Fiche technique LTS-4730AJD - Afficheur LED hyper rouge 0,4 pouces - Hauteur de chiffre 10,16 mm - Tension directe 2,6 V - Puissance 70 mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-4730AJD est un module d'affichage sept segments compact à un chiffre, conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique claire. Sa fonction principale est de représenter visuellement les chiffres de 0 à 9 et certaines lettres à l'aide de segments LED adressables individuellement. Le dispositif est conçu avec la technologie semi-conductrice AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), spécifiquement en couleur hyper rouge, ce qui offre des avantages distincts en termes de visibilité et d'efficacité pour certaines conditions d'éclairage par rapport aux LED rouges standard.

Le marché principal de ce composant comprend les panneaux de contrôle industriel, l'instrumentation, les équipements de test et de mesure, les appareils grand public et tout système embarqué nécessitant un indicateur numérique simple, fiable et à faible consommation. Sa conception privilégie la lisibilité et la longévité dans divers environnements opérationnels.

1.1 Avantages et caractéristiques principales

La fiche technique met en évidence plusieurs caractéristiques clés qui définissent la proposition de valeur du produit :

• Hauteur du chiffre :Caractérisé par une hauteur de caractère de 0,4 pouce (10,16 mm), offrant un bon compromis entre taille et lisibilité pour les applications montées sur panneau.
• Qualité optique :Offre des segments continus et uniformes, un excellent aspect des caractères, une luminosité élevée, un contraste élevé et un large angle de vision. Ces attributs garantissent que le nombre affiché est clair et lisible sous divers angles.
• Efficacité et fiabilité :Conçu pour une faible exigence en puissance et offre une fiabilité à semi-conducteurs, c'est-à-dire sans pièces mobiles et avec une haute résistance aux chocs et vibrations.
• Cohérence :L'intensité lumineuse est catégorisée (binnée), permettant aux concepteurs de sélectionner des composants avec des niveaux de luminosité assortis pour les afficheurs multi-chiffres, assurant ainsi une apparence uniforme.
• Esthétique :Le dispositif possède un fond gris avec des segments blancs, ce qui améliore le contraste lorsque les LED sont éteintes et procure une apparence neutre et professionnelle.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

Cette section fournit une analyse objective des paramètres critiques définis dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne sont pas des conditions de fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW. C'est la puissance maximale que chaque segment LED individuel peut supporter en continu.
• Courant direct de crête par segment :90 mA, mais uniquement dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Ceci est utile pour le multiplexage ou une suralimentation brève pour augmenter la luminosité.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Ce courant se dégrade linéairement au-dessus de 25°C à un taux de 0,33 mA/°C. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal autorisé serait d'environ : 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) = 5,2 mA. Cette dégradation est cruciale pour la gestion thermique.
• 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 +85°C. Le dispositif est conçu pour des plages de température industrielles.
• Température de soudure :Maximum 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm sous le plan d'assise. Il s'agit d'une directive standard pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques (à T_A=25°C)

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

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :200-650 µcd (microcandelas) à un courant direct (I_F) de 1 mA. La large plage indique le processus de binning ; les concepteurs peuvent spécifier une intensité minimale.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :650 nm (nanomètres). C'est la longueur d'onde à laquelle la LED émet le plus de puissance optique, définissant sa couleur hyper rouge.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm. Ce paramètre décrit la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise. Une valeur de 20 nm est typique pour les LED rouges AlInGaP.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :639 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, qui peut différer légèrement de la longueur d'onde de crête.
• Tension directe par segment (V_F) :2,1 V (Min), 2,6 V (Typ) à I_F=20 mA. Ceci est critique pour concevoir le circuit de limitation de courant. La chute de tension aux bornes de chaque segment doit être prise en compte dans la conception de l'alimentation.
• Courant inverse par segment (I_R) :100 µA (Max) à V_R=5 V. C'est le faible courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse (I_V-m) :2:1 (Max). Ceci spécifie le rapport maximal autorisé entre les segments les plus brillants et les plus faibles au sein d'un même dispositif, assurant une uniformité visuelle.

3. Explication du système de binning

La fiche technique indique explicitement que les dispositifs sont\"catégorisés pour l'intensité lumineuse.\"Cela fait référence à un processus de binning ou de tri post-fabrication.

• Binning d'intensité lumineuse :En raison des variations naturelles du processus de fabrication des semi-conducteurs, les LED sont testées et triées dans différents bacs en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant standard (par exemple, 1 mA). Le LTS-4730AJD est disponible avec une intensité minimale de 200 µcd et typiquement jusqu'à 650 µcd. Pour les applications nécessitant une luminosité cohérente sur plusieurs chiffres, spécifier des pièces provenant des mêmes bacs d'intensité ou de bacs adjacents est essentiel.
• Binning de longueur d'onde/couleur :Bien que non détaillé explicitement avec plusieurs codes, la spécification \"Hyper Rouge\" et les longueurs d'onde dominantes/de crête données (639 nm, 650 nm) impliquent un point de couleur étroitement contrôlé. Pour ce produit, le binning principal semble axé sur l'intensité lumineuse.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux \"Courbes typiques des caractéristiques électriques / optiques.\" Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, nous pouvons déduire leur contenu standard et leur importance.

