Fiche technique de l'afficheur LED quadri-digit LTC-5653KF 0,56 pouce - Hauteur de chiffre 14,22 mm - Couleur orange jaune - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-5653KF est un module d'affichage LED sept segments quadri-digit haute performance conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique claire. Sa fonction principale est de fournir un affichage lumineux et lisible pour les instruments, les panneaux de commande, les équipements de test et l'électronique grand public où la présentation de données numériques est critique.

L'avantage principal de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technologie semi-conductrice avancée AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour les puces émettrices de lumière. Ce système de matériaux est reconnu pour son haut rendement et son excellente pureté de couleur dans le spectre du rouge à l'orange jaune. L'afficheur présente une face avant grise avec des marquages de segments blancs, ce qui améliore significativement le contraste et la lisibilité lorsque les segments sont allumés, notamment sous diverses conditions d'éclairage ambiant.

Le marché cible de ce composant inclut l'automatisation industrielle, l'instrumentation médicale, les sous-affichages de tableau de bord automobile, les terminaux de point de vente et les équipements de laboratoire. Sa conception privilégie la fiabilité, une longue durée de vie opérationnelle et des performances optiques constantes, le rendant adapté aux applications de qualité commerciale et industrielle.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

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

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Il s'agit de la mesure de la puissance perçue de la lumière émise par un segment. La valeur typique est de 2222 µcd (microcandelas) lorsqu'il est parcouru par un courant direct (I_F) de 1 mA. La valeur minimale garantie est de 800 µcd. Cette luminosité élevée assure la visibilité à distance et dans des environnements bien éclairés.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :La longueur d'onde à laquelle le spectre d'émission atteint son intensité maximale. Pour ce dispositif orange jaune, la valeur typique est de 611 nm (nanomètres). Ce paramètre définit le point de couleur dominant de la lumière émise.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Elle est de 605 nm, ce qui correspond à la perception monocromatique de la couleur qui correspond le plus à la sortie de couleur réelle de la LED. Elle est légèrement différente de la longueur d'onde de crête en raison de la forme de la courbe de sensibilité spectrale de l'œil humain.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Elle est de 17 nm, indiquant la pureté spectrale de la lumière. Une demi-largeur plus étroite signifie une couleur plus saturée et pure. Cette valeur est typique de la technologie AlInGaP et contribue à la teinte orange jaune distincte.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse :Spécifié à 2:1 maximum pour des zones lumineuses similaires. Cela signifie que la différence de luminosité entre deux segments quelconques d'un même chiffre ne doit pas dépasser un facteur deux, assurant une apparence uniforme sur l'afficheur.

2.2 Paramètres électriques

Les caractéristiques électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement pour une utilisation fiable.

• Tension directe par segment (V_F) :Typiquement 2,6 V à I_F=20 mA, avec un maximum de 2,6 V. C'est la chute de tension aux bornes d'un segment LED lorsqu'il est parcouru par un courant. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit d'attaque peut fournir une tension suffisante pour surmonter cette chute.
• Courant direct continu par segment (I_F) :Le courant continu maximum recommandé pour un fonctionnement continu est de 25 mA. Dépasser cette valeur peut entraîner une dégradation accélérée et réduire la durée de vie.
• Courant direct de crête par segment :Un courant plus élevé de 90 mA est autorisé en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Ceci est utile pour les schémas de multiplexage où une luminosité instantanée plus élevée est nécessaire.
• Tension inverse (V_R) :La tension inverse maximale admissible est de 5 V. La dépasser peut provoquer une défaillance immédiate et catastrophique de la jonction LED.
• Courant inverse (I_R) :Typiquement inférieur à 100 µA à la tension inverse maximale de 5 V, indiquant une bonne qualité de jonction.
• Dissipation de puissance par segment :Limitée à 70 mW. Elle est calculée comme V_F* I_F. Fonctionner dans cette limite est crucial pour la gestion thermique.

2.3 Caractéristiques thermiques et environnementales

• Plage de température de fonctionnement :-35°C à +105°C. Cette large plage rend l'afficheur adapté aux environnements sévères, du froid glacial aux environnements industriels chauds.
• Plage de température de stockage :-35°C à +105°C.
• Déclassement en courant :Le courant direct continu doit être linéairement déclassé à partir de 25 mA à 25°C. Cela signifie qu'à mesure que la température ambiante dépasse 25°C, le courant continu maximal admissible doit être réduit pour éviter la surchauffe. Le facteur de déclassement est de 0,28 mA/°C.

