Fiche technique de l'afficheur LED LTS-4812CKR-PM - Hauteur de chiffre 0,39 pouce - Super rouge - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-4812CKR-PM est un composant monté en surface (CMS) conçu comme un afficheur numérique à un chiffre. Il utilise la technologie avancée des semi-conducteurs AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) déposée sur un substrat d'Arséniure de Gallium pour produire une couleur super rouge. L'afficheur présente un fond gris avec des segments blancs, offrant un contraste élevé pour une lisibilité optimale. Son application principale concerne l'électronique grand public, l'instrumentation industrielle et les panneaux de contrôle nécessitant un indicateur numérique compact, fiable et lumineux.

1.1 Caractéristiques principales

• Hauteur du chiffre :0,39 pouce (10,0 mm), offrant une taille de caractère claire et visible.
• Uniformité des segments :Émission de lumière continue et uniforme sur tous les segments pour un aspect homogène.
• Efficacité énergétique :Faible consommation d'énergie, le rendant adapté aux appareils alimentés par batterie.
• Performances optiques :Une luminosité élevée et un rapport de contraste élevé assurent une excellente visibilité sous diverses conditions d'éclairage.
• Angle de vision :Large angle de vision permettant une lisibilité depuis différentes perspectives.
• Fiabilité :La construction à semi-conducteurs garantit une longue durée de vie opérationnelle et une résistance aux chocs et vibrations.
• Classement (Binning) :Catégorisé selon l'intensité lumineuse, permettant un appariement cohérent de la luminosité dans les applications multi-chiffres.
• Conformité environnementale :Boîtier sans plomb conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses).

1.2 Configuration du dispositif

Ce dispositif est configuré comme un afficheur à anode commune. La référence spécifique LTS-4812CKR-PM indique une configuration avec point décimal à droite. La conception à anode commune simplifie la conception du circuit lors de l'interfaçage avec des microcontrôleurs ou des circuits intégrés pilotes qui fournissent le courant.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le fonctionnement doit toujours être maintenu dans ces limites.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW maximum.
• Courant direct de crête par segment :90 mA (en conditions pulsées : cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms).
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Cette valeur se dégrade linéairement à 0,28 mA/°C lorsque la température ambiante dépasse 25°C.
• Plage de température de fonctionnement :-35°C à +105°C.
• Plage de température de stockage :-35°C à +105°C.
• Température de soudure :Résiste à la soudure à l'étain à 260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1/16 de pouce sous le plan d'assise.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les performances typiques sont mesurées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Intensité lumineuse moyenne (Iv) :Varie d'un minimum de 201 µcd à une valeur typique de 650 µcd pour un courant direct (IF) de 1 mA. À 10 mA, l'intensité typique est de 8250 µcd.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λp) :639 nm, définissant le point de couleur principal dans le spectre super rouge.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm, indiquant la pureté spectrale de la lumière émise.
• Longueur d'onde dominante (λd) :631 nm.
• Tension directe par puce (VF) :Typiquement 2,6V avec un maximum de 2,6V à IF=20mA. Le minimum est de 2,0V.
• Courant inverse par segment (IR) :Maximum 100 µA pour une tension inverse (VR) de 5V. Note : Cette condition est uniquement à des fins de test ; le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en polarisation inverse continue.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse :Maximum 2:1 pour les segments d'une zone lumineuse similaire à IF=1mA, assurant une luminosité uniforme.
• Diaphonie (Cross Talk) :Spécifiée à ≤ 2,5%, minimisant l'illumination indésirable des segments adjacents.

3. Explication du système de classement (Binning)

L'intensité lumineuse du LTS-4812CKR-PM est catégorisée en classes (bins) pour garantir l'uniformité. Le code de classe (E, F, G, H, J) correspond à une plage spécifique d'intensité lumineuse mesurée en microcandelas (µcd). La tolérance pour chaque classe est de +/-15%.

