Fiche technique de l'afficheur LED LTC-2621JE - Hauteur de chiffre 0,28 pouce - Rouge AlInGaP - Tension directe 2,6V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-2621JE est un module d'affichage numérique triple chiffre compact et haute performance. Sa fonction principale est de fournir des lectures numériques claires et lumineuses dans divers équipements électroniques. La technologie de base utilise des puces LED rouges AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), fabriquées sur un substrat GaAs non transparent. Ce système de matériaux est reconnu pour son haut rendement et son excellente pureté de couleur dans le spectre rouge. Le dispositif présente un fond gris avec des segments blancs, ce qui améliore le contraste et la lisibilité sous différentes conditions d'éclairage. Il est catégorisé selon l'intensité lumineuse, garantissant des niveaux de luminosité constants entre les lots de production.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Cet afficheur est conçu pour les applications où l'espace est limité mais où une visibilité élevée est critique. Ses principaux avantages découlent de sa construction LED à semi-conducteur, offrant une fiabilité et une longévité supérieures par rapport à d'autres technologies d'affichage comme les VFD ou les LCD. Les marchés cibles principaux incluent l'instrumentation industrielle, les équipements de test et de mesure, les terminaux de point de vente, les dispositifs médicaux et les affichages de tableau de bord automobile. Sa faible consommation d'énergie le rend adapté aux appareils alimentés sur secteur et aux appareils portables à batterie.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation objective et détaillée des principaux paramètres techniques listés dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

L'intensité lumineuse est un paramètre critique. À un courant de test standard de 1 mA, l'intensité lumineuse moyenne typique (Iv) est de 900 µcd, avec un minimum de 320 µcd. Cette catégorisation garantit un niveau de luminosité minimum. À un courant de commande plus élevé de 10 mA, l'intensité typique augmente significativement à 12 000 µcd, démontrant la capacité du dispositif pour les applications haute luminosité. La longueur d'onde dominante (λd) est spécifiée à 624 nm, et la longueur d'onde d'émission de crête (λp) est de 632 nm à 20 mA, le plaçant fermement dans la région de couleur rouge. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) de 20 nm indique une couleur rouge relativement pure et saturée. L'homogénéité d'intensité lumineuse entre les segments est garantie dans un rapport de 2:1 à 1 mA, assurant un aspect uniforme sur l'ensemble de l'affichage.

2.2 Paramètres électriques

La tension directe (Vf) par segment est typiquement de 2,6 V avec un maximum de 2,6 V à un courant direct (If) de 20 mA. C'est une tension standard pour les LED AlInGaP. Le courant inverse (Ir) est spécifié à un maximum de 100 µA lorsqu'une tension inverse (Vr) de 5 V est appliquée, indiquant les caractéristiques de fuite de la diode. Les valeurs maximales absolues définissent les limites opérationnelles : un courant direct continu de 25 mA par segment (déclassé linéairement au-dessus de 25°C à 0,33 mA/°C), un courant direct de crête de 90 mA pour un fonctionnement pulsé (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms), et une tension inverse maximale de 5 V. La dissipation de puissance par segment est limitée à 70 mW.

2.3 Spécifications thermiques et environnementales

Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -35°C à +85°C, le rendant adapté aux environnements difficiles. La plage de température de stockage est identique. Un paramètre d'assemblage critique est la température de soudure : le dispositif peut supporter un maximum de 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesuré à 1,6 mm (1/16 de pouce) sous le plan d'assise. C'est une exigence standard pour les procédés de soudure par refusion sans plomb.

3. Explication du système de tri

La fiche technique indique que le dispositif est « catégorisé selon l'intensité lumineuse ». Cela implique un système de tri où les unités sont classées et étiquetées en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant de test spécifique (probablement 1 mA). Les catégories (bins) garantissent que les concepteurs reçoivent des LED avec une luminosité constante, ce qui est crucial pour les afficheurs multi-chiffres afin d'éviter un éclairage inégal. Bien que la structure spécifique du code de catégorie ne soit pas détaillée dans cet extrait, les catégories typiques sont définies par une plage de valeurs d'intensité lumineuse (par ex., Catégorie A : 320-450 µcd, Catégorie B : 450-600 µcd, etc.). Il n'est pas fait mention de tri par tension ou longueur d'onde pour cette référence spécifique, suggérant un contrôle serré de ces paramètres lors de la fabrication.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux « Courbes caractéristiques électriques / optiques typiques ». Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, nous pouvons déduire leur contenu standard et leur importance pour la conception.

