Fiche technique de l'afficheur LED LTC-7500KG - Hauteur de chiffre 0,72 pouce - Vert AlInGaP - Tension directe 2,6V - Dissipation de puissance 70mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-7500KG est un module d'afficheur LED à sept segments et trois chiffres haute performance. Sa fonction principale est de fournir des affichages numériques clairs et lumineux pour une large gamme d'équipements électroniques. La technologie de base repose sur des puces LED AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) déposées sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs), réputée pour produire une lumière verte à haut rendement. L'appareil présente un fond noir avec des segments blancs, offrant un excellent contraste pour une lisibilité optimale sous diverses conditions d'éclairage.

1.1 Caractéristiques clés et avantages principaux

L'afficheur est conçu avec plusieurs avantages clés le rendant adapté aux applications exigeantes. La hauteur de chiffre de 0,72 pouce (18,4 mm) offre un caractère grand et facilement lisible. Les segments sont continus et uniformes, garantissant un aspect homogène sur tous les chiffres et segments. Il fonctionne avec de faibles exigences en puissance, contribuant à des conceptions écoénergétiques. La combinaison d'une luminosité élevée et d'un contraste élevé, ainsi qu'un large angle de vision, assurent que l'affichage est visible depuis de multiples positions. De plus, il offre une fiabilité à semi-conducteurs et est catégorisé selon l'intensité lumineuse, permettant un appariement de la luminosité dans les configurations multi-afficheurs. Le boîtier est sans plomb et conforme à la directive RoHS.

1.2 Description de l'appareil et marché cible

Cet appareil est spécifiquement un afficheur à cathode commune multiplexée avec un point décimal à droite. La conception multiplexée réduit le nombre de broches de pilotage requises, simplifiant le circuit d'interface. Son marché cible comprend un large éventail d'équipements électroniques ordinaires nécessitant une indication numérique fiable. Cela englobe les équipements de bureautique, les dispositifs de communication, les panneaux de contrôle industriel, l'instrumentation, les appareils ménagers et l'électronique grand public. La conception privilégie la clarté, la fiabilité et la facilité d'intégration.

2. Paramètres techniques et interprétation objective

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des caractéristiques électriques, optiques et thermiques de l'afficheur LTC-7500KG, basée uniquement sur les données fournies dans la fiche technique.

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Les caractéristiques maximales absolues définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents à l'appareil peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement.

• Dissipation de puissance par segment :70 mW. C'est la puissance maximale qui peut être dissipée en toute sécurité par un seul segment LED sans risque de surchauffe.
• Courant direct de crête par segment :60 mA. Ce courant n'est autorisé qu'en conditions pulsées avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Il est utilisé pour atteindre une luminosité instantanée très élevée, et non pour un fonctionnement continu.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Ce courant est déclassé linéairement à un taux de 0,28 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) dépasse 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal autorisé serait d'environ 25 mA - (0,28 mA/°C * 60°C) = 8,2 mA.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +105°C. L'appareil peut être stocké ou fonctionner dans cette plage complète.
• Condition de soudure :L'appareil peut supporter une soudure à la vague ou un refusion où la température de soudure à un point situé à 1/16 de pouce (≈1,6mm) sous le plan d'assise ne dépasse pas 260°C pendant 3 secondes. La température du corps du composant lui-même ne doit pas dépasser la température maximale nominale pendant l'assemblage.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C) et représentent les performances typiques.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :C'est le paramètre de luminosité clé. À un courant direct (I_F) de 1 mA, l'intensité est typiquement de 1050 µcd (microcandela), avec un minimum de 500 µcd. À 10 mA, l'intensité typique augmente significativement à 11550 µcd. Les concepteurs doivent sélectionner le courant de pilotage en fonction de la luminosité requise et des considérations thermiques.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :571 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle l'intensité de la lumière émise est la plus élevée.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm (typique). Cela indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une lumière plus monochromatique.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :572 nm (typique). C'est la longueur d'onde perçue par l'œil humain, définissant la couleur verte.
• Tension directe par puce (V_F) :2,6 V (typique), avec un minimum de 2,05 V, à I_F=20 mA. La conception du circuit doit tenir compte de cette chute de tension et de sa variation d'une puce à l'autre.
• Courant inverse par segment (I_R) :Maximum 100 µA à une tension inverse (V_R) de 5V. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; un fonctionnement en polarisation inverse continue est interdit.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse :2:1 maximum (pour une surface lumineuse similaire). Cela signifie que la différence de luminosité entre deux segments quelconques dans les mêmes conditions de pilotage (I_F=1mA) ne doit pas dépasser un facteur deux.
• Diaphonie :≤ 2,5%. Cela spécifie la quantité maximale de lumière non désirée provenant d'un segment non alimenté lorsqu'un segment adjacent est allumé, souvent due à une réflexion optique interne.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique indique que l'appareil est \"catégorisé pour l'intensité lumineuse.\" Cela implique qu'un système de classement (binning) est en place, bien que des codes de classe spécifiques ne soient pas listés dans l'extrait fourni. Dans la fabrication des LED, le binning est le processus de tri des LED en fonction de paramètres mesurés comme l'intensité lumineuse (luminosité), la tension directe (V_F), et la longueur d'onde dominante (couleur).