• Classe E :201 - 320 µcd
• Classe F :321 - 500 µcd
• Classe G :501 - 800 µcd
• Classe H :801 - 1300 µcd
• Classe J :1301 - 2100 µcd

Ce système permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec une luminosité étroitement appariée pour les afficheurs multi-chiffres, évitant ainsi une illumination inégale.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique, les relations sous-jacentes sont critiques pour la conception.

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :La technologie AlInGaP présente une tension directe caractéristique d'environ 2,6V à 20mA. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit d'attaque peut fournir une tension suffisante, en tenant compte des chutes de tension potentielles.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :L'intensité augmente avec le courant mais pas de manière linéaire. Un fonctionnement dans la plage recommandée de 10-20mA offre une luminosité et une efficacité optimales.
• Dépendance à la température :Comme toutes les LED, la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. La dégradation du courant continu (0,28 mA/°C au-dessus de 25°C) est cruciale pour la gestion thermique dans les environnements à haute température.
• Distribution spectrale :La demi-largeur étroite (20nm) autour de 639nm indique une couleur rouge saturée et pure, moins sujette aux variations avec le courant ou la température par rapport à d'autres technologies LED.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est conforme à un empreinte CMS standard. Les notes dimensionnelles critiques incluent des tolérances de ±0,25mm sauf indication contraire. Les critères de contrôle qualité sont définis pour les corps étrangers, la contamination par l'encre, les bulles dans les segments, la flexion du réflecteur et les bavures sur les broches plastiques (max 0,1 mm).

5.2 Connexion des broches et schéma de circuit

L'afficheur a une configuration à 10 broches. Le schéma de circuit interne montre une connexion d'anode commune pour tous les segments. Le brochage est le suivant : Les broches 3 et 8 sont les Anodes Communes. Les broches restantes (1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10) sont les cathodes pour les segments E, D, C, DP (point décimal), B, A, F et G respectivement. La broche 5 est spécifiquement pour le point décimal droit (DP).

5.3 Patron de soudure recommandé

Un dessin de pastille de soudure est fourni pour assurer la formation fiable des joints de soudure pendant les processus de refusion, favorisant un bon auto-alignement et une connexion thermique et électrique adéquate.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Instructions de soudure SMT

Le dispositif est conçu pour un maximum de deux cycles de soudure par refusion. Un refroidissement complet à température normale est obligatoire entre le premier et le deuxième cycle.

• Profil de soudure par refusion :
  • Préchauffage : 120-150°C
  • Durée de préchauffage : Maximum 120 secondes
  • Température de crête : Maximum 260°C
  • Temps au-dessus du liquidus : Maximum 5 secondes
• Soudure manuelle (Fer à souder) :Température maximale de la panne de 300°C pendant un maximum de 3 secondes par joint.

6.2 Sensibilité à l'humidité et stockage

Le boîtier CMS est sensible à l'humidité. Les dispositifs sont expédiés dans un emballage étanche à l'humidité avec un dessiccant. Ils doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% d'Humidité Relative. Une fois le sachet scellé ouvert, les composants commencent à absorber l'humidité de l'environnement.

Exigences de séchage (si exposés) :Si les composants ne sont pas stockés dans une armoire sèche après ouverture du sachet, ils doivent être séchés avant la refusion pour éviter l'effet \"pop-corn\" ou le délaminage interne pendant la soudure.

• En bobine : 60°C pendant ≥48 heures.
• En vrac : 100°C pendant ≥4 heures ou 125°C pendant ≥2 heures.

Important :Le séchage ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter de dégrader le boîtier plastique.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications d'emballage

Le dispositif est fourni sur une bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines, compatible avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement.

