Fiche technique de l'afficheur LED LTC-4624JD - Hauteur de chiffre 0,4 pouce - Rouge Hyper - Tension directe 2,6V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-4624JD est un module d'affichage numérique compact et performant à trois chiffres, conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique claire et lumineuse. Sa fonction principale est de représenter visuellement les chiffres de 0 à 9 sur chacun de ses trois chiffres à l'aide de segments LED adressables individuellement.

Cet appareil appartient à la catégorie des afficheurs à sept segments multiplexés à anode commune. Il utilise la technologie semi-conductrice avancée AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour ses éléments émetteurs de lumière, spécifiquement dans une couleur Rouge Hyper. L'afficheur présente un écran gris avec des marquages de segments blancs, ce qui améliore le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. L'objectif de conception principal est d'offrir une solution fiable, à faible consommation et visuellement uniforme pour les tableaux de bord, l'électronique grand public, les commandes industrielles et autres systèmes embarqués où la présentation de données numériques est critique.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

• Taille des chiffres :Caractérisé par une hauteur de caractère de 0,40 pouce (10,0 mm), le rendant adapté pour des distances de visualisation moyennes.
• Qualité optique :Offre une émission de lumière continue et uniforme sur chaque segment, éliminant les points sombres et garantissant une apparence de caractère homogène.
• Efficacité :Construit avec la technologie AlInGaP, il nécessite un courant d'attaque relativement faible pour atteindre une luminosité élevée, contribuant ainsi à une consommation électrique globale plus basse du système.
• Performance visuelle :Conçu pour une luminosité et un contraste élevés sur son fond gris, résultant en une excellente lisibilité. Il offre également un large angle de vision, rendant l'affichage lisible depuis diverses positions.
• Fiabilité :En tant que dispositif à semi-conducteurs, il offre une grande fiabilité, une longue durée de vie opérationnelle et une résistance aux chocs et vibrations par rapport aux afficheurs mécaniques.
• Conformité :Le produit est construit sous forme de boîtier sans plomb, conformément aux directives environnementales RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).

1.2 Identification du dispositif

La référence LTC-4624JD spécifie un dispositif avec des LED AlInGaP Rouge Hyper dans une configuration multiplexée à anode commune, incorporant un point décimal à droite. Cette convention de dénomination permet une identification claire de la technologie, de la couleur, de la configuration électrique et des fonctionnalités spéciales.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW. C'est la puissance maximale qui peut être dissipée en toute sécurité par un seul segment LED.
• Courant direct de crête par segment :90 mA. Ceci n'est autorisé qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Cette valeur se dégrade linéairement à 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante augmente au-dessus de 25°C, ce qui signifie que le courant continu sûr diminue dans des environnements plus chauds.
• Tension inverse par segment :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C.
• Température de soudure :Résiste à un maximum de 260°C pendant jusqu'à 3 secondes à une distance de 1,6 mm sous le plan d'assise pendant l'assemblage.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test spécifiées (Ta=25°C).

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :Varie de 200 à 650 µcd pour un courant direct (I_F) de 1 mA. Cela indique la puissance de sortie lumineuse perçue par l'œil humain.
• Tension directe par segment (V_F) :Typiquement 2,6 V, avec un maximum de 2,6 V à I_F=20 mA. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit d'attaque peut fournir une tension suffisante sur cette plage.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :650 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle l'intensité de la lumière émise est la plus élevée, définissant sa couleur Rouge Hyper.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :639 nm. C'est la perception monocromatique de la couleur par l'œil humain.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm. Ce paramètre décrit l'étalement du spectre émis autour de la longueur d'onde de crête.
• Courant inverse par segment (I_R) :Maximum 100 µA pour une tension inverse (V_R) de 5 V.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse :Maximum 2:1. Cela garantit que la variation de luminosité entre les segments d'un même afficheur est contrôlée, offrant une apparence uniforme.

3. Informations mécaniques et de boîtier

3.1 Dimensions du boîtier

Le LTC-4624JD est fourni dans un format standard traversant DIP (Double Ligne). Toutes les dimensions critiques pour la conception de l'empreinte PCB (Carte de Circuit Imprimé) et des découpes de panneau sont fournies dans le dessin mécanique détaillé. Toutes les dimensions sont en millimètres avec des tolérances standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Les concepteurs doivent se référer à ce dessin pour l'espacement précis des trous de montage, la position de la fenêtre des segments et l'espacement des broches afin d'assurer un ajustement mécanique correct.

3.2 Connexion des broches et circuit interne

L'afficheur a une configuration à 15 broches (plusieurs broches étant marquées "Pas de broche"). Il utilise un schéma multiplexé à anode commune.

