibilité. Comparé auxLED bleues/blanches à base de GaN avec filtrespour obtenir d'autres couleurs, l'AlInGaP a un spectre plus étroit, conduisant à une pureté de couleur plus élevée et souvent à une efficacité plus élevée pour sa couleur cible (jaune-orange). Par rapport auxafficheurs LCD, cet afficheur LED est émissif, ce qui signifie qu'il génère sa propre lumière et est donc facilement visible dans l'obscurité sans rétroéclairage, et a un angle de vision beaucoup plus large et un temps de réponse plus rapide. Son principal compromis est une consommation d'énergie par segment plus élevée par rapport à un LCD.

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

Q : Quelle valeur de résistance dois-je utiliser pour piloter un segment à 20mA avec une alimentation de 5V ?

R : En utilisant la VF typique de 2,6V : R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ohms. Une résistance standard de 120Ω serait appropriée.

Q : Puis-je connecter les deux broches d'anode commune ensemble ?

R : Oui, elles sont connectées en interne. Connecter les deux au circuit de pilotage peut aider à distribuer le courant et améliorer la fiabilité.

Q : Le courant continu max est de 25mA à 25°C. Quelle est sa valeur à 70°C ?

R : Le déclassement est de 0,33 mA/°C. L'augmentation de température est de 70 - 25 = 45°C. Réduction de courant = 45 * 0,33mA ≈ 14,85mA. Courant max ≈ 25mA - 14,85mA = 10,15mA. Vous devriez fonctionner bien en dessous de cette valeur à haute température.

Q : Pourquoi la condition de test du courant inverse (VR=5V) est-elle spécifiée si je ne peux pas le faire fonctionner en inverse ?

R : Il s'agit d'un paramètre de test de qualité et de fuite. Un courant inverse élevé pourrait indiquer une jonction endommagée. Il garantit l'intégrité de l'appareil, et non un mode de fonctionnement fonctionnel.

11. Exemple pratique de conception et d'utilisation

Considérons la conception d'un affichage de thermomètre numérique simple utilisant un microcontrôleur. Le capteur de température (par exemple, une thermistance ou un capteur numérique comme le DS18B20) fournit une valeur au MCU. Le MCU convertit cela en un chiffre (0-9) et active les segments correspondants du LTS-546AKF via ses ports GPIO. Une résistance de limitation de courant est placée en série avec la connexion d'anode commune. Le code du MCU contiendrait une table de correspondance qui associe la valeur du chiffre (0-9) à un motif de 7 bits contrôlant les broches de cathode (A-G). Le point décimal (broche 5) pourrait être utilisé pour indiquer les dixièmes de degré si nécessaire. Cela montre une solution d'affichage simple et fiable pour les systèmes embarqués.

12. Introduction au principe de fonctionnement

L'afficheur sept segments est un assemblage de sept diodes électroluminescentes (LED) disposées en forme de huit. Chaque LED forme un segment (étiqueté de A à G). En allumant sélectivement des combinaisons spécifiques de ces segments, les motifs pour les chiffres 0-9 et certaines lettres peuvent être formés. Le LTS-546AKF utilise le matériau semi-conducteur AlInGaP. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel de jonction de la diode (VF) est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. L'énergie de bande interdite spécifique de l'alliage AlInGaP détermine la longueur d'onde de la lumière émise, qui dans ce cas se situe dans la plage jaune-orange (~605-611 nm). La configuration à anode commune signifie que toutes les anodes des LED sont connectées ensemble en interne.

13. Tendances technologiques et contexte

Bien que les afficheurs LED sept segments discrets restent pertinents pour des applications spécifiques, la tendance générale dans la technologie d'affichage va vers l'intégration et la miniaturisation. Les boîtiers LED CMS (Composant Monté en Surface) et les modules multi-digit intégrés avec contrôleurs intégrés deviennent plus courants, économisant de l'espace sur la carte et du temps d'assemblage. De plus, pour les nouvelles conceptions nécessitant des informations plus complexes (texte, graphiques), de petits modules OLED ou TFT LCD sont souvent choisis. Cependant, le classique afficheur LED sept segments conserve des avantages clés pour les affichages numériques simples : extrême simplicité, robustesse, luminosité élevée, faible coût pour un chiffre unique et facilité d'interface. Le passage à l'AlInGaP par rapport aux anciens matériaux comme le GaAsP représente une tendance continue vers des sources de lumière à l'état solide plus efficaces et plus fiables dans toutes les applications LED.