3. Explication du système de binning

Bien que la fiche technique fournie ne détaille pas explicitement un système de binning multi-niveaux pour des paramètres comme la longueur d'onde ou l'intensité, elle spécifie des plages serrées pour les caractéristiques optiques clés. Les valeurs typiques pour la longueur d'onde de crête (611 nm) et la longueur d'onde dominante (605 nm) suggèrent un processus de fabrication contrôlé. L'intensité lumineuse a une valeur minimale définie (800 µcd) et une valeur typique (2222 µcd), indiquant que les dispositifs sont triés pour atteindre le seuil de performance minimal. Pour les applications nécessitant un appariement de couleur ou de luminosité plus strict, les utilisateurs doivent consulter le fabricant pour des options de binning spécifiques ou sélectionner des dispositifs du même lot de production.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques, essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, les courbes LED standard incluraient typiquement :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation entre la tension directe et le courant direct. Elle est non linéaire, avec une augmentation brutale du courant une fois que la tension directe dépasse le seuil de la jonction (environ 2 V pour AlInGaP).
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :Cette courbe montre que la sortie lumineuse augmente avec le courant mais peut devenir sous-linéaire à des courants très élevés en raison de l'affaissement thermique et d'efficacité.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Pour les LED AlInGaP, la sortie lumineuse diminue généralement lorsque la température augmente. Cette courbe est critique pour concevoir des systèmes fonctionnant sur toute la plage de température.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant un pic autour de 611 nm avec une largeur caractéristique (Δλ) de 17 nm.

Les concepteurs doivent utiliser ces courbes pour déterminer les courants d'attaque appropriés pour la luminosité souhaitée à différentes températures et pour comprendre les exigences en tension du circuit d'attaque.

5. Informations mécaniques et de boîtier

Le dispositif est un composant traversant avec un boîtier double en ligne standard à 12 broches.

• Hauteur de chiffre :0,56 pouce (14,22 mm). Ceci définit la taille physique de chaque caractère numérique.
• Dimensions du boîtier :Toutes les dimensions sont fournies en millimètres. La tolérance générale pour les dimensions mécaniques est de ±0,25 mm sauf indication contraire. Une note spécifique mentionne une tolérance de décalage de l'extrémité des broches de +0,4 mm, ce qui est important pour le placement des trous sur le PCB et les procédés de soudure à la vague.
• Identification de polarité :Le dispositif utilise une configuration à anode commune. Le schéma de circuit interne (référencé mais non montré) détaillerait comment les anodes de tous les segments pour chaque chiffre sont connectées ensemble en interne, et comment les cathodes des segments individuels sont ramenées sur des broches séparées. Cette configuration est courante pour les attaques multiplexées.
• Connexion des broches :Le brochage est clairement défini : les broches 6, 8, 9 et 12 sont les anodes communes pour les chiffres 4, 3, 2 et 1, respectivement. Les broches restantes sont les cathodes pour des segments spécifiques (A-G et DP) du chiffre 1. Pour un afficheur quadri-digit complet, les cathodes de segments sont probablement connectées en interne entre les chiffres (par exemple, tous les segments 'A' partagent une broche de cathode), un détail qui serait confirmé dans le schéma de circuit interne.

6. Directives de soudure et d'assemblage

La fiche technique fournit des conditions de soudure spécifiques pour éviter les dommages pendant l'assemblage.

• Soudure à la vague ou manuelle :La condition recommandée est de souder à 260°C pendant un maximum de 3 secondes, avec la pointe du fer à souder positionnée au moins 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise du corps du boîtier. Cela empêche une chaleur excessive de remonter les pattes et d'endommager les puces LED internes et les fils de liaison.
• Précaution générale :La température de l'unité LED elle-même pendant le processus d'assemblage ne doit pas dépasser sa température maximale nominale (105°C en fonctionnement, probablement similaire pour une exposition à court terme pendant la soudure).
• Conditions de stockage :Les dispositifs doivent être stockés dans la plage de température de stockage spécifiée (-35°C à +105°C) dans un environnement sec. Les dispositifs sensibles à l'humidité doivent être conservés dans des sacs scellés avec un dessiccant jusqu'à leur utilisation.

