Fiche technique de l'afficheur LED LTS-3861JG - Hauteur de chiffre 0,3 pouce - Vert (AlInGaP) - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-3861JG est un module d'affichage alphanumérique compact, à un chiffre et sept segments, conçu pour les applications nécessitant une indication numérique claire, lumineuse et à faible consommation d'énergie. Sa fonction principale est de fournir un affichage numérique hautement lisible. La technologie de base utilise le matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour les puces de diode électroluminescente (LED). L'AlInGaP est réputé pour son haut rendement et ses excellentes performances lumineuses dans le spectre des longueurs d'onde allant de l'ambre au vert. Ce dispositif spécifique émet une lumière verte, offrant un bon équilibre entre visibilité et confort visuel. L'afficheur présente une face avant grise avec des marquages de segments blancs, ce qui améliore le contraste et la lisibilité lorsque les segments sont allumés ou éteints. Il est catégorisé en fonction de l'intensité lumineuse, permettant un tri et une cohérence de la luminosité entre les lots de production. Le dispositif est construit selon une configuration à anode commune, simplifiant la conception des circuits pour les applications de multiplexage.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonctionnalité de l'afficheur. L'intensité lumineuse moyenne (Iv) est spécifiée avec une valeur typique de 800 µcd pour un courant direct (IF) de 1 mA, avec un minimum de 320 µcd. Ce paramètre définit la luminosité perçue. La longueur d'onde dominante (λd) est de 572 nm, plaçant l'émission fermement dans la région verte du spectre visible. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est de 571 nm, et la demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 15 nm, indiquant une couleur relativement pure avec une dispersion spectrale minimale. Le rapport d'appariement de l'intensité lumineuse entre les segments est spécifié à un maximum de 2:1, garantissant une luminosité uniforme sur le chiffre pour un aspect homogène.

2.2 Caractéristiques électriques et thermiques

Les paramètres électriques définissent les limites de fonctionnement et les besoins en puissance. Les valeurs maximales absolues sont critiques pour un fonctionnement fiable : la puissance dissipée par segment ne doit pas dépasser 70 mW. Le courant direct continu par segment est nominalement de 25 mA à 25°C, avec un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C pour des températures ambiantes supérieures à 25°C. Un courant direct de crête de 60 mA est autorisé en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). La tension directe (VF) par segment a une valeur typique de 2,6 V à IF=20 mA, avec un maximum de 2,6 V. La tension inverse nominale est de 5 V, et le courant inverse (IR) est au maximum de 100 µA à VR=5V. Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement et de stockage de -35°C à +85°C.

3. Explication du système de tri

La fiche technique indique explicitement que le dispositif est \"catégorisé pour l'intensité lumineuse.\" Cela implique un processus de tri ou de classement après fabrication. Les LED présentent naturellement des variations de sortie dues à des différences microscopiques dans l'épitaxie du semi-conducteur. Pour garantir une cohérence à l'utilisateur final, les fabricants mesurent l'intensité lumineuse de chaque unité et les trient dans différentes classes ou catégories selon des plages d'intensité prédéfinies (par exemple, classe haute luminosité, classe standard). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec des niveaux de luminosité minimale garantis pour leur application, évitant ainsi des écarts de luminosité visibles lorsque plusieurs afficheurs sont utilisés côte à côte. Bien que les codes de classe spécifiques ne soient pas détaillés dans ce document, cette pratique assure des performances prévisibles.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que l'extrait de fiche technique fourni fasse référence aux \"Courbes typiques des caractéristiques électriques / optiques\", les graphiques spécifiques ne sont pas inclus dans le texte. Typiquement, de telles courbes pour un afficheur LED comprendraient plusieurs tracés clés. La courbe Courant direct vs Tension directe (I-V) montre la relation non linéaire, cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant. La courbe Intensité lumineuse relative vs Courant direct montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, montrant souvent une région de linéarité avant la baisse d'efficacité. La courbe Intensité lumineuse relative vs Température ambiante est vitale pour comprendre la réduction de luminosité à haute température, éclairant les décisions de gestion thermique. La courbe de Distribution spectrale de puissance confirmerait visuellement les longueurs d'onde dominante et de crête, montrant la bande d'émission étroite caractéristique des LED AlInGaP.

