Fiche technique de l'afficheur LED LTS-2807SKG-P - Hauteur de chiffre 0,2 pouce - Vert AlInGaP - Tension directe 2,4V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-2807SKG-P est un afficheur numérique compact et performant à un chiffre, conçu pour les applications CMS modernes. Il présente une hauteur de chiffre de 0,2 pouce (5,08 mm), le rendant adapté aux appareils où l'espace est limité mais la lisibilité essentielle. L'afficheur utilise la technologie avancée des semi-conducteurs AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour produire une lumière verte vive. Ce système de matériau est déposé sur un substrat GaAs non transparent, ce qui contribue à un contraste élevé en minimisant la diffusion et la réflexion internes de la lumière. Le dispositif a une apparence distinctive avec un fond gris et des segments blancs, améliorant la définition des caractères. Il est catégorisé selon l'intensité lumineuse et est proposé dans un boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS, s'alignant sur les normes environnementales mondiales pour les composants électroniques.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

• Taille compacte avec haute lisibilité :La hauteur de chiffre de 0,2 pouce offre une lecture numérique claire dans un encombrement minimal, idéale pour l'électronique grand public, l'instrumentation et les panneaux de contrôle.
• Performance optique supérieure :La technologie de puce AlInGaP offre une luminosité élevée et un excellent contraste. Les segments continus et uniformes assurent une apparence de caractère constante et agréable sans espace ni point sombre.
• Efficacité énergétique :Conçu pour une faible consommation, il convient aux applications alimentées par batterie ou soucieuses de l'énergie.
• Large angle de vision :L'afficheur offre un large angle de vision, garantissant que la lecture numérique reste visible sous divers angles, ce qui est crucial pour les interfaces utilisateur.
• Haute fiabilité :En tant que dispositif à semi-conducteur, il offre une longue durée de vie opérationnelle, une résistance aux chocs et vibrations, et des performances constantes dans le temps par rapport aux afficheurs mécaniques.
• Assurance qualité :Les dispositifs sont catégorisés (triés) en fonction de l'intensité lumineuse, permettant aux concepteurs de sélectionner des pièces avec des niveaux de luminosité cohérents pour une apparence uniforme du panneau.

1.2 Configuration du dispositif

Le LTS-2807SKG-P est configuré comme un afficheur à anode commune. Cela signifie que les anodes de tous les segments LED sont connectées ensemble en interne à des broches communes (Broche 3 et Broche 8). Les segments individuels (A, B, C, D, E, F, G et le point décimal DP) sont commandés en appliquant un signal de masse (niveau bas) à leurs broches cathodes respectives. Le numéro de pièce spécifique désigne un afficheur à anode commune vert AlInGaP avec un point décimal à droite. Cette configuration est courante et simplifie le circuit de commande, car une tension constante peut être appliquée à l'anode commune tout en multiplexant les signaux de cathode pour allumer différents segments.

2. Paramètres et caractéristiques techniques

Cette section fournit une analyse objective détaillée des spécifications électriques et optiques du dispositif, fondamentales pour la conception de circuit et l'intégration système.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Un fonctionnement à ou près de ces limites n'est pas recommandé pour une utilisation normale.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW maximum. Le dépassement peut entraîner une surchauffe et une dégradation accélérée de la puce LED.
• Courant direct de crête par segment :60 mA, mais uniquement en conditions pulsées (cycle de service 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 à 25°C. Ce courant se dégrade linéairement à un taux de 0,28 mA/°C lorsque la température ambiante augmente au-dessus de 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal autorisé serait d'environ 25 mA - (0,28 mA/°C * 60°C) = 8,2 mA.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +105°C. Le dispositif peut supporter ces températures extrêmes pendant le stockage non opérationnel et dans son environnement de fonctionnement spécifié.
• Température de soudure :Les broches peuvent être soumises à un soudage à l'étain à 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesuré à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise du boîtier.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de fonctionnement typiques mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C. Les concepteurs doivent utiliser ces valeurs comme guide pour les conditions de fonctionnement normales.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :C'est la mesure clé de la luminosité.
  • La valeur typique est de 700 µcd (microcandelas) à un courant direct (I_F) de 1 mA.
  • À 10 mA, l'intensité typique augmente significativement à 8400 µcd. La relation entre le courant et la sortie lumineuse est généralement linéaire dans la plage de fonctionnement.
  • Une tolérance de ±15% s'applique, ce qui signifie que l'intensité réelle peut varier entre les pièces.
• 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 lumineuse émise est maximale.
  • Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm (typique). Cela indique la pureté spectrale ; une largeur plus étroite signifie une couleur verte plus monochromatique (pure).
  • Longueur d'onde dominante (λ_d) :571 nm (typique, avec une tolérance de ±1 nm). C'est la longueur d'onde perçue par l'œil humain et elle est cruciale pour la spécification de la couleur.
• Tension directe par puce (V_F) :2,4 V typique (2,0 V min, tolérance ±0,1V) à I_F=20 mA. Ce paramètre est vital pour sélectionner la résistance de limitation de courant ou le pilote à courant constant approprié. La chute de tension est relativement cohérente entre les segments en raison de l'utilisation de puces LED identiques.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 100 µA à une tension inverse (V_R) de 5V. Ce test est uniquement pour la caractérisation ; le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner sous polarisation inverse.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse :Maximum 2:1 entre deux segments quelconques du même chiffre lorsqu'ils sont commandés à 1 mA. Cela assure une uniformité visuelle.
• Diaphonie :Spécifiée comme ≤ 2,5%. Cela fait référence à l'illumination non désirée d'un segment lorsqu'un segment adjacent est commandé, causée par une fuite optique ou électrique interne.

