Fiche technique de l'afficheur LED LTC-5836KR-07 - Hauteur de chiffre 0,52 pouce - Couleur Super Rouge - Tension directe 2,6V - Dissipation de puissance 70mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-5836KR-07 est un module d'afficheur LED sept segments triple chiffre haute performance. Sa fonction principale est de fournir des affichages numériques clairs et lumineux dans divers appareils électroniques et instruments. L'avantage fondamental de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technologie semi-conductrice avancée AS-AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) cultivée sur un substrat GaAs, qui offre une efficacité lumineuse et une pureté de couleur supérieures dans le spectre rouge. Cela se traduit par une excellente uniformité des segments, une luminosité élevée et un contraste élevé, rendant l'affichage facilement lisible même dans des conditions d'éclairage difficiles. Le dispositif est conçu avec une configuration à anode commune et présente un fond gris avec des segments blancs, améliorant encore le contraste et l'attrait visuel. Il est trié (binned) selon l'intensité lumineuse pour garantir des performances cohérentes d'une unité à l'autre, ciblant les applications nécessitant une indication numérique fiable et à semi-conducteurs, telles que les panneaux de contrôle industriel, les équipements de test, les appareils grand public et les tableaux de bord automobiles où une faible consommation d'énergie, de larges angles de vision et une fiabilité à long terme sont critiques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonctionnalité de cet afficheur. À un courant de test standard de 1 mA, l'intensité lumineuse moyenne par segment varie d'un minimum de 320 µcd à une valeur typique de 1050 µcd. Ce niveau de luminosité élevé assure une bonne visibilité. Le dispositif émet de la lumière dans la région Super Rouge, avec une longueur d'onde d'émission de crête (λp) de 639 nm et une longueur d'onde dominante (λd) de 631 nm lorsqu'il est piloté à 20 mA. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est de 20 nm, indiquant une émission de couleur relativement étroite et pure. Un paramètre clé pour les afficheurs multi-segments est le rapport d'appariement de l'intensité lumineuse, spécifié à un maximum de 2:1. Cela signifie que la différence de luminosité entre le segment le plus lumineux et le plus faible dans des conditions identiques ne dépassera pas un facteur deux, garantissant un aspect uniforme sur tous les chiffres et segments.

2.2 Paramètres électriques

Les caractéristiques électriques définissent les limites de fonctionnement et les besoins en puissance. La tension directe (VF) par segment est typiquement de 2,6 V avec un maximum de 2,6 V lorsqu'un courant direct (IF) de 20 mA est appliqué. Le courant inverse (IR) est très faible, avec un maximum de 100 µA à une tension inverse (VR) de 5 V, indiquant de bonnes caractéristiques de diode. Les valeurs maximales absolues fixent les limites opérationnelles : le courant direct continu par segment est de 25 mA à 25°C, déclassé linéairement de 0,28 mA/°C à mesure que la température augmente. Le courant direct de crête peut atteindre 90 mA dans des conditions pulsées (1 kHz, cycle de service de 10 %). La dissipation de puissance maximale par segment est de 70 mW. Les plages de température de fonctionnement et de stockage sont spécifiées de -35°C à +105°C, soulignant sa robustesse pour les environnements industriels.

2.3 Caractéristiques thermiques

Bien que non explicitement détaillées avec des paramètres de résistance thermique, la gestion thermique du dispositif est sous-entendue par ses spécifications de déclassement. Le déclassement linéaire du courant direct continu à partir de 25°C (0,28 mA/°C) est une instruction directe pour la conception thermique. Dépasser la température de jonction maximale, intrinsèquement liée à ces valeurs, peut entraîner une dégradation accélérée ou une défaillance. La limite de température de soudure spécifiée de 260°C pendant un maximum de 3 secondes lors de l'assemblage est une autre considération thermique critique pour éviter d'endommager les puces LED ou l'intégrité du boîtier.

