Fiche technique de l'afficheur LED LTS-2806SKG-P - Hauteur de chiffre 0,28 pouce - Vert AlInGaP - Tension directe 2,6V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-2806SKG-P est un afficheur LED à un chiffre, de type montage en surface (CMS), conçu pour les applications nécessitant une indication numérique claire dans un format compact. Il présente une hauteur de chiffre de 0,28 pouce (7,0 mm), ce qui le rend adapté à l'intégration dans divers appareils électroniques où l'espace est limité. L'afficheur utilise la technologie semi-conductrice AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour ses segments émetteurs de lumière, ce qui procure une couleur verte distincte. Le boîtier se caractérise par un fond gris et des segments blancs, améliorant le contraste et la lisibilité. Cet appareil est catégorisé selon son intensité lumineuse et est conforme aux directives sans plomb et RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), le rendant adapté à la fabrication électronique moderne.

1.1 Caractéristiques principales

• Taille du chiffre :Hauteur de caractère de 0,28 pouce (7,0 mm).
• Technologie :Utilise des puces LED AlInGaP sur un substrat GaAs non transparent pour une émission verte.
• Uniformité :Illumination des segments continue et uniforme.
• Efficacité énergétique :Faible consommation pour les applications sensibles à l'énergie.
• Performance optique :Excellente apparence des caractères, luminosité élevée et rapport de contraste élevé.
• Angle de vision :Large angle de vision pour une visibilité depuis diverses positions.
• Fiabilité :La construction à l'état solide garantit une longue durée de vie opérationnelle.
• Contrôle qualité :Les appareils sont catégorisés (triés) en fonction de l'intensité lumineuse.
• Conformité environnementale :Boîtier sans plomb conforme aux normes RoHS.

1.2 Identification du dispositif

La référenceLTS-2806SKG-Pidentifie ce modèle spécifique. Il s'agit d'un afficheur LED vert AlInGaP en configuration à anode commune.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des spécifications électriques et optiques qui définissent les limites de performance et les conditions de fonctionnement de l'afficheur LTS-2806SKG-P.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le fonctionnement à ces limites n'est pas garanti et doit être évité dans une conception fiable.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW. C'est la puissance maximale pouvant être dissipée en toute sécurité par un seul segment LED sans causer de dommage thermique.
• Courant direct de crête par segment :60 mA. Ce courant n'est autorisé qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Cette valeur diminue linéairement au-dessus de 25°C avec un facteur de déclassement de 0,28 mA/°C. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal serait d'environ : 25 mA - (0,28 mA/°C * (85°C - 25°C)) = 25 mA - 16,8 mA = 8,2 mA.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +105°C. L'appareil peut être stocké et fonctionner dans cette plage complète.
• Température de soudure :Le boîtier peut résister à un soudage à l'étain à 260°C pendant 3 secondes, mesuré à 1/16 de pouce (≈1,6 mm) sous le plan d'assise.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test spécifiées (Ta=25°C). Ils sont utilisés pour la conception du circuit et l'estimation des performances.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :C'est la mesure principale de la luminosité.
  • Minimum : 201 µcd, Typique : 501 µcd à I_F= 2 mA.
  • Typique : 5210 µcd à I_F= 20 mA. Cela montre la relation non linéaire entre le courant et la lumière ; une augmentation de 10x du courant produit environ une augmentation de 10x de l'intensité dans cette plage.
  • La mesure suit la courbe de réponse de l'œil CIE pour la précision.
• Caractéristiques de longueur d'onde :
  • Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :574 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique émise est la plus grande.
  • Longueur d'onde dominante (λ_d) :571 nm (typique). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant la couleur (verte).
  • Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm (typique). Cela indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une couleur plus monochromatique.
• Tension directe par puce (V_F) :2,6 V (typique), avec un maximum de 2,6 V à I_F= 20 mA. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit d'attaque peut fournir cette tension.
• Courant inverse (I_R) :100 µA (maximum) à V_R= 5V. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; l'application d'une tension inverse continue n'est pas recommandée.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse :2:1 (maximum). Cela spécifie la variation de luminosité maximale admissible entre les segments d'un même appareil, assurant une uniformité visuelle.
• Diaphonie :≤ 2,5 %. Cela définit la quantité maximale de lumière non intentionnelle émise par un segment non activé lorsqu'un segment adjacent est allumé.

