Fiche technique de l'afficheur LED LTS-3861JD 0,3 pouces Hyper Rouge - Hauteur de chiffre 7,62mm - Tension directe 2,6V - Puissance 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-3861JD est un afficheur sept segments compact à un chiffre, conçu pour les applications nécessitant une indication numérique claire avec une faible consommation d'énergie. Sa fonction principale est de fournir une lecture numérique hautement lisible. Le dispositif utilise la technologie avancée des semi-conducteurs AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), spécifiquement des puces Hyper Rouge cultivées sur un substrat GaAs. Ce choix technologique est fondamental pour atteindre ses principales caractéristiques de performance : une luminosité et une efficacité élevées dans le spectre rouge. Le design visuel présente un fond gris clair avec des segments blancs, un choix délibéré pour améliorer le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Le produit est catégorisé comme un afficheur bas courant, le rendant adapté aux systèmes électroniques alimentés par batterie ou soucieux de l'énergie.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

L'afficheur intègre plusieurs caractéristiques de conception qui contribuent à ses performances et à sa fiabilité :

• Hauteur de chiffre de 0,30 pouce (7,62 mm) :Offre une taille de caractère standard et facilement lisible pour les panneaux de mesure, l'instrumentation et l'électronique grand public.
• Segments continus et uniformes :Assure un éclairage cohérent sur chaque segment, conduisant à une apparence de caractère professionnelle et nette, sans points sombres ou irrégularités.
• Faible besoin en puissance :Conçu pour l'efficacité, permettant un fonctionnement dans des circuits où le budget énergétique est une contrainte critique.
• Excellente apparence des caractères et contraste élevé :La combinaison de l'émission Hyper Rouge, du fond gris clair et des segments blancs produit des chiffres nets et bien définis.
• Haute luminosité :Le système de matériaux AlInGaP est connu pour son haut rendement lumineux, résultant en une sortie lumineuse même à des courants de commande plus faibles.
• Large angle de vision :Le boîtier et la conception de la puce facilitent la visibilité depuis un large éventail d'angles, ce qui est essentiel pour les afficheurs pouvant être vus hors axe.
• Fiabilité à l'état solide :En tant que dispositif à base de LED, il offre une longue durée de vie opérationnelle, une résistance aux chocs et aucune pièce mobile, contrairement aux afficheurs mécaniques.
• Catégorisé pour l'intensité lumineuse :Les unités sont triées ou testées pour la cohérence de la sortie lumineuse, aidant à la conception où une luminosité uniforme sur plusieurs chiffres est requise.
• Boîtier sans plomb (conforme RoHS) :Fabriqué conformément aux réglementations environnementales limitant les substances dangereuses.

1.2 Identification du dispositif

La référence LTS-3861JD désigne spécifiquement un dispositif avec des puces AlInGaP Hyper Rouge dans une configuration à anode commune, comportant un point décimal à droite. Cette convention de nommage permet aux concepteurs de sélectionner précisément la couleur, la polarité et les options souhaitées.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse objective détaillée des paramètres électriques et optiques spécifiés dans la fiche technique. Comprendre ces valeurs est essentiel pour une conception de circuit appropriée et pour garantir la fiabilité à long terme.

