Fiche technique de l'afficheur LED LTC-5674JG - Hauteur de chiffre de 0,52 pouce - Couleur verte - Tension directe de 2,6 V - Dissipation de puissance de 70 mW - Documentation technique en anglais

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-5674JG est un module d'affichage numérique à LED à trois chiffres à l'état solide. Sa fonction principale est de fournir des lectures numériques claires et très visibles dans divers dispositifs électroniques et instruments. La technologie de base utilise des puces LED AlInGaP (phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium) montées 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 vert. L'appareil se caractérise par une plaque frontale grise et des segments blancs, qui fonctionnent de concert pour améliorer le contraste et la lisibilité sous différentes conditions d'éclairage. L'affichage est conçu pour des applications nécessitant une indication numérique fiable, durable et économe en énergie.

1.1 Avantages fondamentaux et marché cible

L'affichage présente plusieurs avantages clés qui le rendent adapté aux applications professionnelles et industrielles. Sa faible consommation d'énergie est un atout majeur pour les appareils fonctionnant sur batterie ou soucieux de l'efficacité énergétique. L'excellente apparence des caractères, combinée à une luminosité et un contraste élevés, garantit une lisibilité à distance et dans diverses conditions d'éclairage ambiant. Le large angle de vision permet une lecture depuis des positions hors axe, ce qui est crucial dans les environnements multi-utilisateurs ou lorsque l'affichage n'est pas directement face à l'utilisateur. La construction à l'état solide offre une fiabilité inhérente, sans pièces mobiles et avec une haute résistance aux chocs et aux vibrations. L'appareil est catégorisé selon l'intensité lumineuse, ce qui signifie que les unités sont triées et classées en fonction de leur flux lumineux, permettant aux concepteurs de sélectionner des composants pour une luminosité uniforme sur toute une gamme de produits. Enfin, le boîtier sans plomb assure la conformité avec les réglementations environnementales modernes comme RoHS. Le marché cible comprend les panneaux de contrôle industriels, les équipements de test et de mesure, les dispositifs médicaux, les tableaux de bord automobiles (pour les affichages secondaires) et les appareils grand public où une présentation claire de données numériques est requise.

2. Technical Parameter Deep-Dive and Objective Interpretation

Cette section fournit une analyse détaillée et objective des principaux paramètres électriques et optiques spécifiés dans la fiche technique, expliquant leur importance pour les ingénieurs concepteurs.

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces caractéristiques définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le dispositif. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Puissance dissipée par segment (70 mW) : Il s'agit de la quantité maximale d'énergie électrique pouvant être convertie en chaleur (et en lumière) par un seul segment sans causer de dommages. Dépasser cette limite risque de provoquer une surchauffe de la jonction semi-conductrice, entraînant une réduction de la durée de vie ou une défaillance catastrophique. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit de commande limite le courant pour maintenir la dissipation de puissance en dessous de cette valeur, en particulier à des températures ambiantes élevées.
• Courant Direct Crête Par Segment (60 mA @ 1 kHz, 10% de rapport cyclique) : Cette spécification permet un fonctionnement en impulsions à des courants supérieurs à la valeur nominale continue. Le rapport cyclique de 10% (allumé 10% du temps, éteint 90%) et la fréquence de 1 kHz empêchent l'accumulation de chaleur. Cela peut être utilisé pour des schémas de multiplexage ou pour obtenir une luminosité momentanément plus élevée. Il est crucial que le courant moyen sur la durée n'excède pas la valeur nominale continue.
• Courant continu direct par segment (25 mA) : Le courant continu maximal qui peut être appliqué indéfiniment à un segment dans des conditions spécifiées (vraisemblablement à 25°C). C'est le paramètre principal pour concevoir des pilotes à courant constant. Le facteur de déclassement de 0,33 mA/°C au-dessus de 25°C est crucial. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal autorisé serait : 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) = 25 mA - 19,8 mA = 5.2 mACette réduction sévère de puissance met en évidence l'importance de la gestion thermique dans les environnements à haute température.
• Tension inverse par segment (5 V) : La tension maximale qui peut être appliquée en sens inverse (cathode positive par rapport à l'anode) avant la rupture de la jonction de la LED. Il s'agit d'une valeur relativement faible, typique des LED, soulignant la nécessité d'une protection dans les circuits où des transitoires de tension inverse peuvent survenir (par exemple, lors des séquences de mise sous tension ou avec des charges inductives).
• Operating & Storage Temperature Range (-35°C to +85°C): Définit les limites de température ambiante pour un fonctionnement fiable et un stockage hors service. Les performances aux températures extrêmes seront affectées (par exemple, l'intensité lumineuse diminue à haute température, la tension directe augmente à basse température).

