Fiche technique de l'afficheur LED LTS-360KR - Hauteur de chiffre 0,36 pouce - Couleur rouge super - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-360KR est un afficheur alphanumérique sept segments à un chiffre, conçu pour les applications nécessitant des affichages numériques clairs et lumineux. Sa fonction principale est de fournir une sortie visuelle hautement lisible pour les instruments numériques, l'électronique grand public, les panneaux de contrôle industriels et les équipements de test. Le dispositif utilise la technologie LED avancée AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) cultivée sur un substrat GaAs, réputée pour produire une émission de lumière rouge à haut rendement. Ce système matériel spécifique permet à l'afficheur d'atteindre une luminosité et une pureté de couleur supérieures par rapport aux anciennes technologies LED.

Les avantages principaux de ce module d'affichage incluent son excellente apparence des caractères, obtenue grâce à des segments continus et uniformes qui forment des chiffres lisses et bien définis. Il offre une luminosité élevée et un contraste élevé sur son fond gris, garantissant une lisibilité même dans des environnements très éclairés. Un large angle de vision est un autre avantage significatif, permettant de lire l'affichage clairement depuis diverses positions. De plus, le dispositif est catégorisé pour l'intensité lumineuse, ce qui signifie que les unités sont triées et testées pour répondre à des critères de luminosité spécifiques, assurant une cohérence dans les lots de production. Le boîtier est également sans plomb, conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), le rendant adapté à la fabrication électronique moderne.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonctionnalité de l'afficheur. Les paramètres clés sont mesurés dans des conditions de test standard à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Intensité lumineuse moyenne (Iv) :Ce paramètre définit la luminosité perçue des segments allumés. La valeur typique est de 975 µcd (microcandelas) lorsqu'il est piloté par un courant direct (IF) de 1mA. La valeur minimale spécifiée est de 320 µcd. Cette intensité élevée garantit que l'affichage est facilement visible.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λp) :La longueur d'onde à laquelle la LED émet la puissance optique maximale. Pour le LTS-360KR, celle-ci est typiquement de 639 nanomètres (nm) à IF=20mA, la plaçant fermement dans la région rouge du spectre visible.
• Longueur d'onde dominante (λd) :Celle-ci est de 631 nm à IF=20mA. Elle représente la longueur d'onde unique qui correspond le mieux à la couleur perçue de la LED par l'œil humain, qui est un rouge super vibrant.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Celle-ci est d'environ 20 nm, indiquant la pureté spectrale ou l'étroitesse de la bande de lumière émise. Une valeur plus petite indique une source lumineuse plus monochromatique.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (Iv-m) :Ce rapport, spécifié à un maximum de 2:1, assure l'uniformité entre les différents segments du chiffre. Cela signifie que le segment le plus lumineux ne sera pas plus de deux fois plus lumineux que le segment le moins lumineux lorsqu'il est piloté dans les mêmes conditions, offrant ainsi une apparence cohérente.

Toutes les mesures d'intensité lumineuse sont effectuées à l'aide d'une combinaison capteur/filtre qui se rapproche de la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, garantissant que les données correspondent à la perception visuelle humaine.

2.2 Caractéristiques électriques et valeurs maximales absolues

Le respect de ces valeurs est critique pour un fonctionnement fiable et pour éviter des dommages permanents au dispositif.

• Courant direct continu par segment :Le courant continu maximal recommandé pour chaque segment LED individuel est de 25 mA. Le dépasser peut entraîner une dégradation accélérée ou une défaillance.
• Courant direct de crête par segment :Pour un fonctionnement en impulsions, un courant plus élevé est autorisé. Le dispositif peut supporter un courant de crête de 90 mA par segment dans des conditions spécifiques : une fréquence de 1 kHz et un cycle de service de 10%.
• Dissipation de puissance par segment :La puissance maximale pouvant être dissipée par un seul segment est de 70 mW. Elle est calculée comme la Tension Directe (VF) multipliée par le Courant Direct (IF).
• Déclassement du courant direct :Le courant direct continu maximal doit être réduit au-dessus de 25°C. Le facteur de déclassement est de 0,33 mA par degré Celsius. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal autorisé serait d'environ 25 mA - ((85-25) * 0,33 mA) ≈ 5,2 mA.
• Tension directe par segment (VF) :Typiquement 2,6V avec un maximum de 2,6V lorsque IF=10mA. Le minimum est de 2,1V. Ce paramètre est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Tension inverse (VR) :La tension inverse maximale pouvant être appliquée à un segment est de 5V. La dépasser peut provoquer un claquage et endommager la LED.
• Courant inverse (IR) :Le courant de fuite lorsque la tension inverse maximale de 5V est appliquée est typiquement de 100 µA ou moins.

