Fiche technique de l'afficheur LED LTS-3403LJG - Hauteur de chiffre 0,8 pouce - Vert AlInGaP - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-3403LJG est un module d'affichage sept segments à un chiffre haute performance, conçu pour des lectures numériques claires dans diverses applications électroniques. Sa fonction principale est de fournir une sortie de caractère numérique hautement lisible. L'avantage fondamental de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technologie semi-conductrice Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour les puces LED. Ce système de matériaux est reconnu pour produire une émission lumineuse à haut rendement dans le spectre du vert au rouge, offrant une luminosité et une pureté de couleur supérieures aux technologies plus anciennes. L'afficheur présente un fond gris avec des segments blancs, ce qui améliore le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Sa faible consommation d'énergie et sa compatibilité avec les circuits intégrés standards le rendent adapté à un large marché cible, incluant l'électronique grand public, l'instrumentation industrielle, les équipements de test et de mesure, et les systèmes embarqués où une indication numérique fiable et à faible puissance est requise.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les principales métriques de performance sont définies dans des conditions de test standard à une température ambiante (Ta) de 25°C. L'Intensité lumineuse moyenne (Iv)est spécifiée avec un minimum de 320 µcd, une valeur typique de 900 µcd, et aucun maximum indiqué, lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (IF) de 1mA. Ce paramètre indique la luminosité perçue des segments allumés. La sortie lumineuse est catégorisée, ce qui signifie que les dispositifs sont triés selon leur intensité lumineuse mesurée, garantissant une homogénéité des niveaux de luminosité pour les lots de production.

Les caractéristiques de couleur sont définies par la longueur d'onde. LaLongueur d'onde d'émission de crête (λp)est typiquement de 571 nanomètres (nm) à IF=20mA, ce qui place la lumière émise fermement dans la région verte du spectre visible. LaLongueur d'onde dominante (λd)est typiquement de 572 nm, une métrique étroitement liée décrivant la couleur perçue. LaDemi-largeur de raie spectrale (Δλ)est typiquement de 15 nm, indiquant une bande passante spectrale relativement étroite, ce qui contribue à une couleur verte pure et saturée. L'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'un capteur et d'un filtre étalonnés sur la courbe de réponse photopique de la CIE, garantissant que les valeurs correspondent à la perception visuelle humaine.

2.2 Paramètres électriques

Les spécifications électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement. LaTension directe par segment (VF)a une valeur typique de 2,6V et un maximum de 2,6V lorsque IF=10mA. C'est un paramètre critique pour la conception du circuit de limitation de courant. LeCourant inverse par segment (IR)est d'un maximum de 100 µA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée, indiquant le courant de fuite à l'état éteint.

LesCaractéristiques absolues maximalesdéfinissent les limites pour un fonctionnement sûr. Le courant direct continu maximal par segment est de 25 mA. Un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C s'applique linéairement à partir de 25°C, ce qui signifie que le courant continu autorisé diminue lorsque la température ambiante dépasse 25°C pour éviter les dommages thermiques. La tension inverse maximale par segment est de 5V. Dépasser ces valeurs peut causer des dommages permanents au dispositif.

2.3 Caractéristiques thermiques

La gestion thermique est impliquée par la spécification de déclassement pour le courant direct continu. Le dispositif est conçu pour unePlage de température de fonctionnementde -35°C à +85°C et unePlage de température de stockageidentique. LaTempérature de soudurespécifie que le dispositif peut supporter 260°C pendant 3 secondes à un point situé à 1/16 de pouce (environ 1,6mm) en dessous du plan d'assise pendant les processus de soudure à la vague ou par refusion. Le respect de cette directive est crucial pour éviter d'endommager les puces LED internes et les fils de connexion.

