Fiche technique de l'afficheur LED 7 segments LTC-2630AJD - Hauteur de chiffre 0,28 pouce - Rouge AlInGaP - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-2630AJD est un afficheur 7 segments triple chiffre compact et performant, conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique claire avec une faible consommation d'énergie. Sa fonction principale est de fournir une sortie numérique visuelle dans les appareils électroniques, l'instrumentation, l'électronique grand public et les panneaux de contrôle industriel. L'avantage fondamental de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technologie LED avancée AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), qui offre une efficacité et une luminosité supérieures par rapport aux matériaux traditionnels. Le marché cible comprend les concepteurs d'appareils portatifs à piles, les multimètres, les équipements de test et toute application où l'espace, l'efficacité énergétique et la lisibilité sont des contraintes critiques.

1.1 Caractéristiques et avantages fondamentaux

• Hauteur de chiffre :Caractérisé par une hauteur de caractère de 0,28 pouce (7,0 mm), offrant un bon équilibre entre taille et visibilité.
• Uniformité des segments :Fournit des segments continus et uniformes pour une excellente apparence des caractères et une bonne lisibilité.
• Fonctionnement basse consommation :Spécifiquement conçu pour une faible exigence en puissance, permettant un fonctionnement dans des conceptions sensibles à l'énergie.
• Performances optiques :Offre une luminosité et un contraste élevés, garantissant une visibilité claire même dans des environnements bien éclairés.
• Angle de vision :Propose un large angle de vision, rendant l'affichage lisible depuis diverses positions.
• Fiabilité :Bénéficie de la fiabilité inhérente à l'état solide de la technologie LED, sans pièces mobiles et avec une longue durée de vie opérationnelle.
• Assurance qualité :Les dispositifs sont catégorisés selon l'intensité lumineuse, garantissant des niveaux de luminosité cohérents entre les lots de production.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques du dispositif, tels que définis dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Mesurées à une température ambiante (Ta) de 25°C, les performances optiques sont définies dans des conditions de test spécifiques.

• Intensité lumineuse moyenne (Iv) :Varie d'un minimum de 200 μcd à un maximum typique de 600 μcd lorsqu'il est piloté par un courant direct (IF) de 1mA par segment. Ce paramètre est crucial pour déterminer la luminosité de l'afficheur dans des conditions de fonctionnement normales.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λp) :Caractéristique du matériau AlInGaP, bien qu'une valeur spécifique ne soit pas fournie dans le contenu extrait. Typiquement, les LED rouges AlInGaP émettent dans la plage 620-630nm.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :A une valeur maximale de 22 nm à IF=20mA, indiquant la pureté spectrale de la lumière rouge émise.
• Longueur d'onde dominante (λd) :Est de 640 nm à IF=20mA. C'est la longueur d'onde perçue par l'œil humain et qui définit la couleur comme une teinte spécifique de rouge.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (Iv-m) :A un rapport maximum de 2:1 entre les segments lorsqu'il est piloté à IF=10mA. Cela garantit l'uniformité de la luminosité sur tous les segments d'un chiffre.

2.2 Caractéristiques électriques

• Tension directe par segment (VF) :Varie de 2,1V (min) à 2,6V (max) à un courant direct de 20mA. C'est un paramètre clé pour concevoir le circuit de pilotage et calculer la dissipation de puissance.
• Courant inverse par segment (IR) :A une valeur maximale de 10 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée, indiquant de bonnes caractéristiques de diode.
• Capacité en faible courant :Une caractéristique significative est sa conception pour un fonctionnement à faible courant. Les segments sont appariés et testés pour d'excellentes performances à des courants aussi bas que 1mA par segment, ce qui est directement applicable aux appareils alimentés par batterie.

