Fiche technique de l'afficheur LED LTS-10804KF - Hauteur de chiffre 1,0 pouce - Couleur jaune-orange - Courant direct 25mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-10804KF est un afficheur alphanumérique sept segments à un chiffre conçu pour les applications nécessitant des affichages numériques clairs et lumineux. Sa fonction principale est de représenter visuellement les chiffres (0-9) et certaines lettres en utilisant des segments LED contrôlés individuellement. Le dispositif utilise la technologie avancée des semi-conducteurs à Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) cultivés sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs) pour produire son émission lumineuse caractéristique jaune-orange. Ce choix de matériau est essentiel pour ses performances, offrant un rendement supérieur et une meilleure stabilité thermique par rapport aux technologies plus anciennes comme le Phosphure de Gallium standard. L'afficheur présente une face avant noire avec des marquages de segments blancs, ce qui améliore considérablement le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage, le rendant adapté aux applications intérieures et extérieures où la visibilité est critique.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Le LTS-10804KF offre plusieurs avantages distincts qui le positionnent favorablement sur le marché de l'électronique industrielle et grand public. Sa faible consommation d'énergie est un avantage majeur, permettant une intégration dans des appareils alimentés par batterie ou sensibles à l'énergie sans compromettre la luminosité. L'intensité lumineuse élevée, catégorisée pour l'uniformité, garantit un aspect homogène entre les lots de production, ce qui est vital pour les afficheurs multi-chiffres dans les instruments et les tableaux. La fiabilité à l'état solide des LED se traduit par une longue durée de vie opérationnelle et une résistance aux chocs et vibrations, surpassant les afficheurs à incandescence ou à fluorescence sous vide traditionnels. Le large angle de vision garantit la lisibilité depuis diverses positions, essentiel pour les compteurs de tableau, les équipements de test et les indicateurs d'état. Le boîtier sans plomb assure la conformité avec les réglementations environnementales mondiales comme la RoHS. Cette combinaison de caractéristiques rend l'afficheur idéal pour les marchés cibles incluant les tableaux de commande industriels, les tableaux de bord automobiles (pour les accessoires de rechange), l'instrumentation médicale, les équipements de test et de mesure, et les appareils électroménagers où un affichage numérique durable, clair et efficace est requis.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une compréhension approfondie des spécifications électriques et optiques est cruciale pour une conception et une intégration de circuit réussies.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. La dissipation de puissance maximale par segment est de 134 mW. Le courant direct de crête par segment est de 60 mA, mais cela n'est autorisé qu'en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Pour un fonctionnement continu, le courant direct maximal par segment est de 25 mA à 25°C, déclassé linéairement à 0,33 mA/°C à mesure que la température ambiante augmente. Ce déclassement est critique pour la gestion thermique ; dépasser le courant continu à une température donnée peut entraîner une surchauffe, une dépréciation accélérée du flux lumineux et une défaillance éventuelle. La plage de température de fonctionnement et de stockage est spécifiée de -35°C à +105°C, indiquant des performances robustes dans des environnements difficiles. La condition de soudure spécifie une température maximale de 260°C pendant 3 secondes à une distance de 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) sous le plan d'assise, fournissant des directives claires pour les processus d'assemblage de PCB.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de fonctionnement typiques mesurés à Ta=25°C. L'intensité lumineuse moyenne (Iv) par segment varie de 420 μcd (minimum) à 1400 μcd (typique) à un courant direct (If) de 1 mA. Cette luminosité élevée à faible courant est une caractéristique de la technologie AlInGaP. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est de 611 nm, et la longueur d'onde dominante (λd) est de 605 nm, définissant le point de couleur jaune-orange. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 17 nm, indiquant une bande passante spectrale relativement étroite qui contribue à la pureté de la couleur. La tension directe (Vf) par segment a une plage typique de 4,20V à 5,20V à If=20mA. Notamment, le point décimal (DP) a une tension directe plus basse, indiquée entre parenthèses comme 2,1V à 2,6V, ce qui doit être pris en compte dans le circuit de commande, indiquant probablement qu'il utilise une technologie de puce différente (éventuellement du GaP standard). Le courant inverse (Ir) est spécifié à un maximum de 100 μA à une tension inverse (Vr) de 10V pour les segments et de 5V pour le DP. Ce paramètre est uniquement à des fins de test, et le dispositif ne doit pas fonctionner en polarisation inverse. Le rapport d'appariement d'intensité lumineuse entre segments dans une zone lumineuse similaire est de 2:1 maximum à If=10mA, assurant une uniformité acceptable. La diaphonie entre segments est spécifiée à moins de 1,0%, minimisant l'illumination indésirable des segments adjacents.

