Fiche technique LTS-5703AJS - Afficheur LED jaune 0,56 pouce - Hauteur de chiffre 14,22mm - Tension directe 2,6V - Puissance 40mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-5703AJS est un module d'afficheur sept segments LED haute performance et basse consommation. Sa fonction principale est de fournir une sortie numérique et alphanumérique limitée claire et lumineuse dans les dispositifs électroniques. L'application principale se trouve dans l'instrumentation, l'électronique grand public et les panneaux de contrôle industriel où des affichages numériques fiables et à faible courant sont requis.

Le dispositif est positionné comme une solution offrant une excellente lisibilité et une efficacité énergétique. Ses avantages principaux découlent de l'utilisation du matériau semi-conducteur avancé AlInGaP, qui procure une luminosité élevée et une bonne pureté de couleur à des courants d'attaque relativement bas par rapport aux technologies plus anciennes.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les caractéristiques clés qui définissent la position de marché de ce produit incluent une hauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,22 mm), offrant un bon équilibre entre taille et visibilité. Les segments sont continus et uniformes, assurant une apparence esthétique agréable des caractères. Le dispositif nécessite une faible puissance, le rendant adapté aux applications alimentées par batterie ou soucieuses de l'énergie. Il délivre une luminosité et un contraste élevés, couplés à un large angle de vision, garantissant la lisibilité depuis diverses positions. La construction à l'état solide offre une fiabilité inhérente. Enfin, les dispositifs sont catégorisés selon l'intensité lumineuse, permettant un appariement cohérent de la luminosité dans les afficheurs multi-chiffres.

Le marché cible inclut les concepteurs d'équipements de test portables, de multimètres numériques, de radios-réveils, de panneaux de contrôle d'appareils électroménagers et de tout système embarqué nécessitant un affichage numérique simple à commande directe.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

Cette section fournit une analyse objective détaillée des paramètres techniques du dispositif tels que définis dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

La performance optique est centrale pour la fonction de l'afficheur. Le dispositif utilise des puces LED jaunes AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium). Elles sont fabriquées sur un substrat GaAs non transparent, ce qui aide à diriger la lumière vers l'avant et peut améliorer le contraste. Le boîtier a une face gris clair avec des segments blancs, une combinaison conçue pour améliorer le contraste lorsque les segments ne sont pas allumés.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Varie d'un minimum de 320 µcd à une valeur typique de 700 µcd pour un courant direct (I_F) de seulement 1mA. Ce courant d'attaque exceptionnellement bas pour une telle luminosité est une spécification clé, permettant une consommation électrique système très faible.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :Typiquement 588 nm, la plaçant dans la région jaune du spectre visible.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Typiquement 15 nm, indiquant une bande passante spectrale relativement étroite, ce qui contribue à une couleur jaune pure.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Typiquement 587 nm, correspondant étroitement à la longueur d'onde de crête.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse :Spécifié à 2:1 maximum dans des conditions de zone lumineuse similaire à I_F=1mA. Cela signifie que la luminosité des différents segments dans un même dispositif, ou entre dispositifs, ne variera pas de plus d'un facteur deux, assurant une apparence uniforme.

Il est important de noter que l'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'un capteur et d'un filtre qui approximent la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, assurant que les valeurs correspondent à la perception visuelle humaine.

2.2 Paramètres électriques

Les caractéristiques électriques définissent l'interface entre l'afficheur et le circuit de commande.

• Tension directe par segment (V_F) :Typiquement 2,6V avec un maximum de 2,6V à I_F=20mA. Le minimum est de 2,05V. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit de commande peut fournir au moins 2,6V pour atteindre la luminosité nominale à 20mA.
• Courant inverse par segment (I_R) :Maximum 100 µA pour une tension inverse (V_R) de 5V. Ce paramètre est important pour la protection du circuit ; dépasser la tension inverse nominale peut endommager la LED.
• Courant direct continu par segment :La valeur absolue maximale est de 25 mA. Cependant, un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C s'applique linéairement à partir de 25°C. Cela signifie qu'à des températures ambiantes plus élevées, le courant continu maximal autorisé doit être réduit pour éviter la surchauffe et une défaillance prématurée.
• Courant direct de crête :Peut être pulsé jusqu'à 60 mA dans des conditions spécifiques (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms). Cela permet des schémas de multiplexage ou une suralimentation brève pour augmenter la luminosité.
• Dissipation de puissance par segment :Le maximum absolu est de 40 mW. Cette limite thermique, combinée au déclassement du courant, est critique pour la fiabilité.