2.3 Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes typiques pour un tel dispositif incluraient :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation exponentielle entre la tension directe et le courant. La tension de seuil est d'environ 2,0-2,4V, après quoi le courant augmente rapidement avec de petits incréments de tension.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (I_Vvs. I_F) :Une relation généralement linéaire, confirmant que la sortie lumineuse est directement proportionnelle au courant de commande dans la zone de fonctionnement sûre.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Montre la diminution de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente. Les LED AlInGaP ont généralement de bonnes performances à haute température par rapport à d'autres technologies, mais la sortie diminue toujours avec la chaleur.
• Distribution spectrale :Une courbe en forme de cloche centrée autour de 574 nm (crête) avec une largeur définie par la demi-largeur de 15 nm, confirmant l'émission de couleur verte.

3. Informations mécaniques et de boîtier

3.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est un boîtier pour montage en surface. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm sauf indication contraire.
• Les contrôles qualité critiques incluent des limites sur les corps étrangers dans les segments (≤10 mils), la contamination par encre de surface (≥20 mils acceptable), les bulles dans les segments (≤10 mils) et la flexion du boîtier (≤1% de la longueur du réflecteur).
• En raison de la petite taille du boîtier, le numéro de pièce marqué sur le dispositif est abrégé en "2807SKG-P" ; le préfixe "LTS" est omis.

3.2 Configuration des broches et schéma de circuit

L'afficheur a une configuration à 10 broches. Le schéma de circuit interne montre une structure à anode commune. Le brochage est le suivant :

• Broche 1 : Cathode du segment E
• Broche 2 : Cathode du segment D
• Broche 3 : Anode Commune (CA)
• Broche 4 : Cathode du segment C
• Broche 5 : Cathode du Point Décimal (DP)
• Broche 6 : Cathode du segment B
• Broche 7 : Cathode du segment A
• Broche 8 : Anode Commune (CA)
• Broche 9 : Cathode du segment F
• Broche 10 : Cathode du segment G

Les broches 3 et 8 sont connectées en interne. Cette conception à double anode aide à la distribution du courant et à la gestion thermique. Une identification correcte de la polarité est cruciale pendant la conception du PCB et l'assemblage pour éviter les dommages.

3.3 Patron de soudure recommandé (empreinte)

Un patron de pastille (empreinte) recommandé pour la conception de PCB est fourni. Le respect de ce patron assure une formation correcte des joints de soudure, une stabilité mécanique et un alignement pendant le processus de soudage par refusion. Le patron inclut généralement les dimensions et l'espacement des pastilles qui tiennent compte du volume de pâte à souder et du dégagement thermique.

4. Assemblage, manipulation et fiabilité

4.1 Instructions de soudage CMS

Le dispositif est conçu pour le soudage par refusion. Les paramètres critiques doivent être contrôlés pour éviter les dommages thermiques.

• Profil de refusion :Un maximum de deux cycles de refusion est autorisé. Une période de refroidissement à la température ambiante normale est requise entre les cycles.
  • Préchauffage : 120–150°C pendant un maximum de 120 secondes.
  • Température de crête : 260°C maximum.
  • Temps au-dessus du liquidus : 5 secondes maximum à la température de crête.
• Soudage manuel :Si nécessaire, un fer à souder peut être utilisé une seule fois, avec une température de pointe ne dépassant pas 300°C et un temps de contact limité à 3 secondes maximum.