2.3 Explication du système de tri

La fiche technique indique que l'appareil est \"catégorisé pour l'intensité lumineuse\". Cela implique un processus de tri où les unités fabriquées sont classées (triées) en fonction de la lumière mesurée à un courant de test standard (probablement 2 mA ou 20 mA). Les concepteurs peuvent sélectionner des catégories pour assurer une luminosité cohérente sur plusieurs afficheurs dans un produit. Les codes de catégorie ou plages d'intensité spécifiques ne sont pas détaillés dans ce document mais sont généralement disponibles auprès du fabricant pour l'approvisionnement.

3. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique, leurs implications typiques sont analysées ici sur la base du comportement standard des LED et des paramètres fournis.

3.1 Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V)

Le V_Ftypique de 2,05V à 2,6V à 20mA indique la caractéristique de seuil de la diode. La courbe montrerait une augmentation exponentielle du courant après la tension de seuil (~1,8-2,0V pour AlInGaP), devenant plus linéaire à des courants plus élevés. Un pilote à courant constant est recommandé plutôt qu'un pilote à tension constante pour assurer une sortie lumineuse stable et éviter l'emballement thermique.

3.2 Intensité lumineuse vs Courant direct (Courbe I-L)

Les points de données (2mA -> 501 µcd, 20mA -> 5210 µcd) suggèrent une relation largement linéaire entre le courant et la lumière dans cette plage de fonctionnement. Cependant, l'efficacité (lumière par unité de puissance électrique) diminue généralement à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la chaleur. Le déclassement du courant continu avec la température est directement lié à la préservation de cette efficacité et de la durée de vie de l'appareil.

3.3 Distribution spectrale

Avec une longueur d'onde dominante de 571 nm et une demi-largeur de 15 nm, la lumière émise est d'un vert relativement pur. Le pic à 574 nm est légèrement plus élevé, ce qui est courant. Cette information spectrale est cruciale pour les applications où la cohérence des couleurs ou l'interaction avec une longueur d'onde spécifique est importante.

4. Informations mécaniques et de boîtier

4.1 Dimensions du boîtier

L'appareil est conforme à un encombrement CMS standard. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm sauf indication contraire.
• Des contrôles qualité spécifiques sont définis pour la face de l'afficheur : matière étrangère sur les segments ≤ 10 mils, contamination d'encre ≤ 20 mils, bulles dans les segments ≤ 10 mils, et courbure du réflecteur ≤ 1 % de sa longueur.
• La bavure de la broche en plastique ne doit pas dépasser 0,1 mm.

Un dessin coté détaillé est fourni dans la fiche technique originale pour la conception du motif de pastilles sur le PCB.

4.2 Schéma de circuit interne et connexion des broches

L'afficheur a une configuration àanode commune. Cela signifie que les anodes (bornes positives) de tous les segments LED sont connectées en interne à des broches communes (Broche 4 et Broche 9). Chaque cathode de segment (borne négative) a sa propre broche dédiée. Pour allumer un segment, sa broche de cathode correspondante doit être mise à un niveau bas (connectée à la masse ou à un puits de courant) tandis que l'anode commune est maintenue à un niveau haut (connectée à l'alimentation positive via une résistance de limitation de courant).

Définition du brochage :

1 : Non connecté (N/C)

2 : Cathode D

3 : Cathode E

4 : Anode Commune

5 : Cathode C

6 : Cathode DP (Point Décimal)

7 : Cathode B

8 : Cathode A

9 : Anode Commune

10 : Cathode F

11 : Non connecté (N/C)

12 : Cathode G

Les deux broches d'anode commune (4 & 9) sont probablement connectées en interne et offrent une flexibilité dans le routage du PCB et potentiellement une meilleure distribution du courant.

5. Directives de soudage et d'assemblage

5.1 Instructions de soudage SMT

L'appareil est destiné aux procédés de soudage par refusion. Les instructions critiques incluent :

• Cycles de refusion maximum :L'appareil peut supporter un maximum de deux processus de soudage par refusion. Un refroidissement complet à température ambiante est requis entre le premier et le deuxième cycle.
• Profil de refusion recommandé :
  • Préchauffage : 120–150°C.
  • Durée de préchauffage : Maximum 120 secondes.
  • Température de pic : Maximum 260°C.
  • Temps au-dessus du liquidus : Maximum 5 secondes.
• Soudage manuel (Fer) :Si nécessaire, la température du fer ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact ne doit pas dépasser 3 secondes.

Le respect de ces profils évite les dommages thermiques aux puces LED, au boîtier plastique et aux liaisons internes par fil.

5.2 Motif de soudure recommandé

Une recommandation de motif de pastilles (empreinte) est fournie pour assurer la formation fiable des joints de soudure et la stabilité mécanique. Ce motif prend en compte la taille, la forme et l'espacement des pastilles par rapport aux bornes de l'appareil pour obtenir des congés de soudure corrects et éviter les ponts.