2.3 Caractéristiques thermiques et environnementales

Les limites opérationnelles du dispositif sont définies par des plages de température.

• Plage de température de fonctionnement :-35°C à +105°C. Cette large plage le rend adapté à une utilisation dans divers environnements, depuis l'entreposage frigorifique industriel jusqu'aux boîtiers d'équipements chauds.
• Plage de température de stockage :-35°C à +105°C.
• Condition de soudure :Spécifie que pendant l'assemblage, la température du corps du dispositif ne doit pas dépasser la température maximale nominale. La directive est de souder à 260°C pendant 3 secondes avec le point de soudure situé au moins 1/16 de pouce (environ 1,6mm) en dessous du plan d'assise du boîtier.

3. Explication du système de classement

La fiche technique indique que les dispositifs sont "catégorisés selon l'intensité lumineuse." Cela fait référence à un processus de classement. Bien que des codes de classement spécifiques ne soient pas fournis dans ce document, la catégorisation typique pour de tels afficheurs implique le tri des unités fabriquées sur la base de l'intensité lumineuse mesurée à un courant de test standard (par exemple, 1mA ou 20mA).

Les unités sont regroupées en classes avec des valeurs d'intensité minimale et maximale définies. Cela permet aux clients de sélectionner des classes pour leur application, assurant une cohérence de luminosité sur tous les chiffres d'un afficheur multi-chiffres. Par exemple, un concepteur pourrait spécifier que tous les afficheurs doivent provenir d'une classe avec I_Ventre 500 µcd et 600 µcd à 1mA. Le rapport d'appariement d'intensité de 2:1 spécifié est la variation maximale autorisée au sein d'un seul dispositif ou potentiellement au sein d'une classe standard.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des "Courbes caractéristiques électriques/optiques typiques." Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, nous pouvons déduire leur contenu standard et leur importance.

4.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

Cette courbe fondamentale montre la relation entre le courant traversant un segment LED et la tension à ses bornes. Elle est non linéaire. La V_Ftypique de 2,6V à 20mA est un point sur cette courbe. La courbe aide les concepteurs à dimensionner correctement les résistances de limitation de courant et à comprendre les exigences en tension du circuit de commande, en particulier en multiplexage où le courant moyen diffère du courant instantané.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Ce graphique est crucial pour le contrôle de la luminosité. Il montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant. Elle est typiquement linéaire sur une plage mais saturera à des courants très élevés. La capacité de piloter les segments à seulement 1mA est une caractéristique clé, et cette courbe montrerait la luminosité relative à ce point par rapport au pilotage typique à 20mA.

4.3 Intensité lumineuse vs. Température ambiante

La sortie lumineuse d'une LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe quantifie ce déclassement. Elle est essentielle pour les applications fonctionnant à des températures ambiantes élevées pour s'assurer que l'afficheur reste suffisamment lumineux sur toute la plage de fonctionnement.

4.4 Distribution spectrale

Un graphique montrant l'intensité lumineuse relative en fonction des longueurs d'onde, centré autour du pic de 588 nm avec la demi-largeur de 15 nm. Cela définit la teinte exacte du jaune.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et dessin

Le dispositif a un empreinte standard d'afficheur sept segments à un chiffre à 10 broches. La fiche technique inclut un dessin coté détaillé. Les notes clés spécifient que toutes les dimensions sont en millimètres, avec des tolérances standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Une note spécifique mentionne une tolérance de décalage de l'extrémité des broches de +0,4 mm, ce qui est important pour le placement des trous de PCB et les processus de soudure à la vague.

5.2 Connexion des broches et identification de la polarité

Le dispositif utilise une configuration àcathode commune. Cela signifie que toutes les cathodes (bornes négatives) des segments LED individuels sont connectées ensemble en interne. Il y a deux broches de cathode commune (broches 3 et 8), qui sont connectées en interne. Cette conception à deux broches aide à la distribution du courant et à la conception du PCB. Les anodes (bornes positives) pour chaque segment (A, B, C, D, E, F, G, et le Point Décimal) sont sur des broches séparées. Le brochage spécifique est : 1:E, 2:D, 3:Cathode Commune, 4:C, 5:P.D., 6:B, 7:A, 8:Cathode Commune, 9:F, 10:G.

