Fiche technique de l'afficheur LED LTC-561JG - Hauteur de chiffre 0,56 pouce - Vert AlInGaP - Tension directe 2,6V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-561JG est un module d'afficheur sept segments à trois chiffres, haute performance et basse consommation. Son application principale concerne les appareils nécessitant une lecture numérique claire et lumineuse, tels que les équipements de test, les panneaux de contrôle industriel, l'instrumentation et l'électronique grand public. L'avantage principal de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technologie semi-conductrice avancée AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour les puces LED, offrant ainsi une efficacité lumineuse et une pureté de couleur supérieures aux matériaux traditionnels.

L'afficheur présente une hauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,2 mm), assurant une excellente lisibilité. Il est conçu en configuration à anode commune multiplexée, ce qui simplifie le circuit de pilotage lors de l'interfaçage avec des microcontrôleurs ou des pilotes d'afficheur. Un objectif de conception clé était d'atteindre d'excellentes performances avec des courants de commande très faibles, le rendant adapté aux applications sur batterie ou sensibles à l'énergie. Les segments sont continus et uniformes, et l'appareil est catégorisé selon l'intensité lumineuse pour garantir l'homogénéité des lots de production.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont centrales pour le fonctionnement de cet afficheur. Avec un courant de test standard de 1mA par segment, l'intensité lumineuse moyenne (Iv) a une valeur typique de 577 µcd, avec une valeur minimale spécifiée de 200 µcd. Cela garantit que l'afficheur est suffisamment lumineux pour la plupart des conditions d'éclairage intérieur. L'émission lumineuse se caractérise par une longueur d'onde de crête (λp) de 571 nm et une longueur d'onde dominante (λd) de 572 nm, le situant fermement dans la région du vert pur du spectre visible. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 15 nm, indiquant une sortie de couleur relativement étroite et bien définie.

2.2 Caractéristiques électriques

Les paramètres électriques définissent les limites de fonctionnement et les besoins en énergie. Les valeurs maximales absolues fournissent les limites pour un fonctionnement sûr : une dissipation de puissance maximale de 70 mW par segment, un courant direct de crête de 60 mA (en conditions pulsées avec un cycle de service de 1/10), et un courant direct continu de 25 mA à 25°C, déclassé linéairement de 0,33 mA/°C au-dessus de cette température. La tension inverse maximale par segment est de 5V.

Dans des conditions de fonctionnement typiques (Ta=25°C), la tension directe (Vf) par segment est de 2,6V avec un courant de commande de 20mA. Une caractéristique clé mise en avant dans la fiche technique est l'excellente performance du dispositif à faible courant ; il est testé et sélectionné pour bien fonctionner avec un courant de commande aussi bas que 1mA par segment, ce qui réduit significativement la consommation électrique globale du système. Le courant inverse (Ir) est spécifié à un maximum de 100 µA sous la pleine polarisation inverse de 5V.

2.3 Spécifications thermiques et environnementales

Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -35°C à +105°C et une plage de température de stockage identique. Cette large plage le rend adapté à une utilisation dans des environnements difficiles, des congélateurs industriels aux équipements proches de sources de chaleur. La fiche technique fournit également des directives spécifiques de soudure : le composant peut être soumis à une soudure à la vague ou par refusion, la température à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) sous le plan d'assise ne devant pas dépasser 260°C pendant 3 secondes. Cette information est cruciale pour l'assemblage des cartes PCB afin d'éviter tout dommage thermique aux puces LED ou au boîtier plastique.

3. Système de tri et d'appariement

Le LTC-561JG est catégorisé selon l'intensité lumineuse. Cela signifie que les unités sont testées et triées en lots en fonction de leur luminosité mesurée dans une condition de test standard (typiquement 1mA). Ce processus de tri garantit que les concepteurs reçoivent des afficheurs avec des niveaux de luminosité cohérents, ce qui est vital pour les afficheurs multi-chiffres ou les produits utilisant plusieurs unités côte à côte. La fiche technique spécifie un rapport d'appariement d'intensité lumineuse (pour une surface éclairée similaire) maximum de 2:1. Ce rapport définit la variation admissible de luminosité entre les segments d'un même dispositif, assurant une uniformité visuelle sur le nombre affiché.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes typiques pour un tel dispositif incluraient :

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Cette courbe montre la relation non linéaire entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Elle est essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :Ce graphique montre comment la luminosité augmente avec le courant de commande. Elle est typiquement sous-linéaire, ce qui signifie que l'efficacité diminue à des courants très élevés.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Cette courbe démontre le déclassement thermique de la sortie lumineuse. Lorsque la température augmente, l'efficacité lumineuse diminue généralement.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic étroit autour de 571-572 nm.