2.3 Spécifications thermiques et environnementales

• Plage de température de fonctionnement :L'afficheur est conçu pour fonctionner de manière fiable dans des températures ambiantes allant de -35°C à +85°C.
• Plage de température de stockage :Le dispositif peut être stocké sans fonctionnement dans des températures allant de -35°C à +85°C.
• Température de soudure :Pendant l'assemblage, le dispositif peut supporter une température de soudure de 260°C pendant 5 secondes, mesurée à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise du boîtier. Il s'agit d'une exigence standard pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion.

3. Système de tri et de catégorisation

La fiche technique indique explicitement que le dispositif estcatégorisé pour l'intensité lumineuse. Il s'agit d'un aspect critique du contrôle qualité et de la conception. Dans la fabrication des LED, il existe des variations naturelles de sortie, même au sein d'un même lot de production. Le tri est le processus de classement des LED en fonction de paramètres mesurés spécifiques après la production. Pour le LTS-360KR, le critère de tri principal est son intensité lumineuse (Iv). En achetant des pièces triées, les concepteurs s'assurent que tous les afficheurs de leur produit ont un niveau de luminosité cohérent, évitant des variations notables entre les unités. Bien que la fiche technique fournisse la plage min/typ/max (320-975 µcd), les fabricants proposent généralement ces pièces dans des gammes d'intensité plus serrées et prédéfinies (par exemple, 800-900 µcd, 900-1000 µcd). Les concepteurs doivent consulter les fournisseurs pour connaître les codes de tri disponibles afin de spécifier la cohérence de luminosité requise pour leur application.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes de performance typiques pour un tel dispositif incluraient les éléments suivants, tous cruciaux pour une conception de circuit robuste :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct (Courbe I-V) :Ce graphique montre comment la sortie lumineuse augmente avec l'augmentation du courant direct. Elle est généralement non linéaire, l'efficacité diminuant souvent à des courants très élevés en raison des effets thermiques.
• Tension directe en fonction du courant direct (Courbe V-I) :Celle-ci montre la relation exponentielle typique des diodes. Elle est essentielle pour déterminer la tension d'alimentation nécessaire et pour concevoir des pilotes à courant constant.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Cette courbe démontre le déclassement thermique de la sortie lumineuse. Lorsque la température augmente, l'intensité lumineuse diminue généralement. Comprendre ceci aide à concevoir pour une luminosité constante sur la plage de température de fonctionnement prévue.
• Distribution spectrale :Un tracé montrant la puissance relative émise à différentes longueurs d'onde, centré autour de la longueur d'onde de crête de 639 nm, avec une largeur caractéristique définie par la demi-largeur de 20 nm.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le LTS-360KR est un boîtier traversant (DIP) avec une hauteur de chiffre de 0,36 pouce (9,14 mm). Les dimensions du boîtier sont fournies dans la fiche technique avec une tolérance standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Une note mécanique clé est la tolérance de décalage de la pointe des broches de ±0,4 mm, ce qui est important pour la conception du PCB et les processus d'insertion automatisés. L'afficheur présente un fond gris avec des segments blancs, ce qui fournit le contraste élevé mentionné dans les caractéristiques. Le schéma de circuit interne confirme qu'il s'agit d'une configurationà anode commune. Cela signifie que les anodes de tous les segments LED sont connectées ensemble en interne et ramenées à deux broches (Broche 1 et Broche 6, qui sont connectées en interne). Chaque cathode de segment (A, B, C, D, E, F, G et le Point Décimal) a sa propre broche dédiée. Cette configuration est courante et nécessite que le circuit de pilotage absorbe le courant via les broches cathodes individuelles tout en fournissant une tension positive à l'anode commune.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Les valeurs maximales absolues fournissent la directive clé pour la soudure : le dispositif peut supporter une température de 260°C pendant 5 secondes à un point situé à 1,6 mm en dessous du plan d'assise. Cela correspond aux profils standard de soudure par refusion sans plomb ou à la vague. Les concepteurs doivent s'assurer que leur processus d'assemblage ne dépasse pas ce budget thermique. Les précautions standard ESD (Décharge Électrostatique) doivent être observées pendant la manipulation. Pour le stockage, la plage spécifiée de -35°C à +85°C doit être maintenue dans un environnement sec pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui pourrait provoquer un effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

