Fiche technique de l'afficheur LED LTS-5825CTB-PR - Hauteur de chiffre 0,56 pouce - Bleu InGaN - Tension directe 3,8V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-5825CTB-PR est un composant monté en surface (CMS) conçu comme un afficheur alphanumérique à un chiffre. Sa fonction principale est de fournir une sortie claire et lumineuse de chiffres et de caractères alphanumériques limités dans les équipements électroniques. La technologie de base utilise un matériau semi-conducteur à base de Nitrure de Gallium-Indium (InGaN) déposé sur un substrat de saphir, responsable de son émission efficace de lumière bleue. Le dispositif présente un fond gris et des segments blancs, améliorant le contraste et la lisibilité. Il est classé comme un afficheur de type Anode Commune, ce qui signifie que les anodes de tous les segments LED sont connectées en interne, simplifiant la conception du circuit pour le multiplexage.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

• Taille du chiffre :Une hauteur de caractère de 0,56 pouce (14,22 mm) offre une excellente visibilité pour des distances de visionnement moyennes.
• Performances optiques :Offre une luminosité et un contraste élevés, facilités par des segments continus et uniformes qui assurent un éclairage cohérent sur l'ensemble du caractère.
• Angle de vision :Fournit un large angle de vision, rendant l'afficheur lisible depuis diverses positions.
• Efficacité énergétique :A une faible exigence en puissance, contribuant à des conceptions écoénergétiques.
• Fiabilité :Bénéficie de la fiabilité de l'état solide sans pièces mobiles, conduisant à une longue durée de vie opérationnelle.
• Contrôle qualité :Les dispositifs sont catégorisés (triés) selon l'intensité lumineuse, permettant un appariement cohérent de la luminosité dans les applications à plusieurs chiffres.
• 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 destiné à être utilisé dans des équipements électroniques ordinaires. Les domaines d'application typiques incluent les appareils de bureautique (ex. : photocopieurs, imprimantes), les équipements de communication, les appareils ménagers, les panneaux d'instrumentation et l'électronique grand public où des affichages numériques clairs sont requis. Il convient aux applications exigeant fiabilité, bonne visibilité et un facteur de forme compact. Les concepteurs doivent consulter pour les applications impliquant des exigences de fiabilité exceptionnelles, comme dans l'aviation, le médical ou les systèmes critiques pour la sécurité.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Il n'est pas recommandé de faire fonctionner le dispositif en continu à ou près de ces limites.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW maximum.
• Courant direct de crête par segment :30 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 de 0,28 mA/°C lorsque la température ambiante augmente au-dessus de 25°C.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +105°C.
• Température de soudure :Résiste à 260°C pendant 3 secondes à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :8600 à 28500 µcd (microcandelas) à un courant direct (I_F) de 10mA. Une tolérance de 15% s'applique à cette mesure.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :468 nm (nanomètres), indiquant le point d'émission de lumière le plus fort dans le spectre bleu.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :470 nm, qui est la longueur d'onde perçue par l'œil humain, avec une tolérance de ±1 nm.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :25 nm, définissant la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière bleue émise.
• Tension directe par puce (V_F) :3,3V à 3,8V à I_F=5mA, avec une tolérance de ±0,1V. C'est un paramètre critique pour la conception du circuit de pilotage.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 100 µA à une tension inverse (V_R) de 5V. Notez qu'il s'agit d'une condition de test ; le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en polarisation inverse continue.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse :2:1 maximum pour les segments dans une zone lumineuse similaire, assurant une uniformité visuelle.
• Diaphonie :Spécifiée comme ≤ 2,5%, minimisant l'illumination indésirable des segments adjacents éteints.

2.3 Sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont sensibles aux dommages causés par les décharges électrostatiques. La fiche technique recommande fortement de mettre en œuvre des mesures de contrôle ESD pendant la manipulation et l'assemblage :

• Utiliser des bracelets de mise à la terre ou des gants antistatiques.
• S'assurer que tous les postes de travail, outils et installations de stockage sont correctement mis à la terre.
• Employer des ioniseurs pour neutraliser les charges statiques qui peuvent s'accumuler sur le boîtier plastique.

