Fiche technique de l'afficheur LED LTS-2806CKR-P - Hauteur de chiffre 0,28 pouce - Super Rouge - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 70mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-2806CKR-P est un composant monté en surface (CMS) conçu comme un afficheur numérique à un chiffre. Sa fonction principale est de fournir une indication numérique claire et fiable dans un boîtier compact et moderne adapté aux processus d'assemblage automatisés. La caractéristique déterminante de ce composant est l'utilisation de matériau semi-conducteur Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP) pour les puces électroluminescentes, qui sont déposées sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs). Cette technologie de matériau est spécifiquement choisie pour produire une lumière efficace dans le spectre du rouge à l'orange ambré. La conception visuelle présente une face avant grise avec des filtres de segments blancs, une combinaison destinée à améliorer le contraste et la lisibilité lorsque les segments sont allumés.

1.1 Caractéristiques principales et applications cibles

Cet afficheur est conçu pour être intégré dans des équipements électroniques grand public et industriels où l'encombrement, l'efficacité énergétique et la fiabilité sont des considérations clés. Sa hauteur de chiffre de 0,28 pouce (7,0 mm) offre un équilibre entre visibilité et économie d'espace sur la carte. La conception des segments continus et uniformes garantit une apparence de caractère cohérente et professionnelle. Les principaux avantages incluent une faible consommation d'énergie, une luminosité élevée, un excellent contraste et un large angle de vision, le rendant adapté à diverses applications d'affichage. Il est catégorisé selon l'intensité lumineuse, permettant un appariement de la luminosité dans les applications multi-chiffres, et est fourni dans un boîtier sans plomb conforme aux directives RoHS. Les applications typiques incluent les tableaux de bord d'instrumentation, les appareils ménagers, les équipements de communication, les périphériques de bureautique et divers panneaux de commande nécessitant un chiffre numérique unique.

2. Spécifications techniques et interprétation objective

Les performances du LTS-2806CKR-P sont définies par un ensemble de valeurs maximales absolues et de caractéristiques électriques/optiques standard. La compréhension de ces paramètres est cruciale pour une conception de circuit fiable et un fonctionnement à long terme.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal. La puissance maximale dissipée par segment est de 70 mW. Le courant direct de crête par segment est de 90 mA, mais cela n'est autorisé que dans des conditions d'impulsion spécifiques : un rapport cyclique de 1/10 avec une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Le courant direct continu par segment est déclassé linéairement à partir de 25 mA à 25°C. Le composant est conçu pour une plage de température de fonctionnement et de stockage de -35°C à +105°C. Pour le soudage manuel, la pointe du fer doit être maintenue à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) en dessous du plan d'assise pendant un maximum de 3 secondes à 260°C.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C) et représentent les performances typiques. L'intensité lumineuse moyenne (Iv) est une métrique primaire. À un courant direct (If) de 1 mA, l'intensité minimale est de 201 µcd, avec une valeur typique de 650 µcd. À 10 mA, l'intensité typique augmente significativement à 8250 µcd. La tension directe (Vf) par puce est typiquement de 2,6V à un courant de test de 20 mA, avec un maximum de 2,6V. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 639 nm, et la longueur d'onde dominante (λd) est de 631 nm, toutes deux mesurées à 20 mA, plaçant la sortie fermement dans la région de couleur super rouge. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 20 nm. Le courant inverse (Ir) par segment est d'un maximum de 100 µA à une tension inverse (Vr) de 5V. Il est crucial de noter que cette condition de tension inverse est uniquement à des fins de test et que le composant ne doit pas fonctionner en continu sous polarisation inverse. Le rapport d'appariement d'intensité lumineuse entre les segments est spécifié comme étant de 2:1 maximum lorsqu'il est piloté à 1 mA.

