Fiche technique de l'afficheur LED LTS-4301JR - Hauteur de chiffre 0,4 pouce - Couleur rouge super - Tension directe 2,6V - Dissipation de puissance 70mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-4301JR est un module d'afficheur LED alphanumérique à sept segments et un chiffre. Il est conçu pour fournir des affichages numériques clairs et à fort contraste dans un format compact. Le dispositif utilise la technologie avancée des semi-conducteurs AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour ses puces électroluminescentes, qui sont fabriquées sur un substrat transparent en GaAs. Cette combinaison produit l'émission caractéristique "rouge super". L'afficheur présente une face avant grise avec des marquages de segments blancs, améliorant le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Son application principale concerne les équipements électroniques nécessitant un indicateur numérique simple, fiable et lumineux, tels que les instruments de mesure, l'électronique grand public et les panneaux de contrôle industriel.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

• Hauteur de chiffre de 0,4 pouce (10,0 mm) :Offre un équilibre entre taille et visibilité, adapté aux applications en panneau où l'espace est limité.
• Segments continus et uniformes :Assure un aspect lumineux cohérent et ininterrompu sur chaque segment, améliorant la qualité esthétique et la lisibilité.
• Faible consommation d'énergie :Conçu pour l'efficacité énergétique, le rendant adapté aux appareils alimentés par batterie ou à faible puissance.
• Luminosité et contraste élevés :Les puces AlInGaP rouge super délivrent une intensité lumineuse intense, tandis que la conception gris/segments blancs maximise le contraste pour une visualisation aisée.
• Angle de vision large :Garantit que l'affichage reste lisible depuis un large éventail d'angles, pas seulement de face.
• Catégorisé selon l'intensité lumineuse :Les unités sont triées en fonction de leur flux lumineux, permettant un appariement cohérent de la luminosité dans les applications multi-chiffres.
• Boîtier sans plomb (conforme RoHS) :Fabriqué conformément aux réglementations environnementales limitant les substances dangereuses.
• Fiabilité de l'état solide :Les LED offrent une longue durée de vie opérationnelle, une résistance aux chocs et des temps de commutation rapides par rapport aux autres technologies d'affichage.

1.2 Identification du dispositif

La référence LTS-4301JR désigne spécifiquement une configuration à cathode commune avec un point décimal à droite. Le suffixe "JR" est crucial pour identifier l'emplacement du point décimal. Il s'agit d'un afficheur de type émission rouge super AlInGaP.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW. C'est la perte de puissance maximale admissible sous forme de chaleur pour un seul segment. La dépasser peut entraîner une surchauffe et une dégradation accélérée.
• 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, pas pour un pilotage continu en CC.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Ce courant est déclassé linéairement à un taux de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) dépasse 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal serait d'environ : 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) = ~5,2 mA.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C. Le dispositif est conçu pour des plages de température industrielles.
• Condition de soudure :La soudure à la vague ou par refusion doit être effectuée avec le point de soudure situé au moins à 1/16 de pouce (≈1,6 mm) en dessous du plan d'assise du corps de l'afficheur. La température de pic recommandée est de 260°C pendant un maximum de 3 secondes pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et aux liaisons internes.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques (Ta=25°C)

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de test spécifiées.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :200-520 µcd à I_F=1mA. Cette large plage indique que le dispositif est trié. L'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique (œil humain) (CIE). Une tolérance de ±15% s'applique.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :639 nm (typique) à I_F=20mA. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique émise est la plus grande.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :631 nm (typique) à I_F=20mA. C'est la longueur d'onde perçue par l'œil humain, définissant la couleur "rouge super". La tolérance est de ±1 nm.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (typique) à I_F=20mA. Ceci spécifie la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise.
• Tension directe par puce (V_F) :2,0V (Min), 2,6V (Typ), avec une tolérance de ±0,1V à I_F=20mA. La conception du circuit doit tenir compte de cette plage pour assurer une régulation de courant appropriée.
• Courant inverse (I_R) :100 µA (Max) à V_R=5V. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; un fonctionnement en polarisation inverse continue est interdit.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse :2:1 (Max). Dans une configuration multi-chiffres, le segment le plus lumineux ne doit pas être plus de deux fois plus lumineux que le segment le moins lumineux dans une zone lumineuse similaire, assurant ainsi l'uniformité.
• Diaphonie :≤ 2,5%. Cela fait référence à l'émission lumineuse indésirable d'un segment censé être éteint, causée par une fuite électrique ou un couplage optique.

3. Explication du système de tri

Le LTS-4301JR utilise un système de tri principalement pourl'Intensité lumineuse. Comme indiqué par la plage typique de I_Vde 200-520 µcd, les afficheurs sont triés en différentes catégories en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant de test standard (1mA). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des afficheurs de la même catégorie d'intensité lors de l'assemblage d'unités multi-chiffres, évitant ainsi des différences de luminosité notables entre les chiffres. La fiche technique conseille de choisir des afficheurs du même tri pour "éviter les problèmes d'inégalité de teinte", ce qui dans ce contexte fait référence à l'uniformité de la luminosité plutôt qu'à un changement de couleur, car la longueur d'onde dominante est étroitement contrôlée (±1 nm).