7. Emballage et informations de commande

La référence principale du dispositif est LTC-5653KF. Ce numéro encode des attributs clés : probablement la série (LTC), la taille/type (5653), et la couleur/fonctionnalité (KF pour Orange Jaune avec point décimal à droite). La fiche technique ne spécifie pas les détails de l'emballage en vrac (par exemple, quantités en tube, plateau ou bobine). Pour la production, les utilisateurs doivent contacter le fournisseur pour des options d'emballage spécifiques, les tailles de bobine et les spécifications de bande compatibles avec les équipements de placement automatisé.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Minuteries et compteurs industriels :Pour afficher les temps de processus, les comptes de production ou les heures de fonctionnement des machines.
• Équipements de test et de mesure :Multimètres numériques, fréquencemètres, alimentations et affichages de capteurs.
• Appareils grand public :Fours à micro-ondes, machines à laver, amplificateurs audio (pour le niveau de volume ou la fréquence de station).
• Affichages pour l'après-vente automobile :Jauges pour tension, température ou RPM dans les installations personnalisées.

8.2 Considérations de conception

• Circuit d'attaque :En raison de la configuration à anode commune, un circuit intégré d'attaque approprié (comme un décodeur/driver 7 segments ou un microcontrôleur avec une capacité de fourniture de courant suffisante) est requis. Les anodes sont commutées vers Vcc, tandis que les cathodes sont mises à la masse pour allumer un segment.
• Limitation de courant :Des résistances de limitation de courant externes sont obligatoires pour chaque ligne de cathode (ou potentiellement pour chaque anode commune dans une configuration multiplexée) pour fixer le courant direct à une valeur sûre (par exemple, 10-20 mA). La valeur de la résistance est calculée comme R = (V_alimentation- V_F) / I_F.
• Multiplexage :Pour un afficheur 4 digits, le multiplexage est presque toujours utilisé pour minimiser le nombre de broches sur le contrôleur. Cela implique de faire circuler rapidement l'alimentation vers l'anode commune de chaque chiffre tout en présentant les données de segment pour ce chiffre sur les lignes de cathode communes. La persistance rétinienne crée l'illusion que tous les chiffres sont allumés simultanément. Le courant de crête nominal (90 mA) permet un courant instantané plus élevé pendant la courte impulsion de multiplexage pour atteindre une luminosité moyenne.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique pour les applications où l'afficheur peut être vu de côté.

9. Comparaison technique

La différenciation principale du LTC-5653KF réside dans sa technologie AlInGaP et son facteur de forme mécanique spécifique.

• vs. LED GaP ou GaAsP standard :AlInGaP offre un rendement lumineux significativement plus élevé et une meilleure saturation des couleurs dans le spectre rouge-orange-jaune, résultant en des affichages plus lumineux avec une consommation d'énergie plus faible pour une luminosité perçue équivalente.
• vs. Afficheurs CMS (Composant Monté en Surface) :Il s'agit d'un composant traversant. Comparé aux afficheurs sept segments CMS, il est plus facile à prototyper et peut être perçu comme plus robuste pour certaines applications, mais il nécessite plus d'espace sur le PCB et une soudure manuelle ou à la vague.
• vs. Autres couleurs :La couleur orange jaune (605-611 nm) offre une esthétique distincte et peut être plus reposante pour les yeux dans des conditions de faible éclairage par rapport aux affichages rouge vif ou vert, tout en maintenant une visibilité élevée.

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

• Q : Quel est le but de la "face grise et segments blancs" mentionnée dans la description ?
  
  R : Il s'agit d'un filtre cosmétique. La face grise réduit la réflectivité de la zone d'affichage inactive, améliorant le contraste. Les marquages de segments blancs aident à diffuser uniformément la lumière orange jaune émise sur le segment lorsqu'il est allumé, créant une apparence uniforme.
• Q : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche d'un microcontrôleur 5V ?
  
  R : Non, pas directement. La tension directe est d'environ 2,6 V, donc un signal 5V pourrait griller la LED en raison d'un courant excessif. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série avec chaque cathode. De plus, une broche de microcontrôleur ne peut généralement pas fournir ou absorber suffisamment de courant pour plusieurs segments. Un circuit intégré d'attaque ou un réseau de transistors est généralement requis.
• Q : Le courant continu absolu maximum est de 25 mA, mais la condition de test pour V_Futilise 20 mA. Lequel dois-je utiliser pour la conception ?
  