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 de puissance par segment :70 mW. C'est la puissance maximale admissible qui peut être dissipée sous forme de chaleur par un seul segment LED en fonctionnement continu en courant continu. La dépasser peut entraîner une surchauffe et une dégradation accélérée du matériau semi-conducteur.
• Courant direct de crête par segment :90 mA (à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion de 0,1 ms). Cette valeur est uniquement pour un fonctionnement en impulsions. La courte largeur d'impulsion et le faible cycle de service empêchent une accumulation de chaleur significative, permettant un courant instantané plus élevé que la valeur en courant continu.
• Courant direct continu par segment :25 mA (à 25°C), déclassement linéaire de 0,28 mA/°C. C'est le paramètre clé pour un fonctionnement en courant continu ou à cycle de service élevé. Le facteur de déclassement est crucial : lorsque la température ambiante (Ta) augmente, le courant continu maximal sûr diminue. Par exemple, à 85°C, le courant max serait d'environ : 25 mA - [0,28 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 25 mA - 16,8 mA = 8,2 mA.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +105°C. Le dispositif peut fonctionner et être stocké dans cette plage complète, bien que les performances électriques varient avec la température.
• Conditions de soudure :Le soudage par refusion doit être effectué avec le point de soudure à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise, pendant un maximum de 3 secondes à 260°C. Cela évite une contrainte thermique excessive sur le boîtier plastique et les connexions internes.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test standard à Ta=25°C. Ils définissent le comportement du dispositif dans un circuit.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :200-600 μcd (microcandelas) à I_F=1mA. C'est la sortie lumineuse. La large plage (200-600) indique un processus de tri ; des unités spécifiques se situeront dans cette plage. Les concepteurs doivent tenir compte de cette variation si une luminosité uniforme est critique.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :650 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est la plus grande. Elle se situe dans la région du rouge profond du spectre.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :639 nm (typique). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui correspond à la couleur de la lumière. Elle est souvent plus proche de la perception visuelle que la longueur d'onde de crête.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (typique). Cela mesure l'étalement des longueurs d'onde émises. Une valeur de 20 nm indique une couleur rouge relativement pure et monochromatique.
• Tension directe par puce (V_F) :2,10 (Min), 2,60 (Typ) Volts à I_F=20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit. Elle est cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant. Le pilote doit fournir au moins 2,6V pour surmonter cette chute avant que le courant ne circule significativement.
• Courant inverse par segment (I_R) :100 μA (Max) à V_R=5V. C'est le faible courant de fuite qui circule lorsque la LED est polarisée en inverse. La fiche technique note explicitement que cette condition est uniquement à des fins de test et que le dispositif ne doit pas fonctionner en continu sous polarisation inverse.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse :2:1 (Max). Pour les segments d'un même chiffre (surface lumineuse similaire), la luminosité du segment le moins lumineux ne sera pas inférieure à la moitié de la luminosité du segment le plus lumineux. Cela garantit une uniformité visuelle.
• Diaphonie :< 2,5%. Cela spécifie la quantité de lumière parasite émise par un segment censé être éteint, lorsqu'un segment adjacent est commandé. Une valeur faible est importante pour une définition claire des caractères.

3. Explication du système de tri

La fiche technique indique que le dispositif est \"Catégorisé pour l'intensité lumineuse\". Cela implique un processus de tri, bien que des codes de tri spécifiques ne soient pas fournis dans ce document. En général, les fabricants de LED testent et trient les produits en fonction de paramètres clés pour assurer la cohérence. Pour un afficheur comme le LTS-3861JD, les critères de tri principaux incluent probablement :

• Tri par intensité lumineuse :Comme la plage I_Vest de 200-600 μcd, les unités sont probablement regroupées en plages d'intensité plus étroites (par ex., 200-300, 300-400 μcd, etc.). L'achat dans le même tri garantit une luminosité uniforme sur un afficheur multi-chiffres.
• Tri par tension directe (V_F) :Bien que non explicitement mentionné, V_Fpeut également être triée. L'appariement de V_Faide à concevoir des circuits de commande de courant plus simples et plus uniformes, surtout lorsque plusieurs segments/chiffres sont commandés en parallèle.
• Tri par longueur d'onde/couleur :Les longueurs d'onde dominante (639 nm) et de crête (650 nm) sont données comme typiques. Des tris de couleur plus serrés peuvent être disponibles pour garantir une teinte rouge cohérente sur toutes les unités d'une application.

Les concepteurs doivent consulter le fabricant pour des informations détaillées sur le tri si les exigences de l'application nécessitent une haute uniformité.

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 dans des conditions non standard. Bien que les courbes spécifiques ne soient pas incluses dans le texte fourni, leur contenu typique et leur importance sont analysés ci-dessous :

