Fiche technique de l'afficheur LED LTS-4301JG - Hauteur de chiffre 0,4 pouce - Vert AlInGaP - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-4301JG est un module d'affichage numérique compact et haute performance à un chiffre, conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique claire, lumineuse et fiable. Sa fonction principale est de représenter visuellement les chiffres 0-9 et quelques caractères alphanumériques limités en utilisant ses sept segments individuellement contrôlables et un point décimal. Le dispositif est conçu pour être intégré dans une large gamme d'équipements électroniques où l'espace est limité mais la lisibilité est primordiale.

L'afficheur utilise la technologie avancée des semi-conducteurs Aluminium Indium Gallium Phosphure (AlInGaP) pour ses éléments émetteurs de lumière. Ce système de matériaux est réputé pour produire une émission de lumière à haut rendement dans le spectre rouge, orange, ambre et jaune-vert. Dans ce dispositif spécifique, il est réglé pour produire une couleur verte distincte. L'utilisation de l'AlInGaP sur un substrat non transparent d'Arséniure de Gallium (GaAs) contribue au rapport de contraste élevé de l'afficheur, car le substrat aide à empêcher la diffusion interne de la lumière, rendant la "face grise" non éclairée sombre et les "segments blancs" éclairés lumineux et vifs.

Le marché cible de ce composant est large, englobant les panneaux de contrôle industriel, les équipements de test et de mesure, les appareils électroménagers, les tableaux de bord automobiles (pour les affichages secondaires), les dispositifs médicaux et les terminaux de point de vente. Sa proposition de valeur clé réside dans l'offre d'un ensemble de performances visuelles supérieures - caractérisé par une luminosité élevée, un excellent contraste et de larges angles de vision - tout en maintenant une fiabilité à l'état solide et une consommation d'énergie relativement faible par rapport aux technologies d'affichage plus anciennes comme les afficheurs fluorescents sous vide (VFD) ou les ampoules à incandescence.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques optiques

La performance optique est centrale pour la fonctionnalité de l'afficheur. L'Intensité Lumineuse Moyenne (Iv)est spécifiée avec une valeur typique de 850 µcd (microcandelas) à un courant direct (I_F) de 1 mA. Le minimum est de 320 µcd, et il n'y a pas de maximum spécifié dans le tableau, indiquant une spécification orientée cible. Ce paramètre définit la luminosité perçue d'un segment dans des conditions de fonctionnement standard. La mesure est effectuée à l'aide d'un capteur et d'un filtre calibrés sur la fonction de luminosité photopique CIE, qui imite la sensibilité spectrale de l'œil humain dans des conditions d'éclairage normales, garantissant que la valeur rapportée est directement corrélée à la perception visuelle.

Les caractéristiques de couleur sont définies par des paramètres de longueur d'onde. LaLongueur d'onde d'émission de Pic (λ_p)est de 571 nm, qui est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est maximale. LaLongueur d'onde Dominante (λ_d)est de 572 nm ; c'est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspond le plus étroitement à la couleur perçue de la sortie de la LED. La proximité de ces deux valeurs (571 nm vs. 572 nm) indique une couleur verte spectralement pure avec un décalage minimal entre le pic physique et la teinte perçue. LaDemi-largeur de Raie Spectrale (Δλ)est de 15 nm, représentant la bande passante sur laquelle l'intensité de la lumière émise est au moins la moitié de sa valeur de pic. Une demi-largeur plus étroite indique généralement une couleur plus saturée, plus pure.

Le Rapport d'Homogénéité d'Intensité Lumineuse (I_V-m)est spécifié à 2:1 maximum. C'est un paramètre critique pour l'uniformité de l'affichage, garantissant que la différence de luminosité entre le segment le plus faible et le plus lumineux à l'intérieur d'un même chiffre ne dépasse pas un facteur deux lorsqu'ils sont pilotés dans des conditions identiques. Ce ratio est vital pour obtenir un caractère numérique uniforme et d'aspect professionnel.

2.2 Caractéristiques électriques

Les spécifications électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement pour une utilisation fiable. LaTension Directe par Segment (V_F)a une valeur typique de 2,6V et un maximum de 2,6V à I_F=20 mA. Le minimum est indiqué à 2,05V. Cette tension directe est caractéristique de la technologie AlInGaP et est cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant, typiquement des résistances, pour chaque segment.

LeCourant Inverse par Segment (I_R)est un maximum de 100 µA à une Tension Inverse (V_R) de 5V. Ce paramètre indique le niveau de courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse, ce qui est généralement très faible pour les dispositifs à l'état solide.