Ces courbes permettent aux ingénieurs d'optimiser les conditions de commande pour une application spécifique, en équilibrant luminosité, consommation d'énergie et longévité du dispositif.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions physiques

Le boîtier est de type traversant standard. Toutes les dimensions critiques sont fournies en millimètres. Les tolérances pour la plupart des dimensions sont de ±0,25 mm, assurant la compatibilité avec les configurations de PCB et les supports standards. Une note spécifique mentionne une tolérance de décalage de l'extrémité des broches de +0,4 mm, ce qui est important pour les équipements d'insertion automatisée.

5.2 Brochage et circuit interne

Le dispositif a une configuration à 12 broches. Le schéma de circuit interne montre qu'il s'agit d'un afficheur à anode commune multiplexée. Les trois chiffres partagent leurs cathodes de segment, et chaque chiffre a sa propre broche d'anode commune (broches 12, 9 et 8 pour les chiffres 1, 2 et 3 respectivement). Cela permet au microcontrôleur d'illuminer un chiffre à la fois en activant son anode et en évacuant le courant par les broches de cathode de segment appropriées. Les connexions des broches sont : 1:E, 2:D, 3:DP (Point Décimal), 4:C, 5:G, 6:NC (Pas de Connexion), 7:B, 8:Anode Chiffre 3, 9:Anode Chiffre 2, 10:F, 11:A, 12:Anode Chiffre 1.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Comme mentionné dans les spécifications thermiques, la température de soudure maximale autorisée est de 260°C pendant 3 secondes, mesurée à 1,6 mm sous le plan d'assise. Il est crucial de respecter cela pour éviter que le boîtier plastique ne se déforme ou que les liaisons internes par fils ne lâchent. Pour la soudure par refusion, un profil avec une température de pic inférieure à 260°C et un temps limité au-dessus du liquidus est recommandé. Pour la soudure manuelle, un fer à souder à température contrôlée doit être utilisé avec un temps de contact minimal. Le dispositif doit être stocké dans son sac d'origine barrière à l'humidité jusqu'à son utilisation pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer l'effet \"pop-corn\" pendant la refusion.

7. Suggestions d'application

7.1 Circuits d'application typiques

La conception à anode commune multiplexée nécessite un circuit de pilotage. Cela implique généralement d'utiliser un microcontrôleur avec suffisamment de broches d'E/S ou un circuit intégré pilote d'afficheur LED dédié (comme le MAX7219 ou le TM1637). Le pilote activera séquentiellement l'anode de chaque chiffre (via un interrupteur à transistor) tout en envoyant le motif pour les segments qui doivent être allumés sur ce chiffre. Une résistance de limitation de courant est requise en série avec chaque ligne de cathode de segment (ou intégrée au CI pilote). La valeur de cette résistance est calculée en fonction du courant de segment souhaité et de la tension directe de la LED. Par exemple, avec une alimentation de 5V et un courant souhaité de 5mA : R = (Vcc - Vf) / I = (5V - 2,6V) / 0,005A = 480Ω (une résistance standard de 470Ω serait utilisée).

7.2 Considérations de conception

• Fréquence de rafraîchissement :Lors du multiplexage, la fréquence de rafraîchissement doit être suffisamment élevée (typiquement >60 Hz) pour éviter un scintillement visible.
• Limitation de courant :Utilisez toujours des résistances de limitation de courant. Piloter les LED directement depuis une broche de microcontrôleur peut endommager à la fois la LED et le microcontrôleur.
• Séquence d'alimentation :Évitez d'appliquer une tension inverse ou de dépasser les valeurs maximales absolues.
• Angle de vue :Le large angle de vue est bénéfique, mais la position de montage doit toujours être considérée par rapport à la ligne de vue typique de l'utilisateur.

