Fiche technique LTS-4801JR - Afficheur LED Super Rouge 0,39 pouces - Hauteur de chiffre 10,0mm - Tension directe 2,6V - Puissance 70mW

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-4801JR est un module d'affichage alphanumérique à un chiffre et sept segments. Il présente une hauteur de chiffre de 0,39 pouce (10,0 millimètres), ce qui le rend adapté aux applications nécessitant une lecture numérique de taille moyenne et claire. Le dispositif utilise la technologie avancée des semi-conducteurs AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour produire une couleur super rouge. Le boîtier présente une face grise avec des marquages de segments blancs, offrant un contraste élevé pour une excellente lisibilité des caractères. Cet afficheur est conçu comme un type à anode commune, une configuration courante pour simplifier le circuit de commande dans les applications multiplexées.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

• Hauteur de chiffre de 0,39 pouce :Offre une taille équilibrée pour une bonne visibilité sans consommation excessive d'énergie.
• Segments continus et uniformes :Assure une émission lumineuse cohérente sur chaque segment pour un aspect professionnel.
• Faible besoin en puissance :La technologie AlInGaP efficace permet une sortie lumineuse brillante avec des courants directs relativement faibles.
• Luminosité et contraste élevés :Les puces AlInGaP super rouges combinées à la conception face grise/segments blancs offrent une excellente lisibilité dans diverses conditions d'éclairage.
• Angle de vision large :Fournit une luminosité et une couleur constantes sur une large plage de vision.
• Catégorisé pour l'intensité lumineuse :Les unités sont triées par intensité, permettant une luminosité uniforme dans les afficheurs multi-chiffres.
• Boîtier sans plomb (conforme RoHS) :Fabriqué conformément aux réglementations environnementales limitant les substances dangereuses.
• Fiabilité de l'état solide :Les LED offrent une longue durée de vie opérationnelle, une résistance aux chocs et une tolérance aux vibrations par rapport aux autres technologies d'affichage.

1.2 Applications cibles et marché

Cet afficheur est destiné à être utilisé dans les équipements électroniques ordinaires. Les domaines d'application typiques incluent les panneaux d'instrumentation, l'électronique grand public, les affichages de contrôle industriel, les équipements de test et de mesure, et les appareils ménagers où un affichage numérique clair est requis. Il convient aux applications où la fiabilité, la lisibilité et le fonctionnement à faible puissance sont des considérations clés. La fiche technique déconseille explicitement l'utilisation de ce dispositif dans les systèmes critiques pour la sécurité (par exemple, aviation, supports médicaux de vie) sans consultation préalable, indiquant que son marché principal est l'électronique commerciale et industrielle.

2. Spécifications techniques et interprétation objective

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Il n'est pas recommandé de faire fonctionner l'afficheur en continu à ou près de ces limites.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW. C'est la puissance maximale qui peut être dissipée en toute sécurité sous forme de chaleur par un seul segment LED.
• Courant direct de crête par segment :90 mA. Ceci n'est autorisé que dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour le multiplexage.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Ce courant diminue linéairement de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) augmente au-dessus de 25°C. Par exemple, à 50°C, le courant continu maximal serait d'environ 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C. Le dispositif peut résister et fonctionner dans cette large plage de températures.
• Température de soudure :260°C max pendant 5 secondes, mesurée à 1/16 de pouce (≈1,6 mm) sous le plan d'assise.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont des paramètres de performance typiques mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :200 ucd (Min), 520 ucd (Typ) à I_F=1mA. C'est la sortie lumineuse par segment. Le rapport d'appariement de 2:1 garantit que dans un lot, le segment le plus brillant n'est pas plus de deux fois plus brillant que le plus faible, ce qui est important pour un aspect uniforme.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :639 nm (Typ). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus élevée, définissant la couleur "super rouge".
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :631 nm (Typ). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, qui peut différer légèrement de la longueur d'onde de crête.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (Typ). Ceci indique la pureté de la couleur ; une valeur plus petite signifie une lumière plus monochromatique.
• Tension directe par puce (V_F) :2,10V (Min), 2,60V (Typ) à I_F=20mA. C'est la chute de tension aux bornes d'une LED en fonctionnement. La conception du circuit doit tenir compte de cette plage.
• Courant inverse (I_R) :100 µA (Max) à V_R=5V. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; le dispositif ne doit pas fonctionner sous polarisation inverse continue.
• Diaphonie :< 2,5 %. Ceci spécifie la quantité minimale de fuite de lumière d'un segment non allumé adjacent à un segment allumé.