LesValeurs Absolues Maximales
- définissent les limites strictes pour la survie du dispositif. Les valeurs clés incluent :Courant Direct Continu par Segment :
- 25 mA (déclassé linéairement à partir de 25°C).Courant Direct de Crête par Segment :
- 60 mA (autorisé en conditions pulsées : cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms).Dissipation de Puissance par Segment :
- 70 mW.Tension Inverse par Segment :
5 V.

Fonctionner ou dépasser ces limites risque d'endommager définitivement les puces LED.

2.3 Caractéristiques thermiques et environnementalesLe dispositif est conçu pour unePlage de Température de Fonctionnementde -35°C à +85°C. Cette large plage le rend adapté aux applications dans des environnements difficiles, des conditions extérieures glaciales aux environnements industriels chauds. LaPlage de Température de Stockage

est identique (-35°C à +85°C).Un paramètre d'assemblage critique est la spécification deTempérature de Soudure

: le dispositif peut supporter 260°C pendant 3 secondes à un point situé à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise. C'est une référence standard pour les processus de soudure à la vague ou de soudure par refusion, guidant les fabricants sur la configuration du profil thermique pour éviter d'endommager le boîtier plastique ou les connexions internes par fil.

3. Explication du système de classementLa fiche technique indique explicitement que le dispositif estCatégorisé selon l'Intensité Lumineuse

. Cela signifie que le fabricant utilise un processus de classement ou de tri. Dans la fabrication des LED, il existe des variations naturelles de la sortie en raison de légères différences dans la croissance épitaxiale et le traitement des puces. Pour garantir une cohérence aux clients, les LED sont testées après production et triées dans différents "lots" en fonction de paramètres clés.

Pour le LTS-4301JG, le principal critère de classement est l'intensité lumineuse à un courant de test fixe (probablement 1 mA ou 20 mA). Les dispositifs sont regroupés de sorte que toutes les unités d'une commande ou d'un lot spécifique aient des intensités lumineuses comprises dans une plage définie (par exemple, l'écart de 320-850 µcd mentionné dans les spécifications peut représenter un lot standard, ou il pourrait exister des sous-lots plus serrés). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des afficheurs avec une luminosité minimale garantie, assurant un aspect uniforme sur tous les chiffres d'une installation multi-chiffres. Bien que non détaillés dans cette fiche technique succincte, d'autres paramètres de classement courants pour les LED colorées peuvent inclure la longueur d'onde dominante (pour assurer la cohérence des couleurs) et la tension directe.

4. Analyse des courbes de performanceLa fiche technique fait référence auxCourbes typiques des caractéristiques électriques / optiques

. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans l'extrait de texte, les courbes standard pour un tel dispositif incluraient typiquement :Intensité Lumineuse Relative vs. Courant Direct (Courbe I-V) :

Ce graphique montrerait comment la sortie lumineuse augmente avec le courant d'attaque. Pour les LED, cette relation est généralement linéaire sur une plage significative mais se sature à des courants très élevés en raison des effets thermiques et de la baisse d'efficacité. La courbe permet aux concepteurs de choisir un courant de fonctionnement qui délivre la luminosité souhaitée sans solliciter excessivement le dispositif ou réduire sa durée de vie.Tension Directe vs. Courant Direct :

Cette courbe montre la relation exponentielle typique d'une diode. Elle est essentielle pour déterminer les exigences de l'alimentation et pour calculer la chute de tension nécessaire aux bornes d'une résistance de limitation de courant en série.Intensité Lumineuse Relative vs. Température Ambiante :

La sortie lumineuse d'une LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe quantifie cette déclassement, montrant le pourcentage de sortie lumineuse restant à des températures élevées (par exemple, à 85°C). Ceci est critique pour les applications fonctionnant dans des environnements à haute température pour garantir que l'afficheur reste suffisamment lumineux.Courbe de Distribution Spectrale :

Ce serait un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant la courbe en forme de cloche centrée autour de 571-572 nm avec la demi-largeur de 15 nm. Elle confirme visuellement la pureté de couleur de la lumière émise.

5. Informations mécaniques et d'emballageLe LTS-4301JG est fourni dans un boîtier LED sept segments standard à un chiffre. LeDessin des Dimensions du Boîtier

est référencé, avec toutes les dimensions fournies en millimètres et des tolérances standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. L'empreinte physique et l'agencement des segments suivent des motifs standard de l'industrie pour un remplacement facile et une disposition de PCB aisée.LaConnexion des Brochesest clairement définie pour la configuration à 10 broches. C'est une conception àCathode Commune

, ce qui signifie que les cathodes (bornes négatives) de tous les segments et du point décimal sont connectées en interne et ramenées à deux broches communes (Broche 3 et Broche 8). Chaque anode de segment (borne positive) a sa propre broche dédiée (Broches 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10). La Broche 6 est spécifiquement pour l'anode du Point Décimal (D.P.). Cette configuration à cathode commune est largement utilisée et simplifie le circuit de pilotage, en particulier lors de l'utilisation de techniques de multiplexage avec les ports d'E/S des microcontrôleurs.LeSchéma de Circuit Interne

représente visuellement cette configuration électrique, montrant les huit LED individuelles (segments A-G plus DP) avec leurs anodes séparées et leurs cathodes reliées ensemble aux broches communes.