3. Tri et appariement des performances

La fiche technique indique que le LTS-2806CKR-P est "catégorisé selon l'intensité lumineuse." Cela fait référence à un processus de tri où les unités fabriquées sont classées en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant de test standard. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des afficheurs provenant des mêmes catégories d'intensité ou de catégories adjacentes pour garantir une luminosité uniforme sur tous les chiffres d'un afficheur multi-chiffres, évitant ainsi des variations perceptibles de luminosité des segments. Bien que les codes de tri spécifiques ne soient pas détaillés dans cet extrait, cette fonctionnalité est essentielle pour les applications nécessitant une apparence visuelle cohérente.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits dans le texte, la fiche technique fait référence aux "Courbes typiques des caractéristiques électriques / optiques." Ces courbes sont inestimables pour les ingénieurs de conception. Elles incluent typiquement la relation entre le courant direct (If) et la tension directe (Vf), montrant le comportement de conduction de la diode. Plus important encore, elles incluent des courbes traçant l'intensité lumineuse (Iv) en fonction du courant direct (If), qui est non linéaire. Cette courbe aide les concepteurs à sélectionner le courant de pilotage optimal pour atteindre la luminosité souhaitée tout en gérant la consommation d'énergie et la chaleur. Une autre courbe critique représenterait la variation de l'intensité lumineuse avec la température ambiante (Ta), montrant comment le flux lumineux diminue lorsque la température augmente. Ceci est vital pour concevoir des systèmes fonctionnant dans des environnements à température élevée, garantissant qu'une marge de luminosité suffisante est incluse.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et tolérances

Le LTS-2806CKR-P est fourni dans un boîtier pour montage en surface. Toutes les dimensions critiques sont fournies en millimètres. Les tolérances générales sont de ±0,25 mm sauf indication contraire. La fiche technique inclut également des critères spécifiques de qualité visuelle et mécanique : les corps étrangers sur un segment doivent être ≤10 mils, la contamination d'encre sur la surface ≤20 mils, les bulles dans un segment ≤10 mils, la flexion du réflecteur doit être ≤1% de sa longueur, et les bavures des broches en plastique ne doivent pas dépasser 0,1 mm. Ces critères assurent une qualité physique constante et un placement fiable pendant l'assemblage.

5.2 Circuit interne et configuration des broches

Le composant possède un schéma de circuit interne montrant une configuration à anode commune. Cela signifie que les anodes de tous les segments LED sont connectées ensemble en interne. L'afficheur a 12 broches au total. Le tableau de connexion des broches est essentiel pour la conception du PCB : les broches 4 et 9 sont toutes deux des connexions d'Anode Commune. Les cathodes pour les segments A, B, C, D, E, F, G et DP (point décimal) sont connectées respectivement aux broches 8, 7, 5, 2, 3, 10, 12 et 6. Les broches 1 et 11 sont marquées "Sans Connexion" (N/C). Ce brochage doit être suivi précisément pour assurer l'illumination correcte des segments.

6. Directives de soudage, d'assemblage et de manipulation

6.1 Instructions de soudage SMT

Le composant est conçu pour les processus de soudage par refusion. Une instruction critique est que le nombre de cycles du processus de refusion doit être inférieur à deux. De plus, le composant doit être laissé refroidir à la température ambiante normale entre le premier et le deuxième processus de soudage si un deuxième passage est nécessaire. Le profil de refusion recommandé inclut une étape de préchauffage à 120–150°C, avec un temps de préchauffage maximum de 120 secondes. La température de crête pendant la refusion ne doit pas dépasser 260°C. Pour le soudage manuel au fer, la température maximale de la pointe est de 300°C, avec un temps de soudage ne dépassant pas 3 secondes par joint.

6.2 Modèle de soudure recommandé

Une recommandation de motif de pastilles (empreinte) est fournie pour la conception de PCB. Respecter ce motif est crucial pour obtenir des soudures fiables, un bon alignement et minimiser les contraintes sur le composant pendant les cycles thermiques. Le motif définit la taille, la forme et l'espacement des pastilles de cuivre sur le PCB qui correspondent aux bornes du composant.