• Classement par intensité lumineuse :Les LED sont regroupées en classes en fonction de leur flux lumineux à un courant de test standard. Cela garantit une uniformité de luminosité entre plusieurs afficheurs utilisés dans le même produit. Le rapport d'appariement d'intensité de 2:1 de la fiche technique est une garantie de performance qui repose sur ce classement.
• Classement par tension directe :Les LED peuvent également être classées par leur V_F. L'utilisation de LED de la même classe de V_F dans un circuit multiplexé ou piloté en parallèle aide à assurer une distribution de courant uniforme et une luminosité constante.
• Classement par longueur d'onde/couleur :Pour les LED colorées comme ce type vert AlInGaP, le classement par longueur d'onde dominante (λ_d) garantit une teinte uniforme. La note de prudence recommandant l'utilisation d'\"afficheurs LED du même BIN\" pour les assemblages multi-unités répond directement au besoin d'éviter les \"problèmes d'inégalité de teinte.\"

Les concepteurs doivent consulter le fabricant pour obtenir des informations spécifiques sur les codes de classe lors de la commande pour des applications nécessitant un appariement strict de la couleur ou de la luminosité.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que l'extrait PDF fourni fasse référence aux \"Courbes typiques des caractéristiques électriques / optiques\" à la page 7/10, les graphiques spécifiques ne sont pas inclus dans le contenu textuel. Typiquement, de telles courbes pour un afficheur LED incluraient :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct (Courbe I-V) :Ce graphique montrerait comment le flux lumineux augmente avec le courant de pilotage. Il est typiquement non linéaire, avec un rendement qui diminue souvent à des courants très élevés.
• Tension directe en fonction du courant direct :Cela montre la caractéristique I-V de la diode, cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Cette courbe démontre comment le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction augmente. Elle est critique pour concevoir des systèmes fonctionnant sur une large plage de températures.
• Distribution spectrale :Un graphique traçant l'intensité lumineuse en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~571nm et la largeur spectrale.

Ces courbes sont essentielles pour comprendre le comportement de l'appareil dans des conditions non standard et pour optimiser le circuit de pilotage pour les performances, l'efficacité et la longévité.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et dessin

Le LTC-7500KG est un boîtier double en ligne à 30 broches. Les dimensions clés du dessin incluent :

• Largeur totale du boîtier : Environ 45,72 mm.
• Hauteur de chiffre : 18,4 mm (0,72 pouce).
• Espacement des broches (pas) : 2,54 mm (0,1 pouce), un pas DIP standard.
• Espacement entre rangées : 10,16 mm (2,54 mm * 4).
• Diamètre des broches : 0,45 mm. Le diamètre de trou de PCB recommandé est de 0,9 mm pour permettre une insertion et une soudure faciles.

Les tolérances pour la plupart des dimensions sont de ±0,25 mm. Des notes spécifiques traitent des variations de fabrication autorisées telles que le décalage de l'extrémité des broches (±0,4 mm), la présence de corps étrangers sur les segments, la contamination par l'encre, les bulles et la flexion du réflecteur.

5.2 Connexion des broches et identification de la polarité

L'appareil utilise une configuration à cathode commune multiplexée. Il y a trois broches de cathode commune, une pour chaque chiffre (Chiffre 1, Chiffre 2, Chiffre 3). Les anodes de chaque segment (A-G et DP) pour les trois chiffres sont amenées sur des broches individuelles. Cette structure permet au microcontrôleur d'illuminer un chiffre à la fois en mettant sa cathode commune à la masse (low) tout en appliquant un signal haut aux anodes des segments désirés. En parcourant rapidement les chiffres (multiplexage), les trois chiffres semblent être continuellement allumés. La table de brochage fournit le mappage spécifique pour les 30 broches. La broche 1 est identifiée sur le dessin, établissant l'orientation.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Une manipulation et un assemblage appropriés sont critiques pour la fiabilité.