6. Recommandations de soudure et d'assemblageComme mentionné dans les caractéristiques thermiques, la recommandation clé est la limite de température de soudure :260°C pendant 3 secondes à 1/16 de pouce (1,6mm) en dessous du plan d'assise

. C'est un paramètre critique pour les ingénieurs de procédé configurant les fours de soudure par refusion ou les machines de soudure à la vague. Le profil thermique doit être conçu de sorte que la température au niveau des broches du dispositif ne dépasse pas cette limite plus longtemps que le temps spécifié pour éviter la fissuration du boîtier, le délaminage ou l'endommagement de la fixation interne de la puce et des connexions par fil.

Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage, car les puces LED sont sensibles à l'électricité statique. Il est recommandé de stocker et de manipuler les dispositifs dans un emballage antistatique et d'utiliser des postes de travail mis à la terre.

Pour le nettoyage après soudure, des procédés standard compatibles avec le matériau plastique du dispositif (probablement de l'époxy ou similaire) doivent être utilisés. L'alcool isopropylique ou les nettoyants électroniques dédiés sont généralement sûrs, mais la compatibilité doit être vérifiée si des solvants agressifs sont utilisés.

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques_{La méthode de pilotage la plus courante pour un afficheur à cathode commune comme le LTS-4301JG est d'utiliser un microcontrôleur. Chaque broche d'anode de segment est connectée à une broche de sortie du microcontrôleur via une résistance de limitation de courant. La valeur de cette résistance (R}limit_{) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R}limit_{= (V}alim_F- V_F) / I_F. Pour une alimentation de 5V, une V_Fde 2,6V, et un I

souhaité de 10 mA, la résistance serait (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohms. Les deux broches de cathode commune sont connectées ensemble puis à une broche du microcontrôleur configurée comme une sortie définie à un niveau logique BAS (0V) pour activer l'afficheur. Pour piloter plusieurs chiffres, le multiplexage est utilisé : les lignes de segment de tous les chiffres sont connectées en parallèle, et la cathode commune de chaque chiffre est contrôlée individuellement, n'allumant qu'un seul chiffre à la fois en succession rapide. Cela économise un nombre significatif de broches d'E/S.

Pour le pilotage à courant constant ou les applications à plus haute performance, des circuits intégrés dédiés au pilotage de LED (comme le MAX7219 ou le TM1637) peuvent être utilisés. Ces puces gèrent le multiplexage, la régulation de courant, et parfois même le décodage des chiffres en interne, simplifiant grandement la conception logicielle et matérielle.

7.2 Considérations de conceptionLimitation de Courant :

Ne jamais connecter une LED directement à une source de tension sans un mécanisme de limitation de courant (résistance ou pilote à courant constant). La tension directe n'est pas un seuil fixe mais une caractéristique du flux de courant ; sans limitation, le courant augmentera de manière destructrice.Contrôle de la Luminosité :

La luminosité peut être contrôlée de deux manières principales : 1) Ajuster le courant direct (via la valeur de la résistance de limitation dans un schéma de pilotage par tension). 2) Utiliser la Modulation de Largeur d'Impulsion (PWM) sur les lignes de segment ou de cathode commune. La PWM est plus efficace et offre une plage d'atténuation plus large et plus linéaire.Angle de Vision :

La fiche technique revendique un "Large Angle de Vision". Pour une lisibilité optimale, l'afficheur doit être monté de sorte que la direction de vision principale soit approximativement perpendiculaire à la face de l'afficheur. Le large angle offre une flexibilité pour une vision hors axe.Dissipation Thermique :

Bien que la dissipation de puissance par segment soit faible (70 mW max), dans une application multiplexée où plusieurs segments sont allumés simultanément, la puissance totale dans le boîtier peut s'additionner. Assurez une ventilation adéquate si l'afficheur est enfermé, surtout dans des environnements à température ambiante élevée.