3. Système de tri et de classement

La fiche technique indique que le LTS-4801JR est "Catégorisé pour l'intensité lumineuse." Cela implique un processus de tri où les afficheurs sont classés en fonction de leur sortie lumineuse mesurée à un courant de test standard (typiquement 1mA ou 20mA). Cela garantit que lorsque plusieurs chiffres sont utilisés côte à côte, leur luminosité apparaît uniforme pour l'utilisateur. Les concepteurs doivent spécifier si un appariement serré de l'intensité est requis pour leur application. Le document ne spécifie pas de codes de tri détaillés ou de seuils pour la longueur d'onde (couleur) ou la tension directe, suggérant que le tri principal est basé sur l'intensité lumineuse.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que l'extrait de texte fourni fasse référence aux "Courbes typiques des caractéristiques électriques/optiques", les graphiques spécifiques ne sont pas inclus dans le texte. Typiquement, une telle fiche technique inclurait les courbes essentielles suivantes pour l'analyse de conception :

• Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V) :Montre la relation non linéaire, cruciale pour concevoir des circuits de limitation de courant.
• Intensité lumineuse vs Courant direct (Courbe I-L) :Démontre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, montrant souvent une relation quasi linéaire dans la plage de fonctionnement.
• Intensité lumineuse vs Température ambiante :Montre la dégradation de la sortie lumineuse avec l'augmentation de la température, ce qui est critique pour les applications en environnement à haute température.
• Distribution spectrale de puissance relative :Un graphique traçant l'intensité en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~639 nm et la largeur spectrale.

Les concepteurs doivent consulter le PDF complet pour ces graphiques afin de faire des prédictions précises sur les performances dans des conditions de fonctionnement spécifiques.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

L'afficheur a un facteur de forme DIP (Dual In-line Package) traversant standard. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm sauf indication contraire.
• La tolérance de décalage de la pointe des broches est de ±0,40 mm, ce qui doit être pris en compte pour le placement des trous du PCB.
• Le diamètre de trou de PCB recommandé est de 1,0 mm pour une soudure fiable.
• Les spécifications de qualité limitent les matériaux étrangers, les bulles dans le segment, la flexion du réflecteur et la contamination de l'encre de surface pour garantir la clarté optique et la qualité esthétique.

5.2 Configuration des broches et schéma de circuit

Le LTS-4801JR est un dispositif à 10 broches avec une configuration à anode commune. Le schéma de circuit interne montre les sept segments (A-G) et le point décimal (DP) avec leurs cathodes connectées à des broches individuelles. Les anodes de tous les segments sont connectées ensemble en interne et sorties sur deux broches (Broche 3 et Broche 8), qui sont également connectées en interne. Cela permet une flexibilité dans la disposition du PCB et la connexion d'alimentation.

Brochage :

1 : Cathode G

2 : Cathode F

3 : Anode commune (connectée en interne à la broche 8)

4 : Cathode E

5 : Cathode D

6 : Cathode D.P. (Point Décimal)

7 : Cathode C

8 : Anode commune (connectée en interne à la broche 3)

9 : Cathode B

10 : Cathode A

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Soudure automatisée (Vague/Reflow)

La condition recommandée est de 260°C pendant 5 secondes, mesurée à 1,6 mm (1/16 de pouce) sous le plan d'assise du boîtier. La température du corps du composant lui-même ne doit pas dépasser sa valeur maximale pendant ce processus.

6.2 Soudure manuelle

Pour la soudure manuelle, une température de 350°C ±30°C peut être utilisée, mais le temps de soudure doit être limité à 5 secondes par broche, mesuré à nouveau à 1,6 mm sous le plan d'assise. Il faut veiller à éviter une exposition prolongée à la chaleur.

6.3 Conditions de stockage

Bien que non explicitement indiqué pour le stockage, la plage de température de fonctionnement et de stockage est de -35°C à +85°C. Il est recommandé de stocker les composants dans un environnement sec et contrôlé pour éviter l'absorption d'humidité qui peut provoquer l'effet "pop-corn" pendant la soudure.

7. Tests de fiabilité

Le dispositif subit une série complète de tests de fiabilité basés sur les normes militaires (MIL-STD), japonaises (JIS) et internes. Cela garantit la robustesse sous diverses contraintes environnementales.