5.3 Sensibilité à l'humidité et stockage

Les afficheurs CMS sont expédiés dans un emballage étanche à l'humidité (probablement avec un dessiccant et une carte indicateur d'humidité).

• Conditions de stockage :Les sachets non ouverts doivent être stockés à ≤ 30°C et ≤ 60 % d'Humidité Relative (HR).
• Exposition :Une fois le sachet scellé ouvert, les appareils commencent à absorber l'humidité de l'environnement.
• Nécessité de séchage :Si exposés aux conditions ambiantes au-delà de la durée de vie spécifiée (non indiquée, mais typiquement 168 heures pour un appareil de Niveau 3), les composants DOIVENT être séchés avant la refusion pour éliminer l'humidité absorbée. Le non-respect peut provoquer un \"effet pop-corn\" ou un délaminage interne pendant le processus de refusion à haute température.
• Paramètres de séchage (une seule fois) :
  • Pour les composants en bande : 60°C pendant ≥ 48 heures.
  • Pour les composants en vrac : 100°C pendant ≥ 4 heures ou 125°C pendant ≥ 2 heures.

6. Emballage et informations de commande

6.1 Spécifications d'emballage

Les appareils sont fournis sur bande et bobine pour l'assemblage automatisé par pick-and-place.

• Type de bobine :Bobine standard de 13 pouces (330 mm) de diamètre.
• Quantité par bobine :1000 pièces.
• Longueur d'emballage :38,5 mètres de bande porteuse par bobine de 22 pouces (cela semble faire référence à la longueur de bande, peut-être pour une bobine maîtresse plus grande).
• Quantité minimale de commande (MOQ) :Pour les quantités restantes, le conditionnement minimum est de 250 pièces.
• Bande porteuse :Fabriquée en alliage de polystyrène conducteur noir. Les dimensions sont conformes aux normes EIA-481. La bande a une limite de flèche de 1 mm sur 250 mm et une épaisseur de 0,40 ± 0,05 mm.
• Amorce et fin de bande :La bande comprend une amorce (≥ 400 mm) et une fin de bande (≥ 40 mm) pour l'alimentation machine, avec un espace minimum de 40 mm entre la fin des composants et le début de la fin de bande.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

• Électronique grand public :Affichages numériques sur appareils électroménagers, équipements audio, multiprises ou chargeurs.
• Instrumentation :Compteurs de panneau, affichages d'équipements de test ou interfaces de systèmes de contrôle.
• Contrôles industriels :Indicateurs d'état, affichages de compteurs ou lectures de paramètres sur les machines.
• Automobile après-vente :Afficheurs pour jauges auxiliaires ou modules électroniques personnalisés (considérer les exigences de température étendue).

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série pour chaque connexion d'anode commune. La valeur de la résistance est calculée comme R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Pour une alimentation de 5V et un I_Fcible de 10 mA avec V_F~2,4V : R = (5 - 2,4) / 0,01 = 260 Ω. Utiliser la valeur standard suivante (270 Ω).
• Multiplexage :Pour les afficheurs multi-chiffres, un schéma de multiplexage peut être utilisé où les anodes communes des différents chiffres sont activées séquentiellement à haute fréquence, tandis que les cathodes (segments) sont pilotées avec le motif pour le chiffre actif. Cela réduit considérablement le nombre de broches d'E/S requises.
• Gestion thermique :Observer la courbe de déclassement du courant pour les températures ambiantes élevées. Assurer un cuivre de PCB ou une ventilation adéquate si le fonctionnement est proche des limites maximales de température ou de courant.
• Protection ESD :Bien que non explicitement indiqué, les précautions standard de manipulation ESD (Décharge Électrostatique) doivent être observées pendant l'assemblage.

8. Comparaison et différenciation technique

Comparé à d'autres afficheurs CMS à un chiffre, les principaux points de différenciation du LTS-2806SKG-P sont :

• Technologie des matériaux :L'utilisation de puces AlInGaP offre une efficacité plus élevée et potentiellement une meilleure stabilité thermique pour l'émission verte par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaP.
• Luminosité :Une intensité typique de plus de 5000 µcd à 20 mA est assez élevée pour un afficheur de 0,28 pouce, adaptée aux environnements bien éclairés.
• Contraste :La conception fond gris/segments blancs est optimisée pour un contraste élevé, améliorant la lisibilité.
• Boîtier :Le boîtier CMS sans plomb, conforme RoHS, s'aligne avec les réglementations environnementales modernes et les lignes d'assemblage automatisées.