  R : Pour un fonctionnement fiable à long terme, il est de pratique standard de concevoir pour un courant inférieur au maximum absolu. Utiliser 20 mA comme spécifié dans la condition de test est un point de conception sûr et courant. Vous pouvez utiliser des courants plus faibles (par exemple, 10-15 mA) pour augmenter la durée de vie et réduire la consommation d'énergie si la luminosité est suffisante.
• Q : Que signifie "Anode Commune" pour ma conception de circuit ?
  
  R : Dans un afficheur à anode commune, toutes les anodes des LED d'un chiffre sont connectées ensemble à une seule broche. Pour allumer un segment, vous connectez sa broche de cathode à une basse tension (masse) tout en appliquant une haute tension (Vcc) à la broche d'anode commune. C'est l'inverse d'un afficheur à cathode commune.

11. Cas d'utilisation pratique

Conception d'un affichage voltmètre simple 4 digits :Un microcontrôleur avec un convertisseur analogique-numérique (CAN) mesure une tension. Le firmware convertit cette valeur en quatre chiffres à afficher. Le microcontrôleur, manquant de broches d'E/S pour piloter 28 segments individuels (7 segments x 4 digits), utilise un schéma de multiplexage avec un circuit intégré d'attaque. Les sorties du circuit intégré d'attaque se connectent aux cathodes de segments (A-G, DP) du LTC-5653KF. Quatre des broches d'E/S du microcontrôleur, chacune connectée via un transistor de fourniture de courant, contrôlent les quatre broches d'anode commune (Chiffres 1-4). Le firmware séquence rapidement les chiffres : il active le transistor pour l'anode du Chiffre 1, envoie le motif de segment pour le premier chiffre au circuit intégré d'attaque, attend un court instant (par exemple, 2 ms), puis désactive le Chiffre 1 et répète pour le Chiffre 2, et ainsi de suite. Les résistances de limitation de courant sont placées sur les lignes de cathode entre le circuit intégré d'attaque et l'afficheur. La couleur orange jaune assure une visibilité claire sur le tableau de bord de l'instrument.

12. Introduction au principe

Un afficheur sept segments est un assemblage de diodes électroluminescentes (LED) disposées en forme de huit. Chacun des sept segments (étiquetés A à G) est une LED individuelle. Une LED supplémentaire est souvent incluse pour un point décimal (DP). En allumant sélectivement des combinaisons spécifiques de ces segments, tous les chiffres numériques (0-9) et certaines lettres peuvent être formés. Dans un afficheur quadri-digit comme le LTC-5653KF, quatre de ces assemblages de chiffres sont logés dans un seul boîtier. La connexion électrique interne peut être soit à anode commune (toutes les anodes connectées) soit à cathode commune (toutes les cathodes connectées), ce qui détermine la topologie de circuit d'attaque requise. Le principe d'émission de lumière est l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'elle est polarisée en direct, les électrons et les trous se recombinent dans la région active (la couche AlInGaP), libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique du matériau (Al, In, Ga, P) détermine l'énergie de la bande interdite et donc la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise.

13. Tendances de développement

L'évolution des afficheurs numériques comme le LTC-5653KF est influencée par des tendances plus larges en optoélectronique. Bien que les modules traversants discrets sept segments restent pertinents pour des applications spécifiques nécessitant de la robustesse ou une facilité de maintenance, la tendance générale est vers la technologie de montage en surface (CMS) pour une densité plus élevée et un assemblage automatisé. De plus, il y a un glissement progressif des afficheurs à segments LED discrets vers des afficheurs à matrice de points intégrés ou même de petits panneaux OLED ou TFT-LCD, qui offrent une bien plus grande flexibilité pour afficher des nombres, des lettres, des symboles et des graphiques simples. Cependant, pour les applications exigeant une luminosité extrême, une longue durée de vie, la simplicité et un faible coût pour une sortie purement numérique, les afficheurs LED basés sur AlInGaP comme celui-ci continuent d'être une solution hautement efficace et fiable. Les futures itérations pourraient voir des améliorations de l'efficacité, permettant une consommation d'énergie encore plus faible, ou l'intégration de l'électronique d'attaque dans le boîtier d'affichage lui-même.