3. Explication du système de tri

La fiche technique indique explicitement que le dispositif esttrié selon l'intensité lumineuse. Cela signifie qu'en cours de fabrication, les afficheurs LED sont testés et triés dans différentes catégories en fonction de leur sortie lumineuse mesurée à un courant de test standard (typiquement 1mA, selon la spécification Iv). Ce processus de tri garantit que les utilisateurs finaux reçoivent des produits avec des niveaux de luminosité homogènes, ce qui est vital pour les applications où plusieurs chiffres sont utilisés côte à côte pour éviter des variations notables d'intensité des segments. Bien que le document ne détaille pas les codes ou plages de tri spécifiques, cette pratique garantit un niveau de performance minimum (320 µcd) et regroupe les dispositifs ayant des caractéristiques de sortie similaires.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence auxCourbes typiques des caractéristiques électriques/optiques. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans l'extrait de texte, de telles courbes sont standard dans la documentation LED. Elles incluent typiquement :

• Courbe Courant direct (IF) vs Tension directe (VF) :Elle montre la relation non linéaire entre le courant et la tension, essentielle pour concevoir le circuit de pilotage correct. La tension de seuil est typiquement autour de la VF indiquée de 2,05-2,6V.
• Courbe Intensité lumineuse (Iv) vs Courant direct (IF) :Ce graphique illustre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant de pilotage. Elle est généralement linéaire sur une plage mais saturera à des courants plus élevés en raison des limites thermiques et de rendement.
• Courbe Intensité lumineuse vs Température ambiante :Elle démontre l'effet d'extinction thermique, où la sortie lumineuse de la LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cela renforce l'importance de la spécification de déclassement du courant.
• Courbe de distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~571nm et la demi-largeur étroite, confirmant l'émission de couleur verte pure.

Ces courbes fournissent aux concepteurs une compréhension plus approfondie du comportement du dispositif dans des conditions non standard, permettant une conception de système plus robuste et optimisée.

5. Informations mécaniques et de boîtier

Le dispositif est fourni avec undessin détaillé des dimensions du boîtier. Toutes les dimensions sont spécifiées en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25mm sauf indication contraire. Ce dessin est critique pour la conception du PCB (Carte de Circuit Imprimé), garantissant que l'empreinte et les zones d'exclusion sont correctement conçues. L'afficheur est conçu pour unmontage facile sur une carte de circuit imprimé ou dans un socle, suggérant qu'il possède des broches adaptées à la soudure traversante ou à l'insertion dans un socle compatible. La description physique note unfond gris et des segments blancs, ce qui est une caractéristique mécanique clé affectant l'esthétique et la lisibilité.

6. Connexion des broches et circuit interne

Le LTS-3403LJG est un afficheur de typecathode commune. Cela signifie que les cathodes (bornes négatives) de tous les segments LED sont connectées ensemble en interne et ramenées à des broches communes, tandis que l'anode (borne positive) de chaque segment a sa propre broche dédiée. Le tableau de connexion des broches liste 17 broches, dont plusieurs marquées "NO PIN" (probablement inutilisées ou présentes mécaniquement seulement). Les broches actives contrôlent les segments A à G, deux points décimaux (Point Décimal Gauche et Droite, L.D.P et R.D.P), et cinq connexions de cathode commune (broches 4, 6, 12, 17, et une impliquée par la description de cathode commune). Leschéma de circuit internereprésenterait visuellement cette architecture à cathode commune, montrant comment les multiples broches de cathode sont reliées en interne pour distribuer le courant et potentiellement aider à la dissipation thermique.