3. Explication du système de classement

La fiche technique indique que le dispositif est "Catégorisé pour l'Intensité Lumineuse". Cela implique qu'un système de classement est en place, bien que les codes de classement spécifiques ne soient pas détaillés ici. En pratique, les fabricants trient souvent les LED en classes basées sur des paramètres clés comme l'intensité lumineuse et la tension directe pour assurer la cohérence au sein d'une seule série de production ou d'une commande. Les concepteurs doivent consulter le fabricant pour des informations détaillées sur le classement si un appariement d'intensité strict entre plusieurs afficheurs est requis pour leur application. La plage d'intensité typique fournie (420-1400 μcd) donne une indication de l'écart possible.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que le PDF fasse référence à "Courbes typiques des caractéristiques électriques / optiques", les graphiques spécifiques ne sont pas inclus dans le contenu fourni. Typiquement, de telles courbes pour un afficheur LED incluraient :Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V): Ce graphique montre la relation non linéaire entre le courant et la tension. La tension de seuil est le point où la LED commence à émettre de la lumière de manière significative. La courbe aide à sélectionner la résistance de limitation de courant appropriée ou à concevoir des pilotes à courant constant.Intensité lumineuse vs Courant direct (Courbe L-I): Cela montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant. Elle est généralement linéaire sur une plage mais saturera à des courants élevés en raison des effets thermiques.Intensité lumineuse vs Température ambiante: Cette courbe démontre la réduction de la sortie lumineuse à mesure que la température de jonction augmente, soulignant l'importance de la gestion thermique.Distribution spectrale de puissance: Un graphique traçant l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~611 nm et la forme définie par la demi-largeur de 17 nm.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et tolérances

L'afficheur a une hauteur de chiffre de 1,0 pouce (25,4 mm). Toutes les dimensions principales ont une tolérance de ±0,25 mm (0,01"). Les notes mécaniques clés incluent des limites sur les matériaux étrangers ou les bulles à l'intérieur d'un segment (≤20 mils), la flexion du réflecteur (≤1% de sa longueur) et la contamination d'encre de surface (≤20 mils). La tolérance de décalage de la pointe de la broche est de ±0,40 mm. Le diamètre de trou de PCB recommandé pour les broches est de 1,00 mm, ce qui est important pour assurer un ajustement mécanique correct et la fiabilité des soudures pendant le soudage à la vague ou par refusion.

