Fiche technique de l'afficheur LED LTS-4812SKR-P - Hauteur de chiffre 0,39 pouce - Super Rouge - Tension directe 2,6V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-4812SKR-P est un composant monté en surface (CMS) conçu pour les applications d'affichage numérique. Il s'agit d'un afficheur à un chiffre avec une hauteur de caractère de 0,39 pouce (10,0 mm). La technologie principale utilise des couches épitaxiales d'AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) déposées sur un substrat de GaAs pour produire une émission de lumière Super Rouge. Le dispositif présente un fond gris avec des segments blancs, améliorant le contraste et la lisibilité. Il est conçu en configuration à anode commune, une conception standard pour simplifier le circuit de pilotage dans les afficheurs multi-segments.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

• Taille compacte et haute lisibilité :La hauteur de chiffre de 0,39 pouce offre un bon équilibre entre l'encombrement du composant et la visibilité des caractères, adaptée à l'électronique grand public, l'instrumentation et les panneaux de contrôle.
• Performance optique supérieure :Le système de matériau AlInGaP fournit une intensité lumineuse élevée et une excellente pureté de couleur dans le spectre rouge. Les segments continus et uniformes ainsi que le large angle de vue garantissent un aspect cohérent sous diverses perspectives.
• Efficacité énergétique :Caractérisé par une faible consommation d'énergie, le rendant adapté aux applications alimentées par batterie ou soucieuses de l'énergie.
• Fiabilité accrue :En tant que dispositif à semi-conducteur, il offre une haute fiabilité et une longue durée de vie opérationnelle par rapport à d'autres technologies d'affichage comme les VFD ou les ampoules à incandescence.
• Assurance qualité :Les dispositifs sont catégorisés (classés) selon l'intensité lumineuse, permettant un appariement cohérent de la luminosité dans les afficheurs multi-chiffres. Le boîtier est sans plomb et conforme aux directives RoHS.

2. Paramètres et caractéristiques techniques

Cette section fournit une analyse détaillée et objective des spécifications électriques et optiques essentielles pour l'intégration dans une conception.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ce sont les limites de contrainte qui ne doivent en aucun cas être dépassées pour éviter des dommages permanents.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW. Cela limite la puissance continue maximale que chaque segment LED peut supporter.
• Courant direct de crête par segment :90 mA (à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion de 0,1ms). Pour une opération en impulsions uniquement.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Cette valeur se dégrade linéairement à 0,28 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) augmente au-dessus de 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal autorisé serait d'environ : 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,28 mA/°C) = 8,2 mA.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +105°C.
• Température de soudure :260°C pendant 3 secondes (pointe du fer à 1/16 de pouce sous le plan d'assise).

2.2 Caractéristiques électriques et optiques (Ta=25°C)

Ce sont les paramètres de fonctionnement typiques dans des conditions de test spécifiées.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :3000 µcd (Typique) à I_F=2mA. Le minimum est de 1301 µcd et le maximum de 8600 µcd, reflétant la plage de classement.
• Tension directe par puce (V_F) :2,6V (Typique) à I_F=20mA, avec un maximum de 2,6V. Une résistance de limitation de courant doit être calculée sur la base de cette V_Fet de la tension d'alimentation.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :639 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle l'intensité de la lumière émise est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :631 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant le point de couleur.
• Demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) :20 nm. Cela indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une lumière plus monochromatique.
• Courant inverse (I_R) :100 µA (Max) à V_R=5V. Notez que le fonctionnement en tension inverse est uniquement à des fins de test et non pour une utilisation continue.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse :2:1 (Max). Dans un afficheur multi-chiffres, le segment le plus lumineux ne doit pas être plus de deux fois plus lumineux que le segment le moins lumineux dans une zone éclairée similaire, assurant ainsi l'uniformité.
• Diaphonie :≤ 2,5%. Cela spécifie l'éclairage maximum non intentionnel d'un segment non piloté lorsqu'un segment adjacent est alimenté.

2.3 Considérations thermiques

La dégradation linéaire du courant direct avec la température est un paramètre de conception critique. Dépasser la limite de courant dégradée à des températures élevées peut entraîner une dépréciation accélérée du flux lumineux et une réduction de la durée de vie. Une conception de PCB adéquate pour la dissipation thermique est recommandée, en particulier lors du pilotage simultané de plusieurs segments ou chiffres.

3. Explication du système de classement (binning)

Le LTS-4812SKR-P est classé en catégories d'intensité lumineuse pour garantir la cohérence. Le code de classe (par exemple, J1, K2, M1) indique la plage d'intensité minimale et maximale garantie pour ce groupe de dispositifs, mesurée en microcandelas (µcd) à I_F=2mA avec une tolérance de ±15%.

