Fiche technique de l'afficheur LED LTS-5325CTB-P - Hauteur de chiffre 0,56 pouce - Couleur bleue - Tension directe 3,8V - Dissipation 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-5325CTB-P est un dispositif monté en surface (SMD) conçu comme un afficheur alphanumérique à un chiffre. Sa fonction principale est de fournir une indication numérique ou alphanumérique limitée, claire et lumineuse, dans les équipements électroniques. La technologie de base repose sur des puces LED bleues InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) déposées sur un substrat de saphir, réputé pour produire une lumière bleue efficace et brillante. Le dispositif présente une face grise pour un contraste élevé et des segments blancs pour la diffusion de la lumière, ce qui donne un excellent aspect aux caractères.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

• Taille du chiffre :Hauteur de chiffre importante de 0,56 pouce (14,22 mm), garantissant une excellente visibilité à distance.
• Qualité des segments :Segments continus et uniformes pour une sortie visuelle cohérente et professionnelle, sans espace ni irrégularité.
• Efficacité énergétique :Conçu pour une faible consommation, le rendant adapté aux applications alimentées par batterie ou soucieuses de l'énergie.
• Performances optiques :Offre une luminosité élevée et un rapport de contraste élevé, assurant la lisibilité même dans des environnements très éclairés.
• Angle de vision :Angle de vision large, permettant une lecture claire de l'afficheur depuis diverses positions.
• Fiabilité :Bénéficie de la fiabilité des composants à semi-conducteurs sans pièces mobiles, conduisant à une longue durée de vie opérationnelle et à une résistance aux chocs et vibrations.
• Contrôle qualité :Les dispositifs sont catégorisés ("binned") selon l'intensité lumineuse, garantissant des niveaux de luminosité cohérents dans une plage spécifiée pour une commande donnée.
• Conformité environnementale :Le boîtier est sans plomb et fabriqué conformément aux directives RoHS (Restriction des substances dangereuses).

1.2 Configuration du dispositif

Il s'agit d'un afficheur à cathode commune. La référence spécifique LTS-5325CTB-P désigne un afficheur bleu (B) avec un point décimal (DP) à droite. La configuration à cathode commune simplifie la conception du circuit lors de l'utilisation de microcontrôleurs ou de circuits intégrés pilotes qui absorbent le courant.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse objective détaillée des limites opérationnelles et des caractéristiques de performance du dispositif dans des conditions définies.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ce sont des limites de contrainte qui ne doivent en aucun cas être dépassées, car cela pourrait causer des dommages permanents au dispositif. Le fonctionnement doit toujours être maintenu dans les conditions opérationnelles recommandées détaillées plus loin.

• Dissipation par segment :70 mW maximum. C'est la puissance électrique totale (courant * tension) qui peut être convertie en lumière et en chaleur de manière sûre au sein d'un segment.
• Courant direct de crête par segment :30 mA maximum, mais uniquement en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Cette valeur est pour des impulsions de courant élevé brèves, pas pour un fonctionnement continu.
• Courant direct continu par segment :25 mA maximum à 25°C. Ce courant est déclassé linéairement de 0,28 mA pour chaque augmentation de 1°C de la température ambiante (Ta) au-dessus de 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximum 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. Le dispositif peut être stocké ou fonctionner dans cette plage complète.
• Température de soudure :Résiste à un soudage au fer à 260°C pendant 3 secondes, avec la pointe du fer positionnée à au moins 1/16 de pouce (≈1,6 mm) en dessous du plan d'assise du boîtier.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres définissent la performance typique du dispositif lorsqu'il fonctionne dans ses conditions recommandées (Ta=25°C).