4.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

Cette courbe est fondamentale. Elle montre la relation entre le courant traversant un segment LED et la tension à ses bornes. Pour les LED AlInGaP, la courbe présente un seuil de conduction abrupt vers environ 1,8-2,0 V, après quoi la tension n'augmente que légèrement avec une forte augmentation du courant. Les concepteurs utilisent cette courbe pour sélectionner des résistances de limitation de courant appropriées pour leur circuit de commande afin d'assurer un fonctionnement stable et d'éviter l'emballement thermique.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Ce graphique montre comment le flux lumineux évolue avec le courant de commande. Typiquement, il est presque linéaire aux courants faibles mais peut montrer des signes de chute d'efficacité (efficacité réduite) aux courants très élevés en raison d'effets thermiques et électriques. La courbe aide les concepteurs à équilibrer les exigences de luminosité avec la consommation d'énergie et la longévité du dispositif.

4.3 Intensité lumineuse vs. Température ambiante

Le flux lumineux d'une LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe quantifie cette relation, montrant l'intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante (ou de boîtier). Elle est critique pour les applications fonctionnant sur une large plage de température, car elle informe sur la compensation de luminosité nécessaire ou le déclassement.

4.4 Distribution spectrale

Un tracé spectral montrerait la puissance relative émise sur les longueurs d'onde, centrée autour de 632 nm avec la demi-largeur spécifiée de 20 nm. Ceci confirme le point de couleur et sa pureté.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions et dessin de contour

Le dispositif présente un boîtier d'afficheur LED standard. La hauteur des chiffres est de 0,28 pouce (7,0 mm). Les dimensions du boîtier sont fournies en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm (0,01") sauf indication contraire. Le dessin montre typiquement la longueur, la largeur et la hauteur totales du boîtier, l'espacement des chiffres, les dimensions des segments et l'espacement des broches (pas).

5.2 Configuration des broches et identification de la polarité

Le dispositif a une configuration à 16 broches, bien que toutes les positions ne soient pas utilisées (les broches 9, 10, 11, 14 sont listées comme « Non Connecté » ou « Pas de Broche »). C'est un type à anode commune multiplexée. Cela signifie que les anodes des LED pour chaque chiffre sont connectées ensemble en interne (broches 2, 5, 8 pour les chiffres 1, 2, 3 respectivement, et broche 13 pour les deux-points/indicateurs de gauche L1, L2, L3). Les cathodes des segments individuels (A-G, DP) sont partagées entre tous les chiffres. La broche 1 est identifiée comme la cathode du segment D. L'identification correcte de la broche 1 est cruciale pour une orientation correcte lors du montage sur PCB. Le point décimal de droite (DP) est contrôlé via sa propre cathode sur la broche 3.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La recommandation clé fournie est le profil de température de soudure maximal : température de crête de 260°C pendant un maximum de 3 secondes, mesurée à un point situé à 1,6 mm sous le plan d'assise du boîtier. C'est un profil de refusion JEDEC standard pour les composants sensibles à la contrainte thermique. Il est fortement recommandé de suivre le profil de refusion suggéré par le fabricant s'il est fourni dans une note d'application séparée. Les précautions de manipulation générales s'appliquent : éviter les contraintes mécaniques sur les broches et la face en verre/époxy, stocker dans des environnements anti-statiques et contrôlés en humidité si spécifié, et utiliser des précautions ESD appropriées lors de la manipulation.

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques

Le LTC-2621JE nécessite un circuit de commande externe en raison de sa conception à anode commune multiplexée. Une implémentation typique utilise un microcontrôleur avec suffisamment de broches d'E/S ou un circuit intégré dédié de commande d'afficheur LED (comme le MAX7219 ou similaire). Le microcontrôleur activerait séquentiellement l'anode commune d'un chiffre (en la mettant à l'état haut) tout en envoyant le motif de cathode pour les segments souhaités de ce chiffre. Ce processus se répète rapidement pour les trois chiffres, en s'appuyant sur la persistance rétinienne pour créer une image stable et sans scintillement. Des résistances de limitation de courant sont obligatoires sur chaque ligne de cathode de segment (ou à l'intérieur du circuit intégré de commande) pour fixer le courant direct, typiquement entre 5 et 20 mA selon la luminosité requise.

7.2 Considérations de conception

• Rapport de multiplexage :Avec 3 chiffres, le cycle de service du multiplexage est de 1/3. Pour obtenir la même luminosité moyenne qu'un chiffre piloté statiquement, le courant d'impulsion de crête peut être jusqu'à trois fois plus élevé, mais il ne doit pas dépasser la valeur maximale absolue de courant de crête de 90 mA.
• Fréquence de rafraîchissement :La fréquence de balayage des chiffres doit être suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible, typiquement au-dessus de 60 Hz par chiffre, ce qui donne une fréquence de rafraîchissement totale de l'affichage >180 Hz.
• Angle de vision :La fiche technique revendique un large angle de vision. Pour une lisibilité optimale, l'afficheur doit être monté perpendiculairement à la direction de vision principale.
• Séquence d'alimentation :S'assurer que le circuit de commande n'applique pas de tensions inverses ou de surtensions de courant excessives lors de la mise sous tension ou hors tension.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED rouges GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), la technologie AlInGaP du LTC-2621JE offre un rendement lumineux significativement plus élevé, résultant en une luminosité supérieure pour le même courant de commande ou une consommation d'énergie plus faible pour la même luminosité. La couleur est un rouge plus saturé, « vrai », comparé à la teinte rouge-orange de nombreuses LED GaAsP. Comparé aux afficheurs contemporains à éclairage latéral ou à matrice de points, ce dispositif offre un format classique 7 segments, hautement lisible, idéal pour les données numériques. Son principal différentiel est la combinaison d'une petite taille de chiffre de 0,28" avec les avantages de performance du matériau AlInGaP.

