Fiche technique LTS-4801JF - Afficheur LED jaune-orange 0,4 pouces - Hauteur de chiffre 10 mm - Tension directe 2,6 V - Puissance 70 mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-4801JF est un module d'affichage alphanumérique sept segments à un chiffre haute performance, conçu pour les applications nécessitant une indication numérique claire et lumineuse. Sa fonction principale est de représenter visuellement les chiffres de 0 à 9 et certaines lettres à l'aide de segments LED adressables individuellement. L'appareil est conçu pour la fiabilité et une intégration aisée dans divers systèmes électroniques.

L'application principale de cet afficheur concerne les tableaux de bord d'instrumentation, les équipements de test, les commandes industrielles, les appareils grand public et tout dispositif nécessitant une lecture numérique compacte et très lisible. Sa conception privilégie la clarté et la longévité, le rendant adapté aux environnements commerciaux et industriels.

1.1 Avantages clés et marché cible

Cet afficheur offre plusieurs avantages majeurs qui le différencient sur le marché. Il présente une hauteur de chiffre de 0,4 pouce (10 mm), offrant un excellent équilibre entre taille et lisibilité. Les segments sont continus et uniformes, garantissant un aspect cohérent et professionnel lorsqu'ils sont allumés. Un avantage majeur est sa faible consommation d'énergie, ce qui le rend idéal pour les appareils alimentés par batterie ou à haute efficacité énergétique.

De plus, il offre une luminosité et un contraste élevés, assurant la visibilité même dans des conditions de fort éclairage. Le large angle de vision permet de lire l'afficheur depuis diverses positions sans perte significative de clarté. Construit avec la fiabilité du semi-conducteur, il offre une longue durée de vie opérationnelle avec un entretien minimal. L'appareil est également catégorisé pour l'intensité lumineuse, garantissant une cohérence des niveaux de luminosité entre les lots de production. Le marché cible inclut les concepteurs d'appareils portables, de panneaux de mesure, d'équipements médicaux et de tableaux de bord automobiles où l'espace, la consommation d'énergie et la fiabilité sont des facteurs critiques.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des paramètres techniques de l'appareil tels que définis dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonctionnalité de l'afficheur. L'appareil utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour produire une émission jaune-orange. La longueur d'onde d'émission de crête typique (λp) est de 611 nm lorsqu'il est piloté par un courant direct (IF) de 20 mA. La longueur d'onde dominante (λd) est spécifiée à 605 nm, définissant la couleur perçue. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 17 nm, indiquant une émission de couleur relativement pure avec une dispersion spectrale minimale.

L'intensité lumineuse moyenne (Iv) par segment est un paramètre clé. Dans une condition de test standard de IF=1mA, l'intensité varie d'un minimum de 200 μcd à une valeur typique de 650 μcd. 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 cohérent. La face grise avec des segments blancs améliore le contraste lorsque les LED sont éteintes, contribuant à l'excellente apparence des caractères mentionnée dans les caractéristiques.

2.2 Paramètres électriques

Les spécifications électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement de l'appareil. Les valeurs maximales absolues ne doivent pas être dépassées pour éviter des dommages permanents. La dissipation de puissance maximale par segment est de 70 mW. Le courant direct de crête par segment est de 60 mA, mais cela n'est autorisé qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Le courant direct continu par segment est nominalement de 25 mA à 25°C, avec un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante augmente. La tension inverse maximale par segment est de 5 V.

Dans des conditions de fonctionnement typiques (Ta=25°C, IF=20mA), la tension directe (Vf) par segment varie de 2,05V à 2,6V. Le courant inverse (Ir) est au maximum de 100 μA lorsqu'une tension inverse (Vr) de 5V est appliquée. Ces paramètres sont cruciaux pour concevoir le circuit de limitation de courant approprié et assurer un fonctionnement stable tout au long de la durée de vie de l'appareil.

2.3 Spécifications thermiques et environnementales

L'appareil est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -35°C à +85°C et une plage de température de stockage de -35°C à +85°C. Cette large plage le rend adapté aux applications en environnements sévères. Le déclassement du courant direct continu avec la température (0,33 mA/°C) est une considération de conception critique pour éviter la surchauffe et garantir la longévité. La fiche technique spécifie également un profil de température de soudure : l'appareil peut supporter 260°C pendant 3 secondes en un point situé à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) sous le plan d'assise. Le respect de cette directive est essentiel lors du processus d'assemblage du PCB pour éviter les dommages thermiques aux puces LED ou au boîtier.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique indique que l'appareil est "catégorisé pour l'intensité lumineuse". Cela fait référence à une pratique courante dans la fabrication de LED connue sous le nom de binning. En raison des variations inhérentes au processus de fabrication des semi-conducteurs, les LED d'un même lot de production peuvent présenter de légères différences dans des paramètres clés comme l'intensité lumineuse, la tension directe et la longueur d'onde dominante.