Le LTS-360KR est idéal pour tout dispositif nécessitant un affichage numérique clair à un chiffre. Les applications courantes incluent :

• Multimètres numériques, oscilloscopes et autres équipements de test et de mesure.
• Panneaux de contrôle industriels et indicateurs de processus.
• Appareils grand public comme les fours à micro-ondes, les lave-linge et l'équipement audio.
• Jauges et afficheurs pour l'automobile (en considérant la large plage de température).
• Modules d'horloge et de minuterie.

7.2 Considérations de conception critiques

• Limitation de courant :Les LED sont des dispositifs pilotés par courant. Une résistance de limitation de courant en série est obligatoire pour chaque segment (ou un pilote à courant constant intégré) pour éviter de dépasser le courant direct continu maximal (25 mA). La valeur de la résistance est calculée à l'aide de la formule : R = (Vcc - VF) / IF, où Vcc est la tension d'alimentation, VF est la tension directe de la LED (utiliser 2,6V pour la marge de conception), et IF est le courant de fonctionnement souhaité (par exemple, 10-20 mA pour une bonne luminosité).
• Circuit de pilotage :Pour un afficheur à anode commune, le microcontrôleur ou le circuit intégré de pilotage doit être configuré pour absorber le courant. Cela implique généralement de régler la broche d'anode commune à un niveau logique haut (Vcc) et de tirer les broches cathodes des segments souhaités à un niveau logique bas (masse) pour les allumer.
• Multiplexage :Pour les afficheurs à plusieurs chiffres, le multiplexage est une technique courante pour contrôler de nombreux segments avec moins de broches d'E/S. Bien que le LTS-360KR soit à un chiffre, comprendre ceci est essentiel pour la conception du système. Le multiplexage implique de commuter rapidement quel chiffre est actif. La valeur de courant de crête (90 mA à 10% de cycle de service) devient pertinente ici si l'on utilise des courants pulsés supérieurs à 25 mA pour obtenir une luminosité perçue plus élevée pendant le court temps d'allumage.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible par segment, assurer une ventilation adéquate et éviter le placement près d'autres composants générateurs de chaleur aidera à maintenir l'efficacité et la longévité de la LED, surtout lors d'un fonctionnement à des températures ambiantes élevées.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique, mais la conception du PCB et du boîtier du produit doit être conçue pour éviter les obstructions mécaniques qui pourraient limiter cet angle pour l'utilisateur final.

8. Comparaison et différenciation technique

Le principal facteur de différenciation du LTS-360KR est son utilisation de la technologie LEDAlInGaP. Comparée aux anciennes technologies comme les LED rouges standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure. Cela signifie qu'elle peut produire la même luminosité à un courant plus faible, améliorant l'efficacité énergétique, ou une luminosité beaucoup plus élevée au même courant. Elle offre également une meilleure saturation des couleurs et une meilleure stabilité en fonction de la température et de la durée de vie. La conception fond gris/segments blancs offre un contraste supérieur par rapport aux afficheurs avec des fonds diffus ou teintés. La catégorisation (tri) pour l'intensité lumineuse est une caractéristique clé pour les applications professionnelles où l'uniformité de l'affichage est critique, le distinguant des alternatives non triées et moins coûteuses où la luminosité peut varier notablement d'une unité à l'autre.

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

Q1 : Quel est l'intérêt d'avoir deux broches d'anode commune (Broche 1 et Broche 6) ?

R1 : Elles sont connectées en interne. Cette conception à double broche assure une stabilité mécanique lors de l'insertion sur le PCB et offre deux points de connexion pour l'anode commune sur le PCB, ce qui peut être utile pour acheminer le courant plus élevé qui peut être nécessaire lorsque plusieurs segments sont allumés simultanément.

