Fiche technique de l'afficheur LED LTS-4817CKS-P - Hauteur de chiffre 0,39 pouce - Jaune AlInGaP - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 70mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-4817CKS-P est un module d'afficheur numérique LED à un chiffre, monté en surface et haute performance. Il est conçu pour les applications nécessitant des affichages numériques clairs et lumineux dans un format compact. Le dispositif utilise la technologie avancée de puce LED AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) déposée sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs), réputée pour son haut rendement et sa pureté de couleur exceptionnelle, notamment dans le spectre jaune. L'afficheur présente un fond gris avec des segments blancs, offrant un contraste élevé pour une lisibilité optimale. Il est configuré en anode commune, une configuration standard pour simplifier le circuit de pilotage dans les applications multi-chiffres, et intègre un point décimal à droite.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

• Taille compacte :Hauteur de chiffre de 0,39 pouce (10,0 mm), idéale pour les applications où l'espace est limité.
• Performances optiques supérieures :Offre une luminosité élevée et un excellent contraste, garantissant une apparence parfaite des caractères même dans des environnements très éclairés.
• Angle de vision large :Assure une visibilité constante depuis un large éventail d'angles.
• Faible consommation d'énergie :Conçu pour un fonctionnement économe en énergie, avec un courant direct typique de 20mA par segment.
• Éclairage uniforme des segments :Des segments continus et uniformes garantissent un affichage numérique net et professionnel.
• Haute fiabilité :La construction à l'état solide assure une longue durée de vie opérationnelle et une robustesse face aux chocs et vibrations.
• Assurance qualité :Les dispositifs sont catégorisés selon leur intensité lumineuse, garantissant des niveaux de luminosité cohérents d'un lot de production à l'autre.
• Conformité environnementale :Le boîtier est sans plomb et conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses).

1.2 Applications cibles et marché

Cet afficheur est idéal pour une large gamme d'équipements électroniques nécessitant des indicateurs numériques. Les applications typiques incluent l'instrumentation industrielle (par exemple, compteurs de tableau, minuteries, totalisateurs), les appareils grand public (par exemple, fours à micro-ondes, lave-linge, équipement audio), les tableaux de bord automobiles (pour affichages auxiliaires), les dispositifs médicaux et les équipements de test et de mesure. Son boîtier SMD (Dispositif Monté en Surface) le rend parfaitement adapté aux processus d'assemblage automatisés, réduisant les coûts de fabrication et améliorant la fiabilité en production de grande série.

2. Paramètres techniques et interprétation objective

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des spécifications électriques et optiques du dispositif telles que définies dans la fiche technique.

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.

• Puissance dissipée par segment :70 mW. C'est la puissance maximale pouvant être dissipée sous forme de chaleur par un seul segment LED.
• Courant direct de crête par segment :60 mA (à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion de 0,1 ms). Cette valeur est uniquement pour un fonctionnement en impulsions et ne doit pas être utilisée pour un pilotage continu en courant continu.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Ce courant est déclassé linéairement à un taux de 0,28 mA/°C lorsque la température ambiante dépasse 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal autorisé serait d'environ : 25 mA - (0,28 mA/°C * (85°C - 25°C)) = 8,2 mA.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +105°C. Le dispositif est conçu pour des plages de températures industrielles.
• Température de soudage :Résiste à 260°C pendant 3 secondes à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise, ce qui est standard pour les procédés de refusion sans plomb.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques (Typiques à 25°C)