• Intensité lumineuse relative vs. Courant direct (Courbe I-V) :Ce graphique montrerait comment la sortie lumineuse augmente avec le courant direct. Elle est typiquement non linéaire, l'efficacité diminuant à des courants très élevés en raison de l'échauffement. Le point de test à 20 mA est une condition de fonctionnement courante.
• Tension directe vs. Courant direct :Cette courbe montre la relation entre la tension et le courant pour la jonction LED. Elle est de nature exponentielle. La V_Fspécifiée de 2,6 V à 20 mA est un point sur cette courbe.
• Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante :La sortie lumineuse des LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe est vitale pour comprendre les performances dans des environnements à température élevée et correspond à la spécification de dégradation du courant.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à 650 nm et la demi-largeur de 20 nm, confirmant les caractéristiques de couleur hyper rouge.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et dessin

Le dispositif a un empreinte standard traversante DIP (Dual In-line Package). Le dessin dimensionnel fournit toutes les mesures critiques pour la conception de PCB (Carte de Circuit Imprimé), y compris :

• Hauteur, largeur et profondeur globales.
• Espacement des broches (par exemple, un espacement standard de 0,1 pouce / 2,54 mm entre rangées est typique).
• Position et taille de la fenêtre du chiffre.
• Plan d'assise et dimensions des broches.
• Les tolérances sont spécifiées à ±0,25 mm sauf indication contraire, ce qui est standard pour ce type de composant.

5.2 Connexion des broches et schéma de circuit interne

L'afficheur a une configuration à anode commune. Le schéma de circuit interne montre que les segments sont des LED individuelles. Le tableau de brochage est essentiel pour un câblage correct :

• Broches d'anode commune :Les broches 1 & 3 sont connectées ensemble comme anode pour les segments G, H et J (les segments verticaux de droite et le segment horizontal central). La broche 14 est l'anode pour les segments B, C et le point décimal (D.P.).
• Broches de cathode :Les broches 7 (H & J), 8 (G), 9 (D.P.), 10 (C) et 11 (B) sont les cathodes pour des segments individuels ou des paires de segments. Pour allumer un segment, sa cathode correspondante doit être connectée à une tension inférieure (masse) tandis que l'anode commune pertinente est alimentée par une tension positive via une résistance de limitation de courant.
• Broches sans connexion :Les broches 2, 4, 5, 6, 12 et 13 sont marquées \"NO PIN\" ou \"NO CONNECTION\", ce qui signifie qu'elles sont physiquement présentes pour la stabilité mécanique mais n'ont aucune fonction électrique.

6. Directives de soudure et d'assemblage

La directive clé fournie est la spécification de température de soudure : un maximum de 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à 1,6 mm sous le plan d'assise. Ceci est critique pour éviter les dommages thermiques aux puces LED, à la lentille en époxy et aux liaisons internes par fil.

• Procédé :Ce paramètre convient à la fois aux procédés de soudure à la vague et par refusion, bien qu'il faille veiller à ce que le profil thermique complet de l'assemblage reste dans les limites.
• Soudure manuelle :Si une soudure manuelle est nécessaire, un fer à souder à température contrôlée doit être utilisé, et le temps de contact avec les broches doit être minimisé.
• Stockage :Bien que non spécifié, les précautions standard ESD (Décharge Électrostatique) doivent être observées. Il est recommandé de stocker les composants dans des sacs anti-statiques dans un environnement frais et sec.

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques

Piloter un afficheur sept segments à anode commune comme le LTS-4730AJD implique généralement d'utiliser un microcontrôleur ou un circuit intégré pilote d'affichage dédié (par exemple, un registre à décalage 74HC595 avec des résistances de limitation de courant, ou un MAX7219). Le circuit doit :

1. Fournir une tension positive aux broches d'anode commune (1/3 et 14).
2. Évacuer le courant à travers les broches de cathode individuelles vers la masse via des résistances de limitation de courant. La valeur de la résistance est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F. Pour une alimentation de 5 V et un I_Fcible de 10 mA avec V_F=2,6 V : R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ω.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours des résistances de limitation de courant externes pour chaque segment ou ligne de cathode commune. Compter sur la limite de courant de la broche du microcontrôleur n'est ni sûr ni fiable.
• Multiplexage :Pour les afficheurs multi-chiffres, une technique de multiplexage est utilisée où les chiffres sont allumés un à un rapidement. Le courant de crête nominal (90 mA à 1/10 de cycle) permet des courants plus élevés brefs pour compenser le cycle de service réduit, maintenant ainsi la luminosité perçue.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique mais il faut considérer le boîtier final. Le fond gris fournit un bon contraste à l'état éteint.
• Gestion thermique :Respectez la courbe de dégradation du courant pour les environnements à haute température. Assurez une ventilation adéquate si plusieurs afficheurs sont utilisés.

8. Comparaison et différenciation techniques

Les principaux facteurs de différenciation du LTS-4730AJD sont son utilisation de la technologieAlInGaPet de la couleurhyper rouge color.