4.2 Sensibilité à l'humidité et stockage

Comme la plupart des composants CMS avec boîtier plastique, cet afficheur est sensible à l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer un "effet pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

• Stockage :Les sachets anti-humidité non ouverts doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% d'Humidité Relative.
• Séchage :Si le sachet est ouvert ou si les pièces sont exposées à des environnements humides au-delà des limites spécifiées, elles doivent être séchées avant la refusion pour éliminer l'humidité.
  • Pièces sur bobine : Sécher à 60°C pendant ≥48 heures.
  • Pièces en vrac : Sécher à 100°C pendant ≥4 heures ou à 125°C pendant ≥2 heures.
• Important :Le séchage ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter un stress thermique supplémentaire sur le boîtier.

4.3 Spécification d'emballage

Le dispositif est fourni sur bande et bobine pour l'assemblage automatisé.

• Dimensions de la bobine :Fournies pour la compatibilité avec les équipements standards de placement (par exemple, bobines de 13 pouces ou 22 pouces).
• Bande porteuse :Fabriquée en alliage de polystyrène conducteur noir. Les dimensions sont conformes aux normes EIA-481-D. Les spécifications clés incluent une tolérance cumulative de pas de 10 trous d'entraînement de ±0,20 mm et une cambrure inférieure à 1 mm sur 250 mm.
• Quantités d'emballage :Une bobine standard de 13 pouces contient 1000 pièces. Une bobine de 22 pouces contient 56,5 mètres de bande. La quantité minimale de commande pour les bobines restantes est de 250 pièces.
• Bande de tête/de queue :Inclut une section de tête d'au moins 400 mm et une section de queue de 40 mm pour faciliter le chargement de la machine.

5. Lignes directrices d'application et considérations de conception

5.1 Champ d'application et avertissements

L'afficheur est destiné aux équipements électroniques ordinaires dans les applications de bureau, de communication et domestiques. Il n'est pas conçu ou qualifié pour les systèmes critiques pour la sécurité (par exemple, aviation, dispositifs médicaux de maintien de la vie, contrôle des transports) où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé. Pour de telles applications, une consultation avec le fabricant est obligatoire.

5.2 Conception du circuit de commande

Une conception appropriée est essentielle pour la fiabilité et les performances.

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant pour limiter le courant direct à la valeur continue recommandée (par exemple, 10-20 mA pour une luminosité typique). Dépasser les valeurs maximales entraîne une dégradation sévère de la sortie lumineuse et une défaillance prématurée.
• Gestion thermique :Le courant direct doit être déclassé à mesure que la température ambiante augmente, comme spécifié dans les Valeurs Maximales Absolues. Assurez une surface de cuivre PCB adéquate ou d'autres dissipateurs thermiques si vous fonctionnez dans des environnements à haute température.
• Protection contre la tension inverse :Le circuit de commande doit incorporer une protection (par exemple, une diode en série ou en parallèle) pour empêcher l'application d'une tension inverse aux bornes des segments LED, ce qui pourrait les endommager.
• Multiplexage :Pour les applications à plusieurs chiffres, cet afficheur à anode commune est bien adapté pour une commande multiplexée. La fréquence de rafraîchissement doit être suffisamment élevée (typiquement >60 Hz) pour éviter le scintillement visible.

5.3 Scénarios d'application typiques

• Électronique grand public :Horloges numériques, afficheurs de four à micro-ondes, affichages d'équipements audio.
• Instrumentation :Compteurs de panneau, équipements de test, appareils de mesure portables.
• Contrôles industriels :Indicateurs de contrôle de processus, afficheurs de minuteur, compteurs.
• Automobile (après-vente) :Afficheurs intérieurs non critiques (par exemple, pour systèmes audio).

6. Comparaison et différenciation technique

Comparé à d'autres afficheurs à un chiffre, le LTS-2807SKG-P offre des avantages spécifiques :

• vs. Anciens afficheurs rouges GaAsP/GaP :La technologie AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée (plus de lumière par mA), de meilleures performances à haute température et une couleur verte plus saturée.
• vs. Afficheurs Bleus/Blancs InGaN :La LED verte AlInGaP a typiquement une tension directe plus faible (~2,4V contre ~3,2V+ pour InGaN), simplifiant potentiellement la conception de l'alimentation dans les systèmes basse tension.
• vs. Afficheurs à chiffres plus grands :La taille de 0,2 pouce offre un équilibre entre lisibilité et économie d'espace sur carte, se situant entre les chiffres plus petits de 0,15 pouce et les plus grands de 0,3 ou 0,5 pouce.
• vs. Afficheurs non triés :La catégorisation selon l'intensité lumineuse est un différenciateur clé pour les applications nécessitant une luminosité uniforme du panneau, réduisant le besoin de calibration manuelle ou d'ajustement de courant par chiffre.

7. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Quel est le but des deux broches d'anode commune (3 et 8) ?

R1 : Elles sont connectées en interne. Avoir deux broches aide à distribuer le courant d'anode total, réduit la densité de courant dans une seule broche/trace PCB et peut améliorer la dissipation thermique du boîtier.

Q2 : Puis-je commander cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?

R2 : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant. Pour une alimentation de 5V et un V_Ftypique de 2,4V, si vous voulez 10 mA à travers un segment, la valeur de la résistance serait R = (5V - 2,4V) / 0,01A = 260 Ohms. Une résistance de 270 Ohms est une valeur standard proche de ce calcul.

Q3 : Pourquoi y a-t-il une limite sur le nombre de cycles de refusion ?

R3 : De multiples cycles de refusion soumettent le boîtier plastique et les liaisons internes à un stress thermique répété, ce qui peut entraîner un délaminage, une fissuration ou une défaillance des liaisons, compromettant la fiabilité.

Q4 : Que signifie "catégorisé pour l'intensité lumineuse" en pratique ?

R4 : Le fabricant teste et trie les afficheurs dans différents lots de luminosité (par exemple, un lot haute luminosité et un lot standard). Lorsque vous commandez, vous pouvez spécifier un code de lot pour vous assurer que tous les afficheurs de votre lot ont une luminosité très similaire, évitant des variations visibles dans l'affichage de votre produit.

8. Étude de cas d'intégration

Scénario :Conception d'un minuteur numérique compact pour un appareil électroménager de cuisine.

Exigences :Affichage numérique clair à 1 chiffre (0-9), faible consommation d'énergie, fonctionnement fiable jusqu'à 60°C ambiant, et compatibilité avec l'assemblage automatisé.

Solution :Le LTS-2807SKG-P est un choix idéal.

1. Conception du circuit :Un microcontrôleur avec suffisamment de broches d'E/S commande l'afficheur dans une configuration statique (non multiplexée) pour la simplicité. Une résistance de limitation de courant est placée sur la ligne d'anode commune. Le courant direct est fixé à 8 mA (déclassé de 25 mA compte tenu de l'ambiance à 60°C, en utilisant le facteur de déclassement de 0,28 mA/°C). Cela fournit une luminosité adéquate tout en assurant une fiabilité à long terme.
2. Conception du PCB :Le patron de soudure recommandé est utilisé. Des connexions de dégagement thermique sont ajoutées aux pastilles d'anode pour faciliter le soudage tout en maintenant un bon chemin thermique vers un plan de masse pour la dissipation de chaleur.
3. Assemblage :Les composants sont placés à l'aide d'une machine de placement à partir de la bande et bobine fournie. Un profil de refusion standard sans plomb avec une température de crête de 245°C est utilisé, bien en deçà de la limite spécifiée de 260°C.
4. Résultat :Le produit final présente un affichage numérique lumineux, uniforme et fiable qui répond à toutes les exigences de taille, de performance et de fabricabilité.

9. Tendances technologiques et de marché

Technologie AlInGaP :Ce système de matériau, introduit dans les années 1990, a révolutionné les LED rouges, oranges et jaunes haute luminosité et plus tard les LED vertes efficaces. Il reste la technologie dominante pour les LED vertes haute performance dans la plage 560-590 nm en raison de sa supériorité en efficacité et stabilité thermique par rapport aux technologies plus anciennes.

Orientation du marché :La tendance pour les composants d'indication et d'affichage CMS continue vers :

• Miniaturisation :Des boîtiers encore plus petits avec une luminosité maintenue ou améliorée.
• Efficacité plus élevée :Plus de lumens par watt, réduisant la consommation d'énergie et la charge thermique.
• Fiabilité améliorée :Amélioration des matériaux de boîtier et des processus de fabrication pour une durée de vie plus longue dans des environnements exigeants.
• Intégration :Combinaison de l'afficheur LED avec des circuits intégrés de commande ou des microcontrôleurs dans des modules multi-puces (MCM) ou des solutions système en boîtier (SiP) pour simplifier la conception du produit final.

Le LTS-2807SKG-P représente un produit mature et bien optimisé dans ce paysage en évolution, offrant un équilibre éprouvé entre taille, performance et coût pour un large éventail d'applications.