Ces paramètres décrivent les performances du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité lumineuse (I_V) :Le flux lumineux dépend du courant. À un faible courant de 1 mA, l'intensité typique est de 650 µcd (microcandela). Au courant de test standard de 10 mA, elle augmente significativement à 8450 µcd. Les concepteurs doivent sélectionner le courant de pilotage en fonction de la luminosité requise et du budget de puissance.
• Tension directe (V_F) :2,6 V typique à I_F=20 mA. Ce paramètre est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant. La valeur minimale est de 2,05 V, indiquant une certaine variation entre les LED individuelles.
• Longueur d'onde de crête / dominante (λ_p/λ_d) :588 nm (crête) et 587 nm (dominante). Cela confirme que l'émission se situe dans la région jaune du spectre visible.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm. Cette bande passante étroite est caractéristique de la technologie AlInGaP et contribue à l'apparence de couleur pure.
• Courant inverse (I_R) :100 µA maximum à V_R=5 V. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; l'application d'une polarisation inverse continue n'est pas une condition de fonctionnement normale.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse :2:1 maximum pour les segments d'un même dispositif. Cela signifie que le segment le moins lumineux sera au moins deux fois moins brillant que le segment le plus lumineux, assurant une apparence uniforme.
• Diaphonie :≤ 2,5 %. Ceci spécifie la quantité maximale de fuite de lumière non désirée d'un segment adjacent non allumé, ce qui est important pour la clarté de l'affichage.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique indique que les dispositifs sont \"catégorisés selon l'intensité lumineuse\". Cela implique un processus de classement où les LED sont triées après production en fonction de leur flux lumineux mesuré (en µcd) à un courant de test spécifié (probablement 10 mA ou 20 mA). Cela garantit que les clients reçoivent des pièces avec des niveaux de luminosité cohérents. Bien que les codes de classement spécifiques ne soient pas détaillés dans ce document, les concepteurs doivent consulter le fabricant pour connaître les classes d'intensité disponibles afin d'assurer la cohérence dans leur application, en particulier lors de l'utilisation de plusieurs afficheurs côte à côte.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux \"Courbes typiques des caractéristiques électriques / optiques\". Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, les courbes standard pour de tels dispositifs incluent généralement :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation entre la tension directe et le courant direct. Elle est non linéaire, avec une augmentation rapide du courant une fois que la tension directe dépasse le seuil de la diode (environ 2 V pour l'AlInGaP).
• Intensité lumineuse en fonction du courant direct :Cette courbe est généralement linéaire sur une large plage. L'intensité augmente proportionnellement avec le courant, jusqu'au point de saturation thermique.
• Intensité lumineuse en fonction de la température ambiante :Montre comment le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction augmente. Les LED AlInGaP présentent un coefficient de température négatif, ce qui signifie que la luminosité diminue avec l'augmentation de la température.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant le flux lumineux relatif en fonction des longueurs d'onde, centré autour de 587-588 nm avec la demi-largeur spécifiée de 15 nm.

Les concepteurs doivent utiliser ces courbes pour optimiser les conditions de pilotage, comprendre les effets thermiques et prédire les performances dans différents environnements de fonctionnement.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est logé dans un boîtier pour montage en surface. Les notes dimensionnelles clés de la fiche technique incluent : toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm. Des contrôles qualité spécifiques sont en place pour la face de l'afficheur : les corps étrangers sur un segment doivent être ≤10 mils, la contamination par l'encre sur la surface ≤20 mils, les bulles dans un segment ≤10 mils, et la flexion du réflecteur ≤1 % de sa longueur. La bavure de la broche en plastique est limitée à un maximum de 0,14 mm. Ces spécifications assurent une apparence physique cohérente et un montage fiable.

5.2 Connexion des broches et polarité

Le schéma de circuit interne et la table de connexion des broches montrent une configuration à anode commune pour le chiffre à 7 segments et le point décimal. Les deux broches d'anode commune (broches 3 et 8) sont connectées en interne. Les cathodes des segments A à G et du point décimal (DP) sont sur des broches séparées (1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10). La broche 5 est identifiée comme la cathode du point décimal droit. L'identification correcte de la polarité est cruciale pour la conception du circuit afin d'éviter de polariser les LED en inverse.

5.3 Modèle de pastille de soudure recommandé

Un diagramme de motif de pastilles est fourni pour guider la conception du PCB (Carte de Circuit Imprimé). Respecter ce modèle recommandé, qui inclut une taille de pastille appropriée, un espacement et des caractéristiques de dissipation thermique, est essentiel pour obtenir des joints de soudure fiables lors du soudage par refusion et pour maintenir l'intégrité mécanique de la connexion.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Instructions de soudage SMT

Le dispositif est conçu pour le soudage par refusion. Les instructions critiques incluent :

• Profil de refusion :Température de pic maximale de 260°C. Une étape de préchauffage de 120-150°C pendant un maximum de 120 secondes est recommandée.
• Limite de processus :Le nombre de cycles de processus de refusion doit être inférieur à deux. Un refroidissement complet à la température ambiante normale est requis entre le premier et le deuxième processus de soudage si un deuxième passage est nécessaire (par exemple, pour des cartes double face).
• Soudage manuel :Si un fer à souder est utilisé, la température de la pointe ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes maximum.

Suivre ces directives prévient les dommages thermiques aux puces LED, au boîtier plastique et aux fils de liaison internes.