5. Informations mécaniques et de boîtier

Le LTS-3861JG est présenté avec un dessin détaillé des dimensions du boîtier (référencé mais non entièrement détaillé dans le texte). Les spécifications mécaniques clés incluent une hauteur de chiffre de 0,3 pouce (7,62 mm). Les dimensions globales du boîtier, l'espacement des broches et le plan d'assise sont définis en millimètres avec une tolérance standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. La construction physique abrite les puces LED AlInGaP sur un substrat non transparent d'Arséniure de Gallium (GaAs) dans un boîtier plastique. La face grise avec segments blancs fournit l'apparence non éclairée. La configuration des broches est clairement définie pour le boîtier à 10 broches.

6. Connexion des broches et circuit interne

Le dispositif a une configuration à 10 broches. Les broches 1 et 6 sont toutes deux connectées à l'ANODE COMMUNE. Cette conception à double anode aide à la distribution du courant et peut faciliter le routage du circuit imprimé. Les broches restantes sont des cathodes individuelles pour chaque segment : Broche 2 (Cathode F), Broche 3 (Cathode G), Broche 4 (Cathode E), Broche 5 (Cathode D), Broche 7 (Cathode D.P. pour le point décimal), Broche 8 (Cathode C), Broche 9 (Cathode B), et Broche 10 (Cathode A). Le schéma de circuit interne (référencé) montrerait ces dix broches connectées aux anodes et cathodes des huit LED (sept segments plus un point décimal) arrangées dans une matrice à anode commune. Comprendre cette disposition est essentiel pour concevoir le circuit de pilotage correct, impliquant typiquement un microcontrôleur avec des pilotes de segment ou un circuit intégré dédié au pilotage d'afficheur.

7. Recommandations de soudure et d'assemblage

Les valeurs maximales absolues incluent une spécification de soudure critique : le dispositif peut supporter une température de soudure maximale de 260°C pendant une durée maximale de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm (1/16 de pouce) sous le plan d'assise. Il s'agit d'une contrainte standard de profil de soudure par refusion. Les concepteurs doivent s'assurer que leur processus d'assemblage de circuit imprimé, qu'il s'agisse de soudure à la vague ou par refusion, respecte cette limite pour éviter d'endommager les puces LED internes, les fils de liaison ou le boîtier plastique. Une exposition prolongée à une température élevée peut provoquer le jaunissement du plastique, la dégradation de l'époxy ou la défaillance des jonctions semi-conductrices. Une manipulation appropriée pour éviter les décharges électrostatiques (ESD) est également sous-entendue, bien que non explicitement énoncée, car les LED sont généralement sensibles aux surtensions.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Le LTS-3861JG convient à une large gamme d'appareils à faible consommation, portables et alimentés sur secteur nécessitant un affichage numérique à un chiffre. Les applications courantes incluent : les tableaux de bord d'instruments (voltmètres, ampèremètres, minuteries), les appareils électroménagers (micro-ondes, fours, machines à café), l'électronique grand public (équipement audio, chargeurs), les commandes industrielles (affichages de consigne, unités de comptage) et les dispositifs médicaux. Sa faible exigence en courant le rend idéal pour les équipements fonctionnant sur batterie.

8.2 Considérations de conception

Lors de l'intégration de cet afficheur, plusieurs facteurs doivent être pris en compte.Limitation de courant :Des résistances de limitation de courant externes sont obligatoires pour chaque cathode de segment (ou un pilote à courant constant) pour fixer le courant direct à une valeur sûre (par exemple, 10-20 mA pour une pleine luminosité, 1-5 mA pour une puissance plus faible). La valeur de la résistance est calculée en utilisant R = (Tension d'alimentation - VF) / IF.Multiplexage :Pour les systèmes multi-chiffres, cet afficheur à anode commune est facilement multiplexé. Un microcontrôleur activerait séquentiellement l'anode commune de chaque chiffre via un interrupteur à transistor tout en envoyant le motif de segment pour ce chiffre sur les lignes de cathode communes.Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique mais il faut considérer l'orientation finale de montage.Gestion thermique :Bien que de faible puissance, assurez-vous que la température ambiante reste dans les spécifications, surtout si l'afficheur est enfermé.

9. Comparaison et différenciation technique

Les principaux avantages différenciants du LTS-3861JG découlent de sa technologie AlInGaP comparée aux technologies plus anciennes comme les LED vertes standard au GaP (Phosphure de Gallium). L'AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée, résultant en une plus grande luminosité pour le même courant de pilotage, ou une luminosité équivalente à un courant plus faible, prolongeant ainsi l'autonomie de la batterie. La pureté de la couleur (largeur spectrale étroite) est également supérieure. Comparé aux afficheurs à chiffres plus grands, la taille de 0,3 pouce offre un encombrement compact. La conception à anode commune est plus courante et souvent plus facile à interfacer avec les ports standard de microcontrôleur configurés comme puits de courant. La catégorisation par intensité lumineuse offre un avantage par rapport aux composants non triés en garantissant une cohérence de luminosité.

