Fiche technique LTS-3403JF - Afficheur LED 7 segments jaune-orange 0,8 pouce (20,32 mm) - Tension directe 2,6V - Puissance 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-3403JF est un module d'affichage alphanumérique à sept segments et 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 à l'aide de segments LED adressables individuellement. La technologie de base utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), spécifiquement conçu pour émettre de la lumière dans le spectre jaune-orange. Ce choix de matériau offre un équilibre entre efficacité, luminosité et pureté de couleur. Le dispositif est de type à cathode commune, ce qui signifie que toutes les cathodes (bornes négatives) des segments LED sont connectées en interne, simplifiant ainsi la conception du circuit pour les systèmes à microcontrôleur où les segments sont généralement pilotés en fournissant du courant.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonctionnalité de l'affichage. L'Intensité lumineuse moyenne (Iv)est spécifiée entre 320 et 700 microcandelas (μcd) à un courant direct (I_F) de 1mA. Cette plage indique un processus de classement (binning) en production, où les dispositifs sont triés en fonction de leur sortie mesurée. LaLongueur d'onde d'émission de crête (λ_p)est de 611 nanomètres (nm), et laLongueur d'onde dominante (λ_d)est de 605 nm, toutes deux mesurées à I_F=20mA. La longueur d'onde dominante est la couleur perçue par l'œil humain. LaLargeur à mi-hauteur spectrale (Δλ)de 17 nm décrit la pureté de la couleur émise ; une largeur plus étroite indique une couleur plus monochromatique et pure. LeRapport d'appariement de l'intensité lumineusede 2:1 (max) assure une uniformité visuelle en limitant la variation de luminosité entre les différents segments d'un même chiffre.

2.2 Caractéristiques électriques

Les paramètres électriques définissent les limites de fonctionnement et les besoins en puissance. LaTension directe par segment (V_F)est typiquement de 2,6V avec un maximum de 2,6V à I_F=20mA. Cette valeur est cruciale pour concevoir les résistances de limitation de courant dans le circuit de pilotage. LeCourant inverse par segment (I_R)est un maximum de 100 μA à une tension inverse (V_R) de 5V, indiquant les caractéristiques de fuite du dispositif lorsqu'il est polarisé en inverse, ce qui est généralement négligeable en fonctionnement normal.

2.3 Valeurs maximales absolues et considérations thermiques

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. LeCourant direct continu par segmentest de 25 mA à 25°C, avec un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C. Cela signifie que le courant maximal sûr diminue lorsque la température ambiante (T_a) augmente au-dessus de 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant maximal serait d'environ 25 mA - (0,33 mA/°C * 60°C) = 5,2 mA. LaDissipation de puissance par segmentest de 70 mW, calculée comme V_F* I_F. LeCourant direct de crêtepour un fonctionnement en impulsions (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) est de 90 mA, permettant un sur-pilotage bref pour atteindre une luminosité de crête plus élevée. La plage de température de fonctionnement et de stockage est de -35°C à +85°C.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique indique explicitement que le dispositif est"Classé selon l'intensité lumineuse."Cela fait référence à un processus de tri post-production (binning) basé sur la mesure du flux lumineux. Les unités sont testées dans des conditions standard (I_F=1mA) et regroupées en catégories selon leur valeur Iv (par exemple, 320-450 μcd, 450-580 μcd, 580-700 μcd). Cela garantit une cohérence au sein d'un lot de production. Bien que non détaillé explicitement pour la tension ou la longueur d'onde dans ce document, une telle catégorisation est courante dans la fabrication de LED pour offrir des performances prévisibles aux concepteurs.

4. Analyse des courbes de performance

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

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation exponentielle entre la tension directe et le courant. La tension de seuil (où le courant commence à augmenter brusquement) est typiquement d'environ 1,8-2,0V pour les LED AlInGaP.
• Intensité lumineuse en fonction du courant direct (I_ven fonction de I_F) :Cette courbe est généralement linéaire à faible courant mais peut saturer à des courants plus élevés en raison de l'affaiblissement thermique et de l'efficacité.
• Intensité lumineuse en fonction de la température ambiante (I_ven fonction de T_a) :Montre comment la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. Les LED AlInGaP ont généralement de meilleures performances à haute température par rapport à certains autres matériaux.
• Distribution spectrale :Un graphique traçant l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à 611 nm et la largeur à mi-hauteur de 17 nm.

