Fiche technique de l'afficheur LED LTS-4801KF - Hauteur de chiffre 0,4 pouce - Couleur jaune-orange - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-4801KF est un afficheur sept segments à un chiffre compact et performant, conçu pour les applications nécessitant des affichages numériques clairs. Sa fonction principale est de fournir une sortie numérique visuelle dans les dispositifs électroniques. L'avantage principal de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technologie avancée de puce LED AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), qui offre une luminosité et une efficacité supérieures par rapport aux matériaux traditionnels. Le marché cible comprend les panneaux de contrôle industriel, l'instrumentation, les équipements de test, l'électronique grand public et tout système embarqué nécessitant un affichage numérique fiable et facile à lire.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

La performance optique est centrale pour la fonctionnalité de cet afficheur. À un courant de test standard de 20 mA, l'intensité lumineuse moyenne (Iv) a une valeur typique de 44 000 µcd (microcandelas), avec une valeur minimale spécifiée de 27 520 µcd. Cette luminosité élevée garantit une excellente visibilité. La lumière émise se situe dans le spectre jaune-orange. La longueur d'onde d'émission pic (λp) est typiquement de 611 nm, tandis que la longueur d'onde dominante (λd) est typiquement de 605 nm. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est d'environ 17 nm, indiquant une sortie de couleur relativement pure et saturée. L'afficheur présente un fond gris avec des segments blancs, ce qui contribue à un rapport de contraste élevé pour une meilleure lisibilité sous diverses conditions d'éclairage.

2.2 Paramètres électriques

Les spécifications électriques définissent les limites et conditions de fonctionnement pour une utilisation fiable. Les valeurs maximales absolues sont critiques pour la conception :

• Puissance dissipée par segment :70 mW maximum.
• Courant direct crête par segment :60 mA maximum (en conditions pulsées : cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms).
• Courant direct continu par segment :25 mA maximum à 25°C. Cette valeur se dégrade linéairement à 0,28 mA/°C lorsque la température ambiante dépasse 25°C.
• Tension inverse par segment :5 V maximum.
• Tension directe par segment (Vf) :Typiquement 2,6 V, avec une plage de 2,05 V à 2,6 V à IF=20 mA.
• Courant inverse par segment (Ir) :100 µA maximum à VR=5 V.

Le rapport d'appariement d'intensité lumineuse entre segments (pour des surfaces éclairées similaires) est spécifié à un maximum de 2:1, garantissant une luminosité uniforme sur le chiffre.

2.3 Spécifications thermiques et environnementales

Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -35°C à +105°C, et une plage de stockage de -35°C à +105°C. Cette large plage le rend adapté à une utilisation dans des environnements sévères. La dégradation du courant direct continu est une considération thermique directe pour éviter la surchauffe et assurer la fiabilité à long terme.

3. Explication du système de binning

La fiche technique indique que les dispositifs sont catégorisés selon l'intensité lumineuse. Cela implique un système de binning où les unités sont triées et vendues en fonction de leur flux lumineux mesuré. Typiquement, les bins sont définis par des plages d'intensité lumineuse (par ex., Bin A : 27 520-35 000 µcd, Bin B : 35 001-44 000 µcd). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences de luminosité spécifiques pour leur application, garantissant ainsi une cohérence dans les séries de production. Bien que non explicitement détaillé pour la longueur d'onde, une telle catégorisation est également courante pour la longueur d'onde dominante ou pic afin de maintenir la cohérence des couleurs.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées ("Courbes caractéristiques électriques/optiques typiques"), les courbes généralement incluses dans ce type de fiche technique sont cruciales pour comprendre le comportement du dispositif au-delà des spécifications ponctuelles. Celles-ci incluraient généralement :

• Intensité lumineuse relative vs Courant direct (Courbe I-V) :Montre comment le flux lumineux augmente avec le courant, aidant à optimiser le courant de commande pour la luminosité et l'efficacité souhaitées.
• Tension directe vs Courant direct :Essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Intensité lumineuse relative vs Température ambiante :Démontre comment la luminosité diminue lorsque la température augmente, ce qui est critique pour les applications à haute température ou haute puissance.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant l'intensité de la lumière émise à travers différentes longueurs d'onde, confirmant les caractéristiques de couleur jaune-orange.