2.3 Valeurs maximales absolues et gestion thermique

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

• Dissipation de puissance par segment :Maximum de 70 mW.
• Courant direct de crête par segment :100 mA, mais uniquement dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms).
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Cette valeur se dégrade linéairement à un taux de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante dépasse 25°C. Cette dégradation est critique pour la conception thermique.
• Tension inverse par segment :Maximum de 5V.
• Plage de température de fonctionnement :-35°C à +85°C.
• Plage de température de stockage :-35°C à +85°C.

3. Système de tri et de catégorisation

La fiche technique indique que les dispositifs sont"catégorisés selon l'intensité lumineuse."Cela implique un processus de tri.

• Tri par intensité lumineuse :Les dispositifs sont testés et triés en groupes (bacs) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à un courant de test standard (probablement 1mA ou 10mA). Cela garantit que les concepteurs reçoivent des afficheurs avec des niveaux de luminosité cohérents, ce qui est vital pour les afficheurs multi-chiffres où l'uniformité est clé.
• Tri par tension directe :Bien que non explicitement indiqué, la plage VF donnée (2,1V à 2,6V) suggère qu'il peut y avoir des variations de tension directe. Pour les applications critiques, il est recommandé de consulter le fabricant pour les détails spécifiques de tri.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux"Courbes caractéristiques électriques / optiques typiques."Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, les courbes standard pour de telles LED incluraient typiquement :

• Courbe IV (Courant-Tension) :Montre la relation entre le courant direct (IF) et la tension directe (VF). Elle est non linéaire, avec une tension de seuil d'environ 1,8-2,0V pour les LED rouges AlInGaP.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (Iv-IF) :Cette courbe montre comment la luminosité augmente avec le courant. Elle est généralement linéaire à faible courant mais peut saturer à des courants plus élevés en raison des effets thermiques.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante (Iv-Ta) :Montre comment la luminosité diminue lorsque la température ambiante augmente. Ceci est crucial pour concevoir des systèmes fonctionnant sur toute la plage de température.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à la longueur d'onde dominante (640 nm) et la largeur spectrale.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions physiques

Le dessin du boîtier est référencé. Les notes clés incluent que toutes les dimensions sont en millimètres, avec des tolérances standard de ±0,25 mm (0,01 pouce) sauf indication contraire. L'afficheur a une face grise avec des segments blancs pour un contraste élevé.

5.2 Configuration des broches et circuit interne

Le dispositif est de typeanode commune multiplexéeavec un point décimal à droite. Le brochage du boîtier 16 broches est le suivant :

• Broche 1 : Cathode D
• Broche 2 : Anode Commune (Chiffre 1)
• Broche 3 : Cathode D.P. (Point Décimal)
• Broche 4 : Cathode E
• Broche 5 : Anode Commune (Chiffre 2)
• Broche 6 : Cathode C
• Broche 7 : Cathode G
• Broche 8 : Anode Commune (Chiffre 3)
• Broches 9, 10, 11, 13, 14 : Non Connecté (N/C)
• Broche 12 : Cathode B
• Broche 15 : Cathode A
• Broche 16 : Cathode F

Le schéma de circuit interne montre que les segments de chaque chiffre (A-G, DP) partagent une connexion d'anode commune pour ce chiffre spécifique. Cette architecture multiplexée réduit le nombre de broches de pilotage requises de 24 (3 chiffres * 8 segments) à 11 (3 anodes + 8 cathodes).

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

• Soudage par refusion :La température de soudure maximale autorisée est de 260°C. Cette température doit être appliquée pendant une durée maximale de 3 secondes, mesurée à un point situé à 1,6mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise du composant. Dépasser ces limites peut endommager les puces LED ou le boîtier.
• Soudage manuel :Si un soudage manuel est nécessaire, un fer à souder à température contrôlée doit être utilisé avec un temps d'opération rapide (typiquement < 3 secondes par broche) pour éviter les dommages thermiques.
• Conditions de stockage :Les dispositifs doivent être stockés dans la plage de température de stockage spécifiée de -35°C à +85°C dans un environnement sec pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer un "effet pop-corn" pendant la refusion.