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Varie de 8600 µcd (minimum) à 28500 µcd (typique) lorsqu'il est piloté par un courant direct (I_F) de 10 mA. Cette large plage indique que le dispositif est catégorisé ; les grades d'intensité spécifiques seraient précisés dans les informations de commande.
• Tension directe par puce (V_F) :Typiquement 3,8V, avec un maximum de 3,8V, à I_F=5 mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est allumée. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit de pilotage peut fournir cette tension.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :468 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle l'intensité de la lumière émise est la plus élevée, carrément dans la région bleue du spectre visible.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :470 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain comme représentant la couleur de la lumière, très proche de la longueur d'onde de crête.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :25 nm. Cela indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une lumière plus monochromatique (couleur pure). 25 nm est typique pour une LED bleue standard.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 100 µA sous une tension inverse (V_R) de 5V. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner sous polarisation inverse.
• Rapport d'appariement d'intensité lumineuse :Maximum 2:1 pour les segments d'une même "zone lumineuse similaire". Cela signifie que le segment le plus lumineux ne doit pas être plus de deux fois plus lumineux que le segment le moins lumineux d'un groupe apparié, assurant ainsi l'uniformité.
• Diaphonie :Spécifiée comme ≤ 2,5%. Cela fait référence à la fuite de lumière indésirable ou aux interférences électriques entre segments adjacents.

2.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont très sensibles aux décharges électrostatiques. La fiche technique recommande fortement de mettre en œuvre des mesures de contrôle ESD pendant la manipulation et l'assemblage pour éviter des dommages latents ou catastrophiques :

• Le personnel doit utiliser des bracelets de mise à la terre ou des gants antistatiques.
• Tous les postes de travail, équipements et installations de stockage doivent être correctement mis à la terre.
• Un ioniseur (souffleur d'ions) est recommandé pour neutraliser les charges statiques qui peuvent s'accumuler sur la surface du boîtier plastique en raison des frottements lors de la manipulation, en particulier pour les types non diffusants (N/D).

3. Explication du système de catégorisation

La fiche technique indique explicitement que les dispositifs sont "catégorisés pour l'intensité lumineuse". Cela implique qu'un système de catégorisation (binning) est en place, bien que les codes de catégorie spécifiques ne soient pas détaillés dans cet extrait. Typiquement, un tel système implique :

• Catégorisation par intensité lumineuse :Les LED d'un lot de production sont testées et triées en différents groupes (bins) en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant de test standard (par ex. 10 mA). Cela garantit que les clients reçoivent des LED avec une luminosité cohérente dans une plage prédéfinie (par ex. 8600-12000 µcd, 12000-18000 µcd, etc.). La large plage MIN à TYP (8600 à 28500 µcd) dans le tableau des caractéristiques confirme cette pratique.
• Catégorisation par tension directe :Bien que non explicitement mentionnée ici, il est courant de catégoriser également les LED en fonction de la tension directe (V_F) pour assurer une distribution uniforme du courant lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle.
• Catégorisation par longueur d'onde :Pour les applications critiques en couleur, les LED peuvent également être catégorisées par longueur d'onde dominante ou de crête pour assurer la cohérence des couleurs. La spécification serrée (λ_d= 470 nm) suggère un processus contrôlé, mais une catégorisation peut toujours avoir lieu pour les grades supérieurs.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend une section pour les "Courbes typiques des caractéristiques électriques/optiques". Bien que les courbes spécifiques ne soient pas fournies dans le texte, celles-ci incluent généralement les éléments suivants, qui sont critiques pour la conception :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct (Courbe I-V) :Montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant de pilotage. Elle est typiquement non linéaire, saturant à des courants plus élevés.
• Tension directe en fonction du courant direct :Illustre la relation entre tension et courant, cruciale pour concevoir des circuits limiteurs de courant ou des pilotes à courant constant.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Démontre comment la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction de la LED augmente. Ceci est vital pour la gestion thermique dans l'application.
• Distribution spectrale de puissance :Un graphique montrant l'intensité de la lumière émise à chaque longueur d'onde, confirmant la couleur bleue et la largeur spectrale.

Les concepteurs doivent consulter ces courbes pour optimiser le courant de pilotage pour la luminosité souhaitée, comprendre les exigences en tension et planifier les effets thermiques.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est conforme à un empreinte SMD spécifique. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,25 mm sauf indication contraire.
• Critères de qualité pour la zone des segments : matière étrangère ≤ 10 mils, contamination d'encre ≤ 20 mils, bulles ≤ 10 mils.
• La flexion du réflecteur doit être ≤ 1% de sa longueur.
• La bavure sur les broches plastiques ne doit pas dépasser 0,14 mm.