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques qui incluraient normalement :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct (Courbe I-V) :Montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant de pilotage, généralement selon une relation sous-linéaire. Fonctionner au-dessus du courant continu recommandé entraîne une baisse d'efficacité (affaissement) et une durée de vie réduite.
• Tension directe en fonction du courant direct :Illustre la caractéristique I-V de la diode, cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Démontre l'effet d'extinction thermique, où la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. Cela souligne l'importance de la gestion thermique et du déclassement du courant.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant la puissance relative émise sur les longueurs d'onde, centrée autour de 631-639 nm avec une largeur de bande d'environ 20 nm.

Ces courbes sont essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard et pour optimiser le circuit de pilotage pour la performance et la longévité.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

L'afficheur est conforme à un contour standard DIP (Dual In-line Package) à 10 broches et un chiffre. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions linéaires sont en millimètres (mm).
• La tolérance générale est de ±0,25 mm sauf indication contraire.
• La tolérance de décalage de l'extrémité des broches est de ±0,4 mm.
• Tolérances de défauts sur la face de l'afficheur : corps étranger ≤ 10 mils (0,254 mm), contamination d'encre ≤ 20 mils (0,508 mm), bulles dans les segments ≤ 10 mils.
• La flexion du réflecteur doit être ≤ 1% de sa longueur.
• Le diamètre de trou de PCB recommandé pour les broches est de 0,9 mm pour assurer un ajustement correct.

5.2 Connexion des broches et polarité

Le LTS-4301JR est un dispositif àcathode commune. Il possède deux broches de cathode commune (Broche 3 et Broche 8), qui doivent être connectées à la masse (ou au pilote côté bas). Les anodes pour les segments A-G et le point décimal (D.P.) sont sur des broches séparées (Broches 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10). La broche 6 est spécifiquement pour l'anode du point décimal droit. Une broche est marquée "Sans Connexion" (N/C). Le schéma de circuit interne montre chaque LED de segment et la LED du point décimal avec leurs anodes connectées à des broches individuelles et leurs cathodes reliées ensemble aux broches communes.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Processus de soudure

La caractéristique maximale absolue spécifie une condition de soudure de 260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1/16" en dessous du plan d'assise. Ceci est compatible avec la soudure à la vague standard et de nombreux profils de refusion. Il faut veiller à éviter un transfert de chaleur excessif vers le corps plastique, ce qui peut provoquer une déformation ou des dommages internes.

6.2 Conditions de stockage

Pour prévenir l'oxydation des broches et l'absorption d'humidité (problèmes de MSL), les conditions de stockage suivantes sont recommandées pour l'afficheur LED dans son emballage d'origine :

• Température :5°C à 30°C.
• Humidité relative :Inférieure à 60% HR.

Si le sac barrière à l'humidité est ouvert ou si le produit est stocké en dehors de ces conditions pendant plus de 6 mois, un séchage à 60°C pendant 48 heures est recommandé avant l'assemblage, qui doit être terminé dans la semaine suivant le séchage.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est destiné aux "équipements électroniques ordinaires" tels que les équipements de bureau, les dispositifs de communication et les appareils ménagers. Il convient à toute application nécessitant un affichage numérique unique, lumineux et fiable : multimètres numériques, horloges, minuteries, compteurs de panneau, commandes d'appareils et équipements de test.

7.2 Notes de conception critiques (Précautions)

• Conception du circuit de pilotage :Un pilotage à courant constant est fortement recommandé par rapport à une tension constante pour assurer une luminosité uniforme et protéger les LED. Le circuit doit être conçu pour accommoder toute la plage de V_F(2,0V à 2,6V).
• Limitation de courant :Le courant de fonctionnement sûr doit être sélectionné en fonction de la température ambiante maximale, en appliquant le facteur de déclassement de 0,33 mA/°C au-dessus de 25°C.
• Protection :Le circuit doit inclure une protection contre les tensions inverses et les pics de tension transitoires lors des cycles d'alimentation pour éviter les dommages.
• Gestion thermique :Évitez de fonctionner à des courants ou des températures ambiantes supérieurs aux valeurs nominales, car cela provoque une dégradation sévère de la sortie lumineuse et une défaillance prématurée.
• Manipulation mécanique :N'appliquez pas de force anormale sur le corps de l'afficheur pendant l'assemblage. Si un film décoratif ou un filtre est appliqué avec un adhésif sensible à la pression, évitez qu'il ne presse directement contre la face de l'afficheur, car un décalage peut se produire.
• Assemblages multi-chiffres :Utilisez toujours des afficheurs du même tri d'intensité lumineuse pour assurer une apparence uniforme.
• Environnement :Évitez les changements rapides de température dans des environnements humides pour prévenir la condensation sur l'afficheur.