7. Recommandations d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Instrumentation portable :Multimètres, thermomètres, tachymètres où la faible consommation d'énergie est primordiale.
• Électronique grand public :Affichages d'équipement audio, radios-réveils, panneaux de contrôle d'appareils électroménagers.
• Contrôles industriels :Compteurs de panneau pour l'affichage de tension, de courant ou de variables de processus.
• Marché secondaire automobile :Affichages pour jauges auxiliaires (suralimentation, tension, température).

7.2 Considérations de conception et circuits de pilotage

• Pilote de multiplexage :Un microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage d'afficheur dédié doit être utilisé pour activer séquentiellement les trois anodes communes (Chiffres 1, 2, 3) tout en fournissant les signaux de cathode appropriés pour les segments souhaités. La fréquence de rafraîchissement doit être suffisamment élevée (>60Hz) pour éviter le scintillement visible.
• Limitation de courant :Des résistances de limitation de courant externes sont obligatoires pour chaque ligne de cathode (ou intégrées dans le CI pilote) pour définir le courant direct (par exemple, 1mA, 10mA, 20mA) en fonction de la luminosité souhaitée et du budget de puissance. La valeur de la résistance est calculée en utilisant R = (Vcc - VF) / IF.
• Dissipation de puissance :Assurez-vous que le courant direct continu par segment ne dépasse pas le maximum dégradé pour la température ambiante la plus élevée de l'application.
• Environnement de visualisation :Le contraste élevé et le large angle de vision le rendent adapté aux applications où l'afficheur peut être vu sous un angle ou à la lumière ambiante.

8. Comparaison et différenciation technique

Comparé à d'autres technologies d'afficheur 7 segments :

• vs. LED rouges standard GaAsP/GaP :Le matériau AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, résultant en une sortie plus lumineuse au même courant ou une luminosité équivalente à un courant plus faible. Il a également généralement une meilleure stabilité thermique.
• vs. Affichages LCD :Les LED sont émettrices, produisant leur propre lumière, les rendant lisibles dans l'obscurité sans rétroéclairage. Elles ont également un temps de réponse beaucoup plus rapide et une plage de température de fonctionnement plus large. Cependant, elles consomment généralement plus d'énergie que les LCD réfléchissants.
• vs. Affichages à chiffres plus grands :La taille de 0,28 pouce offre un encombrement compact idéal pour les conceptions à espace limité tout en maintenant une bonne lisibilité à des distances de vision courtes à moyennes.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un courant continu constant sans multiplexage ?
A : Techniquement oui, mais c'est très inefficace. Piloter statiquement les trois chiffres nécessiterait 24 canaux indépendants à courant limité (3 chiffres * 8 segments). La conception à anode commune multiplexée est destinée à être pilotée avec un schéma de multiplexage temporel pour minimiser le nombre de broches et la consommation d'énergie.

Q : Quel est le but des broches "Non Connecté" ?
A : Les broches N/C sont probablement présentes pour la stabilité mécanique du boîtier ou pour la compatibilité avec une empreinte standard de 16 broches utilisée pour d'autres variantes d'afficheur (par exemple, avec des emplacements de point décimal différents ou des versions à quatre chiffres). Elles ne doivent pas être connectées dans le circuit.

Q : Comment calculer la valeur appropriée de la résistance de limitation de courant ?
A : Utilisez la formule R = (Tension d'alimentation - Tension directe de la LED) / Courant direct souhaité. Par exemple, avec une alimentation de 5V (Vcc), une VF typique de 2,4V et un IF souhaité de 10mA : R = (5V - 2,4V) / 0,010A = 260 Ohms. Utilisez la valeur standard la plus proche (par exemple, 270 Ohms). Considérez toujours la VF maximale (2,6V) pour vous assurer que le courant minimum est acceptable.