7. Directives de soudure et d'assemblage

La directive principale fournie est laspécification de température de soudure : 260°C pendant 3 secondes à 1/16 de pouce en dessous du plan d'assise. C'est un profil JEDEC standard pour la soudure à la vague ou par refusion des composants traversants. Les concepteurs doivent s'assurer que leur processus d'assemblage respecte cette limite pour éviter un choc thermique, qui pourrait fissurer le boîtier époxy ou endommager la puce semi-conductrice. La manipulation générale doit suivre les précautions standard ESD (Décharge Électrostatique) pour les dispositifs semi-conducteurs. Les conditions de stockage sont définies par la plage de température de stockage de -35°C à +85°C.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour toute application nécessitant un seul chiffre numérique hautement visible. Les utilisations courantes incluent : les panneaux de mesure pour la tension, le courant ou la température ; les horloges et minuteries numériques ; les unités de tableau d'affichage ; les compteurs de production ; les codes d'indicateur d'état sur les appareils ou équipements industriels ; et comme partie d'afficheurs multi-chiffres plus grands dans les systèmes où les chiffres sont multiplexés.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours des résistances de limitation de courant en série pour chaque anode de segment. La valeur de la résistance est calculée en fonction de la tension d'alimentation (Vcc), de la tension directe de la LED (VF, utilisez le max de 2,6V pour la fiabilité), et du courant direct souhaité (IF, restant en dessous de 25mA continu). Formule : R = (Vcc - VF) / IF.
• Circuit de pilotage :En tant qu'afficheur à cathode commune, les cathodes sont typiquement connectées à la masse ou commutées à la masse par un CI pilote (comme un décodeur/pilote 7 segments ou une broche GPIO de microcontrôleur configurée en puits). Les anodes sont pilotées à l'état haut via les résistances de limitation de courant.
• Multiplexage :Pour les systèmes multi-chiffres utilisant des afficheurs similaires, le multiplexage est une technique courante pour contrôler de nombreux segments avec moins de broches d'E/S. Cela implique de faire circuler rapidement l'alimentation vers la cathode commune de chaque chiffre tout en présentant les données de segment correspondantes sur les lignes d'anode partagées. La faible consommation d'énergie et la compatibilité du LTS-3403LJG le rendent adapté aux applications multiplexées.
• Angle de vision :La fiche technique revendique un large angle de vision, qui doit être vérifié dans le dessin mécanique ou confirmé pour les besoins spécifiques de l'application.

9. Comparaison et différenciation technique

Les principaux facteurs de différenciation du LTS-3403LJG sont son utilisation de latechnologie AlInGaPet sahauteur de chiffre spécifique de 0,8 pouce. Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED standard GaP ou GaAsP, l'AlInGaP offre un rendement lumineux significativement plus élevé, résultant en des afficheurs plus brillants à courant égal ou une luminosité similaire à puissance inférieure. La hauteur de 0,8 pouce (20,32mm) est une taille standard offrant un bon équilibre entre visibilité et utilisation de l'espace sur la carte. La conception fond gris/segments blancs améliore le contraste par rapport aux boîtiers entièrement noirs ou verts. Sa configuration à cathode commune est la plus courante et est largement supportée par les CI pilotes et les bibliothèques de microcontrôleurs.

10. Questions Fréquemment Posées (FAQ)

Q : Quel est l'intérêt d'avoir plusieurs broches de cathode commune (ex. broches 4, 6, 12, 17) ?

R : Plusieurs broches de cathode aident à distribuer le courant de retour total de tous les segments allumés, réduisant la densité de courant dans une seule broche et une seule piste de PCB. Cela améliore la fiabilité et peut aider à la dissipation thermique de la puce LED. Elles sont connectées en interne, donc électriquement, elles constituent le même nœud.

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

R : Non. Vous devez toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série avec chaque segment. Connecter une source 5V directement à l'anode (avec la cathode à la masse) tenterait de tirer un courant très élevé, risquant de détruire le segment LED et d'endommager la broche du microcontrôleur.

Q : Que signifie "Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (IV-m) de 2:1" ?

R : Cela spécifie le rapport maximal autorisé entre le segment le plus brillant et le plus faible au sein d'un même dispositif lorsqu'ils sont mesurés dans les mêmes conditions (IF=1mA). Un rapport de 2:1 signifie que le segment le plus brillant ne sera pas plus de deux fois plus brillant que le segment le plus faible, garantissant l'uniformité sur le chiffre.

Q : Comment calculer la résistance de limitation de courant appropriée ?

