Fiche technique de l'afficheur LED LTS-3861JE - Hauteur de chiffre 0,3 pouce - Rouge AlInGaP - Tension directe 2,6V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-3861JE est un module d'affichage sept segments à un chiffre haute performance, conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique claire. Son composant principal est un matériau semi-conducteur à base de Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP), responsable de son émission rouge vif caractéristique. L'appareil présente un fond gris clair avec des marquages de segments blancs, offrant un excellent contraste pour une lisibilité améliorée. Avec une hauteur de chiffre de 0,3 pouce (7,62 mm), il propose une solution d'affichage compacte et facilement lisible, adaptée à une large gamme d'équipements électroniques.

1.1 Avantages principaux et marché cible

L'afficheur est conçu pour la fiabilité et l'efficacité. Ses principaux avantages incluent une faible consommation d'énergie, une luminosité élevée et un large angle de vision, garantissant des performances constantes sous différents angles. Il utilise la technologie LED à l'état solide, offrant une longévité et une résistance aux chocs supérieures aux anciennes technologies d'affichage comme les afficheurs à incandescence ou fluorescents à vide. L'appareil est catégorisé selon l'intensité lumineuse, permettant un appariement cohérent de la luminosité dans les applications multi-chiffres. Ses marchés cibles principaux incluent les panneaux de contrôle industriel, les équipements de test et de mesure, les appareils électroménagers et l'instrumentation où une indication numérique claire et fiable est requise.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les performances du LTS-3861JE sont définies par un ensemble de paramètres électriques et optiques mesurés dans des conditions standard (Ta=25°C). Comprendre ces paramètres est crucial 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 à l'appareil peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW. C'est la puissance maximale pouvant être dissipée en toute sécurité par un seul segment allumé.
• Courant direct de crête par segment :90 mA. C'est le courant pulsé maximal autorisé, généralement spécifié dans des conditions comme un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms, utilisé pour le multiplexage ou la suralimentation brève.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Ce courant se dégrade linéairement à un taux de 0,28 mA/°C lorsque la température ambiante dépasse 25°C.
• Tension inverse par segment :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut endommager la jonction LED.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +105°C.
• Température de soudure :Maximum 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm (1/16 de pouce) sous le plan d'assise du composant.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Varie de 320 μcd (min) à 800 μcd (typ) à un courant direct (I_F) de 1 mA. Cela mesure la luminosité perçue par l'œil humain.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :Typiquement 632 nm à I_F=20mA. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est la plus grande.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Typiquement 624 nm à I_F=20mA. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant la couleur.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Typiquement 20 nm. Cela indique la pureté spectrale ou la bande passante de la lumière émise.
• Tension directe par segment (V_F) :Typiquement 2,6 V (max 2,6V) à I_F=20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit.
• Courant inverse par segment (I_R) :Maximum 100 μA à une tension inverse (V_R) de 5V.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :Maximum 2:1. Cela spécifie la variation de luminosité maximale autorisée entre différents segments du même appareil à I_F=1mA, assurant une apparence uniforme.

3. Explication du système de classement

Le LTS-3861JE utilise un système de catégorisation pour l'intensité lumineuse. Cela signifie que les appareils sont testés et triés dans des classes spécifiques en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant de test standard (typiquement 1mA ou 20mA). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des afficheurs avec des niveaux de luminosité cohérents, ce qui est critique pour les afficheurs multi-chiffres où une illumination inégale serait visuellement gênante. Bien que les codes de classe spécifiques ne soient pas détaillés dans cette fiche technique, cette pratique garantit que tous les segments d'un afficheur et entre plusieurs afficheurs dans un système ont des performances étroitement appariées.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de caractéristiques électriques/optiques typiques. Ces graphiques sont essentiels pour comprendre le comportement de l'appareil au-delà des données ponctuelles des tableaux.

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

Cette courbe montre la relation entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Elle est non linéaire, présentant une tension de seuil (environ 2V pour le rouge AlInGaP) en dessous de laquelle très peu de courant circule. Au-dessus de ce seuil, le courant augmente rapidement avec une petite augmentation de tension. Cette caractéristique nécessite l'utilisation d'une résistance limitant le courant ou d'un pilote à courant constant en série avec la LED pour éviter l'emballement thermique et la destruction.