8. Comparaison et différenciation technique

Les principaux facteurs de différenciation du LTS-4301JR sont son utilisation de la technologieAlInGaPet sa couleur spécifiquerouge super. Comparé aux anciennes technologies LED GaAsP ou GaP, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, résultant en une plus grande luminosité pour le même courant de pilotage. Le "rouge super" (631-639 nm) est une couleur rouge distincte et saturée. La conception gris face/segments blancs fournit un rapport de contraste élevé même lorsque la LED est éteinte, améliorant l'esthétique globale. Sa catégorisation par intensité lumineuse est une caractéristique clé pour les applications professionnelles nécessitant de la cohérence.

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

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec une alimentation 5V et une simple résistance ?

R : Oui, mais un calcul minutieux est nécessaire. En utilisant la V_Fmax de 2,6V et un I_Fsouhaité de 20mA, la valeur de la résistance série serait R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ω. Cependant, vous devez vérifier la dissipation de puissance dans la résistance et vous assurer que le courant ne dépasse pas la limite déclassée pour votre température de fonctionnement.

Q : Pourquoi un pilotage à courant constant est-il recommandé ?

R : La luminosité d'une LED est fonction du courant, pas de la tension. La tension directe (V_F) a une tolérance et varie avec la température. Une source de courant constant garantit que l'intensité lumineuse souhaitée est maintenue malgré ces variations, conduisant à une performance cohérente et une durée de vie plus longue.

Q : Que signifie "cathode commune" pour mon interface microcontrôleur ?

R : Pour un afficheur à cathode commune, les broches communes sont connectées à la masse. Les broches du microcontrôleur (ou du CI pilote) doivent fournir du courant aux broches d'anode des segments individuels pour les allumer. Cela nécessite généralement des signaux actifs à l'état haut du pilote.

Q : Le courant de crête est de 90mA, puis-je l'utiliser pour un affichage plus lumineux ?

R : Non. La valeur de 90mA est strictement pour des impulsions très courtes (largeur de 0,1 ms) à un faible cycle de service (1/10 ou 10%). Utiliser ce courant en continu détruira la LED. Conçoivez toujours pour le courant direct continu nominal (25mA à 25°C, déclassé avec la température).

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un affichage voltmètre à un chiffre.

Un concepteur crée un voltmètre simple 0-9V avec un affichage à un chiffre pour une indication grossière. Il sélectionne le LTS-4301JR pour sa luminosité et sa clarté. Le circuit utilise un microcontrôleur avec un CAN pour mesurer la tension. Les broches d'E/S du microcontrôleur ne peuvent pas fournir assez de courant, donc un CI pilote LED dédié (par exemple, un décodeur/pilote 7 segments avec sorties à courant constant) est utilisé. Le concepteur règle le courant constant du pilote à 15 mA par segment, fournissant une luminosité ample tout en restant bien en dessous du courant nominal de 25mA à température ambiante, laissant une marge pour des environnements plus chauds. Les broches de cathode commune sont connectées à la masse du pilote. Le concepteur spécifie des unités LTS-4301JR du même tri d'intensité (par exemple, 400-450 µcd) au service des achats pour garantir une luminosité uniforme. Une résistance de limitation de courant n'est pas nécessaire car le CI pilote assure la régulation. Le placement des trous pour les broches de l'afficheur sur le PCB respecte le diamètre recommandé de 0,9 mm.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTS-4301JR est basé sur le principe d'électroluminescence d'une jonction P-N semi-conductrice. Lorsqu'une tension de polarisation directe dépassant la tension de seuil de la diode (≈2,0-2,6V) est appliquée, les électrons de la région n-type AlInGaP se recombinent avec les trous de la région p-type dans la couche active. Cet événement de 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 correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, une lumière rouge autour de 631-639 nm. Le substrat transparent en GaAs permet à une plus grande partie de cette lumière générée de s'échapper, améliorant l'efficacité externe. Chaque segment de la forme '7' contient une ou plusieurs de ces minuscules puces LED connectées en parallèle.

12. Tendances technologiques et contexte

La technologie LED AlInGaP représente une avancée significative par rapport aux anciens matériaux LED rouges comme le GaAsP. Elle offre une efficacité lumineuse supérieure, c'est-à-dire plus de lumière émise par watt électrique consommé, et une meilleure stabilité thermique. La tendance pour les composants d'affichage va vers une efficacité plus élevée, une consommation d'énergie plus faible et une plus grande intégration. Bien que les afficheurs 7 segments discrets comme le LTS-4301JR restent essentiels pour des applications spécifiques nécessitant simplicité, robustesse et visibilité directe, de nombreuses nouvelles conceptions migrent vers des afficheurs LED à matrice de points intégrés ou des OLED pour une flexibilité graphique. Cependant, pour les affichages numériques dédiés où le coût, la luminosité et la fiabilité sont primordiaux, les afficheurs à un chiffre AlInGaP continuent d'être une solution préférée et technologiquement mature.