• Anodes communes :Les broches 1 (Chiffre 1), 5 (Chiffre 2), 7 (Chiffre 3) et 14 (Commun pour les LED L1, L2, L3) sont les bornes d'alimentation positive pour les chiffres et les LED d'indicateur.
• Cathodes de segment :Les broches 2 (E), 3 (C, L3), 4 (D), 6 (DP), 8 (G), 11 (B, L2), 12 (A, L1) et 15 (F) sont les bornes négatives pour les segments individuels et le point décimal droit (DP). Les segments A à G forment le chiffre principal, tandis que L1 à L3 sont des LED d'indicateur séparées.
• Schéma de circuit :Le schéma interne montre que les segments de chaque chiffre partagent une connexion d'anode commune. Pour allumer un segment spécifique sur un chiffre spécifique, sa broche de cathode correspondante doit être mise à un niveau bas (masse) tandis que la broche d'anode commune de son chiffre est mise à un niveau haut. Cette technique de multiplexage réduit le nombre total de broches de pilotage requises.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes caractéristiques typiques essentielles pour une analyse de conception détaillée.

• Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V) :Cette courbe montre la relation non linéaire entre la tension appliquée aux bornes d'une LED et le courant résultant. Elle est cruciale pour concevoir l'aspect de limitation de courant du circuit d'attaque, car les LED sont des dispositifs pilotés en courant.
• Intensité lumineuse vs Courant direct :Ce graphique illustre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant d'attaque. Elle est typiquement linéaire sur une plage mais se sature à des courants plus élevés. Les concepteurs l'utilisent pour sélectionner un point de fonctionnement qui équilibre luminosité, efficacité et durée de vie.
• Intensité lumineuse vs Température ambiante :Cette courbe démontre la dégradation de la sortie lumineuse à mesure que la température de jonction de la LED augmente. Elle souligne l'importance de la gestion thermique, en particulier dans les applications à haute température ou à fort courant.
• Distribution spectrale :Un tracé montrant l'intensité relative de la lumière émise à différentes longueurs d'onde, centré autour du pic de 650 nm. Cela définit les caractéristiques de couleur précises de l'émission Rouge Hyper.

5. Lignes directrices d'application et considérations de conception

5.1 Conception du circuit d'attaque

• Pilotage à courant constant :Fortement recommandé par rapport au pilotage à tension constante. Les LED sont sensibles au courant ; une source de courant constant garantit une luminosité uniforme et protège contre l'emballement thermique, même lorsque la tension directe varie entre les unités ou avec la température.
• Marge de tension :Le circuit de pilotage doit être conçu pour s'adapter à toute la plage de la tension directe de la LED (V_F), du minimum au maximum, pour garantir que le courant cible est délivré dans toutes les conditions.
• Limitation de courant :Le courant de fonctionnement sûr doit être sélectionné en fonction de la température ambiante maximale prévue, en appliquant le facteur de dégradation de 0,33 mA/°C au-dessus de 25°C.
• Protection contre la polarisation inverse :Le circuit doit incorporer une protection (par exemple, des diodes en parallèle avec les broches de l'afficheur) pour empêcher l'application d'une tension inverse ou de pics de tension pendant les cycles d'alimentation, ce qui peut provoquer une migration métallique et une défaillance du dispositif.
• Mise en œuvre du multiplexage :Puisqu'il s'agit d'un afficheur multiplexé à anode commune, un microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage dédié doit activer séquentiellement l'anode de chaque chiffre tout en présentant les données de segment pour ce chiffre sur les lignes de cathode. La fréquence de rafraîchissement doit être suffisamment élevée pour éviter le scintillement visible (typiquement >60 Hz).

5.2 Gestion thermique et environnementale

• Éviter la surcontrainte :Dépasser le courant d'attaque recommandé ou la température de fonctionnement accélérera la dégradation de la sortie lumineuse (dépréciation des lumens) et peut conduire à une défaillance catastrophique prématurée.
• Prévention de la condensation :Évitez de soumettre l'afficheur à des changements rapides de température, en particulier dans des environnements humides, car la condensation se formant sur la surface de la LED peut causer des problèmes électriques ou optiques.
• Manipulation mécanique :N'appliquez pas de force anormale sur le corps de l'afficheur pendant l'assemblage. Utilisez des outils et des méthodes appropriés pour éviter de fissurer la lentille en époxy ou d'endommager les fils de liaison internes.

5.3 Notes d'assemblage et d'intégration

• Filtres/Films de recouvrement :Si vous utilisez un film adhésif sensible à la pression (pour filtres de couleur ou motifs), assurez-vous qu'il n'entre pas en contact forcé avec le panneau avant, car cela pourrait déplacer le film de sa position prévue.
• Classement pour ensembles multi-afficheurs :Lors de l'utilisation de deux afficheurs ou plus dans un même assemblage (par exemple, un panneau multi-chiffres), il est fortement recommandé de s'approvisionner en afficheurs provenant du même lot de production pour éviter des différences notables de teinte ou de luminosité entre les unités.
• Tests de fiabilité :Si le produit final incorporant cet afficheur doit subir des tests spécifiques de chute ou de vibration, les conditions de test doivent être évaluées à l'avance pour assurer la compatibilité.

