Fiche technique LTS-546AJG - Afficheur 7 segments LED 0,52 pouces - Hauteur de chiffre 13,2 mm - Vert (AlInGaP) - Tension directe 2,6 V - Dissipation 70 mW - Documentation technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-546AJG est un module d'affichage alphanumérique 7 segments à un chiffre. Sa fonction principale est de fournir une lecture numérique ou alphanumérique limitée claire et lisible dans les équipements électroniques. La technologie de base repose sur le matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) déposé sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs), conçu pour émettre une lumière verte. Ce choix de matériau est important car les LED AlInGaP sont connues pour leur haute efficacité et luminosité dans la partie rouge à jaune-vert du spectre. Le dispositif présente une face avant grise avec des délimitations de segments blanches, ce qui améliore le contraste et l'apparence des caractères sous diverses conditions d'éclairage. Il est catégorisé selon l'intensité lumineuse, ce qui signifie que les dispositifs sont triés et classés en fonction de leur flux lumineux mesuré pour garantir l'uniformité dans les applications où plusieurs afficheurs sont utilisés côte à côte.

1.1 Caractéristiques clés et avantages principaux

• Taille du chiffre :Une hauteur de chiffre de 0,52 pouce (13,2 mm) offre un équilibre entre lisibilité et compacité, adaptée aux panneaux de mesure, équipements de test et appareils grand public.
• Qualité optique :L'afficheur offre des segments continus et uniformes avec une luminosité et un contraste élevés, résultant en une excellente apparence des caractères.
• Angle de vision :Il bénéficie d'un large angle de vision, garantissant que l'affichage reste lisible même lorsqu'il est vu depuis des positions hors axe.
• Efficacité énergétique :Il a une faible consommation d'énergie, le rendant adapté aux appareils alimentés par batterie ou soucieux de l'énergie.
• Fiabilité :En tant que dispositif à semi-conducteur, il offre une haute fiabilité et une longue durée de vie opérationnelle par rapport aux afficheurs mécaniques ou à vide.
• Conformité environnementale :Le boîtier est sans plomb, fabriqué conformément à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses).

1.2 Identification et configuration du dispositif

La référence LTS-546AJG spécifie un dispositif avec des puces LED vertes AlInGaP dans une configuration à anode commune. La mention "Rt. Hand Decimal" indique l'inclusion d'un point décimal à droite. Dans un afficheur à anode commune, toutes les anodes (bornes positives) des segments LED sont connectées ensemble en interne. Pour allumer un segment spécifique, sa broche de cathode (borne négative) correspondante doit être mise à la masse (connectée à la terre ou à une basse tension) tandis que l'anode commune est maintenue à une tension positive. Cette configuration est courante et simplifie souvent la conception du circuit lors de l'utilisation de microcontrôleurs ou de pilotes à transistor en puits.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces limites n'est pas garanti.

• Dissipation par segment :70 mW maximum. Dépasser cette valeur peut provoquer une surchauffe et une défaillance catastrophique.
• Courant direct crête par segment :60 mA en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Cette valeur est pour de brèves impulsions à fort courant utilisées en multiplexage.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Ce courant doit être déclassé linéairement de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) dépasse 25°C. Par exemple, à 50°C, le courant continu maximum serait d'environ 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA.
• Plages de température :La plage de température de fonctionnement et de stockage est de -35°C à +85°C.
• Condition de soudure :La soudure à la vague ou par refusion doit être effectuée avec le point de soudure à 1/16 de pouce (≈1,6 mm) en dessous du plan d'assise pendant 3 secondes maximum à 260°C.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test spécifiées (Ta=25°C).