5.2 Configuration des broches et polarité

Le LTS-10804KF est un afficheur à anode commune. Le schéma de circuit interne montre toutes les anodes de segment connectées ensemble aux broches d'anode commune (broche 4 et broche 11). Chaque cathode de segment (A-G et DP) a sa propre broche dédiée. Pour allumer un segment, la broche d'anode commune correspondante doit être connectée à une tension positive (via une résistance de limitation de courant ou un pilote), et la broche de cathode du segment doit être mise à la masse (connectée à la terre). Les broches 3, 7, 10 et 13 sont notées "Sans Connexion" (N/C). Le brochage est : 1:E, 2:D, 3:N/C, 4:Anode Commune, 5:C, 6:DP, 7:N/C, 8:B, 9:A, 10:N/C, 11:Anode Commune, 12:F, 13:N/C, 14:G.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Les valeurs maximales absolues spécifient la condition de soudure : la température du corps du composant ne doit pas dépasser sa valeur maximale pendant l'assemblage, avec une directive de 260°C pendant 3 secondes à 1/16 de pouce sous le plan d'assise. Ceci est typique pour le soudage à la vague. Pour le soudage par refusion, un profil standard sans plomb avec une température de pointe autour de 260°C serait applicable, mais le temps d'exposition au-dessus du liquidus doit être contrôlé. Les concepteurs doivent s'assurer que la conception du PCB fournit une dissipation thermique adéquate pour éviter la surchauffe des puces LED via les broches. Avant le soudage, les composants doivent être stockés dans la plage spécifiée de -35°C à +105°C dans des conditions sèches pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui pourrait provoquer l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Recommandations d'application

7.1 Circuits d'application typiques

L'afficheur nécessite des résistances de limitation de courant externes pour chaque segment ou un circuit intégré pilote LED dédié. Pour une conception multiplexée simple avec un microcontrôleur, les broches d'anode commune seraient commutées via des transistors PNP ou des pilotes côté haut, tandis que les cathodes de segment seraient connectées aux broches du microcontrôleur ou à un registre à décalage avec capacité d'absorption de courant. La tension directe différente du point décimal (DP) nécessite un calcul séparé de la résistance de limitation de courant. Un pilote à courant constant est recommandé pour les applications nécessitant un contrôle de luminosité précis et une stabilité en fonction de la température.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant: Utilisez toujours des résistances en série ou des pilotes à courant constant. Calculez les valeurs des résistances en fonction de la tension d'alimentation, de la tension directe de la LED (utilisez Vf max pour une conception sûre) et du courant direct souhaité (restez bien en dessous du maximum continu de 25mA, par exemple 10-15mA pour une bonne luminosité et longévité).
• Gestion thermique: Bien que la dissipation de puissance soit faible par segment, les afficheurs multi-chiffres ou les températures ambiantes élevées nécessitent de l'attention. Assurez un flux d'air adéquat et tenez compte de la courbe de déclassement. Évitez de placer l'afficheur près d'autres sources de chaleur.
• Angle de vision: Le large angle de vision est bénéfique, mais pour une lisibilité optimale, positionnez l'afficheur perpendiculairement à la ligne de vision principale de l'utilisateur.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD): Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques. Mettez en œuvre des procédures de manipulation ESD standard pendant l'assemblage.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux anciens afficheurs LED rouges GaAsP ou verts standard GaP, la technologie AlInGaP dans le LTS-10804KF offre une efficacité lumineuse supérieure, ce qui signifie une sortie plus lumineuse pour le même courant, ou une sortie équivalente à une puissance inférieure. La couleur jaune-orange offre une excellente visibilité et est souvent perçue subjectivement comme plus lumineuse que le rouge. Comparé aux afficheurs à matrice de points, un dispositif sept segments est plus simple à piloter et à décoder, nécessitant moins de broches d'E/S pour un seul chiffre, le rendant rentable pour les applications qui n'ont besoin d'afficher que des nombres. Son principal compromis est la limitation aux caractères alphanumériques plutôt qu'aux graphiques complets.

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

Q : Pourquoi y a-t-il deux plages de tension directe différentes listées (pour les segments et le DP) ?

R : Le point décimal utilise probablement un matériau semi-conducteur différent (par exemple, du GaP standard pour le rouge) avec une bande interdite plus basse, résultant en une tension directe plus basse. Ceci doit être pris en compte lors de la conception du circuit de commande.