2.2 Electrical & Optical Characteristics

Ce sont les paramètres de performance typiques et garantis dans des conditions de test spécifiées.

• Intensité lumineuse moyenne par segment (I_V) : C'est la mesure clé de la luminosité.
  • Min/Typ/Max : 200 / 577 / 6346 μcd @ I_F=10mA: La large plage de 200 à 6346 μcd indique un processus de binning significatif. Le typique valeur typique de 577 μcd est la performance médiane attendue. Les concepteurs doivent utiliser le minimum valeur (200 μcd) pour les calculs de luminosité dans le pire des cas afin d'assurer la lisibilité dans toutes les conditions. La valeur maximale élevée montre le potentiel de luminosité des unités sélectionnées.
  • Note sur les conditions de test : L'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse oculaire photopique (adaptée au jour) CIE (V(λ)). Cela garantit que la mesure est corrélée à la perception humaine de la luminosité, et pas seulement à la puissance rayonnante brute.
• Tension Directe Par Segment (V_F) : Typ/Max : 2,1 / 2,6 V @ I_F=20mA. Il s'agit de la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. Le maximum La valeur de 2,6 V est critique pour la conception de l'alimentation ou du circuit de commande ; elle doit fournir au moins cette tension pour garantir que toutes les unités s'allument correctement. La variation (de 2,1 V à 2,6 V) est due aux tolérances normales de fabrication des semi-conducteurs.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) : Typ: 571 nm @ I_F=20mA. C'est la longueur d'onde à laquelle la LED émet la puissance optique maximale. 571 nm se situe dans la région vert-jaune du spectre visible. Ce paramètre est fixé par la composition du matériau AlInGaP.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) : Typ: 572 nm. Légèrement différente de la longueur d'onde de crête, il s'agit de la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain comme correspondant à la couleur de la LED. C'est le principal déterminant de la couleur affichée.
• Largeur à mi-hauteur de la raie spectrale (Δλ) : Typ : 15 nm. Cette mesure indique l'étalement du spectre émis. Une valeur de 15 nm correspond à une couleur verte relativement pure et à bande étroite, ce qui est souhaitable pour une saturation colorimétrique élevée.
• Courant inverse par segment (I_R) : Max : 100 μA @ V_R=5V. Il s'agit du faible courant de fuite qui circule lorsque la LED est polarisée en inverse à sa tension maximale. Il est généralement négligeable dans la conception des circuits.
• Ratio d'appariement de l'intensité lumineuse (I_V-m) : Max: 2:1 @ I_F=1mA. Il s'agit d'un paramètre critique pour les affichages multi-segments. Il garantit qu'au sein d'un même dispositif, la luminosité du segment le moins lumineux ne sera pas inférieure à la moitié de la luminosité du segment le plus lumineux (un rapport de 2:1). Cela assure un aspect uniforme de tous les chiffres et segments.

3. Explication du système de binning

La fiche technique indique explicitement que le dispositif est « catégorisé pour l'intensité lumineuse ». Cela implique un processus de binning où les unités fabriquées sont testées et triées en différents groupes (bins) en fonction de leur flux lumineux mesuré à un courant de test standard (probablement 10 mA ou 20 mA).