• Courant direct vs Tension directe (I_F-V_F) :Cette courbe non linéaire montre la relation entre la tension appliquée et le courant résultant. Elle démontre la caractéristique de mise en conduction exponentielle d'une LED. Le \"coude\" de cette courbe se situe autour de la V_Ftypique (2,6 V). Cette courbe est vitale pour concevoir des pilotes à courant constant, car un petit changement de tension peut provoquer un grand changement de courant et, par conséquent, de luminosité et de dissipation de puissance.
• Intensité lumineuse vs Courant direct (I_V-I_F) :Cela montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant de commande. Elle est généralement linéaire sur une large plage mais saturera à des courants très élevés en raison de l'affaiblissement thermique et d'efficacité. Cette courbe aide les concepteurs à choisir le courant de fonctionnement pour atteindre la luminosité souhaitée tout en restant dans les limites de puissance.
• Intensité lumineuse vs Température ambiante (I_V-T_a) :La sortie lumineuse de la LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe quantifie ce déclassement. Elle est critique pour les applications fonctionnant dans des environnements à haute température, car l'afficheur peut paraître plus sombre.
• Courbe de distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant la courbe en forme de cloche centrée autour de 650 nm avec une demi-largeur de 20 nm. Cela définit les caractéristiques de couleur précises de l'émission \"Hyper Rouge\".

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier et tolérances

Le dessin mécanique spécifie la taille physique et la disposition des broches. Les notes clés de la fiche technique 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 ±0,40 mm, ce qui est important pour le placement des trous sur le PCB.
• Le diamètre de trou de PCB recommandé est de 1,10 mm pour accueillir les broches avec un jeu suffisant pour la soudure.
• Les critères de contrôle qualité sont spécifiés pour les défauts visuels : matière étrangère sur un segment (≤10 mils), bulles dans le segment (≤10 mils), flexion du réflecteur (≤1% de la longueur) et contamination de l'encre de surface (≤20 mils).

5.2 Connexion des broches et identification de la polarité

Le dispositif a une configuration à 10 broches en ligne simple. Le schéma de circuit interne et la table des broches confirment qu'il s'agit d'un type àanode commune. Cela signifie que les anodes (côtés positifs) de tous les segments LED sont connectées ensemble en interne et ramenées aux broches 1 et 6 (qui sont également connectées ensemble). Chaque cathode de segment (côté négatif) a sa propre broche dédiée (A, B, C, D, E, F, G, DP). Pour allumer un segment, la ou les broches d'anode commune doivent être connectées à une alimentation positive (via une résistance de limitation de courant ou un pilote), et la broche de cathode correspondante doit être mise à un potentiel inférieur (typiquement la masse). Le point décimal à droite (DP) est sur la broche 7.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est essentielle pour la fiabilité. Sur la base des valeurs maximales absolues :

• Soudure par refusion :Suivre le profil spécifié : la température maximale du corps du composant ne doit pas dépasser la valeur nominale, avec un temps de soudure à la température de pointe (260°C) limité à 3 secondes. La règle du plan d'assise à 1/16 de pouce aide à éviter une exposition directe à la chaleur du corps plastique.
• Soudure manuelle :Si nécessaire, utiliser un fer à souder à température contrôlée avec une pointe fine. Limiter le temps de contact à 3 secondes par broche. Éviter d'appliquer une contrainte mécanique sur les broches ou le boîtier pendant la soudure.
• Nettoyage :Utiliser des agents de nettoyage compatibles avec le matériau plastique de l'afficheur. Éviter le nettoyage par ultrasons sauf approbation explicite, car il peut endommager la structure interne.
• Conditions de stockage :Stocker dans la plage de température spécifiée (-35°C à +105°C) dans un environnement à faible humidité et anti-statique pour éviter l'absorption d'humidité et les dommages par décharge électrostatique.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

Le LTS-3861JD est bien adapté aux applications nécessitant une lecture numérique unique et claire avec une faible consommation :

• Panneaux de mesure et instrumentation :Affichages de tension, courant, température ou fréquence sur les équipements de test, alimentations ou contrôleurs industriels.
• Électronique grand public :Affichage pour horloges, minuteries, appareils électroménagers ou équipements audio.
• Dispositifs médicaux :Lectures simples sur des moniteurs portables ou de chevet où la faible consommation et la fiabilité sont essentielles.
• Automobile (après-vente) :Affichages pour jauges auxiliaires (voltmètre, température d'huile).