• Test de durée de vie en fonctionnement (RTOL) :1000 heures au courant nominal maximum à température ambiante.
• Tests de contrainte environnementale :Inclut le stockage à haute température/humidité (65°C/90-95% HR pendant 500h), le stockage à haute température (105°C pendant 1000h), le stockage à basse température (-35°C pendant 1000h), le cyclage thermique (-35°C à 105°C pendant 30 cycles) et le choc thermique.
• Tests mécaniques/soudabilité :Les tests de résistance à la soudure (260°C pendant 10s) et de soudabilité (245°C pendant 5s) vérifient l'intégrité des broches pendant les processus d'assemblage.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Précautions d'application critiques

• Valeurs maximales absolues :Dépasser les valeurs pour le courant, la puissance ou la température entraînera une dégradation sévère de la sortie lumineuse ou une défaillance catastrophique.
• Protection du circuit de commande :Le circuit doit protéger les LED des tensions inverses et des transitoires de tension pendant les séquences de mise sous/hors tension. Une résistance en série est insuffisante pour cela ; des diodes de clampage ou des circuits intégrés de commande avec fonctions de protection sont recommandés.
• Commande en courant constant :Pour une luminosité et une longévité constantes, il est fortement recommandé de commander les segments avec une source de courant constant plutôt qu'avec une simple source de tension avec une résistance en série, en particulier dans les environnements à température variable.
• Plage de tension directe :Le circuit de commande doit être conçu pour fournir le courant requis sur toute la plage V_F (2,10V à 2,60V à 20mA).
• Gestion thermique :Le courant continu maximal doit être déclassé en fonction de la température ambiante de fonctionnement réelle. Une ventilation ou un dissipateur thermique adéquat peut être nécessaire dans les environnements clos ou à haute température.
• Éviter la polarisation inverse :Une polarisation inverse continue peut provoquer une migration métallique dans le semi-conducteur, conduisant à une défaillance prématurée.

8.2 Circuits d'application typiques

Pour un afficheur à anode commune comme le LTS-4801JR, les anodes (Broches 3 & 8) sont connectées à une tension d'alimentation positive (V_CC). Chaque broche de cathode est connectée à un puits de courant. Ceci peut être réalisé en utilisant :

1. Puits à transistors :Transistors NPN ou MOSFET à canal N commandés par un microcontrôleur.
2. Circuits intégrés de commande dédiés :Puces de commande LED dédiées ou broches de port de microcontrôleur avec une capacité de puits de courant suffisante (en se rappelant la limite de 25mA par segment). Une résistance de limitation de courant est typiquement placée en série avec chaque segment ou dans le chemin de l'anode commune lors de l'utilisation d'une source de tension, mais un circuit à courant constant est supérieur.

Pour multiplexer plusieurs chiffres, les anodes communes des différents chiffres sont commutées séquentiellement à haute fréquence, tandis que les motifs de cathode appropriés sont affichés pour chaque chiffre. Cela réduit le nombre de broches d'E/S requises.

9. Comparaison et différenciation techniques

Le LTS-4801JR se différencie par plusieurs attributs clés :

• Technologie des matériaux (AlInGaP) :Comparé aux anciennes LED GaAsP ou GaP, AlInGaP offre une efficacité et une luminosité significativement plus élevées, en particulier dans le spectre rouge/orange/ambre, résultant en une consommation d'énergie plus faible pour la même sortie lumineuse.
• Couleur super rouge :La longueur d'onde dominante/de crête de 631-639 nm fournit une couleur rouge vive et profonde, très saturée et visible.
• Tri par intensité :Tous les afficheurs n'offrent pas un appariement garanti de l'intensité lumineuse, ce qui est critique pour les applications multi-chiffres afin d'éviter une luminosité inégale.
• Large plage de température :La plage de fonctionnement de -35°C à +85°C est robuste pour les applications industrielles et automobiles (non critiques pour la sécurité).

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

Q : Puis-je commander cet afficheur directement depuis une broche d'un microcontrôleur 5V ?

A : Pas directement pour le puits de courant. Une broche de microcontrôleur peut typiquement puiser 20-25mA, ce qui est le maximum absolu pour un segment. Cela ne laisse aucune marge de sécurité et risque d'endommager à la fois la LED et le microcontrôleur. Il est toujours préférable d'utiliser un transistor ou un circuit intégré de commande. Pour la source de courant (vers l'anode commune), une broche peut ne pas fournir assez de courant pour tous les segments allumés simultanément (7*20mA=140mA).

Q : Pourquoi y a-t-il deux broches d'anode commune (3 et 8) ?

A : Elles sont connectées en interne. Cela offre une flexibilité de disposition, permet de connecter l'anode des deux côtés du PCB pour une résistance plus faible, et peut aider à la dissipation thermique en utilisant les deux broches.

Q : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête et la Longueur d'onde dominante ?

A : La Longueur d'onde de crête (λ_p) est le pic physique du spectre d'émission lumineuse. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est calculée sur la base de la réponse de couleur de l'œil humain (courbe CIE) et représente la couleur perçue. Elles sont souvent proches mais pas identiques.

Q : Comment calculer la valeur de la résistance en série ?