Pour garantir la cohérence pour l'utilisateur final, les fabricants mesurent ces paramètres et trient les LED dans différents "bacs" (bins). Le LTS-4801JF est classé spécifiquement pour l'intensité lumineuse (Iv). Cela signifie qu'au sein d'une seule commande ou d'une seule bobine, la luminosité des segments se situera dans une plage prédéfinie et étroite (comme le suggère le rapport d'appariement de 2:1). Cela élimine les grandes variations de luminosité entre différentes unités dans une application, ce qui est vital pour les afficheurs multi-chiffres ou les produits où l'uniformité visuelle est importante. La fiche technique fournit les valeurs min/typ/max (200/650 μcd), mais des codes de classement spécifiques pour des regroupements plus serrés seraient généralement disponibles auprès du fabricant sur demande.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes caractéristiques typiques pour un tel appareil seraient essentielles pour une analyse de conception approfondie. Celles-ci incluent généralement :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct (Courbe I-V) :Ce graphique montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant de pilotage. Elle est généralement non linéaire, l'efficacité diminuant à des courants très élevés en raison des effets thermiques. Les concepteurs l'utilisent pour sélectionner un point de fonctionnement optimal qui équilibre luminosité, consommation d'énergie et durée de vie.
• Tension directe en fonction du courant direct :Cette courbe est vitale pour concevoir le circuit de pilotage. Elle montre la chute de tension aux bornes de la LED pour un courant donné, confirmant les spécifications Vf et aidant à calculer la dissipation de puissance.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Ce graphique illustre comment la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction de la LED augmente. Il souligne l'importance de la gestion thermique, en particulier lors d'un fonctionnement à des courants élevés ou à des températures ambiantes élevées.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~611 nm et la forme du spectre d'émission, confirmant la pureté de couleur indiquée par la demi-largeur spectrale.

Ces courbes permettent aux ingénieurs de prédire les performances dans des conditions non standard et d'optimiser leurs conceptions pour la fiabilité et l'efficacité.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

La construction physique de l'appareil est définie par les dimensions de son boîtier. La fiche technique comprend un dessin dimensionnel détaillé (toutes les dimensions en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm sauf indication contraire). Les caractéristiques clés incluent la longueur, la largeur et la hauteur globales du boîtier, l'espacement entre les broches et la position du point décimal (noté "Rt. Hand Decimal" dans la description de la pièce).

Le diagramme de connexion des broches est crucial pour un layout de PCB correct. Le LTS-4801JF est un appareil à anode commune. Le schéma de circuit interne montre que toutes les anodes des segments sont connectées ensemble en interne à deux broches (broche 3 et broche 8, qui sont communes). Les cathodes de chaque segment (A, B, C, D, E, F, G et le point décimal) sont amenées à des broches individuelles (1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10 respectivement). La broche 6 est spécifiquement pour la cathode du point décimal. Cette configuration nécessite un circuit de pilotage à puits de courant (current-sinking), où les anodes communes sont connectées à une tension d'alimentation positive, et les cathodes de segment individuelles sont mises à la masse (sunk to ground) via des résistances de limitation de courant pour les allumer.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée pendant l'assemblage est critique. La valeur maximale absolue spécifie la condition de soudure : l'appareil peut supporter une température de 260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) sous le plan d'assise. Il s'agit d'un profil de soudure par refusion standard. Il est impératif de suivre cette directive pour éviter un choc thermique, qui pourrait endommager les fils de liaison internes, dégrader la puce LED ou délaminer le boîtier.

Les recommandations générales incluent : utiliser un four à refusion contrôlé avec un profil de température validé ; éviter si possible la soudure manuelle directement sur les broches de l'appareil ; s'assurer que le PCB est propre et exempt de contaminants ; et suivre les précautions standard ESD (Décharge Électrostatique) lors de la manipulation, car les LED sont sensibles à l'électricité statique. Pour le stockage, la plage spécifiée est de -35°C à +85°C dans un environnement sec et antistatique.