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

R : Oui, mais un calcul minutieux de la résistance de limitation de courant est nécessaire. Pour un segment avec Vf(max)=5,2V à 20mA, une alimentation 5V est insuffisante pour surmonter la tension directe. Vous devez soit fonctionner à un courant plus bas (où Vf est plus bas, voir les courbes typiques), soit utiliser une tension d'alimentation supérieure à la Vf maximale, comme 6V ou 12V, avec une résistance appropriée.

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

R : Cela signifie que l'intensité mesurée du segment le moins lumineux par rapport au segment le plus lumineux dans une zone similaire (par exemple, tous les segments "A") ne sera pas pire qu'un rapport de 1:2. Le segment le plus lumineux ne sera pas plus de deux fois plus lumineux que le moins lumineux dans les mêmes conditions de test.

10. Exemple d'application pratique

Cas : Conception d'un affichage numérique pour voltmètre

Un concepteur crée un voltmètre DC à 3 chiffres. Il sélectionne trois afficheurs LTS-10804KF. Le microcontrôleur a un nombre limité d'E/S, donc il utilise un schéma de multiplexage. Les trois broches d'anode commune (une par chiffre) sont connectées au collecteur de trois transistors PNP, dont les émetteurs sont reliés à un rail 12V. Le microcontrôleur pilote les bases des transistors via des résistances pour allumer chaque chiffre séquentiellement. Les cathodes de segment (A-G) des trois afficheurs sont connectées en parallèle aux sorties d'un seul circuit intégré décodeur/pilote BCD vers 7 segments (par exemple, 74HC4511). Ce pilote absorbe le courant pour les segments actifs. Des résistances de limitation de courant séparées sont placées entre les sorties du pilote et les cathodes de l'afficheur. Le point décimal pour le chiffre du milieu (pour afficher les dixièmes de volt) est piloté directement par une broche du microcontrôleur avec sa propre résistance dédiée, calculée pour la Vf plus basse du DP. Le multiplexage est suffisamment rapide (par exemple, 100Hz par chiffre) pour apparaître continu à l'œil humain. Cette conception minimise le nombre de composants tout en fournissant un affichage clair et lumineux.

11. Principe de fonctionnement

Un afficheur LED sept segments est un assemblage de diodes électroluminescentes disposées en forme de huit. Chacun des sept segments (étiquetés A à G) est une LED séparée ou une combinaison série/parallèle de puces LED. Une LED supplémentaire est utilisée pour le point décimal (DP). Dans une configuration à anode commune comme le LTS-10804KF, les anodes de tous les segments sont connectées ensemble à une ou plusieurs broches communes. La cathode de chaque segment est amenée à une broche individuelle. La lumière est émise lorsqu'une polarisation directe est appliquée : l'anode commune est mise à une tension positive par rapport à la cathode du segment cible, provoquant le passage du courant à travers la/les LED de ce segment et produisant des photons par électroluminescence dans le matériau semi-conducteur AlInGaP. En activant sélectivement différentes combinaisons de segments, les chiffres 0-9 et certaines lettres peuvent être formés.

12. Tendances technologiques

L'utilisation de l'AlInGaP représente une technologie mature et efficace pour les LED ambre, orange et rouges. Les tendances actuelles dans la technologie d'affichage incluent un virage vers des solutions haute densité, en couleur complète comme les OLED et les micro-LED pour les graphiques complexes. Cependant, pour les indications numériques et alphanumériques simples, peu coûteuses, très fiables et à haute luminosité, les afficheurs LED segmentés restent très pertinents, en particulier dans les applications industrielles, automobiles et extérieures. Les développements futurs pourraient se concentrer sur des gains d'efficacité supplémentaires, des angles de vision encore plus larges, l'intégration de pilotes ou contrôleurs embarqués (afficheurs intelligents) et la miniaturisation tout en maintenant ou en augmentant la hauteur des chiffres pour la visibilité. La tendance vers l'IoT et les appareils intelligents pourrait également voir ces afficheurs utilisés dans des applications plus connectées, bien que leur fonction principale d'interface homme-machine robuste reste constante.