3. Système de tri et de catégorisation

Le LTS-5825CTB-PR utilise un système de catégorisation principalement pourl'Intensité Lumineuse. Les dispositifs sont testés et triés en catégories basées sur leur sortie lumineuse mesurée à un courant de test standard (10mA). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des afficheurs avec des niveaux de luminosité appariés, ce qui est crucial pour les applications à plusieurs chiffres afin d'éviter un aspect inégal. La plage d'intensité spécifiée est de 8600-28500 µcd. Bien que non explicitement détaillée pour la longueur d'onde dans ce document, la tolérance serrée sur la longueur d'onde dominante (±1 nm) assure intrinsèquement une bonne cohérence de couleur d'un dispositif à l'autre.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques, essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans différentes conditions. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits dans le texte fourni, ils incluent typiquement :

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Montre la relation non linéaire, cruciale pour déterminer la tension de pilotage requise pour un courant souhaité.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :Illustre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, aidant à optimiser le compromis entre luminosité et consommation d'énergie/chaleur.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Démontre la diminution de la sortie lumineuse lorsque la température augmente, ce qui est vital pour la gestion thermique dans l'application.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, confirmant les longueurs d'onde de crête et dominante ainsi que la largeur spectrale.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif se conforme à une empreinte CMS spécifique. Les notes dimensionnelles clés 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 : 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 plastique des broches est limitée à un maximum de 0,14 mm.

5.2 Configuration des broches et schéma de circuit

L'afficheur a une configuration à 10 broches. Le schéma de circuit interne montre une architecture à Anode Commune. Le brochage est le suivant : les broches 3 et 8 sont les Anodes Communes. Les broches 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9 et 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 la cathode du point décimal droit.

5.3 Patron de pastilles de soudure recommandé

Un patron d'empreinte (patron de pastilles) recommandé pour la conception de PCB est fourni pour assurer la formation fiable des joints de soudure et un alignement mécanique correct pendant le processus de refusion. Respecter ce patron est critique pour le rendement de fabrication.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudure par refusion

Le dispositif est adapté à la soudure par refusion. Les paramètres critiques sont :

• Préchauffage :120–150°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Maximum 5 secondes.
• Nombre de cycles de refusion :Maximum 2 fois. L'assemblage doit refroidir à température normale entre le premier et le deuxième processus de soudure.

6.2 Soudure manuelle (fer à souder)

Si une soudure manuelle est nécessaire, la température du fer ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de soudure par joint doit être limité à un maximum de 3 secondes.

6.3 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 dispositifs commencent à absorber l'humidité de l'environnement. Si le temps d'exposition dépasse les limites spécifiées (non détaillées dans cet extrait), ou si les pièces ne sont pas stockées dans une armoire sèche, ellesdoivent être séchéesavant la refusion pour éviter la fissuration en "pop-corn" ou le délaminage pendant la soudure. Les conditions de séchage sont : 60°C pendant ≥48 heures (en bande), ou 100°C pendant ≥4 heures / 125°C pendant ≥2 heures (en vrac). Le séchage ne doit être effectué qu'une seule fois.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications d'emballage

Les dispositifs sont fournis en bande et en bobine pour l'assemblage automatisé. La bande porteuse est en alliage de polystyrène conducteur noir. L'emballage est conforme aux normes EIA-481-D. Les spécifications clés de la bobine incluent une longueur d'emballage de 44,5 mètres par bobine de 22 pouces, contenant 700 pièces par bobine de 13 pouces. Une quantité d'emballage minimale de 200 pièces s'applique pour les commandes de reste. La bande comprend des sections de tête et de queue (minimum 400mm et 40mm, respectivement) pour faciliter l'alimentation de la machine.

7.2 Interprétation du numéro de pièce

Le numéro de pièce LTS-5825CTB-PR peut être décodé comme suit : LTS (famille de produits), 5825 (probablement un identifiant de série/modèle), C (probablement un code couleur pour le bleu), T (type de boîtier), B (catégorie de luminosité ou variante), PR (peut indiquer un point décimal droit).

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Conception du circuit de pilotage

En tant qu'afficheur à anode commune, les anodes (broches 3 & 8) doivent être connectées à la tension d'alimentation positive (V_CC). Les segments individuels sont allumés en évacuant le courant vers la masse via leurs broches cathodes respectives. La tension directe (V_F) de 3,3-3,8V doit être prise en compte lors de la sélection de la tension d'alimentation. Une résistance de limitation de courant est requise en série avec chaque cathode (ou un pilote à courant constant peut être utilisé) pour régler le courant direct (I_F) au niveau souhaité, typiquement entre 5-20 mA, équilibrant luminosité et longévité. Pour multiplexer plusieurs chiffres, les anodes communes sont commutées séquentiellement à haute fréquence.

8.2 Gestion thermique

La dégradation linéaire du courant direct continu (0,28 mA/°C au-dessus de 25°C) souligne l'importance de la gestion thermique. Dans les applications à haute température ambiante ou à cycle de service élevé, le courant maximum effectif doit être réduit en conséquence. Un pourrage de cuivre adéquat sur le PCB et une ventilation aident à dissiper la chaleur.