Les concepteurs doivent utiliser ces courbes pour prédire les performances dans des conditions non standard (courants, températures différents) et pour s'assurer que l'afficheur répond aux exigences de visibilité tout au long de la durée de vie opérationnelle du produit.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le LTS-4801KF est un composant traversant avec une configuration standard à 10 broches en ligne simple. La hauteur du chiffre est de 0,4 pouce (10,16 mm). Le dessin des dimensions du boîtier fournit toutes les mesures mécaniques critiques. Les tolérances clés incluent : ±0,25 mm (0,01") pour la plupart des dimensions et une tolérance de décalage de l'extrémité des broches de +0,4 mm. Le schéma de connexion des broches est essentiel pour un placement correct sur le PCB :

• Broche 1 : Cathode G
• Broche 2 : Cathode F
• Broche 3 : Anode commune
• Broche 4 : Cathode E
• Broche 5 : Cathode D
• Broche 6 : Cathode D.P. (Point décimal)
• Broche 7 : Cathode C
• Broche 8 : Anode commune
• Broche 9 : Cathode B
• Broche 10 : Cathode A

Le dispositif utilise une configuration à anode commune, ce qui signifie que toutes les anodes des segments LED sont connectées en interne aux broches communes (3 et 8). Pour allumer un segment, sa broche cathode correspondante doit être mise à la masse (connectée à la terre) tandis que l'anode commune est maintenue à une tension positive via une résistance de limitation de courant.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La fiche technique spécifie les conditions de soudure pour éviter les dommages lors de l'assemblage : le composant peut être soumis à une soudure à la vague ou manuelle à condition que la température de soudure à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise ne dépasse pas 260°C pendant plus de 3 secondes. Alternativement, la température de l'unité elle-même pendant l'assemblage ne doit pas dépasser sa température maximale nominale. Pour l'assemblage moderne, si une soudure par refusion est utilisée, un profil adapté aux composants traversants avec des limites thermiques similaires doit être utilisé. Il s'agit d'un boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses). Des procédures de manipulation appropriées contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être suivies pendant le stockage et l'assemblage.

7. Informations sur l'emballage et la commande

La référence est LTS-4801KF. Le suffixe "KF" désigne probablement des détails spécifiques de boîtier ou de finition des broches. Bien que les détails exacts d'emballage (rouleau, tube, plateau) et les quantités ne soient pas spécifiés dans l'extrait fourni, l'emballage typique pour ces afficheurs est en tubes ou plateaux antistatiques. La révision de la fiche technique est C, et la date d'effet est le 24/06/2010, ce qui doit être vérifié pour les spécifications actuelles.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour tout dispositif nécessitant un seul chiffre numérique. Les applications courantes incluent : les indicateurs de panneau pour la tension, le courant ou la température ; les horloges et minuteries numériques ; les tableaux d'affichage ; les commandes d'appareils ménagers (fours, micro-ondes) ; les indicateurs de tableau de bord automobile (par ex., position de vitesse) ; et les affichages d'état d'équipements industriels.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Des résistances de limitation de courant externes sont obligatoires pour chaque connexion d'anode commune. La valeur de la résistance est calculée en utilisant R = (Valim - Vf) / If, où Vf est la tension directe (~2,6 V) et If est le courant direct souhaité (max 25 mA continu). Avec une alimentation de 5 V, R = (5 V - 2,6 V) / 0,02 A = 120 Ohms.
• Multiplexage :Pour les afficheurs multi-chiffres utilisant des composants similaires, le multiplexage peut être utilisé pour contrôler plusieurs chiffres avec moins de broches d'E/S. Comme il s'agit d'un afficheur à anode commune, le multiplexage consiste à activer (alimenter) séquentiellement l'anode commune d'un chiffre à la fois tout en présentant les données de segment pour ce chiffre sur les lignes de cathode.
• Angle de vision :Le large angle de vision est bénéfique pour les applications où l'afficheur peut être vu depuis des positions hors axe.
• Contrôle de la luminosité :La luminosité peut être ajustée en faisant varier le courant direct (dans les limites) ou en utilisant une modulation de largeur d'impulsion (PWM) sur les signaux de commande.