7.2 Considérations de conception critiques

• La limitation de courant est obligatoire :Les LED sont des dispositifs commandés en courant. Une résistance de limitation de courant en série doit être utilisée pour chaque broche de cathode (ou un circuit intégré pilote LED dédié) pour définir le courant direct (I_F). La valeur de la résistance est calculée comme R = (V_alim- V_F) / I_F. Toujours utiliser la V_Fmaximale (2,6 V) de la fiche technique pour une conception conservatrice afin de garantir que le courant ne dépasse pas la limite.
• Gestion thermique :Respecter la courbe de déclassement du courant avec la température. Dans les environnements à température ambiante élevée, réduire le courant de commande en conséquence. Assurer une ventilation adéquate autour de l'afficheur sur le PCB.
• Multiplexage pour plusieurs chiffres :Bien qu'il s'agisse d'un composant à un chiffre, la conception à anode commune est intrinsèquement adaptée au multiplexage. Dans un système multi-chiffres, l'anode commune de chaque chiffre est commandée séquentiellement à haute fréquence, tandis que les cathodes de segment sont partagées. Cela réduit considérablement le nombre de broches d'E/S requises sur un microcontrôleur.
• Angle de vision :Positionner l'afficheur en tenant compte de son large angle de vision pour assurer la lisibilité pour l'utilisateur final.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé à d'autres technologies d'afficheurs sept segments, l'utilisation de puces AlInGaP Hyper Rouge par le LTS-3861JD offre des avantages distincts :

• vs. LED rouges traditionnelles GaAsP ou GaP :La technologie AlInGaP offre généralement un rendement lumineux et une luminosité plus élevés à courant de commande égal, ainsi qu'une meilleure stabilité thermique et une durée de vie plus longue.
• vs. LED rouges à haute efficacité (HER) :Le terme \"Hyper Rouge\" désigne souvent un point de couleur rouge spécifique et plus profond (autour de 639-650 nm de longueur d'onde dominante) qui peut paraître plus vif et saturé par rapport à certaines LED rouges standard.
• vs. Affichages LCD :Contrairement aux LCD, cet afficheur LED est émissif - il produit sa propre lumière. Cela le rend clairement visible dans des conditions de faible luminosité ou d'obscurité sans rétroéclairage, et il offre un angle de vision beaucoup plus large et un temps de réponse plus rapide.
• vs. Affichages à chiffres plus grands :La taille de 0,3 pouce offre un bon équilibre entre lisibilité et compacité, s'adaptant là où des chiffres plus grands de 0,5 ou 0,8 pouce seraient trop encombrants.

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

Q1 : Puis-je commander cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?

R : Non. Il n'est pas recommandé de connecter une LED directement à une broche logique. La broche du microcontrôleur ne peut pas fournir une limitation de courant précise et pourrait être endommagée par la demande de puits/source de courant. Utilisez toujours une résistance de limitation de courant ou un circuit pilote dédié. Pour une alimentation de 5V et un I_Fcible de 10 mA, la résistance serait R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohms.

Q2 : Pourquoi y a-t-il deux broches d'anode commune (1 et 6) ?

R : Elles sont connectées en interne. Avoir deux broches assure une stabilité mécanique, une meilleure distribution du courant si plusieurs segments sont allumés simultanément, et une flexibilité de routage sur le PCB. Vous pouvez connecter l'une ou les deux à votre alimentation positive.

Q3 : Que signifie le \"Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse de 2:1\" pour ma conception ?

R : Cela signifie qu'au sein d'une unité physique, le segment le moins lumineux pourrait être deux fois moins lumineux que le segment le plus lumineux. Si votre conception utilise plusieurs chiffres LTS-3861JD, vous devez demander des pièces du même tri d'intensité lumineuse à votre fournisseur pour garantir une uniformité de luminositéentreles chiffres, car le rapport 2:1 ne s'applique qu'en interne.

Q4 : Le courant inverse nominal est de 100 µA à 5V. Est-il acceptable de polariser occasionnellement l'afficheur en inverse ?

R : La fiche technique indique que la condition de tension inverse est \"uniquement pour le test IR\" et qu'il \"ne peut pas continuer à fonctionner dans cette situation.\" Vous devez concevoir votre circuit pour éviter la polarisation inverse pendant le fonctionnement normal, car une tension inverse soutenue peut dégrader la LED.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'une lecture de voltmètre DC à un chiffre (0-9V)

Un concepteur crée un voltmètre simple pour afficher 0-9V par pas de 1V en utilisant un microcontrôleur (MCU). Le MCU a un CAN pour lire la tension et des broches GPIO pour commander l'afficheur.