8.3 Intégration optique

Le fond gris et les segments blancs fournissent un contraste inhérent. Pour une amélioration supplémentaire, envisagez d'ajouter un filtre de densité neutre ou un diffuseur coloré. Le large angle de vision le rend adapté aux applications où l'utilisateur peut ne pas être directement face à l'afficheur.

9. Comparaison et différenciation

Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED rouges GaAsP ou les afficheurs LED traversants plus grands, le LTS-5825CTB-PR offre plusieurs avantages :Facteur de forme plus petit :Le boîtier CMS économise un espace de carte significatif et permet des conceptions plus fines.Efficacité supérieure :La technologie InGaN fournit une luminosité plus élevée à des courants plus faibles.Meilleure fiabilité :La construction à l'état solide et le boîtier CMS robuste améliorent la résistance aux chocs et aux vibrations.Facilité d'assemblage :Compatible avec les processus de soudure par refusion et de placement automatique à grande vitesse, réduisant le coût de fabrication. Son principal différenciateur dans sa catégorie est la combinaison spécifique de la hauteur de chiffre de 0,56 pouce, de la couleur bleue, de la configuration à anode commune, et des spécifications de performance détaillées et des contrôles qualité documentés.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

R1 : La longueur d'onde de crête (λ_p=468 nm) est le point de puissance spectrale de sortie maximum. La longueur d'onde dominante (λ_d=470 nm) est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspondrait à la couleur perçue de la LED. Elles sont souvent proches mais pas identiques.

Q2 : Puis-je piloter cet afficheur avec une alimentation 5V ?

R2 : Oui, mais vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série pour chaque segment. La valeur de la résistance est calculée comme R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Pour une alimentation de 5V, V_Fde 3,5V, et I_Fde 10mA, R = (5 - 3,5) / 0,01 = 150 Ω.

Q3 : Pourquoi le nombre de cycles de refusion est-il limité à deux ?

R3 : Une exposition répétée aux températures élevées de soudure peut causer un stress thermique sur la fixation interne de la puce, les fils de liaison et le boîtier plastique, conduisant potentiellement à une fiabilité réduite ou à une défaillance. La limite assure l'intégrité à long terme du dispositif.

Q4 : Que se passe-t-il si je ne sèche pas une bobine exposée à l'humidité avant la refusion ?

R4 : L'humidité piégée peut s'évaporer rapidement pendant le profil de refusion à haute température, créant une pression interne élevée. Cela peut provoquer la fissuration du boîtier (\"popcorning\"), un délaminage interne ou des dommages aux fils de liaison, entraînant une défaillance immédiate ou latente.

11. Exemple pratique d'utilisation

Scénario : Conception d'un affichage pour multimètre numérique.Un concepteur a besoin d'un afficheur à un chiffre lumineux et fiable pour un multimètre compact. Le LTS-5825CTB-PR est sélectionné. Quatre afficheurs sont utilisés pour afficher jusqu'à 1999 points. Le microcontrôleur utilise une technique de multiplexage : il définit le motif pour le chiffre 1 sur les lignes cathodes, active l'anode commune pour le chiffre 1, attend un court instant, puis désactive le chiffre 1, définit le motif pour le chiffre 2, active son anode, et ainsi de suite, en cycle rapide. Le courant pour chaque segment est réglé à 8 mA via des résistances, fournissant une luminosité adéquate avec une faible consommation d'énergie. Le fond gris assure un bon contraste sous le verre protecteur du multimètre. Les dispositifs sont issus de la même catégorie d'intensité lumineuse pour garantir une luminosité uniforme sur les quatre chiffres.

12. Introduction au principe technique

L'émission de lumière est basée sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Le matériau actif est le Nitrure de Gallium-Indium (InGaN). Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 3,3V) 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 (puits quantique). Lorsqu'un électron se recombine avec un trou, l'énergie est libérée sous forme de photon. La composition spécifique de l'alliage InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour dicte 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.

13. Tendances technologiques et contexte

Ce dispositif représente une application mature de la technologie LED bleue InGaN. La tendance dans les afficheurs alphanumériques CMS va vers une densité de pixels plus élevée (plusieurs chiffres et matrice de points dans un seul boîtier), une capacité en couleur complète (intégrant des puces rouge, verte et bleue) et une consommation d'énergie encore plus faible. Il y a également un mouvement vers les solutions de puce sur carte (COB) et de pilote intégré qui réduisent le nombre de composants externes. De plus, les progrès dans la technologie à conversion de phosphore permettent à une seule puce bleue ou UV de produire du blanc ou d'autres couleurs, élargissant les possibilités d'application. Les principes d'efficacité, de fiabilité et de miniaturisation observés dans ce composant continuent de stimuler l'innovation dans toute l'industrie LED.