• Dimensions de la bobine :Les dimensions standard des bobines sont fournies à la fois pour le support de composant et la bobine globale (par exemple, bobine de 13\" ou 22\").
• Bande porteuse :Fabriquée en alliage de polystyrène conducteur noir. Les dimensions sont conformes aux normes EIA-481-D. Les spécifications clés incluent la cambrure (dans 1mm sur 250mm) et l'épaisseur (0,40±0,05mm).
• Quantités d'emballage :
  • Composants par bobine de 13\" : 800 pièces.
  • Longueur d'emballage par bobine de 22\" : 44,5 mètres.
  • Quantité minimale de commande pour les restes : 200 pièces.
• Bande d'entraînement et de fin :La bobine comprend une bande d'entraînement (minimum 400mm) et une bande de fin (minimum 40mm) pour la manipulation par machine.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

• Électronique grand public :Horloges numériques, affichages de fours à micro-ondes, affichages d'équipements audio.
• Contrôles industriels :Compteurs de panneau, indicateurs de processus, affichages de minuteurs.
• Automobile (après-vente) :Jauges et affichages auxiliaires (sous réserve de qualifications supplémentaires pour les environnements automobiles).
• Dispositifs médicaux :Affichages numériques simples sur des équipements de surveillance non critiques.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série pour chaque segment ou un circuit intégré pilote LED à courant constant dédié. Calculez la valeur de la résistance en fonction de la tension d'alimentation (Vcc), de la tension directe de la LED (Vf ~2,6V) et du courant direct souhaité (par exemple, 10-20mA).
• Multiplexage :Pour les afficheurs multi-chiffres, un schéma d'attaque multiplexé est courant. La conception à anode commune s'y prête bien. Assurez-vous que le courant de crête en fonctionnement multiplexé ne dépasse pas la valeur maximale absolue, et calculez le courant moyen pour rester dans la plage de fonctionnement continu.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurez une disposition de PCB adéquate pour dissiper la chaleur, en particulier dans les applications à température ambiante élevée ou lors d'une attaque à des courants plus élevés. Suivez la courbe de dégradation du courant au-dessus de 25°C.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Les précautions ESD standard doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage, comme pour tous les dispositifs à semi-conducteurs.

9. Comparaison et différenciation technique

Le LTS-4812CKR-PM se différencie par l'utilisation de la technologie AlInGaP pour la couleur super rouge.

• vs. LED rouges traditionnelles GaAsP/GaP :L'AlInGaP offre une efficacité lumineuse et une luminosité nettement supérieures à niveau de courant égal. Il offre également une meilleure stabilité thermique et une durée de vie plus longue.
• vs. LED rouges à haute efficacité :Bien que ce ne soit pas l'efficacité absolument la plus élevée disponible, il offre un excellent équilibre entre performance, coût et fiabilité pour les applications d'affichage numérique standard.
• Avantage clé :La combinaison d'une luminosité élevée, d'un bon contraste (fond gris/segments blancs), d'un large angle de vision et d'un boîtier CMS fiable dans une taille de chiffre de 0,39 pouce en fait un choix polyvalent pour de nombreuses applications.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quel est l'objectif du système de classement (binning) ?

Le système de classement garantit l'uniformité de la luminosité entre différents lots de production et au sein d'un afficheur multi-chiffres. En spécifiant un code de classe (par exemple, Classe G), vous garantissez que tous les segments auront une intensité lumineuse dans la plage de 501-800 µcd à 1mA, empêchant ainsi qu'un chiffre apparaisse plus clair ou plus sombre qu'un autre.

10.2 Puis-je piloter cet afficheur sans résistance de limitation de courant ?

No.Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Les connecter directement à une source de tension fera monter le courant de manière incontrôlable, dépassant rapidement les caractéristiques maximales et détruisant la LED. Une résistance en série ou un pilote à courant constant est obligatoire.

10.3 Pourquoi y a-t-il une limite sur le nombre de cycles de refusion ?

Le boîtier plastique et les matériaux internes peuvent absorber l'humidité. Pendant la refusion, cette humidité se transforme en vapeur, pouvant provoquer des fissures internes ou un délaminage (effet \"pop-corn\"). La limite de deux cycles, avec un séchage approprié si nécessaire, est fixée pour garantir que l'intégrité du boîtier reste dans des limites sûres.