1. Conception du circuit :Les broches d'anode commune (1 & 6) sont connectées au rail d'alimentation positif du MCU (par ex., 3,3V ou 5V) via une seule résistance de limitation de courant ?No.Une meilleure pratique est d'utiliser un transistor (par ex., un PNP ou un N-FET à niveau logique) commandé par une broche MCU pour contrôler l'anode commune, permettant au logiciel d'allumer/éteindre le chiffre entier. Chaque cathode de segment (broches 2,3,4,5,7,8,9,10) est connectée à une broche GPIO du MCU, chacune via sa proprerésistance de limitation de courant individuelle. Cela permet un contrôle de luminosité par segment et est plus sûr qu'une seule résistance sur l'anode commune.
2. Calcul de la résistance :Pour une alimentation de 5V, I_Fcible = 10 mA, et en utilisant V_Fmax = 2,6 V : R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohms (utiliser une valeur standard de 220 ou 270 Ohms). Placer une résistance sur chacune des 8 lignes de cathode.
3. Logiciel :Le code du MCU convertit la lecture du CAN en un chiffre (0-9). Il utilise une table de correspondance pour associer le chiffre au motif des cathodes de segment (A-G) qui doivent être activées (mises à la masse). Il active le transistor d'anode commune, puis configure les broches de cathode en conséquence. Pour multiplexer plusieurs chiffres de ce type, le code ferait défiler rapidement chaque chiffre.
4. Vérification thermique :À 10 mA par segment et Ta=25°C, la puissance par segment = 10 mA * 2,6 V = 26 mW, bien en dessous du maximum de 70 mW. Si les 7 segments du chiffre '8' sont allumés, la dissipation totale du dispositif est d'environ 182 mW, ce qui est acceptable mais nécessite de vérifier l'élévation de température locale du PCB.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTS-3861JD fonctionne sur le principe fondamental del'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. La région active utilise une hétérostructure AlInGaP. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction (environ 2,6 V) est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Là, ils se recombinent de manière radiative - ce qui signifie que l'énergie libérée lorsqu'un électron tombe dans un trou est convertie directement en un photon (particule de lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour dicte la longueur d'onde (couleur) des photons émis, dans ce cas, dans la plange ~639-650 nm (rouge). Chaque segment du chiffre est une puce LED séparée ou un ensemble de puces câblées en série/parallèle, contrôlé par sa propre broche de cathode.

12. Tendances et évolutions technologiques

Le domaine des afficheurs LED continue d'évoluer. Bien que le LTS-3861JD représente une technologie mature et fiable, les tendances plus larges influençant cette catégorie de produits incluent :

• Efficacité accrue :La recherche continue en science des matériaux vise à améliorer l'efficacité quantique interne (IQE) et l'efficacité d'extraction de la lumière de l'AlInGaP et d'autres semi-conducteurs composés, conduisant à des afficheurs plus lumineux à courants plus faibles ou ayant une autonomie de batterie plus longue.
• Miniaturisation :Il y a une constante poussée pour des pas de pixel plus petits et une densité plus élevée, bien que pour les afficheurs sept segments standard, la taille de 0,3 pouce reste un cheval de bataille populaire.
• Intégration :Les tendances incluent l'intégration du circuit pilote LED (puits de courant constant, logique de multiplexage) directement dans le module ou le boîtier d'afficheur, simplifiant la conception externe pour l'ingénieur final.
• Expansion de la gamme de couleurs :Bien qu'il s'agisse d'un afficheur monochrome rouge, la science des matériaux sous-jacente pour les LED rouges soutient directement le développement des afficheurs LED pleine couleur et des réseaux de micro-LED, où les micro-LED rouges, vertes et bleues sont combinées.
• Facteurs de forme flexibles et novateurs :La recherche sur les substrats flexibles pourrait éventuellement conduire à des afficheurs sept segments pliables ou incurvés, bien que cela soit plus pertinent pour les technologies OLED ou micro-LED plus récentes que pour les LED conditionnées traditionnelles.

Le LTS-3861JD, avec sa technologie AlInGaP éprouvée et ses spécifications claires, reste une solution robuste et efficace pour les applications nécessitant un affichage numérique simple, fiable et basse consommation.