• vs. LED rouges standard GaAsP/GaP :Les LED AlInGaP offrent généralement une efficacité plus élevée, une meilleure luminosité et une longueur d'onde plus stable en fonction de la température et du courant d'attaque. L'hyper rouge (650 nm) est plus profond et plus saturé que le rouge standard (~630 nm), ce qui peut être avantageux pour certains indicateurs ou dans des conditions de lumière ambiante élevée.
• vs. Afficheurs plus grands/plus petits :Le chiffre de 0,4 pouce est une taille courante, offrant un bon compromis. Les chiffres plus petits économisent de l'espace mais sont plus difficiles à lire à distance ; les chiffres plus grands sont plus visibles mais consomment plus de surface de panneau et de puissance.
• vs. Afficheurs à faible efficacité :La \"faible exigence en puissance\" et la haute luminosité indiquent une bonne efficacité lumineuse, le rendant adapté aux appareils alimentés par batterie ou aux applications où la génération de chaleur est une préoccupation.

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

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête (650 nm) et la longueur d'onde dominante (639 nm) ?
R : La longueur d'onde de crête est le pic physique de la sortie spectrale. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique que l'œil humain perçoit comme la couleur, calculée à partir du spectre complet. Les deux sont utilisées pour spécifier la couleur, la longueur d'onde dominante étant souvent plus pertinente pour les applications visuelles.

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur 5 V ?
R : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série avec chaque cathode de segment. Une broche de microcontrôleur configurée comme sortie basse peut évacuer le courant, mais la résistance est obligatoire pour régler le courant correct et protéger à la fois la LED et le microcontrôleur.

Q : Le courant continu max est de 25 mA, mais la condition de test pour V_Fest de 20 mA. Lequel dois-je utiliser pour la conception ?
R : 20 mA est une condition de test standard et un point de fonctionnement courant et fiable qui fournit une bonne luminosité tout en restant bien en deçà du maximum absolu de 25 mA, permettant une marge de sécurité. Vous pouvez concevoir pour 10-20 mA en fonction de vos besoins en luminosité et puissance.

Q : Que signifie \"catégorisé pour l'intensité lumineuse\" pour ma commande ?
R : Cela signifie que les LED sont triées par luminosité après production. Lors de la commande, vous pourrez peut-être spécifier un bac d'intensité lumineuse minimale (par exemple, \"400 µcd min\") pour garantir que tous les afficheurs de votre projet ont une luminosité similaire. Consultez le distributeur ou le fabricant pour les codes de bac disponibles.

10. Exemple de cas d'utilisation pratique

Scénario : Conception d'une lecture simple de voltmètre numérique.
Un microcontrôleur avec un convertisseur analogique-numérique (CAN) mesure une tension. Le firmware convertit cette valeur en un nombre décimal. Pour l'afficher sur le LTS-4730AJD, le microcontrôleur devrait :

1. Utiliser une table de correspondance pour déterminer quels segments (a-g, dp) doivent être allumés pour chaque chiffre de 0 à 9.
2. Employer une routine de multiplexage si plusieurs chiffres sont utilisés. Pour un seul chiffre, il se contenterait de mettre les broches de cathode correctes à un niveau bas tout en maintenant les broches d'anode commune à un niveau haut via un interrupteur à transistor, avec des résistances de limitation de courant appropriées sur chaque ligne de cathode.
3. La couleur hyper rouge assure une visibilité claire. La faible consommation est bénéfique si le mètre est portable. Le large angle de vision permet de voir la lecture depuis le côté.

11. Introduction au principe technologique

Le LTS-4730AJD est basé sur le matériau semi-conducteurAlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium)cultivé sur un substrat GaAs (Arséniure de Gallium) non transparent. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n de ce matériau, les électrons et les trous se recombinent, libérant 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. Pour ce dispositif, la composition est ajustée pour produire de la lumière dans la région \"hyper rouge\" du spectre (~650 nm). Le substrat non transparent aide à améliorer le contraste en absorbant la lumière parasite. Chaque segment du chiffre est une puce LED séparée ou une partie d'une puce, câblée en interne aux broches correspondantes.

12. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs sept segments restent fondamentaux, les tendances dans la technologie des indicateurs incluent :

• Intégration :Mouvement vers des afficheurs avec des circuits intégrés pilotes intégrés (interface I2C, SPI) pour simplifier la conception du microcontrôleur et réduire le nombre de composants.
• Matériaux :Développement continu des matériaux LED comme l'InGaN (pour le bleu/vert/blanc) et l'amélioration de l'AlInGaP pour une efficacité plus élevée et une gamme de couleurs plus large.
• Facteurs de forme :Adoption accrue des boîtiers CMS (Composant Monté en Surface) pour l'assemblage automatisé, bien que les afficheurs traversants comme celui-ci restent populaires pour le prototypage, la réparation et certaines applications industrielles.
• Alternatives :Pour des informations plus complexes, les modules OLED ou TFT LCD deviennent plus compétitifs en termes de coût, mais pour des lectures numériques simples, lumineuses, à faible consommation et très fiables, les afficheurs sept segments LED comme le LTS-4730AJD continuent d'être une solution robuste et optimale.