8. Comparaison technique et avantages
- Comparé aux technologies sept segments plus anciennes, le LTS-4301JG offre des avantages distincts :vs. Afficheurs à Incandescence / à Lampe :
- Consommation d'énergie bien inférieure, durée de vie beaucoup plus longue (des dizaines de milliers d'heures contre des centaines/milliers), résistance aux chocs et vibrations plus élevée, et fonctionnement plus frais.vs. Afficheurs Fluorescents sous Vide (VFD) :
- Tension de fonctionnement plus basse (2-5V contre des dizaines de volts pour les VFD), électronique de pilotage plus simple, pas besoin d'alimentation de filament, et généralement de meilleures performances dans les environnements à forte humidité. Les VFD peuvent offrir des angles de vision plus larges et une couleur différente (souvent bleu-vert), mais les LED sont généralement plus robustes.vs. Afficheurs à Cristaux Liquides (LCD) :

Les LED sont émissives et donc auto-lumineuses, offrant une excellente visibilité dans des conditions de faible lumière et d'obscurité sans rétroéclairage. Elles ont un temps de réponse beaucoup plus rapide et une plage de température de fonctionnement plus large. Les LCD, cependant, consomment nettement moins d'énergie en modes d'affichage statique et peuvent afficher des graphiques plus complexes.L'utilisation de la technologieAlInGaP

spécifiquement, comparée aux anciennes LED vertes au GaP (Phosphure de Gallium), offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée, résultant en des afficheurs plus lumineux pour le même courant d'entrée, ou la même luminosité à puissance inférieure. La couleur est également plus saturée et visuellement attrayante.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)
Q : Quel est l'intérêt d'avoir deux broches de cathode commune (Broche 3 et Broche 8) ?

R : C'est principalement pour la symétrie mécanique et électrique sur le boîtier double en ligne. Cela aide à équilibrer la distribution du courant si plusieurs segments sont allumés simultanément et offre une flexibilité dans le routage du PCB. En interne, ces deux broches sont connectées, vous pouvez donc utiliser l'une ou l'autre ou les deux reliées ensemble.
Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un système microcontrôleur 3,3V ?_{R : Oui, mais vous devez recalculer la résistance de limitation de courant. Avec une V}alim_Fde 3,3V et une V

de 2,6V, la tension aux bornes de la résistance n'est que de 0,7V. Pour un courant de 10 mA, vous auriez besoin d'une résistance de 70 Ohms (0,7V / 0,01A). Assurez-vous que la broche de sortie du microcontrôleur peut absorber/fournir le courant requis.
Q : L'intensité lumineuse est donnée en µcd. Quelle est sa luminosité en pratique ?

R : 850 µcd (0,85 mcd) est une luminosité standard pour une petite LED indicatrice. Pour un afficheur sept segments vu à l'intérieur sous un éclairage ambiant normal, cela fournit des caractères clairs et facilement lisibles. Pour les applications lisibles en plein soleil, une luminosité beaucoup plus élevée (des dizaines de mcd par segment) serait nécessaire.
Q : Que signifie "Rt. Hand Decimal" dans la description ?

R : Cela indique que le point décimal est positionné sur le côté droit du chiffre, ce qui est le placement standard et le plus courant pour les afficheurs numériques.

10. Principes de fonctionnement_FLe principe de fonctionnement fondamental est basé sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. La puce AlInGaP est constituée de couches de matériaux semi-conducteurs de type p et de type n. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction (approximativement la V

) est appliquée, les électrons de la région n et les trous de la région p sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'AlInGaP, une partie significative de ces recombinaisons libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur, qui est conçue pendant le processus de croissance cristalline en ajustant les rapports d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphore.

Le format sept segments est un moyen simple et efficace de représenter des chiffres numériques en utilisant un nombre minimal d'éléments contrôlés indépendamment (sept segments plus un point décimal). En allumant des combinaisons spécifiques de ces segments, les dix chiffres décimaux (0-9) et certaines lettres (comme A, C, E, F, H, L, P, etc.) peuvent être formés.

11. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs LED sept segments discrets comme le LTS-4301JG restent très pertinents pour les lectures numériques dédiées en raison de leur simplicité, robustesse et rentabilité, les tendances plus larges de la technologie d'affichage impactent leur domaine d'application.Intégration :

Il y a une tendance vers les modules d'affichage intégrés qui incluent les chiffres LED, le circuit intégré de pilotage, et parfois un microcontrôleur dans un seul boîtier, communiquant via des interfaces série (I2C, SPI). Cela réduit le nombre de composants et la complexité de conception pour l'utilisateur final.Évolution des Matériaux :

La technologie AlInGaP est mature et excellente pour les couleurs rouge-ambre-jaune-vert. Pour le vert pur et le bleu-vert, la technologie Nitrure de Gallium Indium (InGaN) offre souvent un rendement plus élevé. Les futurs afficheurs pourraient utiliser des LED avancées à conversion de phosphore ou des réseaux de micro-LED pour des performances encore meilleures.Changement d'Application :