Q : Le point décimal est-il piloté séparément ?
A : Oui. Le point décimal (D.P.) a sa propre cathode dédiée (Broche 3). Il n'est pas lié aux cathodes de segment d'un chiffre spécifique. Dans un schéma de multiplexage, il serait allumé lorsque sa cathode est mise à bas niveau pendant la période d'activation de n'importe quel chiffre où le point décimal doit être visible.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un voltmètre numérique basse consommation
Un concepteur crée un voltmètre portable à 3 chiffres alimenté par une pile 9V. Les exigences clés sont une longue durée de vie de la batterie et une lisibilité claire.

• Sélection des composants :Le LTC-2630AJD est choisi pour sa capacité en faible courant (fonctionne à 1-2mA/segment) et l'efficacité de l'AlInGaP.
• Circuit de pilotage :Un microcontrôleur basse consommation avec pilotes LCD/segments intégrés est sélectionné. Il est configuré pour multiplexer les trois chiffres à une fréquence de rafraîchissement de 100Hz.
• Réglage du courant :Le courant de segment est réglé à 1,5mA via les puits de courant constants du microcontrôleur ou des résistances externes. À ce courant, l'intensité lumineuse est bien dans la plage spécifiée, fournissant une luminosité adéquate.
• Calcul de puissance :Avec 8 segments (7 + DP) allumés par chiffre, et 3 chiffres multiplexés, le courant total moyen est d'environ (8 segments * 1,5mA) = 12mA. Combiné avec le microcontrôleur et le circuit de mesure, cela permet une durée de vie prolongée de la batterie.
• Résultat :Le produit final atteint un affichage de tension à 3 chiffres clair avec une excellente longévité de la batterie, répondant aux objectifs de conception directement permis par les caractéristiques de faible courant de cet afficheur.

11. Introduction au principe technologique

Le LTC-2630AJD est basé sur la technologie semi-conductriceAlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium)cultivée sur un substrat non transparent d'Arséniure de Gallium (GaAs). Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode 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, le rouge à 640 nm. Le substrat non transparent aide à améliorer le contraste en absorbant la lumière parasite, contribuant à l'apparence "face grise et segments blancs" de l'afficheur. Le format 7 segments est un motif standardisé où des LED individuelles (segments) sont disposées pour former tous les chiffres décimaux et certaines lettres lorsqu'elles sont sélectivement allumées.

12. Tendances et perspectives technologiques

L'évolution des afficheurs LED 7 segments continue de se concentrer sur plusieurs domaines clés :

• Efficacité accrue :La recherche en science des matériaux vise à améliorer l'efficacité quantique interne de l'AlInGaP et d'autres semi-conducteurs composés (comme l'InGaN pour d'autres couleurs), produisant une luminosité plus élevée à des courants plus faibles, prolongeant encore la durée de vie de la batterie.
• Miniaturisation :Il y a une tendance vers des hauteurs de chiffre plus petites pour les appareils ultra-compacts, parallèlement à une photolithographie améliorée pour maintenir la définition et la clarté des segments.
• Intégration :Les modules d'affichage intègrent de plus en plus le CI pilote, les résistances de limitation de courant et parfois un microcontrôleur dans un seul boîtier ou assemblage PCB, simplifiant le processus de conception pour les ingénieurs.
• Options de couleur :Bien que cette fiche technique concerne un afficheur rouge, les principes sous-jacents de multiplexage et de conditionnement s'appliquent aux afficheurs utilisant d'autres technologies LED pour le vert, le bleu, le jaune ou même des combinaisons RVB en couleur complète.
• Technologies alternatives :Bien que les LED dominent dans de nombreuses applications, la technologie OLED (LED organique) fait son entrée dans les petits afficheurs segmentés, offrant des profils potentiellement plus fins et des angles de vision plus larges, bien qu'avec des caractéristiques de durée de vie et de pilotage différentes.

Le LTC-2630AJD représente une solution mature, fiable et hautement optimisée dans ce paysage technologique, en particulier pour les applications privilégiant l'efficacité énergétique et la robustesse.