• Objectif : Fournir aux concepteurs des niveaux de luminosité prévisibles et cohérents. En achetant des composants d'un bac spécifique, un ingénieur peut garantir que tous les affichages d'une série de production ont une luminosité similaire, évitant ainsi des variations perceptibles entre les unités d'un produit.
• Preuve dans la fiche technique : La plage très large spécifiée pour l'Intensité Lumineuse (200 à 6346 μcd) suggère fortement qu'il s'agit de l'étendue totale couvrant tous les bacs. Un code de commande spécifique ou un suffixe (non détaillé dans cet extrait) indiquerait typiquement le grade du bac.
• Implication de conception : Pour les applications où l'uniformité de la luminosité est primordiale (par exemple, les tableaux de bord d'instruments), le concepteur doit spécifier le bin requis lors de la commande. L'utilisation d'un mélange aléatoire de bins pourrait entraîner des variations de luminosité inacceptables.

4. Analyse de la courbe de performance

Bien que l'extrait PDF fourni mentionne "Typical Electrical / Optical Characteristic Curves", les graphiques spécifiques ne sont pas inclus dans le texte. Sur la base du comportement standard d'une LED, nous pouvons déduire le contenu probable et son importance.

4.1 Informations déduites des courbes

• Forward Current (I_F) vs. Tension Directe (V_F) Courbe : Ce graphique illustrerait la relation exponentielle typique d'une diode. Il aide les concepteurs à comprendre la résistance dynamique de la LED et la tension précise requise pour un courant de commande donné, ce qui est particulièrement important lors de l'utilisation d'une limitation de courant simple basée sur une résistance.
• Intensité Lumineuse (I_V) vs. Courant Direct (I_F) Courbe : C'est crucial. Cela montrerait comment la luminosité augmente avec le courant. Elle est typiquement linéaire sur une plage donnée, mais saturera à des courants très élevés en raison des effets thermiques et de l'affaiblissement d'efficacité. Cette courbe permet aux concepteurs d'arbitrer entre luminosité et consommation d'énergie/génération de chaleur.
• Intensité Lumineuse (I_V) vs. Courbe de Température Ambiante : Ce graphique quantifierait la réduction de luminosité avec l'augmentation de la température. Les LED AlInGaP offrent généralement de meilleures performances à haute température que les technologies plus anciennes comme le GaP, mais la luminosité diminue tout de même. Ces données sont essentielles pour concevoir des systèmes fonctionnant de manière fiable sur toute la plage de température.
• Courbe d'Intensité Relative en fonction de la Longueur d'Onde (Spectre) : Cela représenterait visuellement le pic d'émission étroit autour de 571-572 nm avec une largeur à mi-hauteur de 15 nm, confirmant la pureté de la couleur.

Importance : Ces courbes fournissent des données de performance dynamique que les tableaux statiques ne peuvent pas offrir. Elles permettent une modélisation prédictive du comportement de l'affichage dans des conditions de fonctionnement réelles et non standard.

5. Mechanical and Packaging Information

5.1 Dimensions physiques

La fiche technique inclut un diagramme "PACKAGE DIMENSIONS" (détails non présents dans le texte). Les caractéristiques clés d'un afficheur triple-digit typique de 0,52 pouce incluent la longueur, la largeur et la hauteur globales, la hauteur des chiffres (13,2 mm), la largeur des segments et l'espacement entre les chiffres. Le plan d'assise et les positions des broches sont définis. Toutes les dimensions ont une tolérance de ±0,25 mm sauf indication contraire, ce qui est standard pour ce type de composant et doit être pris en compte dans la conception de l'empreinte PCB et des découpes de panneau.