6.2 Sensibilité à l'humidité et stockage

Les afficheurs SMD sont expédiés dans un emballage étanche à l'humidité. Ils doivent être stockés à 30°C ou moins et à une humidité relative (HR) de 60 % ou moins. Une fois le sachet scellé ouvert, les composants commencent à absorber l'humidité de l'atmosphère. Si les pièces ne sont pas utilisées immédiatement et ne sont pas stockées dans un environnement sec contrôlé (par exemple, une armoire sèche), elles doivent être séchées (baking) avant le soudage par refusion pour éviter l'effet \"popcorn\" ou le délaminage causé par l'expansion rapide de la vapeur pendant le processus de refusion à haute température. La fiche technique fournit des conditions de séchage spécifiques : 60°C pendant ≥48 heures pour les pièces sur bobines, ou 100°C pendant ≥4 heures / 125°C pendant ≥2 heures pour les pièces en vrac. Le séchage ne doit être effectué qu'une seule fois.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications d'emballage

Le dispositif est fourni sur une bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines, adaptée aux machines de placement automatique.

• Dimensions des bobines :Les tailles de bobine standard de 13 pouces et 22 pouces sont indiquées.
• Bande porteuse :Les dimensions sont fournies et conformes aux normes EIA-481-C. L'épaisseur de la bande est de 0,40 ±0,05 mm.
• Quantités d'emballage :Une bobine de 13 pouces contient 800 pièces. Une bobine de 22 pouces contient une longueur de bande pour 45,5 mètres. La quantité d'emballage minimale pour les lots restants est de 200 pièces.
• Amorces et fin de bande :La bande comprend une amorce (minimum 400 mm) et une fin de bande (minimum 40 mm) pour faciliter le chargement de la machine.

7.2 Numéro de pièce et révision

Le numéro de pièce de base est LTS-4817CKS-P. Le suffixe \"-P\" peut indiquer une variante spécifique ou un type d'emballage. La fiche technique elle-même a un historique de révisions (Révision A, effective au 01/11/2020), et les concepteurs doivent toujours utiliser la dernière révision pour s'assurer d'avoir les spécifications les plus récentes.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Circuit d'application typique

Pour un afficheur à anode commune comme le LTS-4817CKS-P, les anodes (broches 3 & 8) sont connectées à une tension d'alimentation positive (V_CC). Chaque broche de cathode (pour les segments A-G et DP) est connectée à une résistance de limitation de courant puis à la sortie d'un circuit de pilotage (par exemple, un décodeur/pilote ou une broche GPIO d'un microcontrôleur). Le pilote fait circuler le courant vers la masse pour allumer le segment. La valeur de la résistance de limitation de courant (R_LIMIT) est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R_LIMIT= (V_CC- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe de la LED (utiliser 2,6 V typique) et I_Fest le courant direct souhaité (par exemple, 10 mA ou 20 mA).

8.2 Considérations de conception

• Pilotage du courant :Ne jamais connecter la LED directement à une source de tension sans un mécanisme de limitation de courant (résistance ou pilote à courant constant) pour éviter l'emballement thermique et la destruction.
• Multiplexage :Pour les afficheurs multi-chiffres, une technique de multiplexage est couramment utilisée pour contrôler de nombreux segments avec moins de broches de pilotage. Cela implique d'alimenter rapidement l'anode commune de chaque chiffre en cycle. La valeur de courant de crête du LTS-4817CKS-P (60 mA en impulsion) permet des courants instantanés plus élevés pendant le multiplexage pour atteindre la luminosité moyenne souhaitée.
• Gestion thermique :Bien que le dispositif lui-même ait une faible dissipation de puissance, la conception du PCB doit prendre en compte la dissipation thermique, surtout en cas de pilotage à des courants plus élevés ou dans des températures ambiantes élevées. Une surface de cuivre adéquate autour des pastilles peut aider.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Les précautions de manipulation standard contre l'ESD doivent être observées pendant l'assemblage.

9. Comparaison et différenciation technique

Le LTS-4817CKS-P se différencie par l'utilisation de la technologie AlInGaP pour l'émission jaune. Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP offre un rendement lumineux significativement plus élevé, ce qui se traduit par une sortie plus lumineuse pour le même courant de pilotage, une meilleure stabilité thermique et une pureté de couleur supérieure (largeur spectrale plus étroite). Son boîtier SMD et sa taille de chiffre de 0,39 pouce le positionnent bien face aux autres afficheurs numériques SMD, offrant un équilibre entre lisibilité et économie d'espace sur la carte. L'inclusion du classement par intensité est un différenciateur de qualité clé pour les applications nécessitant une apparence uniforme.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête (λ_p) et la longueur d'onde dominante (λ_d) ?