6.3 Sensibilité à l'humidité et stockage

Les afficheurs CMS sont expédiés dans un emballage étanche à l'humidité. Ils doivent être stockés à 30°C ou moins et à 60% d'humidité relative (HR) ou moins. Une fois l'emballage scellé d'origine ouvert, les composants commencent à absorber l'humidité de l'atmosphère. Si les pièces ne sont pas stockées dans un environnement sec contrôlé (par exemple, une armoire sèche) après ouverture, elles doivent subir un processus de séchage avant d'être soumises au soudage par refusion pour éviter l'effet "pop-corn" ou la délaminage interne causé par l'expansion rapide de la vapeur. Les conditions de séchage sont spécifiées : 60°C pendant ≥48 heures si toujours sur la bobine, ou 100°C pendant ≥4 heures ou 125°C pendant ≥2 heures si en vrac. Le séchage ne doit être effectué qu'une seule fois.

7. Spécifications d'emballage et de commande

Le composant est fourni sur bande et bobine pour l'assemblage automatisé par pick-and-place. Les dimensions de la bobine d'emballage et du support (bande) sont fournies, le matériau du support étant spécifié comme un alliage de polystyrène conducteur noir. Les dimensions du support sont conformes aux normes EIA-481. Une bobine standard de 22 pouces contient 38,5 mètres de bande, ce qui représente 1000 pièces du composant. Une quantité d'emballage minimale de 250 pièces est spécifiée pour les commandes de reste. La bande inclut des sections de tête et de queue (minimum 400mm et 40mm respectivement) pour faciliter l'alimentation de la machine.

8. Considérations et précautions de conception d'application

La fiche technique inclut d'importantes précautions d'application. L'afficheur est destiné aux équipements électroniques ordinaires. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (aviation, systèmes médicaux, etc.), une consultation avec le fabricant est requise avant utilisation. Les concepteurs doivent respecter les valeurs maximales absolues. Dépasser le courant de pilotage recommandé ou la température de fonctionnement peut entraîner une dégradation sévère du flux lumineux ou une défaillance prématurée. Le circuit de pilotage doit inclure une protection contre les tensions inverses et les pics de tension transitoires pendant la mise sous tension ou l'arrêt. Le pilotage en courant constant est recommandé par rapport au pilotage en tension constante pour garantir une intensité lumineuse cohérente quelles que soient les variations de tension directe (Vf) entre les LED individuelles ou avec la température. La conception du circuit doit tenir compte de toute la plage spécifiée de Vf pour garantir que le courant de pilotage prévu est toujours délivré. Une dissipation thermique adéquate et une disposition de carte appropriée doivent être envisagées pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres, en particulier lors d'un fonctionnement à des courants plus élevés ou dans des environnements chauds.

9. Comparaison et différenciation technique

Le LTS-2806CKR-P se différencie par sa combinaison spécifique d'attributs. L'utilisation de la technologie AlInGaP pour les puces rouges offre généralement une efficacité plus élevée et de meilleures performances à des températures élevées par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP standard. La hauteur de chiffre de 0,28 pouce occupe une niche entre les afficheurs plus petits et moins visibles et les afficheurs plus grands et plus gourmands en énergie. La configuration à anode commune est un différenciateur clé ; de nombreux circuits intégrés de pilotage sont conçus pour le multiplexage à anode commune, rendant cet afficheur compatible avec une large gamme de pilotes d'afficheur standard. Sa catégorisation selon l'intensité lumineuse est un avantage significatif pour les conceptions multi-chiffres par rapport aux pièces non triées, garantissant une cohérence visuelle.

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

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec une alimentation 5V et une simple résistance ?

R : Oui, mais un calcul minutieux est nécessaire. En utilisant une alimentation 5V avec une Vf typique de 2,6V par segment, il reste 2,4V à chuter aux bornes de la résistance de limitation de courant. Pour un courant souhaité de 10 mA, la valeur de la résistance serait R = V/I = 2,4V / 0,01A = 240 Ω. Cependant, vous devez utiliser une résistance par cathode de segment (ou par anode commune en multiplexage) et tenir compte de la Vf maximale de 2,6V dans votre calcul pour garantir que le courant ne dépasse jamais la valeur maximale.