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Varie de 200 µcd (minimum) à 577 µcd (typique) à un courant direct (I_F) de 1 mA. L'intensité lumineuse est mesurée avec un filtre correspondant à la courbe de réponse photopique de la CIE, avec une tolérance de ±15%.
• Paramètres de longueur d'onde :
  • Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) : 571 nm (à I_F=20mA).
  • Longueur d'onde dominante (λ_d) : 572 nm (à I_F=20mA), avec une tolérance de ±1 nm. C'est la longueur d'onde unique de lumière monochromatique qui correspondrait à la couleur perçue de la LED par l'œil humain.
  • Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) : 15 nm (à I_F=20mA). Ceci indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une lumière plus monochromatique.
• Tension directe par puce (V_F) :2,1V à 2,6V à I_F=20mA, avec une tolérance de ±0,1V. C'est un paramètre critique pour la conception du circuit de pilotage.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 100 µA à une tension inverse (V_R) de 5V. Ce test est uniquement pour la caractérisation ; le fonctionnement en polarisation inverse continue est interdit.
• Rapport d'homogénéité d'intensité lumineuse :2:1 maximum pour les segments d'un même afficheur. Cela signifie que le segment le plus lumineux ne doit pas être plus de deux fois plus lumineux que le segment le moins lumineux dans les mêmes conditions d'attaque, assurant ainsi l'uniformité.
• Diaphonie :Spécifiée à ≤ 2,5%. Cela fait référence à l'illumination non désirée d'un segment lorsqu'un segment adjacent est activé, causée par des fuites optiques ou électriques internes.

3. Explication du système de classement (binning)

La fiche technique indique explicitement que le dispositif est "Catégorisé selon l'intensité lumineuse." Cela implique un processus de binning où les LED fabriquées sont testées et triées en groupes (bins) en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant de test standard. Ceci est crucial pour les applications utilisant plusieurs afficheurs, car cela évite des différences de luminosité perceptibles entre les unités. Les concepteurs doivent spécifier ou s'assurer de recevoir des afficheurs du même bin ou de bins adjacents pour maintenir une cohérence visuelle sur un produit. Bien que non détaillé dans cet extrait, le binning peut également s'appliquer à la tension directe (V_F) et à la longueur d'onde dominante (λ_d), cette dernière ayant une tolérance indiquée de ±1 nm.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux "Courbes typiques des caractéristiques électriques / optiques" qui sont essentielles pour comprendre le comportement du dispositif au-delà des spécifications ponctuelles. Elles incluent typiquement :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation entre la tension directe et le courant direct. Elle est non linéaire, avec une tension de seuil (environ 1,8-2,0V pour l'AlInGaP) en dessous de laquelle très peu de courant circule. La courbe aide à concevoir un circuit de limitation de courant approprié.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (I_Vvs. I_F) :Montre comment le flux lumineux augmente avec le courant d'attaque. Il est généralement linéaire à faible courant mais peut saturer à des courants plus élevés en raison de l'échauffement et de la baisse d'efficacité.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Montre comment le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction augmente. Ceci est critique pour concevoir des systèmes fonctionnant sur une large plage de températures.
• Distribution spectrale :Un graphique de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à 571nm et la demi-largeur de 15nm.

Ces courbes permettent aux ingénieurs d'optimiser les conditions d'attaque pour des objectifs spécifiques de luminosité, d'efficacité et de durée de vie.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

L'afficheur est conforme à un style standard DIP (Dual In-line Package) traversant. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres, avec des tolérances générales de ±0,25 mm sauf indication contraire.
• La tolérance de décalage de l'extrémité des broches est de ±0,4 mm.
• Des limites de contrôle qualité sont fixées pour les corps étrangers (≤10 mil), la contamination par l'encre (≤20 mil) et les bulles dans le segment (≤10 mil).
• La flexion du réflecteur est limitée à ≤1% de sa longueur.

Le dessin dimensionnel précis (non entièrement détaillé dans le texte) définirait la hauteur totale, la largeur, la profondeur, la taille du chiffre, les dimensions des segments, et l'espacement et le diamètre précis des 10 broches.