R1 : La longueur d'onde de crête est la longueur d'onde à laquelle le spectre d'émission a son intensité maximale. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspond à la couleur perçue de la sortie de la LED. Pour une LED à spectre étroit comme celle-ci, elles sont très proches (587 nm contre 588 nm).

Q2 : Puis-je piloter cette LED à 25 mA en continu ?

R2 : Oui, mais seulement si la température ambiante (T_a) est à ou en dessous de 25°C. À des températures ambiantes plus élevées, vous devez déclasser le courant selon le facteur de déclassement spécifié de 0,28 mA/°C pour éviter de dépasser la température de jonction maximale et de dégrader la fiabilité.

Q3 : Pourquoi le test du courant inverse est-il important si je ne dois pas l'utiliser en inverse ?

R3 : Le test I_Rest une mesure de contrôle qualité. Un courant de fuite inverse élevé peut indiquer un défaut dans la jonction PN de la puce LED.

Q4 : Mon processus d'assemblage nécessite deux passages de refusion. Est-ce autorisé ?

R4 : Oui, mais il est strictement limité à un maximum de deux passages. Vous devez vous assurer que la carte et les composants refroidissent complètement à température ambiante entre le premier et le deuxième cycle de refusion.

11. Exemple d'application pratique

Scénario : Conception d'un affichage de minuterie numérique simple.

Un concepteur crée une minuterie de compte à rebours avec un affichage à 2 chiffres montrant les minutes et les secondes. Il utiliserait deux dispositifs LTS-4817CKS-P. Les anodes communes de chaque chiffre seraient connectées à des broches GPIO séparées d'un microcontrôleur configurées comme sorties. Les 14 broches de cathode (7 segments + DP pour chaque chiffre) seraient connectées ensemble pour les deux chiffres (c'est-à-dire, toutes les cathodes du segment 'A' connectées, toutes les cathodes du segment 'B' connectées, etc.) et chacune connectée à une résistance de limitation de courant puis à une broche GPIO ou à un circuit de pilotage externe capable d'absorber le courant requis. Le microcontrôleur utiliserait le multiplexage temporel : il activerait l'anode pour le chiffre des 'minutes', définirait le motif de cathode pour le nombre de minutes souhaité, attendrait un court instant (par exemple, 5 ms), puis désactiverait cette anode, activerait l'anode pour le chiffre des 'secondes', définirait le motif de cathode pour les secondes, attendrait, et répéterait. Cela se produit plus vite que l'œil humain ne peut le percevoir, créant l'illusion que les deux chiffres sont allumés en continu. Le point décimal droit sur chaque chiffre pourrait être utilisé comme séparateur clignotant (deux-points) entre les minutes et les secondes.

12. Introduction au principe technologique

Le LTS-4817CKS-P est basé sur un matériau semi-conducteur AlInGaP déposé par épitaxie sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs). Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction PN de ce matériau, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des atomes d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphore dans le réseau cristallin détermine l'énergie de la bande interdite, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Pour ce dispositif, la composition est ajustée pour produire des photons dans la plage de longueurs d'onde jaune (~587-588 nm). La puce est ensuite encapsulée avec une lentille plastique moulée qui façonne le faisceau lumineux et assure une protection environnementale.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les technologies d'affichage comme le LTS-4817CKS-P est d'aller vers une efficacité encore plus élevée, permettant des affichages plus lumineux avec une consommation d'énergie réduite, ce qui est crucial pour les appareils alimentés par batterie. Il y a également une poussée continue vers la miniaturisation tout en maintenant ou en améliorant la lisibilité. L'intégration est une autre tendance, l'électronique de pilotage étant parfois incorporée dans le module d'affichage lui-même pour simplifier la conception du système. De plus, les progrès dans les matériaux et l'encapsulation améliorent les performances thermiques et la fiabilité à long terme des LED, leur permettant d'être utilisées dans des environnements plus exigeants. Bien que les afficheurs matriciels, à points et OLED en couleur se développent dans les applications haut de gamme, les afficheurs LED monochromes à un chiffre comme celui-ci restent très pertinents en raison de leur simplicité, robustesse, faible coût et excellente lisibilité dans une large gamme de conditions d'éclairage.