5. Informations mécaniques et de boîtier

Le dispositif présente une hauteur de chiffre standard de 0,8 pouce (20,32 mm). Le boîtier a unvisage gris clairet unecouleur de segment blanchelorsqu'il est éteint, ce qui améliore le contraste lorsque les segments jaune-orange sont allumés. Le dessin dimensionnel (référencé dans le PDF) fournit les mesures critiques pour la conception de l'empreinte PCB et des découpes de panneau. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Le boîtier double en ligne à 18 broches est une empreinte courante pour ce type d'afficheurs.

6. Connexions des broches et circuit interne

Le brochage est défini pour un boîtier à 18 broches. Les connexions clés sont : Anodes pour les segments A, F, E, L.D.P. (Point Décimal Gauche), R.D.P. (Point Décimal Droit) et D. Cathodes pour les segments C, G et B. Il y a plusieurs broches de Cathode Commune (broches 4, 6, 17) qui sont connectées en interne, offrant une flexibilité pour la disposition du PCB. La broche 12 est listée comme "ANODE COMMUNE," ce qui semble être une erreur ou spécifique à une variante différente, car le dispositif est décrit comme étant de type à cathode commune. Le schéma de circuit interne montre la configuration standard à cathode commune pour un afficheur sept segments plus deux points décimaux.

7. Recommandations de soudure et d'assemblage

La fiche technique spécifie une température de soudure maximale de260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise. Il s'agit d'une recommandation typique de refusion ou de soudure manuelle destinée à prévenir les dommages thermiques aux puces LED, aux fils de liaison et au boîtier plastique. Il est essentiel de respecter ce profil pour maintenir la fiabilité. Les précautions standard ESD (Décharge Électrostatique) doivent être observées pendant la manipulation.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Équipements de test et de mesure :Multimètres numériques, alimentations, compteurs de fréquence.
• Électronique grand public :Équipements audio (amplificateurs, récepteurs), appareils électroménagers, horloges.
• Contrôles industriels :Compteurs de tableau, indicateurs de processus, affichages de minuteurs.
• Marché secondaire automobile :Jauges et affichages (lorsque les spécifications environnementales sont adaptées).

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Des résistances externes sont obligatoires pour chaque anode de segment (ou pour la cathode commune) pour définir le courant de fonctionnement. Calculer en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F.
• Multiplexage :Pour les afficheurs multi-chiffres, le multiplexage est courant. Le faible besoin en courant du LTS-3403JF (jusqu'à 1mA par segment) est avantageux ici, car il permet des courants de crête plus élevés pendant le court temps "allumé" multiplexé pour atteindre la luminosité moyenne souhaitée sans dépasser les limites de puissance moyenne.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique pour les panneaux où l'utilisateur peut ne pas être directement face à l'affichage.
• Pilotage par microcontrôleur :La plupart des microcontrôleurs modernes peuvent fournir/absorber un courant suffisant (20mA par broche est courant) pour piloter ces LED directement, nécessitant souvent de simples tampons à transistors pour la cathode commune en raison du courant total plus élevé.

9. Comparaison et différenciation technique

Les principaux points de différenciation du LTS-3403JF dans sa catégorie sont :

• Matériau (AlInGaP) :Offre une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité thermique par rapport aux anciennes LED rouges/jaunes GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), et une couleur distincte par rapport aux LED bleues/vertes/blanches InGaN (Nitrures de Gallium Indium).
• Fonctionnement à très faible courant :La spécification d'un fonctionnement jusqu'à 1mA par segment est une caractéristique importante pour les conceptions alimentées par batterie ou à ultra-basse consommation, où chaque milliampère compte.
• Boîtier à contraste élevé :Le visage gris clair avec des segments blancs offre un excellent contraste à l'état éteint, améliorant la lisibilité dans diverses conditions d'éclairage.
• Flux lumineux classé :Offre une prévisibilité au concepteur, garantissant une apparence cohérente entre les unités d'un produit.

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

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec une alimentation de microcontrôleur 3,3V ?

R : Oui. Avec une V_Ftypique de 2,6V, une alimentation 3,3V fournit une marge suffisante (0,7V) pour une résistance de limitation de courant. À I_F=10mA, R = (3,3V - 2,6V) / 0,01A = 70 Ohms.

Q : Quel est l'intérêt d'avoir plusieurs broches de cathode commune ?