5.2 Brochage et identification de la polarité

Le dispositif a une configuration à 10 broches (la broche 1 est marquée "Non connectée"). Le schéma de circuit interne et la table de brochage montrent une conception à anode commune avec deux broches d'anode commune (3 et 8). Les cathodes des segments sont attribuées à des broches spécifiques : E(1), D(2), C(4), DP(5), B(6), A(7), F(9), G(10). L'identification correcte de la broche 1 (souvent indiquée par une encoche, un biseau ou un point sur le boîtier) est essentielle pour une orientation correcte lors du montage sur PCB.

6. Directives de soudure, assemblage et stockage

6.1 Soudure et assemblage

La condition de soudure maximale est spécifiée. Pour la soudure manuelle, un fer à souder à température contrôlée doit être utilisé pour éviter de dépasser la limite de 260°C au niveau des broches. La note met en garde contre l'utilisation d'outils ou de méthodes inadaptés qui appliquent une force anormale sur le corps de l'afficheur. De plus, si un film décoratif est appliqué sur la surface de l'afficheur, il ne doit pas être pressé fermement contre un panneau avant, car une force externe pourrait le déplacer.

6.2 Conditions de stockage

Un stockage approprié est vital pour éviter l'oxydation des broches et l'absorption d'humidité.

• Pour les afficheurs LED (traversants) :Stocker dans l'emballage d'origine à une température de 5°C à 30°C et en dessous de 60% d'HR. S'il est stocké en dehors d'un sac barrière à l'humidité ou si le sac a été ouvert pendant >6 mois, un séchage à 60°C pendant 48 heures est recommandé avant utilisation, l'assemblage devant être terminé dans la semaine.
• Principe général :Éviter les stocks à long terme. Consommer les stocks rapidement. Un stockage non conforme peut nécessiter un replaquage des broches oxydées avant utilisation.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Applications cibles et précautions

Cet afficheur est destiné aux équipements électroniques ordinaires : équipements de bureau, dispositifs de communication et appareils ménagers. Il est explicitement indiqué qu'une consultation est requise pour les applications exigeant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par exemple, systèmes d'aviation, médicaux). Les concepteurs doivent respecter les valeurs maximales absolues.

7.2 Considérations de conception critiques

• Méthode de pilotage :Le pilotage en courant constant est fortement recommandé par rapport au pilotage en tension constante pour garantir une intensité lumineuse et une longévité constantes, car la luminosité d'une LED est fonction du courant, et non de la tension.
• Limitation de courant :Le circuit de pilotage doit être conçu pour s'adapter à toute la plage de tension directe (2,1V à 2,6V) pour délivrer le courant prévu à tous les dispositifs.
• Gestion thermique :Le courant de fonctionnement sûr doit être déclassé en fonction de la température ambiante maximale. Un courant excessif ou une température élevée entraîne une dégradation sévère de la lumière ou une défaillance prématurée.
• Protection contre la polarisation inverse :Le circuit doit protéger contre les tensions inverses et les surtensions lors des cycles d'alimentation pour éviter la migration métallique et l'augmentation du courant de fuite.
• Protection environnementale :Éviter les changements rapides de température dans des environnements humides pour empêcher la condensation sur l'afficheur.
• Cohérence dans les configurations multi-afficheurs :Toujours utiliser des afficheurs du même bin d'intensité pour éviter une luminosité (teinte) inégale sur une lecture à plusieurs chiffres.

8. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux technologies plus anciennes comme les afficheurs à incandescence ou à fluorescence sous vide (VFD), le LTS-546AJG offre une fiabilité supérieure à l'état solide, une consommation d'énergie plus faible et une meilleure résistance aux chocs/vibrations. Sur le marché des afficheurs à segments LED, son utilisation de la technologie AlInGaP pour la lumière verte offre une efficacité plus élevée et potentiellement un flux lumineux plus important que les anciennes LED vertes au GaP (Phosphure de Gallium). La configuration à anode commune est l'un des deux types standards (l'autre étant la cathode commune), et le choix entre eux dépend principalement de la configuration de sortie du circuit intégré de pilotage ou du microcontrôleur (source de courant vs. puits de courant).