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

9.1 Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

La longueur d'onde de crête (λ_p=574 nm) est le pic physique du spectre lumineux émis. La longueur d'onde dominante (λ_d=571 nm) est la longueur d'onde unique qui serait perçue par l'œil humain comme ayant la même couleur. Elles diffèrent souvent légèrement. Les concepteurs concernés par l'appariement des couleurs doivent se référer à la longueur d'onde dominante.

9.2 Puis-je piloter cet afficheur directement avec une broche de microcontrôleur 3,3V ?

Non. La tension directe (V_F) est typiquement de 2,05-2,6V. Bien que 3,3V soit supérieur, vous devez inclure une résistance de limitation de courant. De plus, une broche GPIO d'un microcontrôleur ne peut généralement pas fournir ou absorber suffisamment de courant (25 mA continu max par segment) pour un pilotage direct. Utilisez un transistor ou un circuit intégré pilote LED dédié.

9.3 Pourquoi y a-t-il deux broches d'anode commune ?

Avoir deux broches (4 et 9) connectées en interne à l'anode commune permet un routage PCB plus flexible, peut aider à distribuer le courant plus uniformément sur l'afficheur et fournit une redondance en cas de défaut d'un joint de soudure.

9.4 Comment interpréter le rapport d'appariement d'intensité lumineuse \"2:1\" ?

Cela signifie qu'au sein d'un même appareil, le segment le plus lumineux ne sera pas plus de deux fois plus lumineux que le segment le moins lumineux lorsqu'ils sont pilotés dans des conditions identiques (I_F=2mA). Cela assure l'uniformité visuelle du nombre affiché.

10. Étude de cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario :Conception d'un simple affichage numérique de température pour un prototype. Le microcontrôleur a un nombre limité de broches d'E/S.

Mise en œuvre :Utiliser une version à 3 chiffres d'un afficheur similaire (ou trois unités LTS-2806SKG-P). Connecter toutes les cathodes de segments correspondantes (A, B, C, D, E, F, G, DP) ensemble sur les trois chiffres, utilisant 8 broches du microcontrôleur. Connecter l'anode commune de chaque chiffre à une broche distincte du microcontrôleur via un petit transistor NPN (par exemple, 2N3904) pour gérer le courant cumulé plus élevé des segments. Le firmware du microcontrôleur active rapidement (multiplexe) chaque transistor d'anode de chiffre un par un tout en envoyant le motif de segment pour ce chiffre. Une fréquence de rafraîchissement de 100 Hz ou plus empêche le scintillement visible. Les résistances de limitation de courant sont placées sur les lignes d'anode commune (avant les transistors). Cette approche contrôle 3 chiffres avec seulement 8+3=11 broches d'E/S, au lieu de 8*3=24 broches pour un pilotage direct.

11. Introduction au principe

Le LTS-2806SKG-P fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode est appliquée, les électrons de la couche AlInGaP de type n se recombinent avec les trous de la couche de type p. Cet événement de 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 dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le vert (~571 nm). Le substrat GaAs non transparent aide à réfléchir la lumière vers l'extérieur, améliorant l'efficacité. Chaque segment du chiffre est formé par une ou plusieurs de ces minuscules puces LED câblées en parallèle ou en série à l'intérieur du boîtier.

12. Tendances de développement

L'évolution des afficheurs LED CMS comme le LTS-2806SKG-P suit les tendances plus larges de l'optoélectronique :

• Efficacité accrue :La recherche continue en science des matériaux vise à améliorer les lumens par watt (efficacité), réduisant la consommation d'énergie pour une même luminosité.
• Miniaturisation :Bien que 0,28 pouce soit standard, il existe une demande pour des hauteurs de chiffre plus petites dans les appareils ultra-compacts, repoussant les limites de la technologie des boîtiers et des puces.
• Gamme de couleurs et options améliorées :Les progrès dans les matériaux phosphorescents et semi-conducteurs directs (comme l'InGaN pour le bleu/vert) peuvent offrir des couleurs plus vives et plus saturées ou de nouvelles options de couleur dans des facteurs de forme similaires.
• Intégration :Les futurs appareils pourraient intégrer le circuit intégré pilote LED ou la logique (par exemple, un décodeur BCD vers 7 segments) directement dans le boîtier de l'afficheur, simplifiant la conception du système.
• Performance thermique améliorée :Nouveaux matériaux et conceptions de boîtiers pour mieux dissiper la chaleur, permettant des courants d'attaque et une luminosité plus élevés ou une longévité améliorée à des températures ambiantes élevées.

Ces tendances visent à fournir des performances plus élevées, une plus grande flexibilité de conception et une fiabilité accrue dans des applications de plus en plus exigeantes.