Fiche technique LTS-2801AJD - Afficheur LED rouge 0,28 pouces - Dimensions 14,0x19,0x8,5mm - Tension directe 2,6V - Puissance 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-2801AJD est un afficheur numérique alphanumérique à sept segments conçu pour les applications nécessitant une indication numérique claire et à faible consommation. Avec une hauteur de chiffre de 0,28 pouces (7,0 mm), il offre une excellente lisibilité dans un format compact. Le dispositif utilise des puces LED rouges à haute efficacité en Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP), fabriquées sur un substrat non transparent en Arseniure de Gallium (GaAs). Cette construction contribue à sa haute luminosité et à son contraste. L'afficheur présente un fond gris avec des marquages de segments blancs, améliorant le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage.

Son avantage principal réside dans sa conception optimisée pour un fonctionnement à faible courant. Les segments sont spécifiquement testés et appariés pour d'excellentes performances avec des courants aussi faibles que 1 mA par segment, ce qui le rend idéal pour les appareils alimentés par batterie ou à haute efficacité énergétique. Le dispositif bénéficie d'un large angle de vision et d'une fiabilité à semi-conducteurs, garantissant des performances constantes tout au long de sa durée de vie opérationnelle. Il est catégorisé selon l'intensité lumineuse et est proposé dans un boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS.

1.1 Caractéristiques principales

• Hauteur de chiffre de 0,28 pouce (7,0 mm) pour une visibilité claire.
• Apparence des segments continue et uniforme pour un aspect professionnel.
• Très faible besoin en puissance, fonctionne à partir de 1 mA par segment.
• Excellente apparence des caractères avec haute luminosité et haut contraste.
• Large angle de vision pour une flexibilité de montage et de visualisation.
• Fiabilité à semi-conducteurs sans pièces mobiles.
• L'intensité lumineuse est catégorisée (binning) pour des performances constantes.
• Boîtier sans plomb conforme aux normes environnementales RoHS.

1.2 Identification du dispositif

La référence LTS-2801AJD spécifie un dispositif avec des LED rouges haute efficacité AlInGaP, configuré en circuit à anode commune, et inclut un point décimal à droite.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement doit toujours être maintenu dans ces limites.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW maximum.
• Courant direct de crête par segment :100 mA maximum, en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms).
• Courant direct continu par segment :25 mA maximum à 25°C. Cette valeur se dégrade linéairement à 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) dépasse 25°C.
• Plage de température de fonctionnement :-35°C à +85°C.
• Plage de température de stockage :-35°C à +85°C.
• Température de soudure :L'unité peut supporter 260°C pendant 5 secondes maximum lors du soudage à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

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

• Intensité lumineuse moyenne par segment (I_V) :200 ucd (min), 600 ucd (typ) à un courant direct (I_F) de 1 mA. Ceci confirme son adéquation pour les applications à très faible courant.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :650 nm (typ) à I_F=20 mA, indiquant une couleur rouge vif.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :22 nm (typ) à I_F=20 mA.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :640 nm (typ) à I_F=20 mA.
• Tension directe par puce (V_F) :2,10 V (min), 2,60 V (max) à I_F=20 mA. Les concepteurs doivent tenir compte de cette chute de tension lors du calcul des résistances série ou de la conception des circuits de pilotage.
• Courant inverse par segment (I_R) :100 µA (max) à une tension inverse (V_R) de 5V.Note importante :Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement continu en polarisation inverse.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse :2:1 (max) pour les segments d'une zone éclairée similaire à I_F=1 mA, assurant une luminosité uniforme sur l'afficheur.
• Diaphonie :La spécification est inférieure à 2,5 %, minimisant l'illumination indésirable des segments adjacents.