5.2 Connexion des broches et circuit interne

Le dispositif possède une anode commune configuration. Cela signifie que les anodes de toutes les LED pour un chiffre donné sont connectées ensemble en interne. Le tableau des brochages est essentiel :

• Chiffres : Common anodes for Digit 1, 2, and 3 are available on pins 12, 13, 27, 28, 29 (note: pins 13 & 28 both for Digit 2; 12 & 29 both for Digit 1; 27 for Digit 3). This duplication provides layout flexibility.
• Segments : Les cathodes individuelles pour les segments A à G sont respectivement sur les broches 23, 16, 17, 18, 22, 21, 20.
• Points Décimaux : Trois broches de cathode séparées pour le point décimal de chaque chiffre (DP1, DP2, DP3) sur les broches 26, 19/10, 24. Les broches 19 et 10 sont toutes deux connectées au DP du Chiffre 2.
• Broches Non Connectées (NC) : Plusieurs broches (1-11, 15, 30) sont marquées "NO CONNECTION". Elles ne sont connectées à aucun circuit interne et peuvent être laissées en l'air ou utilisées pour assurer la stabilité mécanique lors du soudage.
• Schéma de Circuit Interne : Cela montrerait l'anode commune de chaque chiffre connectée à sa ou ses broches, avec la cathode de chaque segment de LED connectée à sa broche respective. Comprendre cela est essentiel pour concevoir le circuit de commande multiplexé.

6. Directives de soudure et d'assemblage

La fiche technique spécifie une seule condition de soudure : 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) sous le plan d'assise pendant 3 secondes à 260 °C.

• Interprétation : Il s'agit d'une directive pour la soudure à la vague ou la soudure manuelle. Elle indique que les broches peuvent supporter une immersion dans la soudure à 260 °C pendant une courte durée. L'instruction « sous le plan d'assise » empêche la soudure de remonter trop loin le long de la broche, ce qui pourrait causer des contraintes thermiques ou mécaniques sur le boîtier.
• Reflow Soldering : La fiche technique ne fournit pas de profil de refusion. Pour un assemblage CMS moderne (bien que ce composant semble être un modèle traversant), un profil de refusion standard sans plomb avec une température de pic d'environ 245-260°C serait probablement acceptable, mais la température maximale du boîtier doit être surveillée pour rester dans la limite de température de stockage (85°C).
• Précautions générales :
  • Évitez toute contrainte mécanique excessive sur les broches lors de l'insertion.
  • Utilisez un flux approprié et assurez un nettoyage complet si nécessaire pour prévenir la corrosion.
  • Ne dépassez pas le temps et la température de soudure spécifiés pour éviter d'endommager les connexions internes par fil ou les puces LED.
• Conditions de stockage : Conserver dans la plage spécifiée de -35°C à +85°C, dans un environnement sec pour éviter l'absorption d'humidité qui pourrait provoquer un « effet pop-corn » pendant le soudage.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

• Panneaux de commande industriels : Pour l'affichage des consignes, des valeurs de processus (température, pression, comptage), des lectures de temporisation.
• Test & Measurement Equipment: Multimètres numériques, compteurs de fréquence, alimentations, oscilloscopes (pour lectures secondaires).
• Dispositifs médicaux : Moniteurs de patients (pour paramètres non critiques), pompes à perfusion, équipements de diagnostic.
• Marché secondaire automobile / Affichages secondaires : Ordinateurs de bord, jauges de suralimentation, moniteurs de tension.
• Appareils grand public / Appareils électroménagers commerciaux : Fours à micro-ondes, machines à café, équipements de fitness, terminaux de point de vente.