A : Si vous utilisez une simple source de tension (V_alim), la formule est R = (V_alim - V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (2,60V) pour garantir que le courant minimum est atteint. Par exemple, avec une alimentation de 5V et un I_Fdésiré de 20mA : R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Recalculez toujours pour différentes tensions d'alimentation et courants.

11. Exemple pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un affichage voltmètre à 4 chiffres.

1. Sélection des composants :Utilisez quatre afficheurs LTS-4801JR. Assurez-vous qu'ils proviennent du même tri d'intensité si une luminosité uniforme est critique.
2. Mettez en œuvre le multiplexage. Connectez toutes les cathodes de segments correspondantes (A, B, C,... DP) ensemble sur les quatre afficheurs. Utilisez quatre transistors NPN (par exemple, 2N3904) pour contrôler individuellement l'anode commune de chaque chiffre.Contrôle du courant :
3. Placez une seule résistance de limitation de courant dans le chemin commun des collecteurs des transistors (avant les anodes). Puisqu'un seul chiffre est allumé à la fois, la valeur de la résistance est calculée pour le courant total d'un chiffre (par exemple, 8 segments * 5mA chacun = 40mA). Alternativement, utilisez un circuit intégré de commande à courant constant pour chaque ligne de cathode pour une meilleure précision.Interface microcontrôleur :
4. Utilisez 7-8 broches de microcontrôleur pour les motifs de segments (cathodes) et 4 broches pour contrôler les transistors de sélection de chiffre (anodes).Logiciel :
5. Dans la boucle principale, allumez séquentiellement un transistor de chiffre, envoyez le motif de segment pour ce chiffre, attendez un court instant (1-5 ms), puis passez au chiffre suivant. La fréquence de rafraîchissement doit être supérieure à 60 Hz pour éviter le scintillement.Protection :
6. Ajoutez de petites résistances (par exemple, 100Ω) en série avec la base de chaque transistor et les broches du microcontrôleur pour limiter le courant. Assurez-vous que l'alimentation est propre et exempte de pointes.12. Principe de fonctionnement

Une diode électroluminescente (LED) est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode (V

) est appliquée, les électrons du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p dans la région de déplétion. Cet événement de recombinaison libère de l'énergie. Dans les diodes standard, cette énergie est principalement thermique. Dans les matériaux LED comme l'AlInGaP, l'énergie de bande interdite du semi-conducteur est telle que l'énergie libérée est sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière est directement déterminée par l'énergie de bande interdite du matériau semi-conducteur. L'AlInGaP a une bande interdite qui produit des photons dans la partie rouge à ambre du spectre visible. L'afficheur sept segments regroupe simplement plusieurs de ces puces LED (une par segment et le point décimal) dans un arrangement standard, avec leurs connexions électriques sorties sur des broches pour un contrôle externe._F13. Tendances technologiques

L'utilisation de l'AlInGaP représente une avancée par rapport aux matériaux LED antérieurs pour les couleurs rouge/orange. Les tendances actuelles de la technologie d'affichage pertinentes pour de tels composants incluent :

Efficacité accrue :

• La recherche en science des matériaux vise à améliorer l'efficacité quantique interne (IQE) et l'efficacité d'extraction de la lumière des LED, conduisant à une luminosité plus élevée à des courants plus faibles.Miniaturisation :
• Bien que 0,39 pouce soit une taille standard, il y a une tendance vers des afficheurs plus petits et à haute densité utilisant des boîtiers CMS (Composant Monté en Surface) plutôt que des boîtiers DIP traversants pour l'assemblage automatisé.Intégration :
• L'électronique de commande est de plus en plus intégrée soit dans le module d'affichage lui-même (afficheurs intelligents), soit dans des circuits intégrés de commande à courant constant multi-canaux plus sophistiqués qui simplifient la conception du système.Gamme de couleurs plus large :
• Bien qu'il s'agisse d'un afficheur monochromatique, le développement de la technologie des matériaux sous-jacente pour les LED rouges profite également aux afficheurs RVB couleur, poussant vers des couleurs plus pures et plus saturées.Accent sur la fiabilité et la standardisation :
• Alors que les LED pénètrent des applications plus exigeantes, les tests standardisés (comme vu dans la section fiabilité) et les spécifications de durée de vie plus détaillées (classements L70, L90) deviennent courants.Malgré ces tendances, les afficheurs sept segments discrets comme le LTS-4801JR restent très pertinents pour les applications nécessitant une sortie numérique simple, fiable, peu coûteuse et très lisible où un affichage graphique complet n'est pas nécessaire.

Despite these trends, discrete seven-segment displays like the LTS-4801JR remain highly relevant for applications requiring simple, reliable, low-cost, and highly readable numeric output where a full graphic display is unnecessary.