3. Explication du système de tri (Binning)

La fiche technique indique explicitement que le dispositif est "TRIÉ POUR L'INTENSITÉ LUMINEUSE". Il s'agit d'un processus de contrôle qualité et de tri. Lors de la fabrication, de légères variations dans la croissance épitaxiale et le traitement des puces entraînent des variations dans la lumière émise par chaque segment LED individuel. Le processus de tri consiste à mesurer l'intensité lumineuse de chaque unité à un courant de test défini (typiquement 1 mA ou 20 mA) et à les classer dans des plages d'intensité spécifiques ou "bacs". En achetant des dispositifs du même bac ou d'un bac spécifié, les concepteurs s'assurent que tous les chiffres d'un afficheur multi-chiffres ont une luminosité presque identique, maintenant un aspect uniforme et professionnel. La fiche technique fournit la plage d'intensité (Min 320 µcd, Typ 1050 µcd), qui définit les bacs possibles disponibles.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux "COURBES CARACTÉRISTIQUES ÉLECTRIQUES / OPTIQUES TYPIQUES" sur la dernière page. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, les courbes standard pour de tels dispositifs incluent généralement :Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V) : Ce graphique montre la relation exponentielle, aidant les concepteurs à sélectionner des résistances de limitation de courant appropriées.Intensité lumineuse vs Courant direct (Courbe I-L) : Cela montre comment la lumière émise augmente avec le courant, devenant souvent sous-linéaire à des courants plus élevés en raison des effets thermiques.Intensité lumineuse vs Température ambiante : Cette courbe démontre la diminution de la lumière émise lorsque la température de jonction augmente, ce qui est crucial pour les applications fonctionnant sur une large plage de températures.Distribution spectrale de puissance relative : Un graphique montrant l'intensité de la lumière émise sur les longueurs d'onde, centré autour du pic de 639 nm, confirmant la pureté de la couleur.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le dispositif présente un format de boîtier double en ligne (DIP) standard adapté au montage traversant sur PCB. Les dimensions du boîtier sont fournies en millimètres avec une tolérance générale de ±0,25 mm. La hauteur du chiffre est une spécification mécanique clé, indiquée comme étant de 0,52 pouce (13,2 mm). Le schéma de connexion des broches est essentiel pour la conception du PCB. C'est un dispositif à 30 broches avec un agencement spécifique pour trois chiffres à anode commune. Le schéma de circuit interne montre que chaque chiffre est en configuration à anode commune, ce qui signifie que toutes les anodes des segments (A-G, DP) d'un seul chiffre sont connectées en interne à une broche commune. Les cathodes de chaque segment sont amenées à des broches individuelles. Cette configuration est généralement pilotée par multiplexage, où l'anode commune de chaque chiffre est alimentée séquentiellement à haute fréquence, tandis que les cathodes des segments appropriés sont mises à la masse pour illuminer le motif souhaité.

6. Directives de soudure et d'assemblage

La fiche technique fournit un paramètre critique pour le processus d'assemblage : la température de soudure maximale admissible. Elle spécifie que le dispositif peut supporter une température de crête de 260°C pendant une durée maximale de 3 secondes, mesurée à un point situé à 1,6 mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'assise du boîtier. Il s'agit d'une directive standard pour la soudure à la vague ou la soudure manuelle des composants traversants. Dépasser ce profil temps-température peut provoquer une contrainte thermique sur le boîtier en époxy, entraînant potentiellement des fissures, un délaminage ou des dommages aux fils de liaison internes et à la puce semi-conductrice. Une manipulation appropriée pour éviter les décharges électrostatiques (ESD) est également sous-entendue, car les LED sont généralement sensibles aux surtensions.