7. Conditionnement et informations de commande

Le numéro de pièce de base est LTS-4801JF. Le suffixe "JF" peut indiquer des caractéristiques spécifiques comme la couleur (jaune-orange) et le type de boîtier. Bien que non détaillé dans cet extrait, le conditionnement typique pour de tels composants serait sur bande et bobine antistatique, adapté aux machines d'assemblage automatiques pick-and-place. La quantité par bobine (par exemple, 1000 pièces, 2000 pièces) serait définie par le fabricant. Pour la commande, les ingénieurs doivent spécifier le numéro de pièce complet. Si le fabricant propose différents bacs pour l'intensité lumineuse ou la tension directe, des codes de classement supplémentaires pourraient être ajoutés au numéro de pièce (par exemple, LTS-4801JF-XXX). Il est essentiel de consulter le guide produit complet du fabricant ou le distributeur pour les options de commande complètes et les spécifications de conditionnement.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Le LTS-4801JF est idéal pour toute application nécessitant un seul chiffre hautement lisible. Les utilisations courantes incluent : les panneaux de mesure pour la tension, le courant ou la température ; les afficheurs de chronomètre et de compteur ; les tableaux d'affichage ; les panneaux de commande d'appareils (par exemple, fours, micro-ondes) ; les équipements de test et de mesure ; et les indicateurs d'état sur les machines industrielles. Sa faible consommation d'énergie en fait un candidat pour les appareils portables alimentés par batterie.

8.2 Considérations de conception et circuits

Lors de la conception avec cet afficheur, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Premièrement, une résistance de limitation de courant appropriée doit être calculée pour chaque segment (ou une seule résistance sur l'anode commune si une luminosité uniforme est acceptable) en fonction du courant direct souhaité (par exemple, 10-20 mA) et de la tension d'alimentation. La formule est R = (V_alimentation - Vf_LED) / I_LED. Utiliser la Vf maximale (2,6V) garantit que la résistance n'est pas sous-dimensionnée.

Deuxièmement, le circuit de pilotage doit être capable d'absorber le courant total pour tous les segments allumés. Si tous les segments plus le point décimal sont allumés (affichant le chiffre '8.'), la broche d'anode commune doit fournir jusqu'à 9 * I_LED. Le circuit intégré de pilotage (comme une broche GPIO d'un microcontrôleur ou un pilote d'afficheur dédié) doit avoir une capacité d'absorption de courant suffisante pour les broches cathodes. Le multiplexage n'est pas nécessaire pour un seul chiffre, mais pour les conceptions multi-chiffres utilisant des afficheurs similaires, un schéma de multiplexage serait nécessaire pour contrôler plusieurs chiffres avec moins de broches d'E/S. La dissipation thermique doit être prise en compte si l'on fonctionne près du courant continu maximal, en particulier à des températures ambiantes élevées.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux technologies plus anciennes comme les afficheurs à incandescence ou à fluorescence sous vide (VFD), le LTS-4801JF offre des avantages significatifs : une consommation d'énergie beaucoup plus faible, une durée de vie plus longue (fiabilité du semi-conducteur), un temps de réponse plus rapide et une plus grande résistance aux chocs et vibrations. Comparé à d'autres technologies LED, l'utilisation du matériau AlInGaP fournit une haute efficacité et une excellente stabilité des couleurs pour les couleurs rouge, orange et jaune, souvent avec de meilleures performances dans les environnements à haute température que certains matériaux LED antérieurs.

Dans la catégorie des afficheurs sept segments, ses principaux points de différenciation sont la hauteur de chiffre spécifique de 0,4 pouce, la couleur jaune-orange, la configuration à anode commune, l'inclusion d'un point décimal à droite et sa catégorisation pour la cohérence de l'intensité lumineuse. Les concepteurs le compareraient à d'autres tailles (0,3", 0,5", 0,56"), couleurs (rouge, vert, bleu), configurations (cathode commune) et grades de luminosité pour sélectionner la pièce optimale pour leur application.

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

Q : Quel est l'objectif des deux broches d'anode commune (3 et 8) ?

R : Elles sont connectées en interne. Avoir deux broches aide à répartir le courant total de l'anode, réduit la densité de courant dans une seule broche, améliore la fiabilité et peut faciliter le routage de l'alimentation sur le PCB.

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

R : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série avec chaque cathode de segment. Une connexion directe dépasserait probablement le courant direct maximal et détruirait le segment LED. Calculez la valeur de la résistance en fonction de votre tension d'alimentation (par exemple, 5V), de la tension directe de la LED (~2,6V) et de votre courant souhaité (par exemple, 15 mA).