3. Informations mécaniques et de boîtier

3.1 Dimensions du boîtier

Les dimensions globales du boîtier sont de 14,0 mm de largeur, 19,0 mm de hauteur et 8,5 mm de profondeur (broches exclues). Les tolérances dimensionnelles clés sont de ±0,25 mm sauf indication contraire. Les notes d'assemblage critiques incluent :

• La tolérance de décalage de l'extrémité des broches est de ±0,40 mm.
• Le diamètre de trou de CI recommandé pour les broches est de 1,0 mm.
• Les critères de qualité limitent les matériaux étrangers ou les bulles dans un segment à 10 mils (0,254 mm) et la contamination d'encre de surface à 20 mils (0,508 mm). La flexion du réflecteur doit être inférieure à 1 % de sa longueur.

3.2 Configuration des broches et schéma de circuit

L'afficheur a une configuration à 10 broches en ligne simple. Il est câblé en interne comme un dispositif à anode commune, ce qui signifie que les anodes de tous les segments LED sont connectées ensemble en interne et ramenées à deux broches (3 et 8) pour la redondance et une densité de courant plus faible. Le schéma de circuit interne montre clairement cette connexion d'anode commune à chacun des sept segments (A à G) et au point décimal (DP). Chaque cathode de segment a sa propre broche dédiée.

Table de connexion des broches :

1. Broche 1 : Cathode du segment E
2. Broche 2 : Cathode du segment D
3. Broche 3 : Anode Commune
4. Broche 4 : Cathode du segment C
5. Broche 5 : Cathode du Point Décimal (D.P.)
6. Broche 6 : Cathode du segment B
7. Broche 7 : Cathode du segment A
8. Broche 8 : Anode Commune
9. Broche 9 : Cathode du segment G
10. Broche 10 : Cathode du segment F

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes de performance typiques essentielles pour une analyse de conception détaillée. Bien que des points de données graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, ces courbes illustrent généralement la relation entre les paramètres clés. Les concepteurs doivent se référer aux graphiques originaux de la fiche technique pour des valeurs précises.

• Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V) :Cette courbe montre la relation non linéaire entre le courant traversant un segment LED et la tension à ses bornes. Elle est cruciale pour sélectionner la valeur correcte de la résistance limiteuse de courant afin d'atteindre la luminosité souhaitée sans dépasser le courant maximal nominal.
• Intensité lumineuse vs Courant direct :Ce graphique démontre comment la sortie lumineuse (en ucd ou mcd) augmente avec le courant direct. Il montre généralement une relation quasi linéaire dans la plage de fonctionnement normale, permettant aux concepteurs d'ajuster la luminosité en modifiant le courant.
• Intensité lumineuse vs Température ambiante :La sortie lumineuse des LED diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe aide les concepteurs à comprendre la dégradation de la luminosité à des températures de fonctionnement plus élevées, ce qui est critique pour les applications dans des environnements non climatisés.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant l'intensité lumineuse relative sur différentes longueurs d'onde, centré autour de la longueur d'onde de crête de 650 nm, confirmant la sortie de couleur rouge.

5. Directives de soudure et d'assemblage

5.1 Profil de soudure

Une soudure correcte est essentielle pour éviter les dommages thermiques aux puces LED et au boîtier plastique.

• Soudure automatisée (Vague/Reflow) :Le dispositif peut supporter une température de 260°C pendant 5 secondes à un point situé à 1/16 de pouce (1,6 mm) en dessous du plan d'assise (c'est-à-dire sur les broches). La température du corps de l'afficheur lui-même ne doit pas dépasser la température maximale nominale pendant l'assemblage.
• Soudure manuelle :Une température de pointe de fer à souder de 350°C ±30°C est spécifiée. Le temps de soudure sur chaque broche ne doit pas dépasser 5 secondes, mesuré à nouveau à 1/16 de pouce en dessous du plan d'assise.

Le respect de ces limites de temps et de température est essentiel pour éviter de faire fondre le boîtier plastique, d'endommager les liaisons internes ou de dégrader le matériau semi-conducteur de la LED.