R : Utilisez la Loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF. Par exemple, avec une alimentation de 5V (Valim), une VF max de 2,6V, et un IF souhaité de 10mA (0,01A) : R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohms. Une résistance standard de 220 ou 270 Ohms serait appropriée.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Considérez la conception d'un simple voltmètre numérique affichant 0-9,9V. Le système utilise un microcontrôleur avec un convertisseur analogique-numérique (CAN) pour mesurer la tension. Le firmware du microcontrôleur lit le CAN, convertit la valeur en deux chiffres BCD (Décimal Codé Binaire), et pilote deux afficheurs LTS-3403LJG dans une configuration multiplexée. Un afficheur montre la dizaine (0-9) et l'autre montre l'unité et le point décimal. Les cathodes communes de chaque afficheur sont connectées à des broches séparées du microcontrôleur configurées en drain ouvert/sortie basse (puits). Les sept anodes de segment (A-G) et l'anode du point décimal droit sont connectées à d'autres broches du microcontrôleur via des résistances de limitation de courant individuelles de 220 ohms, partagées entre les deux afficheurs. Le firmware commute rapidement la cathode de l'afficheur qui est mise à la masse tout en envoyant le motif de segment pour ce chiffre spécifique. Cette approche utilise seulement 8 broches pour les segments + 2 broches pour le contrôle des chiffres = 10 broches d'E/S, au lieu des 16+ broches requises pour un pilotage statique. La technologie AlInGaP garantit que la lecture est brillante et claire même dans des environnements bien éclairés.

12. Introduction au principe technique

Le LTS-3403LJG est basé sur la technologie semi-conductricePhosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP). C'est un semi-conducteur composé III-V où l'énergie de la bande interdite--la différence d'énergie entre la bande de valence et la bande de conduction--peut être ajustée en modifiant les rapports d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphore. Pour une émission verte, la bande interdite est conçue pour être d'environ 2,2-2,3 électrons-volts (eV). Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde (λ) du photon émis est inversement proportionnelle à l'énergie de la bande interdite (Eg), comme décrit par l'équation λ = hc/Eg (où h est la constante de Planck et c la vitesse de la lumière). La composition spécifique produit des photons avec une longueur d'onde autour de 571-572 nm, que l'œil humain perçoit comme de la lumière verte. Le substrat non transparent de GaAs absorbe une partie de la lumière émise, mais la conception et les matériaux offrent toujours un rendement et une luminosité élevés.

13. Tendances technologiques

L'évolution des afficheurs sept segments reflète les avancées de la technologie LED. Les premiers afficheurs utilisaient du GaAsP ou du GaP, qui avaient un rendement et une gamme de couleurs limités. L'AlInGaP, introduit dans les années 1990, a représenté un bond majeur, offrant un haut rendement et une excellente saturation des couleurs dans le spectre rouge-orange-jaune-vert. Pour le vert pur et le bleu, la technologie Nitrure de Gallium et d'Indium (InGaN) est devenue dominante par la suite et est maintenant standard pour les LED blanches également. Les tendances actuelles dans les afficheurs numériques incluent : un passage vers des boîtiersCMS (Composant Monté en Surface)pour l'assemblage automatisé, bien que les types traversants comme celui-ci restent populaires pour le prototypage et certaines industries ; l'intégration deCI pilotes et contrôleursdirectement dans le module d'affichage (afficheurs intelligents) ; l'utilisation dematrices à plus haute densitépour les afficheurs alphanumériques et à points, remplaçant les simples unités sept segments dans de nombreuses applications ; et une attention continue portée àl'augmentation du rendement (lumens par watt)et auxtensions de fonctionnement plus bassespour répondre aux réglementations d'économie d'énergie et aux exigences de durée de vie des batteries. Bien que des technologies plus récentes existent, les afficheurs basés sur l'AlInGaP comme le LTS-3403LJG restent une solution économique et très fiable pour l'indication numérique monochromatique verte où leurs caractéristiques de performance spécifiques sont optimales.