Q : Que signifie "rapport d'appariement de l'intensité lumineuse 2:1" ?

R : Cela signifie que le segment le moins lumineux d'un appareil ne sera pas moins de la moitié moins brillant que le segment le plus lumineux dans les mêmes conditions de test. Cela garantit une uniformité visuelle sur le chiffre.

Q : Comment interpréter le déclassement du courant direct ?

R : Le courant direct continu nominal de 25 mA est valable à 25°C ambiante. Pour chaque degré Celsius au-dessus de 25°C, vous devez réduire le courant continu maximal autorisé de 0,33 mA pour éviter la surchauffe. Par exemple, à 50°C ambiante, le courant maximal serait de 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA.

11. Exemple pratique de conception et d'utilisation

Considérez la conception d'un thermomètre numérique simple alimenté par batterie qui affiche la température avec une décimale. Le microcontrôleur lit un capteur de température, traite les données et doit piloter un afficheur à un chiffre pour le nombre entier et un point décimal. Le LTS-4801JF est un choix approprié.

Les étapes de conception incluraient : 1) Affecter des broches GPIO du microcontrôleur à chaque cathode de segment (A-G) et à la cathode du point décimal (DP). 2) Connecter les deux broches d'anode commune (3 & 8) à la ligne d'alimentation positive (par exemple, 3,3V ou 5V) via une seule résistance de limitation de courant si une luminosité uniforme est acceptable, ou des résistances individuelles par segment pour un contrôle précis. 3) Calculer la valeur de la résistance. Pour une alimentation de 3,3V, un courant cible de 10mA et une Vf de 2,6V : R = (3,3V - 2,6V) / 0,01A = 70 Ohms. Une résistance standard de 68 ou 75 Ohms serait utilisée. 4) Écrire le firmware pour convertir la valeur de température (par exemple, "25,7") en la bonne combinaison d'activation des segments pour afficher "5" et allumer le point décimal. L'anode commune est toujours alimentée, et le microcontrôleur absorbe le courant vers la masse sur les cathodes correspondant aux segments nécessaires pour former le chiffre "5" (segments A, C, D, F, G) et la cathode DP.

12. Introduction au principe technologique

Le LTS-4801JF est basé sur la technologie de la diode électroluminescente (LED). Une LED est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La couleur de la lumière est déterminée par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur.

Cet appareil spécifique utilise un matériau AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) cultivé sur un substrat non transparent d'Arséniure de Gallium (GaAs). L'AlInGaP a une largeur de bande interdite adaptée à l'émission de lumière dans le spectre du rouge au jaune-orange. Le substrat "non transparent" aide à améliorer le contraste en absorbant la lumière parasite, contribuant au rapport de contraste élevé mentionné dans les caractéristiques. Chaque segment du chiffre contient une ou plusieurs minuscules puces LED AlInGaP. La face grise et les segments blancs font partie du boîtier plastique, qui agit comme un diffuseur et une lentille pour façonner la sortie lumineuse pour une visibilité et un angle de vision optimaux.

13. Tendances et évolutions technologiques

Le domaine de la technologie d'affichage évolue continuellement. Bien que les afficheurs LED sept segments traditionnels comme le LTS-4801JF restent très pertinents pour leur simplicité, fiabilité et rentabilité dans les applications d'affichage numérique, des tendances plus larges sont évidentes. Il y a une tendance générale vers une intégration plus élevée, comme des afficheurs avec contrôleurs intégrés (interfaces I2C ou SPI) qui simplifient l'interface avec le microcontrôleur et réduisent le nombre de broches d'E/S requises.

En termes de matériaux, tandis que l'AlInGaP est excellent pour le rouge/orange/jaune, d'autres matériaux comme l'InGaN (Nitrures d'Indium Gallium) dominent le spectre bleu et vert et sont utilisés dans les LED blanches. La recherche continue pour améliorer l'efficacité (lumens par watt), la restitution des couleurs et la durée de vie pour toutes les couleurs de LED. Pour les applications sept segments spécifiquement, les tendances se concentrent sur l'obtention d'une consommation d'énergie encore plus faible pour les appareils IoT, d'une luminosité plus élevée pour les applications lisibles au soleil et de boîtiers plus fins pour des designs de produits plus élégants. Cependant, le principe fondamental et l'application des afficheurs sept segments discrets en tant qu'interface homme-machine robuste et facilement compréhensible restent un pilier de la conception électronique.