• Classes inférieures (J1, J2) :1301-2100 µcd. Adaptées aux applications où une luminosité plus faible est acceptable ou où les économies d'énergie sont critiques.
• Classes moyennes (K1, K2, L1) :2101-4300 µcd. Offre un équilibre entre luminosité et efficacité pour les afficheurs à usage général.
• Classes supérieures (L2, M1, M2) :4301-8600 µcd. Conçues pour les applications à haute luminosité ou lorsque une visibilité supérieure dans des conditions de lumière ambiante élevée est requise.

Spécifier un code de classe lors de la commande est essentiel pour les applications nécessitant un aspect uniforme sur plusieurs unités.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique, leurs implications sont standard pour les dispositifs LED.

• Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V) :Montre la relation exponentielle. La V_Ftypique de 2,6V à 20mA est le point de fonctionnement clé pour la conception du pilote.
• Intensité lumineuse vs Courant direct (Courbe I-L) :L'intensité lumineuse augmente avec le courant mais pas de manière linéaire. L'efficacité (lumens par watt) atteint généralement un pic à un courant inférieur à la valeur maximale absolue.
• Intensité lumineuse vs Température ambiante :L'intensité diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. Cela souligne l'importance de la gestion thermique pour maintenir une luminosité constante.
• Distribution spectrale :Un tracé centré autour de 639 nm (crête) avec une demi-largeur de 20 nm, confirmant l'émission Super Rouge à bande étroite.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et tolérances

Le dispositif est conforme à un profil CMS standard. Les dimensions critiques incluent la longueur, la largeur et la hauteur globales, ainsi que l'espacement et la taille des broches. Toutes les dimensions principales ont une tolérance de ±0,25 mm sauf indication contraire. Les notes de qualité clés incluent des limites sur les corps étrangers, la contamination par l'encre, les bulles dans la zone des segments et les bavures de broches en plastique.

5.2 Configuration des broches et schéma de circuit

L'afficheur a une configuration à 10 broches. C'est un dispositif àanode commune. Le schéma de circuit interne montre huit segments LED individuels (a, b, c, d, e, f, g, dp) dont les anodes sont connectées en interne à deux broches d'anode commune (Broche 3 et Broche 8). Chaque cathode de segment a sa propre broche dédiée.

Brochage :

1 : Cathode E

2 : Cathode D

3 : Anode Commune 1

4 : Cathode C

5 : Cathode DP (Point Décimal)

6 : Cathode B

7 : Cathode A

8 : Anode Commune 2

9 : Cathode F

10 : Cathode G

Identification de la polarité :Les broches d'anode commune doivent être connectées à la tension d'alimentation positive (via des résistances de limitation de courant appropriées). Les segments individuels sont allumés en connectant leurs broches de cathode à une tension inférieure (typiquement la masse).

5.3 Patron de pastilles de soudure recommandé

Un patron de pastilles est fourni pour assurer la formation fiable des joints de soudure pendant la refusion. Respecter ce patron aide à prévenir l'effet "tombstoning", le mauvais alignement et les filets de soudure insuffisants.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Instructions de soudage par refusion

Le dispositif est conçu pour un maximum de deux cycles de soudage par refusion. Un refroidissement complet à température ambiante est requis entre les cycles.

• Profil :Préchauffage : 120-150°C pendant un maximum de 120 secondes. Température de pic : 260°C maximum.
• Soudure manuelle (Fer) :Température maximale de la pointe de 300°C pendant un maximum de 3 secondes par joint. Cela doit être limité à une réparation ponctuelle uniquement.

6.2 Sensibilité à l'humidité et stockage

Les composants sont expédiés dans un emballage étanche à l'humidité. Ils doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% d'Humidité Relative (HR). Une fois le sachet scellé ouvert, les composants commencent à absorber l'humidité de l'environnement.

Exigences de séchage (baking) :Si les composants sont exposés à des conditions ambiantes au-delà des limites spécifiées, ils doivent être séchés avant la refusion pour éviter les fissures "popcorn" ou le délaminage pendant le processus de soudage à haute température.

• Composants en bobine : Sécher à 60°C pendant ≥48 heures.
• Composants en vrac : Sécher à 100°C pendant ≥4 heures ou 125°C pendant ≥2 heures.

Important :Le séchage ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter un stress thermique supplémentaire.

7. Emballage et spécifications de commande

7.1 Emballage en bande et bobine

Le dispositif est fourni sur une bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines, adaptée à l'assemblage automatisé par pick-and-place.

• Dimensions de la bobine :Les dimensions standard des bobines sont fournies (par exemple, bobine 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 la tolérance de cambrure et la tolérance cumulative de pas sur 10 trous d'entraînement.
• Quantités d'emballage :Une bobine de 13 pouces contient typiquement 800 pièces. Une bobine de 22 pouces contient une longueur de bande de 44,5 mètres. La quantité minimale de commande pour les restes est de 200 pièces.
• Orientation :La bande comprend une section de tête et de queue (minimum 400mm et 40mm, respectivement) pour faciliter le chargement de la machine.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

• Électronique grand public :Horloges numériques, fours à micro-ondes, afficheurs de climatiseurs, équipements audio.
• Instrumentation :Compteurs de panneau, équipements de test, affichages de dispositifs médicaux.
• Contrôles industriels :Indicateurs de contrôle de processus, afficheurs de minuteurs, compteurs.
• Automobile (après-vente) :Afficheurs auxiliaires où une haute luminosité et un large angle de vue sont bénéfiques.