7.2 Considérations critiques de conception

• Limitation de courant : Les LED sont des dispositifs à commande par courant. Utilisez toujours une résistance de limitation de courant ou un circuit d'alimentation à courant constant. Calculez la valeur de la résistance en utilisant la maximum tension directe (2,6 V) et le courant souhaité (≤25 mA déclassé pour la température) à partir de votre tension d'alimentation (V_alimentation): R = (V_alimentation - V_{F_max}) / I_F.
• Commande de multiplexage : For a multi-digit anode commune display, multiplexing is the standard driving technique. A microcontroller sequentially turns on one digit's anode commune at a time while applying the cathode pattern for that digit's number. The refresh rate must be high enough (typically >60 Hz) to avoid visible flicker.
  • Calcul du courant : En multiplexage, puisque chaque chiffre n'est allumé qu'une fraction du temps (1/3 pour un afficheur à 3 chiffres), le instantané Le courant par segment peut être plus élevé pour atteindre la même luminosité moyenne. Si vous souhaitez un courant moyen de 10 mA par segment, et que vous avez 3 chiffres multiplexés avec un cycle de service égal, vous pourriez utiliser un courant instantané de crête de 30 mA. Cela doit toujours respecter le courant de crête direct rating (60 mA sous conditions pulsées).
• Gestion thermique : Considérez la dissipation de puissance (70 mW par segment max). Si plusieurs segments d'un chiffre sont actionnés en continu, la chaleur peut s'accumuler. Assurez un flux d'air adéquat ou un dissipateur thermique si l'utilisation est proche des valeurs maximales, en particulier à des températures ambiantes élevées. Rappelez-vous la règle de déclassement en courant.
• Angle de vision : Positionnez l'écran de manière à ce que l'axe de vision souhaité soit aligné avec l'angle de vision optimal de l'appareil (généralement perpendiculaire à la surface).
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) : Bien que cela ne soit pas explicitement indiqué, les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques. Appliquez les précautions standard de manipulation ESD lors de l'assemblage.

8. Comparaison technique et différenciation

Bien qu'une comparaison directe avec d'autres numéros de pièce ne soit pas fournie, nous pouvons souligner les avantages inhérents de la technologie AlInGaP utilisée dans cet afficheur par rapport aux technologies plus anciennes ou alternatives :

• vs. LEDs vertes traditionnelles au GaP (Phosphure de Gallium) : L'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure, ce qui permet d'obtenir des affichages beaucoup plus brillants pour un même courant de commande. Il présente généralement également de meilleures performances à haute température et une meilleure stabilité des couleurs.
• vs. LEDs bleues/blanches GaN (Nitrures de Gallium) haute luminosité avec filtres : Pour produire de la lumière verte, on pourrait utiliser une LED GaN bleue avec un phosphore (produisant du blanc) et un filtre vert, mais cette méthode est intrinsèquement moins efficace qu'une LED verte à émission directe comme l'AlInGaP, car le filtre absorbe la majeure partie de la lumière. L'émission directe fournit une couleur plus pure et une efficacité plus élevée pour le vert monochromatique.
• vs. VFD (Affichage Fluorescent sous Vide) ou LCD avec rétroéclairage : Cet affichage LED est à l'état solide, plus robuste, possède une plage de températures de fonctionnement plus large et nécessite une électronique d'attaque CC plus simple et de plus basse tension comparé aux VFD (qui nécessitent une haute tension). Comparé aux LCD, il offre des angles de vision, une luminosité et des performances en environnement à basse température supérieurs, bien qu'il consomme plus d'énergie pour les affichages multi-segments et soit limité à l'émission de lumière, sans pouvoir former des graphiques arbitraires.

9. Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)

1. Q: Can I drive this display directly from a 5V microcontroller pin? A: Non. Une broche de microcontrôleur fournit/absorbe typiquement 20-25mA max et est à 5V (ou 3.3V). La tension directe de la LED est d'environ 2.1-2.6V. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant. Pour une alimentation 5V et un courant cible de 20mA : R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120Ω. La broche du MCU pourrait ne pas pouvoir fournir 20mA en continu ; utilisez un transistor ou un circuit intégré pilote.
2. Q: Pourquoi la plage d'intensité lumineuse est-elle si large (200 à 6346 μcd) ? R: Cela reflète le binning Process. Les unités sont triées après la production. Vous achèterez dans un bac spécifique (par exemple, un bac de 1000-2000 μcd) pour obtenir une luminosité uniforme. La fiche technique montre l'étendue totale possible.
3. Q: Que signifie "anode commune" pour ma conception de circuit ? R: Cela signifie que vous contrôlez l'affichage en commutant la tension positive (anode) à chaque chiffre allumé/éteint, tandis que le microcontrôleur ou le circuit intégré pilote met à la masse les cathode broches appropriées pour allumer des segments spécifiques. C'est l'inverse d'un afficheur à cathode commune.
4. Q: La courbe de déclassement indique que je ne peux utiliser que 5,2 mA à 85°C. Mon affichage sera-t-il trop faible ? R: C'est possible. Vous devez vérifier les courbes d'Intensité Lumineuse en fonction du Courant et de la Température. À un courant plus faible et une température plus élevée, la luminosité chute considérablement. Pour un fonctionnement à haute température, il peut être nécessaire de sélectionner initialement un bin de luminosité plus élevé ou d'accepter un affichage moins lumineux. La gestion thermique pour réduire la température de jonction des LED est essentielle.
5. Q: Comment connecter les points décimaux ? A: Ce sont des LED séparées avec leurs propres cathodes (broches 26, 19/10, 24). Traitez-les comme un segment supplémentaire ("DP"). Pour allumer la décimale du Chiffre 1, il faut mettre la broche 26 à la masse pendant que l'anode du Chiffre 1 est sous tension.