7. Emballage et informations de commande

Le code de commande principal estLTC-5836KR-07. La décomposition du numéro de pièce peut être déduite : 'LTC' désigne probablement la famille de produits, '5836' est le modèle spécifique, 'K' peut indiquer la couleur (Super Rouge), 'R' pourrait désigner le placement du point décimal à droite, et '-07' pourrait être un code de révision ou de variante. Le dispositif est généralement fourni dans des tubes ou plateaux antistatiques pour protéger les broches et prévenir les dommages ESD pendant l'expédition et la manipulation. L'emballage inclurait des étiquettes spécifiant le numéro de pièce, la quantité, le code de lot et potentiellement le code du bac d'intensité lumineuse.

8. Recommandations d'application

Scénarios d'application typiques :Cet afficheur est idéal pour toute application nécessitant un affichage numérique clair à plusieurs chiffres. Cela inclut les multimètres numériques, les compteurs de fréquence, les minuteries de processus, les balances, les groupes d'instruments automobiles (par exemple, horloge, odomètre), les dispositifs médicaux et les appareils ménagers comme les fours ou les micro-ondes. Sa large plage de température de fonctionnement le rend adapté aux environnements industriels.

Considérations de conception : 1. Circuit de pilotage :Utilisez un circuit de pilotage par multiplexage pour contrôler efficacement les trois chiffres. Cela nécessite des broches GPIO de microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage d'afficheur dédié (comme un MAX7219 ou HT16K33) capable d'absorber le courant des segments et de fournir le courant des chiffres. 2.Limitation de courant :Des résistances de limitation de courant externes sont obligatoires pour chaque cathode de segment (ou intégrées au pilote) pour définir le courant direct souhaité (par exemple, 10-20 mA pour une luminosité maximale). La valeur de la résistance est calculée en utilisant R = (Vcc - VF) / IF. 3.Dissipation de puissance :Assurez-vous que la puissance calculée par segment (VF * IF) ne dépasse pas 70 mW, en particulier à des températures ambiantes élevées. 4.Angle de vision :Le large angle de vision permet des positions de montage flexibles, mais le contraste optimal est obtenu lorsqu'il est vu de face.

9. Comparaison et différenciation technique

L'avantage différenciant clé du LTC-5836KR-07 est son utilisation de la technologieAlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium)pour l'émission rouge. Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED rouges standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure. Cela signifie qu'elle produit plus de lumière (luminosité plus élevée) pour la même quantité de courant électrique, ou qu'elle peut atteindre la même luminosité à un courant plus faible, conduisant à une consommation d'énergie réduite et à moins de génération de chaleur. De plus, les LED AlInGaP ont généralement une meilleure rétention des performances à des températures élevées et offrent une saturation et une pureté de couleur supérieures, résultant en une couleur rouge plus vive et plus constante. La conception fond gris/segments blancs est une autre caractéristique qui améliore le contraste par rapport aux afficheurs avec fond noir ou segments diffus.

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

Q : Quel est le but du tri (binning) par intensité lumineuse ?

R : Le tri garantit l'uniformité visuelle sur tous les segments et chiffres d'un afficheur multi-unités. Sans tri, un chiffre pourrait apparaître sensiblement plus lumineux ou plus faible que ses voisins, ce qui est visuellement distrayant et non professionnel.

Q : Comment piloter cet afficheur triple chiffre avec un microcontrôleur ayant un nombre limité de broches ?

R : Vous devez utiliser le multiplexage. Un microcontrôleur aurait besoin d'au moins 11 broches d'E/S (7 segments + point décimal + 3 anodes communes) s'il est piloté directement, mais il est plus efficace d'utiliser un circuit intégré de pilotage LED à interface série dédié. Ce CI gère le multiplexage et le contrôle du courant, ne nécessitant que 2-3 broches du microcontrôleur (par exemple, SPI ou I2C).

Q : Pourquoi le courant direct est-il déclassé avec la température ?

R : Lorsque la température de jonction de la LED augmente, sa capacité à dissiper la chaleur diminue. Pour empêcher la température de jonction de dépasser sa limite de sécurité maximale (ce qui provoquerait une défaillance rapide), le courant continu maximal admissible doit être réduit. Le facteur de déclassement (0,28 mA/°C) fournit la directive pour cette réduction.