9. Comparaison et différenciation techniques

Les principaux points de différenciation du LTS-4801KF sont son utilisation de la technologie AlInGaP et des choix de conception spécifiques. Comparé aux anciens afficheurs LED GaAsP ou GaP, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, résultant en une luminosité plus grande pour le même courant, ou une luminosité équivalente à une puissance plus faible. La combinaison fond gris/segments blancs est optimisée pour un contraste élevé. Sa hauteur de chiffre de 0,4 pouce occupe une niche spécifique entre les afficheurs plus petits (0,3") et plus grands (0,5", 0,56"). Les deux broches d'anode commune (3 et 8) offrent une flexibilité de conception et peuvent aider à équilibrer la distribution du courant.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre anode commune et cathode commune ?

R : Dans un afficheur à anode commune, toutes les anodes sont connectées ensemble. Vous appliquez une tension positive à la broche commune et mettez à la masse la cathode du segment que vous souhaitez allumer. Dans un afficheur à cathode commune, toutes les cathodes sont connectées ensemble. Vous mettez à la masse la broche commune et appliquez une tension positive à l'anode du segment que vous souhaitez allumer. Le LTS-4801KF est de type anode commune.

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

R : Non. Une broche de microcontrôleur ne peut généralement pas fournir ou absorber les 20-25 mA requis par segment (et bien plus si plusieurs segments sont allumés simultanément sur une anode commune). Vous devez utiliser un circuit de pilotage, tel qu'un réseau de transistors (par ex., ULN2003) pour commuter les anodes communes et éventuellement les cathodes de segments, avec des résistances de limitation de courant appropriées.

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

R : Cela signifie que le segment le moins lumineux dans un chiffre allumé ne sera pas moins de la moitié moins lumineux que le segment le plus lumineux. Cela garantit une uniformité visuelle sur le nombre affiché.

Q : Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

R : Pour un fonctionnement continu au courant continu maximum (25 mA/segment) et à des températures ambiantes élevées, une considération attentive du layout du PCB en tant que dissipateur thermique est nécessaire en raison de la dégradation de la puissance dissipée. Dans la plupart des applications typiques à des courants plus faibles ou avec multiplexage, aucun dissipateur thermique supplémentaire n'est nécessaire.

11. Exemple d'application pratique

Considérez la conception d'un thermomètre numérique simple affichant un seul chiffre (par ex., les dizaines). Le microcontrôleur lit un capteur de température, traite les données et détermine quel chiffre (0-9) afficher. Un circuit intégré de pilotage comme le MAX7219 ou un circuit à transistors discrets est utilisé. Le microcontrôleur envoie un code BCD (Décimal Codé Binaire) ou une carte de segment directe au pilote. Le pilote, à son tour, fournit les signaux bas corrects sur les broches de cathode A-G et D.P. tout en alimentant la broche d'anode commune. Une résistance de limitation de courant est placée en série avec la connexion d'anode commune. La luminosité élevée de l'afficheur AlInGaP garantit que la température est lisible même dans une pièce bien éclairée.

12. Introduction au principe technique

Le LTS-4801KF est basé sur l'électroluminescence des semi-conducteurs. Le matériau AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) est un semi-conducteur à bande interdite directe. Lorsqu'il est polarisé en direct (tension positive appliquée à l'anode par rapport à la cathode), des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Cette 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, jaune-orange (~605-611 nm). Le substrat GaAs non transparent aide à améliorer le contraste en absorbant la lumière parasite. Les sept segments sont des puces LED individuelles ou des arrangements de puces câblés sur des broches de cathode séparées mais partageant des connexions d'anode communes, permettant un contrôle indépendant pour former des caractères numériques.

13. Tendances et contexte technologiques

Bien que les afficheurs LED sept segments restent une solution robuste et économique pour les affichages numériques, le paysage technologique des afficheurs a évolué. Les tendances incluent un passage vers des boîtiers CMS (Composants Montés en Surface) pour l'assemblage automatisé, des modules multi-chiffres à plus haute densité, et l'intégration de pilotes et contrôleurs dans le boîtier de l'afficheur. Les technologies OLED (LED Organiques) et les écrans LCD (Affichage à Cristaux Liquides) avancés offrent des alternatives avec différents compromis en consommation d'énergie, angle de vision et personnalisation. Cependant, pour les applications exigeant une fiabilité extrême, une large plage de température de fonctionnement, une luminosité élevée et de la simplicité, les afficheurs à segments LED discrets comme le LTS-4801KF continuent d'être un choix privilégié. L'utilisation de l'AlInGaP représente une avancée par rapport aux anciens matériaux LED, offrant une meilleure efficacité et stabilité des couleurs.