6. Stockage et manipulation

Un stockage approprié est essentiel pour maintenir la soudabilité et les performances.

• Conditions de stockage standard :Pour l'afficheur traversant dans son emballage d'origine, l'environnement recommandé est de 5°C à 30°C avec une humidité relative inférieure à 60 % HR.
• Sensibilité à l'humidité :Si le produit n'est pas stocké dans un sac barrière à l'humidité ou si le sac a été ouvert pendant plus de 6 mois, il est conseillé de cuire les composants à 60°C pendant 48 heures avant utilisation. L'assemblage doit être terminé dans la semaine suivant la cuisson.
• Gestion des stocks :Pour prévenir l'oxydation des broches, il est suggéré de maintenir des niveaux de stock bas et d'utiliser les composants dès que possible. Un stockage prolongé dans des conditions non idéales peut nécessiter un ré-étamage des broches avant soudure.

7. Scénarios d'application typiques

Le LTC-4624JD est bien adapté à diverses applications nécessitant une indication numérique claire et fiable :

• Équipements de test et de mesure :Multimètres numériques, compteurs de fréquence, alimentations, où sa luminosité et sa lisibilité sont essentielles.
• Commandes industrielles :Minuteries de processus, afficheurs de compteurs, lectures de température sur les panneaux de commande de machines.
• Électronique grand public :Équipements audio (affichages de niveau d'amplificateur), horloges de modèles anciens et commandes d'appareils électroménagers.
• Automobile après-vente :Jauges et outils de diagnostic (bien que non destinés aux systèmes de sécurité automobile primaires sans consultation préalable).
• Systèmes embarqués et prototypage :Kits éducatifs et projets d'amateurs en raison de son interface de multiplexage simple.

8. Questions fréquemment posées (FAQ)

8.1 Quelle est la différence entre anode commune et cathode commune ?

Dans un afficheur à anode commune, toutes les anodes (côtés positifs) des LED d'un chiffre sont connectées ensemble. Vous allumez un segment en appliquant une basse tension (masse) à sa cathode. Dans un afficheur à cathode commune, les cathodes sont communes, et vous appliquez une haute tension à l'anode pour allumer un segment. Le LTC-4624JD est de type anode commune.

8.2 Comment calculer la valeur de la résistance de limitation de courant ?

Pour un pilotage à tension constante (non recommandé comme méthode principale), utilisez la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (2,6 V) et votre I_Fsouhaitée (par exemple, 20 mA). Si V_alimentation=5 V, R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Un circuit de pilotage à courant constant est une solution plus robuste.

8.3 Pourquoi utilise-t-on le multiplexage ?

Le multiplexage réduit considérablement le nombre de broches d'E/S de microcontrôleur ou de canaux de circuit intégré de pilotage requis. Un afficheur à sept segments triple chiffre non multiplexé nécessiterait 3*7=21 broches. Cette version multiplexée ne nécessite que 3 (anodes de chiffres) + 8 (cathodes de segments) = 11 broches, certaines étant partagées pour les indicateurs.

8.4 Que signifie "Rouge Hyper" ?

Rouge Hyper fait référence à une teinte spécifique et profonde de lumière rouge émise par les LED AlInGaP avec une longueur d'onde dominante autour de 639-650 nm. Elle est souvent plus lumineuse et plus efficace que les LED rouges standard et est choisie pour sa haute visibilité et son contraste.

9. Contexte technologique et tendances

9.1 Technologie 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 gammes de longueurs d'onde rouge, orange et jaune. Cultivé sur un substrat GaAs non transparent, il offre une efficacité lumineuse et une stabilité thermique supérieures aux technologies plus anciennes comme le GaAsP, ce qui se traduit par la luminosité et la fiabilité élevées observées dans le LTC-4624JD.

9.2 Contexte de la technologie d'affichage

Bien que les afficheurs LED à sept segments comme le LTC-4624JD restent un pilier pour les lectures numériques dédiées en raison de leur simplicité, luminosité et faible coût, ils font partie d'un écosystème plus large. Les afficheurs LED à matrice de points offrent des capacités alphanumériques et graphiques. Pour des informations complexes, les LCD (Affichages à Cristaux Liquides) et OLED (Diodes Électroluminescentes Organiques) sont souvent utilisés. Le choix dépend des exigences spécifiques en matière d'angle de vision, de luminosité, de consommation électrique, de complexité de l'information et de coût.