5.3 Schéma de circuit interne

Le diagramme fourni confirme visuellement l'architecture à cathode commune, montrant toutes les LED des segments avec leurs anodes sur des broches individuelles et leurs cathodes reliées ensemble aux broches 3 et 8.

6. Directives de soudure et d'assemblage

La section des valeurs absolues maximales fournit des données d'assemblage critiques. La condition de soudure spécifiée est standard dans l'industrie pour les composants traversants : une température maximale du fer à souder de 260°C pour une durée n'excédant pas 3 secondes, avec le joint de soudure situé au moins 1,6mm en dessous du corps du boîtier pour minimiser le transfert de chaleur vers les puces LED et les liaisons internes. Pendant tout processus d'assemblage impliquant de la chaleur (comme la soudure à la vague ou la réparation manuelle), la température de l'unité d'affichage elle-même ne doit pas dépasser sa température de stockage maximale nominale. Une manipulation appropriée pour éviter les décharges électrostatiques (ESD) est également une précaution standard, bien que non explicitement énoncée, pour les dispositifs LED.

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques

Pour un afficheur à cathode commune, le circuit de commande connecte typiquement les broches de cathode commune à la masse. Chaque broche d'anode de segment est connectée à une alimentation en tension positive (V_CC) via une résistance de limitation de courant. La valeur de la résistance est calculée en utilisant R = (V_CC - V_F) / I_F. Par exemple, avec une alimentation de 5V, une V_F de 2,6V, et un I_F souhaité de 10mA, la résistance serait (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohms. L'afficheur peut être piloté directement par les broches d'E/S d'un microcontrôleur si elles peuvent fournir le courant requis (par exemple, 10-20mA par segment), nécessitant souvent des transistors de commande externes ou des circuits intégrés dédiés pour le multiplexage de plusieurs chiffres.

7.2 Considérations et notes de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours des résistances en série. Ne connectez jamais une LED directement à une source de tension.
• Multiplexage :Pour piloter plusieurs chiffres, un schéma de multiplexage est utilisé où les chiffres sont illuminés un à la fois rapidement. Le courant de crête peut être plus élevé (jusqu'à la valeur nominale de 60mA) pour compenser le cycle de service plus faible, maintenant la luminosité perçue.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique mais considérez la position prévue de l'utilisateur lors du montage de l'afficheur.
• Appariement de luminosité :Pour les afficheurs multi-chiffres, utilisez des dispositifs de la même classe d'intensité lumineuse ou mettez en œuvre un calibrage logiciel de la luminosité en utilisant la MLI si la variation est notable.
• Conception basse puissance :Tirez parti de la capacité de pilotage à 1mA pour les applications sensibles à la batterie. La luminosité à 1mA (min 320 µcd) est souvent suffisante pour une utilisation en intérieur.

8. Comparaison et différenciation technique

Le LTS-5703AJS se différencie principalement par satechnologie AlInGaPet sonfonctionnement à très faible courant. Comparé aux anciennes LED rouges GaAsP ou GaP, l'AlInGaP offre une efficacité plus élevée, conduisant à une luminosité plus grande au même courant ou à une luminosité équivalente à un courant beaucoup plus faible. Comparé aux LED rouges haute luminosité contemporaines, la couleur jaune peut offrir une meilleure visibilité ou une moindre fatigue oculaire dans certaines applications. Sa faible V_F(comparée aux LED bleues ou blanches) est également un avantage dans les systèmes basse tension. La catégorisation par intensité offre un avantage dans les applications nécessitant une uniformité par rapport aux afficheurs de commodité simples non classés.

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

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec une logique 3,3V ?

R : Oui. La V_F typique est de 2,6V, donc une alimentation de 3,3V fournit une marge suffisante. Calculez la résistance série en conséquence : par exemple, pour 10mA, R = (3,3 - 2,6) / 0,01 = 70 Ohms.