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

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec une tension continue constante sans limitation de courant ?

R : Non. Les LED sont des dispositifs à commande de courant. L'application d'une tension constante, surtout proche ou supérieure à la tension directe, fera monter le courant de manière incontrôlée, risquant de détruire les segments LED. Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série ou un pilote à courant constant.

Q : L'intensité lumineuse est spécifiée à 1 mA et 10 mA. Puis-je interpoler pour d'autres courants ?

R : Approximativement, oui. La relation est à peu près linéaire aux courants faibles. Cependant, pour une conception précise, surtout aux courants élevés, reportez-vous à la courbe typique d'intensité lumineuse vs. courant direct si elle est disponible.

Q : Quel est le but des broches « Non Connecté » ?

R : Ce sont probablement des emplacements mécaniques pour maintenir un empreinte standard DIP (Dual In-line Package) à 16 broches pour la compatibilité avec les socles standards et les layouts de PCB, même si le circuit interne ne les utilise pas.

Q : Comment contrôler les indicateurs de deux-points (L1, L2, L3) ?

R : Les segments des deux-points partagent une anode commune sur la broche 13. Leurs cathodes individuelles sont reliées aux cathodes des segments A, B et C (broches 15, 12 et 6 respectivement). Pour allumer, par exemple, L1, vous activeriez l'anode commune sur la broche 13 tout en mettant la cathode du segment A (broche 15) à l'état bas.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un affichage pour multimètre numérique portable

Un concepteur crée un multimètre numérique compact. Les exigences clés sont une faible consommation d'énergie pour l'autonomie de la batterie, une luminosité élevée pour une utilisation en extérieur et un facteur de forme réduit. Le LTC-2621JE est un excellent candidat. Le concepteur choisit un courant de commande de 8 mA par segment en mode multiplexé. En utilisant un cycle de service de 1/3, le courant d'impulsion de crête est de 24 mA, bien dans la limite de 90 mA. Un microcontrôleur avec des segments de pilote LED intégrés est utilisé. La conception fond gris/segments blancs offre un contraste élevé même en plein soleil. La faible tension directe minimise les pertes de puissance dans le circuit de commande. La taille de chiffre de 0,28" permet un layout PCB compact tout en maintenant une bonne lisibilité. La large plage de température de fonctionnement assure un fonctionnement fiable, d'un garage froid à un tableau de bord de voiture chaud.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTC-2621JE est basé sur l'électroluminescence des semi-conducteurs. La structure de puce AlInGaP forme une jonction p-n. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction est appliquée, les électrons de la région n et les trous de la région p sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans l'AlInGaP, cette recombinaison libère principalement de l'énergie sous forme de photons (lumière) dans la gamme de longueurs d'onde rouges (~624-632 nm). Le substrat GaAs non transparent absorbe toute lumière émise vers le bas, améliorant l'efficacité globale d'extraction de la lumière par le haut de la puce. La lumière traverse une lentille en époxy moulée dans la forme de segment souhaitée, qui fournit également une protection environnementale.

12. Tendances et contexte technologiques

La technologie AlInGaP a représenté une avancée significative dans la performance des LED visibles, particulièrement pour les couleurs rouge, orange et jaune, lors de sa commercialisation dans les années 1990. Elle a largement remplacé les technologies GaAsP et GaP moins efficaces pour les applications haute performance. La tendance dans les modules d'affichage a été vers une plus grande intégration (incorporation du circuit intégré de commande dans le boîtier de l'afficheur), des boîtiers à montage en surface pour l'assemblage automatisé, et le développement d'afficheurs à matrice de points RVB en couleur complète. Cependant, les afficheurs 7 segments simples, fiables et économiques comme le LTC-2621JE restent très pertinents pour les applications où seule l'information numérique est requise, en raison de leur lisibilité inégalée, de la simplicité de leur interface et de leur fiabilité éprouvée sur le terrain. Le développement continu des matériaux LED, comme les micro-LED, se concentre sur une densité et une efficacité ultra-élevées, mais pour les afficheurs segmentés standards, l'AlInGaP et l'InGaN (pour le bleu/vert) continuent d'être les technologies de base.