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

Q : Quelle valeur de résistance dois-je utiliser pour une alimentation de 5V et 10 mA par segment ?

R : En utilisant la VF typique de 2,6V : R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohms. Une résistance standard de 220 Ohms ou 270 Ohms serait appropriée.

Q : Puis-je le piloter directement depuis une broche de microcontrôleur ?

R : Il n'est pas recommandé de fournir/absorber le courant complet de segment (jusqu'à 25 mA) directement depuis la plupart des broches MCU, qui sont souvent limitées à 20 mA maximum absolu par broche et moins pour un fonctionnement continu. Utilisez un transistor ou un circuit intégré de pilotage dédié (par exemple, un registre à décalage 74HC595 avec des résistances de limitation de courant, ou un pilote LED à courant constant).

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

R : Cela facilite le routage du circuit imprimé en fournissant deux points de connexion pour l'anode commune, permettant une meilleure distribution de l'alimentation et un routage plus facile des pistes, surtout lorsque l'afficheur est placé au-dessus d'autres composants.

Q : Comment la température affecte-t-elle la luminosité ?

R : L'intensité lumineuse des LED diminue typiquement lorsque la température de jonction augmente. Le déclassement du courant continu (0,33 mA/°C au-dessus de 25°C) en est un indicateur. Pour un contrôle précis de la luminosité en fonction de la température, une rétroaction ou une compensation peut être nécessaire.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Imaginez la conception d'un minuteur numérique simple utilisant un microcontrôleur. Le LTS-3861JG afficherait le chiffre des secondes (0-9). Les ports E/S du MCU seraient configurés : une broche pour contrôler un transistor PNP commutant l'anode commune vers Vcc, et 7 autres broches (chacune avec une résistance série de 220 ohms) connectées aux cathodes A-G. Le micrologiciel contiendrait une table de conversion des nombres 0-9 en motif sept segments correspondant (par exemple, '0' = 0b00111111). Il activerait l'anode, enverrait le motif, attendrait l'intervalle de multiplexage, puis désactiverait l'anode. Cette approche minimise l'utilisation des broches. La faible consommation permet au minuteur de fonctionner pendant de longues périodes sur une petite batterie. Le contraste élevé et le large angle de vision assurent que l'heure est lisible depuis diverses positions.

12. Introduction au principe technologique

Le LTS-3861JG est basé sur la technologie de l'éclairage à l'état solide. Chaque segment contient une ou plusieurs puces LED AlInGaP. Une LED est une diode semi-conductrice. Lorsqu'elle est polarisée en direct (tension positive sur l'anode par rapport à la cathode), 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 l'AlInGaP, cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière) avec une longueur d'onde déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. La composition spécifique de l'alliage d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure est conçue pour produire une lumière verte autour de 572 nm. Le substrat GaAs non transparent absorbe toute lumière émise vers le bas, améliorant le contraste. La lumière est ensuite façonnée et émise à travers la lentille en époxy du boîtier, formant la forme reconnaissable du segment.

13. Tendances et contexte technologiques

Bien que l'AlInGaP ait été une avancée significative pour les LED rouges, oranges, ambre et vertes, le paysage des émetteurs verts a évolué. Pour une lumière verte à très haut rendement, les LED à base de Nitrure d'Indium et de Gallium (InGaN) sont désormais dominantes, en particulier dans le spectre du vert pur au bleu. Cependant, l'AlInGaP reste très compétitif dans la région ambre-vert en raison de ses excellentes performances et stabilité. La tendance dans les afficheurs va vers une densité plus élevée, une capacité en couleurs et une intégration. Les afficheurs sept segments à un chiffre comme le LTS-3861JG représentent une solution mature et économique pour les applications où seule une information numérique est requise. Leurs avantages sont la simplicité, la robustesse, le faible coût et l'extrême facilité d'interfaçage par rapport aux modules plus complexes à matrice de points ou graphiques OLED/LCD. Ils continuent d'être largement utilisés dans les applications où ces attributs sont primordiaux par rapport aux capacités graphiques.