Les ingénieurs doivent utiliser le dessin dimensionnel fourni (non entièrement détaillé dans le texte) pour créer le bon motif de pastilles sur le PCB.

5.2 Configuration des broches et polarité

Le dispositif a une configuration à 10 broches. La broche 1 est marquée sur le schéma. Le brochage est le suivant :

• Broche 1 : Anode du segment E
• Broche 2 : Anode du segment D
• Broche 3 : Cathode commune 1
• Broche 4 : Anode du segment C
• Broche 5 : Anode du point décimal (DP)
• Broche 6 : Anode du segment B
• Broche 7 : Anode du segment A
• Broche 8 : Cathode commune 2
• Broche 9 : Anode du segment F
• Broche 10 : Anode du segment G

Le schéma de circuit interne montre que toutes les anodes de segment sont indépendantes, tandis que les cathodes de tous les segments sont connectées en interne à deux broches (3 et 8), qui doivent être connectées ensemble sur le PCB pour former la cathode commune.

5.3 Modèle de pastille de soudure recommandé

Un motif de pastilles PCB recommandé est fourni pour assurer la formation fiable des joints de soudure et un bon alignement pendant le soudage par refusion. Ce motif tient compte des dimensions du boîtier et des besoins en volume de pâte à souder.

6. Instructions de soudage et d'assemblage

6.1 Instructions de soudage SMT

Instructions critiques pour l'assemblage en surface :

• Soudage par refusion (Méthode principale) :
  • Préchauffage : 120–150°C.
  • Temps de préchauffage : Maximum 120 secondes.
  • Température de crête : Maximum 260°C.
  • Temps au-dessus du liquidus : Maximum 5 secondes.
• Fer à souder (Pour réparation/retouche uniquement) :
  • Température du fer : Maximum 300°C.
  • Temps de contact : Maximum 3 secondes par joint.
• Restriction cruciale :Le dispositif peut supporter un maximum de deux cycles de processus de refusion. Après la première refusion, la carte doit être laissée refroidir complètement à température ambiante avant de subir un deuxième processus de refusion (par ex. pour un assemblage double face).

6.2 Sensibilité à l'humidité et stockage

L'afficheur SMD est expédié dans un emballage étanche à l'humidité. Pour éviter l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier due à l'expansion rapide de la vapeur pendant la refusion), les conditions de stockage suivantes sont obligatoires :

• Stockage :Les sachets non ouverts doivent être stockés à ≤ 30°C et ≤ 60% d'humidité relative.
• Temps d'exposition :Une fois le sachet scellé ouvert, l'absorption d'humidité commence. Les composants ont une "durée de vie au sol" limitée dans les conditions ambiantes.
• Séchage :Si les composants ont été exposés à l'humidité ambiante au-delà de leur limite de sécurité, ils doivent être séchés avant la refusion pour éliminer l'humidité. Le séchage ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter les contraintes thermiques.
  • Composants sur bande : 60°C pendant ≥ 48 heures.
  • Composants en vrac : 100°C pendant ≥ 4 heures ou 125°C pendant ≥ 2 heures.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications d'emballage

Le dispositif est fourni sur bande et bobine pour l'assemblage automatisé par pick-and-place.

• Bande porteuse :Fabriquée en alliage de polystyrène conducteur noir. Les dimensions sont conformes aux normes EIA-481-D.
• Dimensions de la bande :Inclut des dimensions spécifiques de poche pour maintenir le composant en sécurité. La cambrure (gauchissement) est contrôlée à 1 mm maximum sur une longueur de 250 mm.
• Informations sur la bobine :
  • Longueur d'emballage standard par bobine de 22 pouces : 44,5 mètres.
  • Nombre de composants par bobine de 13 pouces : 700 pièces.
  • Quantité minimale de commande pour les restes/fins de bobine : 200 pièces.
• Bande d'entraînement et de queue :La bobine comprend une bande d'entraînement (minimum 400 mm) et une bande de queue (minimum 40 mm) pour l'alimentation de la machine.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

• Équipements de test et mesure :Multimètres numériques, oscilloscopes, alimentations, où une lecture numérique claire est nécessaire.
• Électronique grand public :Amplificateurs audio, afficheurs d'appareils ménagers (micro-ondes, fours), équipements de fitness.
• Contrôles industriels :Compteurs de tableau, indicateurs de processus, afficheurs de minuteurs.
• Marché secondaire automobile :Jauges et afficheurs où une luminosité élevée est requise.