10. Practical Design and Usage Case Study

Scenario: Designing a 3-digit temperature meter for an industrial oven.

1. Exigences : Plage d'affichage 0-999°C. Fonctionnement dans un ambiant jusqu'à 70°C. Doit être parfaitement lisible depuis 2 mètres dans une usine bien éclairée.
2. Sélection des composants : Le LTC-5674JG est adapté en raison de sa plage de température (-35 à +85°C) et de sa haute luminosité.
3. Calcul de la luminosité : À une température ambiante de 70°C, réduire le courant continu : 25 mA - ((70-25)*0.33) ≈ 25 - 14.85 = 10,15 mA max en continu. Pour le multiplexage de 3 digits, utilisez un cycle de service de 1/3. Pour obtenir une bonne luminosité moyenne, utilisez un courant crête de 25 mA (dans la limite d'impulsion de 60mA). Courant moyen par segment = 25mA / 3 ≈ 8,3 mA, ce qui est sûr pour la température.
4. Circuit de pilotage : Utilisez un microcontrôleur disposant d'un nombre suffisant de broches d'entrée/sortie. Employez 3 transistors NPN (ou des MOSFET à canal P) pour commuter les 3 broches d'anode commune (Chiffres 1,2,3) vers Vcc. Placez des résistances de limitation de courant sur chacune des lignes de cathode des 7 segments (A-G). Les points décimaux peuvent ne pas être utilisés. Le microcontrôleur exécute une routine de multiplexage, activant un transistor de chiffre à la fois et générant le code 7 segments correspondant à ce chiffre.
5. Considération Thermique : Montez l'afficheur sur le panneau externe où il existe un certain flux d'air. Évitez de le placer directement à côté d'une source de chaleur majeure sur le PCB.
6. Résultat : Un affichage fiable et lumineux qui répond aux exigences environnementales et de lisibilité.

11. Introduction au principe technologique

Le LTC-5674JG est basé sur AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Phosphure) technologie des semi-conducteurs cultivée sur un GaAs (Arséniure de Gallium) substrat. Ce système de matériau possède une bande interdite directe correspondant à l'émission de lumière dans les régions rouge, orange, jaune et verte du spectre. La couleur spécifique (vert 571-572 nm) est obtenue en contrôlant précisément les rapports d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphore pendant la croissance cristalline. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). Le substrat GaAs non transparent absorbe une partie de la lumière émise, mais les conceptions de puces modernes et les géométries d'extraction efficaces permettent un rendement quantique externe élevé. Le "cadran gris et segments blancs" font partie du boîtier plastique. Le cadran gris (souvent un gris foncé ou noir) sert de fond à faible réflectance pour améliorer le contraste. Les segments blancs sont des zones diffusant la lumière, placées directement au-dessus des minuscules puces LED, répartissant uniformément la lumière ponctuelle sur la surface du segment pour créer une apparence lumineuse et uniforme.

Terminologie des spécifications LED

Explication complète des termes techniques LED