Q : Pourquoi le pilotage en courant constant est-il recommandé ?

R : La luminosité d'une LED est principalement une fonction du courant, pas de la tension. La tension directe (Vf) a un coefficient de température négatif et peut varier d'une unité à l'autre. Une source de tension constante avec une résistance en série fournit un courant constant approximatif, mais il peut varier avec les changements de Vf. Un pilote à courant constant dédié fournit un courant stable indépendamment de ces variations, garantissant une luminosité constante et une durée de vie plus longue.

Q : Que signifie "rapport cyclique 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms" pour le courant de crête ?

R : Cette spécification permet une impulsion de courant élevé et bref pour obtenir une luminosité supplémentaire pour le multiplexage ou des effets stroboscopiques. Vous pouvez pulser un segment avec 90 mA, mais l'impulsion elle-même ne doit pas être plus large que 0,1 milliseconde, et le courant moyen dans le temps doit respecter le rapport cyclique de 1/10 (c'est-à-dire que le segment n'est allumé que 10% du temps). Le courant moyen dans ce scénario serait de 9 mA (90 mA * 0,1), qui doit également être dans les limites de déclassement du courant continu pour la température du composant.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un affichage de température à un chiffre pour un thermostat.Le LTS-2806CKR-P est un candidat idéal. Le concepteur sélectionne un courant de pilotage de 5 mA par segment pour équilibrer luminosité et consommation d'énergie pour un appareil alimenté par batterie. Un microcontrôleur avec des broches de pilote d'afficheur à segments intégrées est choisi. Comme l'afficheur est à anode commune, le pilote du microcontrôleur est configuré en conséquence. La disposition du PCB suit strictement le modèle de soudure recommandé. L'afficheur est stocké dans une armoire sèche après ouverture de la bobine. Pendant l'assemblage, un seul passage de refusion est utilisé. Le produit final présente un chiffre rouge clair, uniformément lumineux et facilement lisible dans des conditions d'éclairage intérieur typiques, avec une faible consommation d'énergie globale contribuant à une durée de vie prolongée de la batterie.

12. Introduction au principe technologique

Le principe fondamental d'émission de lumière est basé sur une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons du matériau de type n et les trous du matériau de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsqu'un électron se recombine avec un trou, il passe à un état d'énergie inférieur, libérant la différence d'énergie sous forme de photon (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de cette lumière est déterminée par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. Le LTS-2806CKR-P utilise l'AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium), un semi-conducteur composé dont la largeur de bande peut être ajustée en modifiant les proportions de ses éléments constitutifs pour émettre une lumière efficace dans la région spectrale du rouge à l'ambre. Le substrat GaAs fournit le modèle cristallin pour la croissance des couches épitaxiales AlInGaP.

13. Tendances et contexte de l'industrie

La tendance pour les composants d'affichage comme le LTS-2806CKR-P va vers une efficacité plus élevée, des boîtiers plus petits et une plus grande intégration. Bien que les afficheurs à segments discrets restent essentiels pour des applications spécifiques, il existe une tendance parallèle vers les afficheurs à matrice de points intégrés et les OLED qui offrent plus de flexibilité pour afficher des caractères et des graphiques. Cependant, pour une indication numérique simple, à haute luminosité et à faible coût, les afficheurs à segments CMS utilisant des matériaux semi-conducteurs avancés comme l'AlInGaP et l'InGaN (pour le bleu/vert/blanc) continuent d'être largement utilisés. Les demandes de consommation d'énergie réduite, de plages de température de fonctionnement plus larges et de fiabilité améliorée stimulent l'innovation en matière de matériaux et de boîtiers. Le passage à une fabrication sans plomb et conforme à la RoHS, comme le montre ce composant, est une exigence standard de l'industrie motivée par les réglementations environnementales.