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

1. Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?R : La longueur d'onde de crête est la longueur d'onde unique au point le plus haut du spectre d'émission. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspondrait à la couleur perçue de la LED. Elles sont souvent proches mais pas identiques, surtout pour les spectres plus larges.
2. Q : Pourquoi le pilotage en courant constant est-il recommandé ?R : Le flux lumineux d'une LED est directement proportionnel au courant direct. Une source de courant constant compense les variations de tension directe (V_F) entre les dispositifs et avec la température, garantissant une luminosité stable et uniforme.
3. Q : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?R : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant ou un circuit de pilotage dédié. Le connecter directement dépasserait très probablement le courant continu maximum, détruisant la LED. La valeur de la résistance est calculée comme R = (V_alimentation- V_F) / I_F.
4. Q : Que signifie "catégorisé selon l'intensité lumineuse" pour ma conception ?R : Cela signifie que vous devez spécifier à votre fournisseur que vous avez besoin d'unités du même code de bin, surtout si vous utilisez plusieurs afficheurs dans un produit, pour garantir que tous les chiffres aient une luminosité homogène.

10. Exemple d'application pratique

Scénario : Conception d'un affichage simple pour voltmètre numérique.Le convertisseur analogique-numérique d'un microcontrôleur lit une tension. Le micrologiciel convertit cette valeur en un nombre décimal. Pour l'afficher sur le LTS-546AJG, le microcontrôleur utiliserait un circuit intégré de pilotage (comme un registre à décalage 74HC595 avec des résistances de limitation de courant ou un pilote LED dédié comme le MAX7219). Les broches d'anode commune seraient connectées à une alimentation positive (par exemple, 5V via un transistor en multiplexage). Le microcontrôleur mettrait séquentiellement les broches de cathode des segments appropriés à la masse (bas) pour former le chiffre souhaité. Le circuit de pilotage serait conçu pour fournir un courant constant de 15-20 mA par segment, bien dans la limite continue de 25 mA, avec des résistances calculées sur la base du pire cas V_Fde 2,6V. Pour un voltmètre à plusieurs chiffres, des afficheurs du même bin d'intensité seraient utilisés.

11. Principe de fonctionnement

Le LTS-546AJG fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée (anode positive par rapport à la cathode), les électrons du matériau n-type AlInGaP/GaAs se recombinent avec les trous du matériau p-type. Cet événement de recombinaison libère 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 définit la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le vert autour de 572 nm. Chacun des sept segments (plus le point décimal) contient une ou plusieurs de ces micropuces LED. La configuration à anode commune connecte en interne toutes les anodes, nécessitant un contrôle externe des cathodes individuelles.

12. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs 7 segments restent un incontournable pour les lectures numériques, le domaine plus large de la technologie d'affichage LED évolue. Les tendances incluent :Miniaturisation et intégration :Développement d'afficheurs à pas plus petits et de type COB (Chip-On-Board).Matériaux avancés :Recherche continue sur des matériaux plus efficaces comme le Nitrure de Gallium (GaN) pour des gammes de couleurs plus larges et des efficacités plus élevées, bien que l'AlInGaP reste dominant pour le rouge-ambre-jaune-vert haute efficacité.Afficheurs intelligents :Intégration de circuits intégrés de pilotage, de mémoire et d'interfaces de communication (I2C, SPI) directement dans le module d'affichage, simplifiant la conception du système.Facteurs de forme flexibles et non conventionnels :Développement d'afficheurs à segments pliables ou incurvés pour des conceptions de produits novatrices. Le LTS-546AJG représente une solution mature, fiable et optimisée pour son créneau d'application spécifique, équilibrant performance, coût et disponibilité.