R : Elles sont connectées en interne. Fournir plusieurs broches aide à répartir le courant total de cathode (qui peut être 7x I_Fou plus lorsque tous les segments sont allumés), réduit la densité de courant par broche et facilite la disposition du PCB et la dissipation thermique.

Q : Comment obtenir une luminosité uniforme si le rapport d'appariement de l'intensité lumineuse est de 2:1 ?

R : Le rapport 2:1 est une limite maximale entre le segment le plus lumineux et le plus faible sur un seul dispositif. En pratique, la variation est généralement moindre. Pour les applications critiques, utilisez un pilote à courant constant ou une MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion) pour calibrer numériquement la luminosité de chaque segment.

Q : Puis-je l'utiliser à l'extérieur ?

R : La plage de température de fonctionnement (-35°C à +85°C) est large, mais la fiche technique ne spécifie pas de degré de protection IP (Indice de Protection) contre l'eau ou la poussière. Pour une utilisation en extérieur, l'afficheur nécessiterait un scellement ou un boîtier supplémentaire pour le protéger contre l'humidité.

11. Étude de cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un affichage voltmètre 4 chiffres utilisant le multiplexage avec une alimentation 5V et un microcontrôleur.

1. Sélection du courant :Choisir I_F= 5mA par segment pour un bon équilibre entre luminosité et puissance. Le courant de crête pendant le multiplexage sera plus élevé (par exemple, 20mA si un cycle de service de 25% par chiffre est utilisé).
2. Calcul de la résistance :Pour un pilotage statique : R = (5V - 2,6V) / 0,005A = 480 Ohms (utiliser la valeur standard 470 Ohms).
3. Pilotage multiplexé :Pour obtenir une moyenne de 5mA, le courant de crête pendant le créneau actif doit être de 20mA (5mA / 0,25 cycle de service). Recalculer la résistance : R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ohms. Vérifier que ce courant de crête est dans les limites des valeurs maximales absolues pour le fonctionnement en impulsions (90mA).
4. Circuit :Connecter les anodes des segments aux broches E/S du microcontrôleur via les résistances de 120 ohms. Connecter les quatre broches de cathode commune (une par chiffre) au collecteur de transistors NPN (par exemple, 2N3904). Les bases des transistors sont pilotées par les broches du microcontrôleur via des résistances de base. Le microcontrôleur active séquentiellement un transistor de chiffre et définit le motif sur les lignes de segments.
5. Logiciel :Implémenter une interruption de temporisateur pour rafraîchir l'affichage à une fréquence suffisamment élevée pour éviter le scintillement (typiquement >60Hz).

12. Principe de fonctionnement

Le dispositif fonctionne sur le principe de l'électroluminescencedans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 1,8-2,0V pour AlInGaP) est appliquée, les électrons du matériau de type n et les trous du matériau de type p sont injectés dans la région active (les puits quantiques dans la couche AlInGaP). Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour dicte la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, jaune-orange. Le substrat GaAs non transparent aide à réfléchir la lumière vers le haut, améliorant l'efficacité globale d'extraction de la lumière du haut de la puce.

13. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs LED sept segments discrets restent pertinents pour des applications spécifiques, les tendances plus larges dans la technologie d'affichage incluent :

• Intégration :Mouvement vers des afficheurs avec circuits intégrés de pilotage intégrés (I2C, SPI) pour réduire le nombre de broches du microcontrôleur et simplifier le logiciel.
• Avancées des matériaux :Recherche continue sur les LED à conversion de phosphore plus efficaces et les semi-conducteurs à couleur directe pour élargir la gamme de couleurs et l'efficacité.
• Technologies alternatives :Dans de nombreuses applications grand public, les afficheurs sept segments sont remplacés par des modules OLED ou LCD à matrice de points qui offrent une plus grande flexibilité (alphanumérique complet, graphiques) dans une empreinte similaire, bien qu'à un coût et une consommation d'énergie souvent plus élevés pour une luminosité équivalente.
• Changement d'application :L'application principale pour des dispositifs comme le LTS-3403JF est de plus en plus dans l'industrie, l'instrumentation et les équipements hérités où la simplicité, la robustesse, la haute luminosité et les larges angles de vision sont prioritaires par rapport aux capacités graphiques.

Le LTS-3403JF représente une solution mature et optimisée dans sa niche, offrant des performances fiables basées sur la technologie AlInGaP bien maîtrisée.