8. Comparaison technique et avantages

Le principal facteur différenciant du LTC-561JG est son utilisation de la technologie AlInGaP pour l'émission verte. Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaP (Phosphure de Gallium), l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée, résultant en des afficheurs plus lumineux pour le même courant, ou une luminosité équivalente à une puissance plus faible. La \"faible exigence en puissance\" et la capacité de fonctionner jusqu'à 1mA par segment sont des résultats directs de cet avantage matériel. De plus, la construction \"face grise et segments blancs\" améliore le contraste, faisant ressortir plus clairement les segments verts allumés sur le fond, surtout dans des conditions de lumière ambiante élevée.

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

Q : Quel est le courant minimum nécessaire pour voir un affichage visible ?

R : Le dispositif est caractérisé jusqu'à 1mA par segment, ce qui produira une sortie visible (minimum 200 µcd). Pour les applications à très faible puissance, des courants dans la plage de 1-2mA sont utilisables.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un microcontrôleur 3,3V ?

R : Oui. La tension directe typique est de 2,6V. Avec une alimentation de 3,3V, il reste 0,7V aux bornes de la résistance de limitation de courant, ce qui est suffisant pour une régulation de courant stable à des courants faibles à modérés (par exemple, 5-10mA).

Q : Pourquoi y a-t-il une broche \"Pas de Connexion\" (Broche 6) ?

R : C'est courant dans les boîtiers d'afficheur pour maintenir un nombre de broches et un empreinte standard à travers différentes variantes de produits (par exemple, avec ou sans points décimaux, différentes couleurs). Elle assure une stabilité mécanique mais ne doit pas être connectée électriquement.

Q : Comment obtenir une luminosité uniforme sur les trois chiffres ?

R : En fonctionnement multiplexé, assurez-vous que le temps d'allumage (cycle de service) est égal pour chaque chiffre. Utilisez également les informations de tri d'intensité lumineuse ; spécifier un lot serré auprès de votre fournisseur aide.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Affichage de multimètre portable

Un concepteur crée un multimètre numérique portatif. Les exigences clés sont : fonctionnement sur batterie (9V), lisibilité claire en extérieur/intérieur et faible consommation pour une autonomie prolongée. Le LTC-561JG est un candidat idéal. Le concepteur choisit de piloter chaque segment à 2mA. En utilisant un CI pilote de multiplexage alimenté par la batterie 9V (abaissée à 5V pour la logique), le courant moyen consommé pour un affichage \"888\" entièrement allumé peut être calculé. Avec 3 chiffres * 7 segments = 21 segments allumés, mais en raison du multiplexage, un seul chiffre est allumé à la fois. Le courant de crête par chiffre est de 7 segments * 2mA = 14mA. Avec un cycle de service de 1/3, le courant moyen est d'environ 4,7mA. En ajoutant le courant de repos du pilote, le total est bien inférieur à 10mA, permettant des centaines d'heures de fonctionnement sur une pile 9V standard. La haute luminosité et le contraste assurent la lisibilité dans diverses conditions d'éclairage.

11. Principe de fonctionnement

Le dispositif fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 2,05V pour ce dispositif AlInGaP) est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p se recombinent dans la région active. Dans l'AlInGaP, cette recombinaison libère de l'énergie principalement sous forme de photons dans la gamme de longueurs d'onde verte (autour de 572 nm). Chacun des sept segments (A à G) et le point décimal (DP) contient une ou plusieurs de ces puces LED. Dans la configuration à anode commune, toutes les anodes des LED pour un chiffre particulier sont connectées ensemble en interne. Pour allumer un segment, sa cathode est connectée à une tension inférieure (masse via une résistance) tandis que l'anode commune de son chiffre est connectée à une tension d'alimentation positive.

12. Tendances technologiques

Bien que les afficheurs sept segments restent omniprésents pour les lectures numériques, la technologie LED sous-jacente continue d'évoluer. L'AlInGaP représente un système matériel mature et très efficace pour les LED rouges, oranges, ambre et vertes. Les tendances actuelles en technologie d'affichage incluent un virage vers les micro-LED entièrement basées sur le silicium et une miniaturisation accrue. Cependant, pour les afficheurs à chiffres de taille moyenne traversants, l'AlInGaP offre un excellent équilibre entre performance, fiabilité et coût. La tendance vers une consommation d'énergie plus faible dans tous les appareils électroniques s'aligne parfaitement avec la capacité de cet afficheur à fonctionner à des courants très faibles. De plus, la conformité RoHS (boîtier sans plomb) mentionnée dans la fiche technique reflète la tendance générale de l'industrie vers des procédés de fabrication respectueux de l'environnement.