8.2 Considérations de conception critiques

1. Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série pour chaque connexion d'anode commune (ou chaque segment si vous utilisez un pilote à courant constant). Calculez la valeur de la résistance en fonction de la tension d'alimentation (V_CC), de la tension directe typique (V_F~2,6V) et du courant direct souhaité (I_F). Exemple : Pour V_CC=5V et I_F=10mA, R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ω.
2. Multiplexage :Pour les afficheurs multi-chiffres, un schéma de pilotage multiplexé est courant. Assurez-vous que le courant de crête dans ce schéma ne dépasse pas la valeur maximale absolue (90mA en impulsion) et que le courant moyen respecte la limite de courant continu dégradée en fonction du cycle de service et de la température.
3. Gestion thermique :Prévoyez une surface de cuivre adéquate sur le PCB connectée aux plots thermiques (le cas échéant) ou aux broches du dispositif pour servir de dissipateur thermique, en particulier dans les applications à haute luminosité ou à température ambiante élevée.
4. Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement déclaré comme sensible, les précautions de manipulation ESD standard pour les dispositifs à semi-conducteurs sont recommandées pendant l'assemblage.
5. Interface optique :Prenez en compte la conception fond gris/segments blancs lors du choix des revêtements ou filtres pour maintenir un contraste optimal.

9. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

9.1 Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête (639nm) et la longueur d'onde dominante (631nm) ?

La longueur d'onde de crête est la mesure physique du point d'intensité le plus élevé dans le spectre d'émission. La longueur d'onde dominante est une valeur calculée qui représente la couleur perçue par l'œil humain. Pour une source monochromatique comme cette LED rouge, elles sont proches mais pas identiques en raison de la forme de la courbe de sensibilité de l'œil.

9.2 Puis-je piloter cet afficheur directement avec une broche GPIO d'un microcontrôleur 3,3V ?

Non. Une broche GPIO typique ne peut pas fournir ou absorber suffisamment de courant (généralement 20-25mA max par broche, avec une limite totale du boîtier) pour piloter plusieurs segments LED de manière lumineuse et sûre. De plus, la tension directe de la LED (~2,6V) est proche de 3,3V, laissant peu de marge pour une résistance de limitation de courant. Vous devez utiliser un circuit de pilotage, tel qu'un réseau de transistors ou un circuit intégré pilote LED dédié.

9.3 Pourquoi le nombre maximum de cycles de refusion est-il limité à deux ?

De multiples cycles de refusion soumettent le boîtier plastique et les liaisons internes par fils à des contraintes thermiques répétées, ce qui peut potentiellement entraîner une défaillance mécanique, une absorption d'humidité accrue ou une dégradation du matériau époxy. La limite garantit la fiabilité à long terme.

9.4 Comment sélectionner la classe d'intensité lumineuse appropriée ?

Choisissez en fonction des conditions de lumière ambiante de votre application et de la lisibilité requise. Pour un usage intérieur, en faible lumière ambiante, les classes inférieures (J, K) peuvent suffire et être plus économes en énergie. Pour les applications lisibles au soleil ou en lumière ambiante élevée, spécifiez des classes supérieures (L, M). Pour les afficheurs multi-chiffres, spécifier le même code de classe est crucial pour l'uniformité.

10. Contexte technologique et tendances

10.1 Technologie LED AlInGaP

Le Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP) est un matériau semi-conducteur spécifiquement conçu pour une émission de lumière à haute efficacité dans les longueurs d'onde rouge, orange et jaune. Déposé sur un substrat de GaAs, il offre des performances supérieures par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP, fournissant une luminosité plus élevée, une meilleure stabilité thermique et une durée de vie plus longue. La désignation "Super Rouge" indique généralement une composition spécifique optimisée pour une efficacité lumineuse élevée et un point de couleur rouge visuellement saturé.

10.2 Tendances des afficheurs LED CMS

La tendance dans les composants d'affichage continue vers la miniaturisation, une fiabilité accrue et l'intégration. Bien que les afficheurs CMS à un chiffre comme le LTS-4812SKR-P restent essentiels pour les affichages numériques segmentés, il existe une croissance parallèle des afficheurs CMS à matrice de points et des modules d'affichage entièrement intégrés avec contrôleurs embarqués. Les demandes pour des plages de température de fonctionnement plus larges, une consommation d'énergie plus faible et une compatibilité avec les processus de soudure sans plomb et à haute température (comme ceux requis pour l'électronique automobile) continuent de stimuler le développement des composants.