6. Suggestions d'application et considérations de conception

6.1 Scénarios d'application typiques

Le LTS-2801AJD convient à une large gamme d'équipements électroniques nécessitant des affichages numériques clairs et à faible consommation. Les applications courantes incluent :

• Équipements de test et de mesure (multimètres, fréquencemètres).
• Appareils électroménagers (micro-ondes, fours, machines à café).
• Panneaux de contrôle industriel et instrumentation.
• Appareils alimentés par batterie comme les moniteurs portables ou les outils manuels.
• Prototypes de systèmes embarqués et kits éducatifs.

6.2 Considérations de conception critiques

• Limitation de courant :UTILISEZ TOUJOURS une résistance série limitant le courant pour chaque segment ou employez un circuit de pilotage à courant constant. La valeur de la résistance (R) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe de la LED (utilisez la valeur max pour la sécurité) et I_Fest le courant direct souhaité (par exemple, 1-20 mA).
• Multiplexage :Pour les afficheurs multi-chiffres, une technique de multiplexage est couramment utilisée pour contrôler plusieurs chiffres avec moins de broches d'E/S. Comme il s'agit d'un afficheur à anode commune, les chiffres sont sélectionnés en appliquant une tension positive à leur(s) broche(s) d'anode commune, tandis que les motifs de segments sont appliqués aux broches de cathode. Assurez-vous que le courant de crête pendant l'impulsion de multiplexage ne dépasse pas la valeur maximale absolue.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurez une ventilation adéquate si plusieurs afficheurs sont utilisés ou si le fonctionnement se fait à des courants plus élevés proches de la valeur nominale maximale. La dégradation linéaire du courant continu au-dessus de 25°C doit être respectée.
• Protection contre la tension inverse :Le circuit de pilotage doit être conçu pour empêcher l'application d'une tension inverse ou de pics de tension dépassant 5V aux cathodes des LED lors de la mise sous tension, de l'arrêt ou dans des environnements électriques bruyants. Une simple diode en parallèle avec la LED (cathode vers anode) peut fournir une protection, bien qu'elle affecte la tension directe.
• Angle de vision :Montez l'afficheur en tenant compte de son large angle de vision pour assurer une lisibilité optimale pour l'utilisateur final.

7. Tests de fiabilité

Le dispositif subit une série complète de tests de fiabilité basés sur les normes militaires (MIL-STD), industrielles japonaises (JIS) et internes pour garantir des performances et une durabilité à long terme. Les tests clés incluent :

• Test de durée de vie en fonctionnement (RTOL) :1000 heures de fonctionnement continu dans des conditions nominales maximales pour vérifier la stabilité des performances dans le temps.
• Tests de contrainte environnementale :Incluant le stockage à haute température/humidité (500 h à 65°C/90-95% HR), le stockage à haute température (1000 h à 105°C) et le stockage à basse température (1000 h à -35°C).
• Tests de contrainte thermique :Cycles thermiques (30 cycles entre -35°C et 105°C) et tests de choc thermique pour valider la robustesse face à la dilatation et à la contraction thermiques.
• Tests de soudabilité :La résistance à la soudure (10 sec à 260°C) et la soudabilité (5 sec à 245°C) garantissent que les broches peuvent supporter les processus d'assemblage standard.

8. Précautions et notes importantes

• Ce produit est destiné aux équipements électroniques généraux. Les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle, en particulier lorsque la défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (aviation, médical, systèmes de sécurité), nécessitent une consultation et une approbation préalables.
• Le fabricant n'est pas responsable des dommages résultant d'un fonctionnement en dehors des caractéristiques maximales absolues ou d'une mauvaise utilisation du produit.
• Dépasser le courant de pilotage recommandé ou la température de fonctionnement peut entraîner une dégradation sévère de la sortie lumineuse ou une défaillance prématurée.
• Le pilotage à courant constant est fortement recommandé par rapport au pilotage à tension constante pour assurer une intensité lumineuse constante et protéger les LED des pics de courant.
• La conception du circuit doit prendre en compte les performances de l'ensemble du système, y compris la stabilité de l'alimentation et le bruit électrique potentiel.