4.2 Intensité lumineuse vs Courant direct

Ce graphique illustre comment le flux lumineux (en millicandelas ou microcandelas) varie avec le courant d'attaque. Généralement, l'intensité lumineuse augmente avec le courant, mais la relation peut ne pas être parfaitement linéaire, surtout à des courants plus élevés où l'efficacité peut chuter en raison des effets thermiques.

4.3 Dépendance à la température

Bien que non explicitement représenté ici, la dégradation du courant direct continu (0,28 mA/°C) indique une forte dépendance à la température. La tension directe de la LED diminue généralement avec l'augmentation de la température, tandis que l'efficacité lumineuse diminue également. Une gestion thermique appropriée dans l'application est vitale pour maintenir les performances et la longévité.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le LTS-3861JE est fourni dans un boîtier standard à 10 broches pour un chiffre. Toutes les dimensions critiques telles que la hauteur totale, la largeur, la taille de la fenêtre du chiffre et l'espacement des broches sont fournies dans un dessin détaillé. Les tolérances pour ces dimensions sont généralement de ±0,25 mm (0,01 pouce) sauf indication contraire. Ces informations sont cruciales pour la conception de l'empreinte PCB et pour assurer un ajustement correct dans le boîtier du produit final.

5.2 Connexion des broches et polarité

L'appareil a une configuration à anode commune. Cela signifie que les anodes (bornes positives) de tous les segments LED sont connectées en interne à des broches communes (Broche 1 et Broche 6). Les cathodes (bornes négatives) pour chaque segment (A, B, C, D, E, F, G et Point Décimal DP) sont amenées à des broches individuelles (Broches 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10). Pour allumer un segment, la ou les broches d'anode commune doivent être connectées à une source de tension supérieure à la tension directe de la LED, et la broche de cathode correspondante doit être connectée à la masse (ou à une tension inférieure) via une résistance limitant le courant.

5.3 Schéma de circuit interne

La fiche technique inclut un schéma de circuit interne qui confirme visuellement l'architecture à anode commune. Il montre l'interconnexion des dix broches avec les anodes et cathodes des sept segments principaux (A-G) et du point décimal (DP). Ce schéma est une référence inestimable pour le dépannage et la compréhension de la disposition électrique.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La valeur maximale absolue pour le soudage est clairement indiquée : une température de pointe de 260°C pendant une durée maximale de 3 secondes, mesurée à un point situé à 1,6 mm sous le corps du boîtier. Ceci est compatible avec les profils de soudure par refusion sans plomb standard. Il est critique de respecter ces limites pour éviter d'endommager les puces LED internes, les fils de liaison ou le matériau du boîtier plastique. Une exposition prolongée à haute température peut provoquer le jaunissement de la lentille, le délaminage ou une augmentation de la tension directe. Les conditions de stockage recommandées sont dans la plage de température spécifiée de -35°C à +105°C dans un environnement sec pour éviter l'absorption d'humidité.

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques

La méthode d'attaque la plus courante pour un afficheur à anode commune comme le LTS-3861JE est le multiplexage, surtout lorsque plusieurs chiffres sont utilisés. Un microcontrôleur active séquentiellement l'anode commune de chaque chiffre tout en envoyant le motif de segment pour ce chiffre sur les lignes de cathode. Cela réduit considérablement le nombre de broches d'E/S requises. Chaque ligne de cathode doit avoir une résistance limitant le courant en série. La valeur de la résistance est calculée à l'aide de la formule : R = (V_alimentation- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe de la LED (par ex. 2,6V) et I_Fest le courant direct souhaité (par ex. 10-20 mA).

7.2 Considérations de conception

• Limitation du courant :Utilisez toujours une résistance limitant le courant ou un pilote à courant constant. Connecter la LED directement à une source de tension provoquera un courant excessif et une défaillance immédiate.
• Dissipation thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible par segment, dans les applications multiplexées avec des courants de crête élevés, assurez-vous que la puissance moyenne et la dégradation thermique sont respectées.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique mais considérez la direction de vision principale lors de la conception mécanique pour maximiser le contraste et la lisibilité.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Les LED AlInGaP peuvent être sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Mettez en œuvre les précautions de manipulation ESD standard pendant l'assemblage.