Q : Puis-je utiliser cet afficheur dans une application extérieure ?

R : La plage de température de fonctionnement (-35°C à +105°C) suggère qu'il peut supporter des environnements difficiles. Cependant, pour une utilisation extérieure directe, considérez des facteurs supplémentaires non couverts par la fiche technique : le boîtier n'est pas intrinsèquement étanche, et une exposition prolongée aux UV du soleil peut dégrader l'époxy plastique avec le temps, provoquant potentiellement une décoloration. Un couvercle protecteur ou un revêtement conformable serait conseillé.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un affichage numérique pour alimentation de laboratoire

Un concepteur construit une alimentation de laboratoire variable et a besoin d'un affichage de tension clair à 3 chiffres (par exemple, 0,0V à 30,0V). Le LTC-5836KR-07 est sélectionné pour sa luminosité, sa lisibilité et son point décimal à droite (parfait pour afficher les dixièmes de volt). La conception utilise un microcontrôleur avec un CAN pour mesurer la tension de sortie. Le microcontrôleur communique via I2C avec une puce de pilotage LED. La puce de pilotage gère le multiplexage des trois chiffres : elle fait circuler l'alimentation vers l'anode commune du Chiffre 1, du Chiffre 2 et du Chiffre 3 en succession rapide. Simultanément, elle met à la masse les cathodes des segments qui doivent être allumés pour le chiffre actuellement alimenté. La fréquence de rafraîchissement est réglée suffisamment haute (par exemple, >100 Hz) pour éliminer le scintillement visible. Des résistances de limitation de courant sont placées sur les sorties de segment du pilote pour fixer le courant direct à 15 mA par segment, offrant un bon équilibre entre luminosité et consommation d'énergie. Le fond gris offre un excellent contraste sur le panneau métallique de l'alimentation.

12. Introduction au principe technique

Le principe de fonctionnement fondamental est basé sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Les couches épitaxiales AlInGaP sont conçues pour avoir une énergie de bande interdite spécifique. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la jonction (environ 2,0 V) est appliquée, les électrons de la région n et les trous de la région p sont injectés à travers la jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent dans la région active, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde (couleur) de cette lumière est directement déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau AlInGaP, qui est ajustée pour produire une lumière rouge autour de 639 nm. Le format sept segments est un motif standardisé où des segments LED individuels (étiquetés A à G) peuvent être allumés sélectivement pour former n'importe quel chiffre de 0 à 9. La configuration à anode commune simplifie le circuit de pilotage pour les afficheurs multiplexés.

13. Tendances et évolutions technologiques

Bien que les afficheurs LED sept segments discrets restent pertinents pour des applications spécifiques, la tendance plus large dans la technologie des afficheurs évolue vers des solutions intégrées. Celles-ci incluent :Afficheurs à matrice de points et alphanumériques :Offrant plus de flexibilité pour afficher des lettres, des symboles et des caractères personnalisés.Afficheurs OLED et Micro-LED :Offrant une résolution plus élevée, un meilleur contraste et des facteurs de forme plus minces, bien qu'à un coût souvent plus élevé et avec des exigences de pilotage différentes.Afficheurs avec pilote intégré :Modules qui combinent le réseau de LED avec le circuit intégré contrôleur/pilote sur la même carte PCB, simplifiant la conception de l'interface (souvent juste une connexion série). Pour le créneau spécifique des affichages numériques haute luminosité, robustes et simples, les afficheurs basés sur AlInGaP comme le LTC-5836KR-07 continuent d'offrir un équilibre optimal entre performance, fiabilité et coût. Les développements futurs pourraient se concentrer sur une efficacité encore plus élevée, des plages de températures plus larges et des alternatives de boîtiers à montage en surface aux conceptions traversantes.