Q2 : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche d'un microcontrôleur 5V ?

R2 : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série avec chaque segment. Pour une alimentation de 5V et un courant cible de 10mA, en utilisant une VF typique de 2,6V, la valeur de la résistance serait (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohms. Vérifiez toujours que le courant réel ne dépasse pas la valeur maximale.

Q3 : Que signifie "catégorisé pour l'intensité lumineuse" pour ma conception ?

R3 : Cela signifie que vous pouvez spécifier et acheter ces afficheurs dans une plage spécifique et étroite de luminosité (par exemple, un code de tri spécifique). Cela garantit que tous les afficheurs de votre série de production auront une luminosité presque identique, empêchant qu'une unité paraisse plus sombre ou plus lumineuse qu'une autre, ce qui est crucial pour la qualité du produit.

Q4 : Comment interpréter la spécification de déclassement du courant direct ?

R4 : Le courant continu maximal de 25 mA n'est garanti qu'à 25°C. Pour chaque degré Celsius au-dessus de 25°C, vous devez réduire le courant maximal de 0,33 mA. Si votre dispositif fonctionne à 60°C, le déclassement est (60-25)*0,33 = 11,55 mA. Par conséquent, le courant continu maximal sûr à 60°C est de 25 mA - 11,55 mA = 13,45 mA par segment.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un affichage voltmètre à un chiffre.Un concepteur crée un simple indicateur de panneau pour afficher 0-9. Il sélectionne le LTS-360KR pour sa clarté et son large angle de vision. Le système utilise un microcontrôleur avec une logique 5V. Le concepteur connecte les broches d'anode commune (1 & 6) au rail 5V via une seule résistance de limitation de courant dimensionnée pour le courant total possible (par exemple, lorsque le chiffre "8" est affiché, les 7 segments sont allumés). Alternativement, il les connecte directement au 5V et place des résistances de limitation de courant individuelles sur chacune des 8 broches cathodes (segments A-G et DP), chacune calculée pour un courant de segment de 10-15 mA. Les broches d'E/S du microcontrôleur, configurées en drain ouvert ou simplement réglées à un niveau logique bas, absorbent le courant vers la masse pour illuminer les segments. Le concepteur spécifie des pièces LTS-360KR d'un tri avec une intensité minimale de 800 µcd pour garantir une luminosité adéquate dans le boîtier du produit final. Il s'assure que la conception du PCB éloigne l'afficheur d'un régulateur de tension proche pour éviter un chauffage localisé qui pourrait réduire la luminosité.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Un afficheur sept segments est un assemblage de diodes électroluminescentes (LED) disposées en forme de huit. En illuminant sélectivement des segments spécifiques (étiquetés A à G), il peut former les dix chiffres arabes (0-9) et certaines lettres. Le LTS-360KR utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode (environ 2,1V) est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, un rouge super à ~639 nm. La configuration à anode commune simplifie le circuit de pilotage lors de l'utilisation de ports de microcontrôleur qui sont meilleurs pour absorber le courant que pour en fournir.

12. Tendances technologiques et contexte

Bien que les afficheurs sept segments restent omniprésents pour les lectures numériques, la technologie LED sous-jacente continue d'évoluer. L'AlInGaP représente une technologie mature et performante pour les LED rouges, oranges et jaunes. Les tendances actuelles en matière de technologie d'affichage incluent un passage aux boîtiers CMS (Composant Monté en Surface) pour l'assemblage automatisé, des modules multi-chiffres à plus haute densité, et l'intégration de pilotes et de contrôleurs dans le boîtier de l'afficheur. Il y a également un développement continu dans des matériaux comme le GaN (Nitrures de Gallium) pour le bleu et le vert, et l'utilisation de phosphores pour créer de la lumière blanche. Cependant, pour les indicateurs à un chiffre dédiés, à haute fiabilité et haute visibilité, les afficheurs AlInGaP traversants comme le LTS-360KR continuent d'être un choix robuste et optimal en raison de leur fiabilité éprouvée, de leurs excellentes caractéristiques optiques et de leur facilité d'utilisation dans le prototypage et certaines applications industrielles.