8.2 Considérations de conception

• Pilotage du courant :Toujours utiliser un pilote à courant constant ou une résistance limiteuse de courant en série avec chaque anode de segment. Calculer la valeur de la résistance en fonction de la tension d'alimentation (V_cc), de la tension directe typique de la LED (V_F~ 3,8V), et du courant direct souhaité (I_F, par ex. 10-20 mA pour une bonne luminosité tout en restant dans les limites). Exemple : R = (V_cc- V_F) / I_F.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation par segment soit faible, assurez une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques si plusieurs segments sont allumés simultanément pendant de longues périodes, surtout à des températures ambiantes élevées. N'oubliez pas la règle de déclassement du courant.
• Interface microcontrôleur :Pour les afficheurs à cathode commune, les broches du microcontrôleur absorbent généralement le courant (agissent comme des interrupteurs à la masse). Utilisez des broches GPIO configurées en drain ouvert/sortie basse ou des circuits intégrés pilotes LED dédiés avec une capacité d'absorption de courant suffisante. Assurez-vous que le courant total fourni par l'alimentation est dans ses limites nominales.
• Protection ESD dans le circuit :Dans l'application finale, envisagez d'ajouter des diodes de suppression de tension transitoire (TVS) ou une autre protection sur les lignes connectées à l'afficheur, surtout si elles sont exposées aux interfaces utilisateur ou aux connecteurs externes.

9. Comparaison et différenciation technique

Bien qu'une comparaison directe avec d'autres modèles ne figure pas dans la fiche technique, les principaux points de différenciation du LTS-5325CTB-P basés sur ses spécifications sont :

• Comparé aux afficheurs plus petits (par ex. 0,3 pouce) :Offre une visibilité supérieure à distance grâce à sa hauteur de chiffre plus grande de 0,56 pouce.
• Comparé aux afficheurs LED traversants :Le boîtier SMD permet un assemblage automatisé, réduit l'espace sur le PCB et permet des produits finis plus fins.
• Comparé aux LED de luminosité standard :La haute intensité lumineuse typique (jusqu'à 28500 µcd à 10mA) le rend adapté aux applications nécessitant une luminosité élevée.
• Comparé aux LED non catégorisées :La catégorisation par intensité lumineuse offre aux concepteurs une luminosité plus prévisible et uniforme sur tous les segments et entre plusieurs unités, ce qui est crucial pour un équipement d'aspect professionnel.

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

1. Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête (468 nm) et la longueur d'onde dominante (470 nm) ?
   R : La longueur d'onde de crête est celle où la sortie lumineuse physique est la plus forte. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain comme la couleur. Elles sont souvent proches, comme ici, mais peuvent différer pour certaines couleurs. Les deux confirment une LED bleue.
2. Q : Puis-je piloter cet afficheur avec une alimentation 5V et une résistance ?
   R : Oui. Avec une alimentation 5V (V_cc) et une V_Ftypique de 3,8V, vous avez besoin d'une résistance limiteuse de courant. Pour I_F=10 mA : R = (5V - 3,8V) / 0,01A = 120 Ω. Utilisez la valeur standard suivante, par ex. 120 Ω ou 150 Ω. Vérifiez toujours la luminosité réelle et la dissipation.
3. Q : Pourquoi y a-t-il deux broches de cathode commune (3 et 8) ?
   R : C'est pour la gestion du courant et la flexibilité du routage PCB. Le courant total de cathode est la somme des courants de tous les segments allumés. Avoir deux broches divise ce courant, réduisant la densité de courant par broche et améliorant la fiabilité. Les DEUX broches DOIVENT être connectées à la masse sur votre PCB.
4. Q : Le nombre maximum de cycles de refusion est de deux. Que faire si je dois retraiter une carte une troisième fois ?
   R : C'est fortement déconseillé. Une troisième refusion expose le boîtier plastique et les liaisons internes à un stress thermique excessif, augmentant significativement le risque de défaillance. Pour la retouche, utilisez un fer à souder avec une extrême prudence (max 300°C pendant 3 sec) uniquement sur le joint spécifique nécessitant une réparation, en évitant de chauffer l'ensemble du composant.
5. Q : Comment interpréter le rapport d'appariement d'intensité lumineuse de 2:1 ?
   R : Cela signifie qu'au sein d'une même unité d'afficheur, le segment le plus lumineux ne doit pas être plus de deux fois plus lumineux que le segment le moins lumineux lorsqu'ils sont pilotés dans des conditions identiques. Cela assure l'uniformité visuelle du caractère affiché.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'une lecture simple de voltmètre numérique