10.4 Que signifie \"anode commune\" pour ma conception de circuit ?

Dans un afficheur à anode commune, toutes les anodes (côtés positifs) des segments LED sont connectées ensemble en interne. Pour allumer un segment, vous connectez sa broche de cathode à une basse tension (masse) tout en appliquant une tension positive à la broche d'anode commune. C'est pratique lors de l'utilisation de circuits intégrés pilotes qui absorbent le courant (comme de nombreux pilotes de multiplexage).

11. Exemple pratique de conception

Scénario :Conception d'un afficheur d'horloge à 4 chiffres utilisant le LTS-4812CKR-PM, piloté par un microcontrôleur 5V avec un nombre limité de broches d'E/S.

Solution :Utiliser un schéma de multiplexage avec un circuit intégré pilote LED dédié (par exemple, un MAX7219 ou un registre à décalage multiplexé similaire).

1. Connexion :Connectez les quatre broches d'anode commune (les broches 3 et 8 de chaque chiffre reliées ensemble) à quatre sorties de pilote distinctes configurées comme sources de courant.
2. Lignes de segments :Connectez toutes les cathodes de segments correspondantes (A, B, C, D, E, F, G, DP) en parallèle sur les quatre chiffres aux sorties d'absorption de segments du pilote.
3. Réglage du courant :Réglez le courant constant du pilote à une valeur comme 15mA par segment. Ceci est dans la plage de fonctionnement continu et fournit une bonne luminosité.
4. Multiplexage :Le pilote fera rapidement défiler l'illumination de chaque chiffre un par un. En raison de la persistance rétinienne, les quatre chiffres sembleront être allumés simultanément. Assurez-vous que la fréquence de rafraîchissement est suffisamment élevée (typiquement >100Hz) pour éviter un scintillement visible.
5. Résistances :Le pilote à courant constant élimine le besoin de résistances en série individuelles sur chaque segment.

Cette approche minimise l'utilisation des E/S du microcontrôleur tout en fournissant une illumination stable et uniforme.

12. Principe de fonctionnement

Le LTS-4812CKR-PM est un afficheur à diodes électroluminescentes (LED). Chaque segment est composé d'une ou plusieurs puces semi-conductrices AlInGaP. Lorsqu'une tension de polarisation directe (dépassant la tension directe de la puce, ~2,6V) est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des couches AlInGaP détermine la longueur d'onde de la lumière émise, dans ce cas, dans le spectre super rouge (~639nm de crête). Le fond gris et les segments blancs agissent respectivement comme diffuseur et réflecteur pour façonner la lumière émise en caractères numériques reconnaissables.

13. Tendances technologiques

L'utilisation de l'AlInGaP pour les LED rouges/oranges/jaunes représente une technologie mature et stable offrant une haute efficacité et fiabilité. Les tendances actuelles dans la technologie d'affichage se concentrent sur :

• Miniaturisation :Des hauteurs de chiffre et des pas de pixels encore plus petits pour des afficheurs à plus haute résolution.
• Efficacité accrue :Des améliorations continues en science des matériaux pour atteindre un plus grand nombre de lumens par watt (lm/W), réduisant la consommation d'énergie.
• Intégration :Combinaison du réseau de LED, du circuit de pilotage et parfois d'un microcontrôleur en un seul module d'affichage intelligent.
• Substrats flexibles :Recherche sur les LED sur circuits flexibles pour de nouveaux facteurs de forme, bien que cela soit plus pertinent pour les technologies OLED et micro-LED plus récentes que pour les afficheurs segmentés traditionnels.

Pour les afficheurs numériques à un chiffre standard et économiques, les composants CMS basés sur l'AlInGaP comme le LTS-4812CKR-PM restent une solution fiable et grand public.