8. Comparaison technique

Comparé aux anciennes technologies de LED rouge comme le Phosphure d'Arséniure de Gallium (GaAsP), l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, résultant en des afficheurs plus brillants à courant égal, ou une luminosité similaire à puissance inférieure. Il offre également une meilleure pureté de couleur (un rouge plus saturé) et une meilleure stabilité en fonction de la température et du temps. Comparé aux afficheurs à éclairage latéral ou à matrice de points, le format sept segments est optimisé pour l'affichage numérique et alphanumérique limité avec une complexité de pilotage minimale.

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

Q : Quel est le but des deux broches d'anode commune (Broche 1 et Broche 6) ?

R : Elles sont connectées en interne. Avoir deux broches aide à répartir le courant total d'anode (qui peut être la somme des courants de plusieurs segments allumés) et améliore la stabilité mécanique sur le PCB.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un microcontrôleur 3,3V sans convertisseur de niveau ?

R : Peut-être, mais vous devez vérifier la tension directe. Avec un V_Ftypique de 2,6V, la chute de tension aux bornes d'une résistance limitant le courant ne serait que de 0,7V (3,3V - 2,6V). Pour un courant de 10mA, cela nécessite une résistance très faible (70 ohms). De petites variations de V_Fou de la tension d'alimentation peuvent provoquer de grands changements de courant. Une alimentation 5V est plus typique et offre une meilleure marge pour un contrôle de courant stable.

Q : Que signifie "catégorisé pour l'intensité lumineuse" pour ma conception ?

R : Cela signifie que vous pouvez commander des appareils de la même classe d'intensité pour garantir une luminosité uniforme sur tous les chiffres de votre produit. Si l'uniformité n'est pas critique, vous pouvez recevoir des afficheurs d'une gamme plus large de classes.

10. Cas d'utilisation pratique

Cas : Conception d'un affichage pour multimètre numérique :Un concepteur crée un multimètre 3,5 chiffres. Il utiliserait quatre afficheurs LTS-3861JE (trois chiffres complets et un pour le chiffre "demi", affichant généralement uniquement les segments '1' et éventuellement d'autres). Le microcontrôleur multiplexerait les afficheurs. La haute luminosité et le contraste assurent la lisibilité dans diverses conditions d'éclairage. La faible consommation d'énergie s'aligne avec l'objectif de maximiser l'autonomie de la batterie dans un instrument portable. La catégorisation pour l'intensité lumineuse est ici critique pour éviter qu'un chiffre n'apparaisse nettement plus sombre ou plus brillant que les autres, ce qui dégraderait l'apparence professionnelle et la lisibilité de l'instrument.

11. Principe de fonctionnement

Le LTS-3861JE est basé sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Le matériau actif est l'AlInGaP. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction 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 où ils se recombinent. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'AlInGaP, cette recombinaison libère 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 - dans ce cas, le rouge à environ 624-632 nm. Le substrat GaAs non transparent aide à réfléchir la lumière vers le haut, améliorant l'efficacité globale d'extraction de la lumière depuis le haut de l'appareil.

12. Tendances technologiques

La technologie AlInGaP représente une solution mature et hautement efficace pour les LED rouges, oranges et jaunes. Les tendances actuelles dans la technologie d'affichage pour ces indicateurs incluent une poussée continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt) pour permettre des systèmes à plus faible consommation. Il y a également un développement continu dans le packaging pour permettre des facteurs de forme encore plus petits ou des caractéristiques de vision différentes. Bien que non directement applicable à cet afficheur segmenté, l'industrie LED au sens large voit l'intégration de l'électronique de pilotage directement avec la puce LED (par ex., dans les modules COB - Chip-on-Board ou les boîtiers IC-LED intégrés), ce qui simplifie la conception du système. Pour les afficheurs sept segments, la technologie AlInGaP de base reste le choix dominant pour les applications rouges haute luminosité en raison de sa fiabilité et de ses performances éprouvées.