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

R : Elles sont connectées en interne. Avoir deux broches aide à répartir le courant total de cathode (qui est la somme des courants de tous les segments illuminés) sur deux pistes de PCB et deux joints de soudure, améliorant la fiabilité et réduisant potentiellement la chute de tension.

Q : Les spécifications montrent un courant continu max de 25mA mais une condition de test de 20mA pour V_F. Lequel dois-je utiliser pour la conception ?

R : Le chiffre de 20mA est la condition de test standard pour rapporter les caractéristiques typiques comme V_F et la longueur d'onde. Pour un fonctionnement fiable à long terme, il est prudent de concevoir pour un courant continu égal ou inférieur à 20mA, surtout si la température ambiante devrait être supérieure à 25°C, en respectant la courbe de déclassement.

Q : Comment obtenir la même luminosité si je multiplexe 4 chiffres ?

R : Avec un cycle de service de 1/4, vous devez multiplier le courant de segment instantané par 4 pour obtenir le même courant moyen et donc une luminosité perçue similaire. Si vous voulez une moyenne de 5mA par segment, vous pulserez chaque segment à 20mA. Assurez-vous que ce courant pulsé (20mA) et la dissipation de puissance instantanée qui en résulte sont dans les limites des valeurs maximales absolues (crête 60mA, 40mW).

10. Exemple de cas d'utilisation pratique

Cas de conception : Un thermomètre numérique portable à 4 chiffres.

L'objectif de conception est une longue durée de vie de la batterie et une lisibilité claire. Le microcontrôleur a des E/S et un budget de puissance limités.

Mise en œuvre :Utilisez quatre afficheurs LTS-5703AJS dans une configuration multiplexée. Connectez toutes les anodes de segment correspondantes (A, B, C...) ensemble sur les quatre chiffres. La cathode commune de chaque chiffre est contrôlée par un transistor NPN séparé piloté par une broche de microcontrôleur. Le microcontrôleur parcourt en cycle l'allumage de la cathode d'un chiffre à la fois tout en envoyant le motif de segment pour ce chiffre sur les lignes d'anode communes. Pour économiser l'énergie, le courant de commande est réglé à 5mA en moyenne. En utilisant le multiplexage avec un cycle de service de 1/4, le courant instantané par segment est réglé à 20mA (5mA * 4). Ceci est dans la limite de crête de 60mA. La luminosité perçue sera bonne, et la consommation de puissance moyenne par segment est très faible, prolongeant considérablement la durée de vie de la batterie par rapport à l'utilisation d'afficheurs nécessitant 10-20mA de courant continu par segment.

11. Introduction au principe technologique

Le LTS-5703AJS est basé sur le matériau semi-conducteurAlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium)cultivé sur un substrat deGaAs (Arséniure de Gallium). Dans une LED, lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. L'émission jaune (~587-588 nm) est obtenue avec un rapport spécifique d'aluminium, d'indium et de gallium. Le substrat GaAs non transparent absorbe la lumière parasite, améliorant le contraste en empêchant la réflexion interne qui pourrait illuminer les segments non allumés. La configuration à cathode commune simplifie le circuit de commande en permettant à un seul interrupteur (par exemple, un transistor) de contrôler l'état marche/arrêt de tout le chiffre pendant le multiplexage.

12. Tendances et contexte technologiques

Bien que les afficheurs sept segments LED restent vitaux pour des applications spécifiques, la tendance plus large dans la technologie d'affichage s'est déplacée vers des formats à matrice de points (pour l'alphanumérique et les graphiques) et des modules intégrés avec contrôleur (comme OLED ou TFT). Cependant, la niche pour les afficheurs numériques simples, robustes, à faible coût, basse consommation, haute luminosité et à commande directe persiste. L'évolution au sein de cette niche se concentre sur la science des matériaux (comme l'AlInGaP remplaçant les matériaux plus anciens pour une meilleure efficacité), des tensions et courants de fonctionnement plus bas, un packaging amélioré pour une fiabilité accrue et des plages de température plus larges, et des versions à montage en surface pour l'assemblage automatisé. Le LTS-5703AJS représente un point mature dans cette évolution, offrant un équilibre entre performance et praticité pour ses usages prévus. Les développements futurs pourraient intégrer des résistances de limitation de courant ou une logique simple en interne, mais pour de nombreuses applications simples, la simplicité du composant de base reste un avantage clé.