Un concepteur crée un voltmètre DC 0-30V utilisant un microcontrôleur avec un ADC. Le LTS-5325CTB-P est choisi pour sa lisibilité.

1. Conception du circuit :Les broches I/O du microcontrôleur sont connectées aux anodes de segment (A-G, DP) via des résistances limiteuses de courant de 150 Ω (calculées pour un système 5V). Les deux broches de cathode commune sont connectées ensemble à un seul transistor NPN (par ex. 2N3904) agissant comme un interrupteur côté bas, contrôlé par une broche du microcontrôleur. Cela permet un multiplexage si nécessaire, bien que pour un seul chiffre, il puisse être constamment allumé.
2. Logiciel :Le microcontrôleur lit la valeur de l'ADC, la convertit en tension, puis mappe cette valeur au motif 7 segments correct (0-9). Les données de segment sont envoyées aux broches I/O correspondantes.
3. Routage PCB :Le motif de soudure recommandé de la fiche technique est utilisé pour l'empreinte. Des thermiques sont ajoutés aux connexions des pastilles pour faciliter le soudage. La connexion à la masse pour la cathode commune est robuste.
4. Assemblage :La carte est assemblée en utilisant un profil de refusion sans plomb standard, en s'assurant que la température de crête ne dépasse pas 260°C. Le composant n'est soumis qu'à un seul cycle de refusion.
5. Résultat :Le produit final affiche une lecture de tension bleue claire, lumineuse et uniforme.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTS-5325CTB-P fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Le matériau actif est l'InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium). Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 3,3-3,8V) est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour définit la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le bleu (~470 nm). Le substrat de saphir fournit un modèle cristallin pour la croissance des couches InGaN de haute qualité. La face grise et le matériau des segments blancs agissent comme un diffuseur et un rehausseur de contraste, façonnant la lumière en segments numériques reconnaissables.

13. Tendances et contexte technologiques

Ce dispositif représente une technologie mature et largement adoptée. L'utilisation de l'InGaN sur saphir pour les LED bleues est un processus industriel standard. Les tendances de la technologie d'affichage qui fournissent un contexte pour ce composant incluent :

• Miniaturisation :Bien que 0,56 pouce soit une taille courante, il existe une tendance vers des chiffres SMD haute luminosité encore plus petits pour les dispositifs ultra-compacts.
• Efficacité accrue :Les progrès continus en science des matériaux améliorent l'efficacité lumineuse (lumens par watt) des LED InGaN, permettant une luminosité plus élevée à des courants plus faibles ou une charge thermique réduite.
• Intégration :Il existe une tendance à intégrer l'afficheur LED avec son circuit intégré pilote et son microcontrôleur dans des modules "afficheur intelligent" plus complets, simplifiant la conception du produit final.
• Options de couleur & RVB :Bien qu'il s'agisse d'un afficheur monochrome bleu, la technologie InGaN sous-jacente est également la base pour produire des LED vertes et, combinée avec des phosphores, des LED blanches. Les afficheurs RVB pleine couleur utilisant de minuscules LED SMD deviennent également plus courants pour des graphiques plus complexes.
• Technologies alternatives :Pour certaines applications, les afficheurs OLED (LED organiques) offrent des avantages en termes de finesse et d'angle de vision mais peuvent avoir des caractéristiques de durée de vie et de luminosité différentes par rapport aux LED inorganiques comme celle-ci.

Le LTS-5325CTB-P reste une solution robuste, fiable et économique pour les applications nécessitant un affichage numérique simple, lumineux et durable où l'assemblage SMD est préféré.