9. Comparaison et différenciation techniques

Le LTS-2801AJD se différencie sur le marché des afficheurs à un chiffre par plusieurs attributs clés :

• Fonctionnement à ultra-faible courant :Sa caractérisation et son appariement à 1 mA par segment constituent un avantage significatif pour les conceptions sensibles à la puissance, alors que de nombreux afficheurs comparables ne sont spécifiés qu'à 10-20 mA.
• Technologie AlInGaP :Comparée aux anciennes LED rouges GaAsP ou GaP, l'AlInGaP offre une efficacité plus élevée, ce qui se traduit par une luminosité plus grande pour le même courant ou une luminosité équivalente à un courant plus faible, contribuant à une durée de vie de la batterie plus longue.
• Binning d'intensité :La catégorisation par intensité lumineuse permet aux concepteurs de sélectionner des afficheurs avec une luminosité étroitement appariée, ce qui est critique pour les applications multi-chiffres où l'uniformité est visuellement importante.
• Suite de fiabilité robuste :Les tests approfondis selon les normes militaires et industrielles fournissent un degré élevé de confiance dans la longévité et les performances du produit sous contrainte.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?

R : Non. Vous devez utiliser une résistance limitant le courant en série avec chaque segment. Pour une alimentation de 5V et un V_Ftypique de 2,4V à 10 mA, la valeur de la résistance serait R = (5V - 2,4V) / 0,01A = 260 Ohms. Une résistance standard de 270 Ohms conviendrait. La broche du microcontrôleur agit comme un puits de courant (pour anode commune) ou une source (pour cathode commune).

Q : Quel est l'intérêt d'avoir deux broches d'anode commune (3 et 8) ?

R : Les deux broches sont connectées en interne. Elles servent à deux fins principales : 1) Réduire la densité de courant à travers une seule broche et une seule piste de CI lorsque tous les segments sont allumés (par exemple, affichant le chiffre '8'), et 2) Fournir une stabilité mécanique et une redondance lors du montage sur CI.

Q : Comment calculer la consommation totale de l'afficheur ?

R : Puissance par segment = V_F* I_F. Par exemple, à I_F=10 mA et V_F=2,4V, la puissance par segment est de 24 mW. Si les 7 segments du chiffre sont allumés (affichant '8'), la puissance totale est de 7 * 24 mW = 168 mW. Ceci est bien en deçà de la limite de 70 mW par segment mais doit être pris en compte pour l'alimentation et le pilote d'anode commune.

Q : Cet afficheur est-il adapté à une utilisation en extérieur ?

R : La plage de température de fonctionnement de -35°C à +85°C couvre de nombreuses conditions extérieures. Cependant, la fiche technique ne spécifie pas de degré de protection (IP) contre la poussière et l'eau. Pour une utilisation en extérieur, l'afficheur devrait probablement être placé derrière une vitre étanche ou dans un boîtier protecteur pour empêcher l'infiltration d'humidité et les dommages physiques.

11. Principe de fonctionnement

Un afficheur sept segments est une forme de dispositif d'affichage électronique composé de sept segments LED disposés en forme de huit. En allumant sélectivement des combinaisons spécifiques de ces segments (A à G), il peut représenter les chiffres 0-9 et certaines lettres (par exemple, A, C, E, F, H, L, P). Le LTS-2801AJD utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode (environ 2,0V) est appliquée aux bornes d'un segment LED (c'est-à-dire une tension positive sur l'anode commune par rapport à la cathode du segment), les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière) à une longueur d'onde caractéristique du matériau — dans ce cas, une lumière rouge d'environ 650 nm. Le substrat GaAs non transparent aide à réfléchir plus de lumière vers le haut de la puce, améliorant l'efficacité globale. Le fond gris et les marquages blancs absorbent la lumière ambiante, réduisant les réflexions et augmentant le contraste, rendant les segments rouges allumés plus brillants et plus nets.