• Soudure :L'appareil peut supporter une température de soudure de 260°C pendant 3 secondes à un point situé à 1,6 mm sous le plan d'assise. Des profils de soudure sans plomb standard par refusion ou à la vague compatibles avec cette exigence doivent être utilisés.
• Contrainte mécanique :Évitez d'utiliser des outils ou des méthodes d'assemblage inadaptés qui appliquent une force anormale sur le corps de l'afficheur, car cela peut causer des dommages physiques.
• Application d'un film décoratif :Si un film décoratif est appliqué sur la face avant, il utilise un adhésif sensible à la pression. Il n'est pas recommandé de laisser ce côté du film en contact étroit avec un panneau/couvercle avant, car une force externe peut provoquer le déplacement du film.

7. Conditions de stockage

Pour prévenir la dégradation, en particulier l'oxydation des broches, les afficheurs LED doivent être stockés dans leur emballage d'origine dans les conditions suivantes :

• Température :5°C à 30°C.
• Humidité relative :Inférieure à 60% HR.

Un stockage en dehors de ces spécifications peut compromettre la soudabilité et les performances à long terme.

8. Recommandations d'application et considérations de conception

Sur la base de la section \"Précautions\", plusieurs directives critiques de conception et d'application doivent être suivies.

8.1 Conception du circuit

• Méthode de pilotage :Le pilotage en courant constant est fortement recommandé par rapport au pilotage en tension constante. Cela garantit une intensité lumineuse constante quelles que soient les variations de la tension directe (V_F) des puces LED individuelles.
• Limitation de courant :Le circuit doit être conçu pour fournir le courant de pilotage prévu sur toute la plage possible de V_F(2,05V à 2,6V typique).
• Courant de fonctionnement sûr :Le courant de pilotage continu choisi doit être déclassé en fonction de la température ambiante maximale attendue dans l'application, en utilisant le facteur de déclassement de 0,28 mA/°C à partir de 25°C.
• Protection :Le circuit de pilotage doit inclure une protection contre les tensions inverses et les pics de tension transitoires lors de la mise sous tension ou de l'arrêt. Une polarisation inverse peut provoquer une migration métallique, augmentant le courant de fuite ou causant des courts-circuits.

8.2 Gestion thermique et environnementale

• Gestion thermique :Dépasser le courant de fonctionnement recommandé ou la température entraînera une dégradation sévère du flux lumineux ou une défaillance prématurée. Une ventilation adéquate ou un dissipateur thermique peut être nécessaire dans les environnements à haute température.
• Condensation :Évitez les changements rapides de température ambiante, en particulier dans les environnements à forte humidité, car cela peut provoquer la formation de condensation sur l'afficheur, pouvant entraîner des problèmes électriques ou optiques.

8.3 Tests et appariement

• Tests mécaniques :Si le produit final incorporant cet afficheur doit passer des tests de chute ou de vibration, les conditions de test doivent être partagées avec le fournisseur pour évaluation et recommandations avant la finalisation de la conception.
• Appariement des afficheurs :Pour les applications utilisant deux afficheurs ou plus dans un même ensemble (par exemple, un panneau multi-chiffres), il est recommandé d'utiliser des afficheurs du même lot de fabrication (même BIN) pour éviter des différences notables de luminosité ou de teinte.

9. Comparaison et différenciation techniques

Bien qu'une comparaison directe avec d'autres modèles ne soit pas fournie dans la fiche technique, les principaux points de différenciation du LTC-7500KG peuvent être déduits de ses spécifications :

• Technologie :L'utilisation d'AlInGaP sur substrat GaAs pour la lumière verte offre un rendement élevé et une bonne stabilité thermique par rapport aux technologies plus anciennes.
• Boîtier :La hauteur de chiffre de 0,72 pouce dans un boîtier DIP 30 broches standard offre un équilibre entre taille et lisibilité, s'intégrant bien dans de nombreux facteurs de forme de produits existants.
• Performances optiques :La combinaison d'une luminosité typique élevée (11550 µcd @10mA), d'un contraste élevé (fond noir/segments blancs) et d'un large angle de vision constitue un ensemble solide pour les interfaces utilisateur.
• Conformité :Le boîtier sans plomb et conforme RoHS répond aux réglementations environnementales modernes.

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

Q : Puis-je piloter cet afficheur directement avec une broche de microcontrôleur 5V ?

R : Non. La tension directe typique est de 2,6V, et une résistance de limitation de courant en série est toujours nécessaire pour régler le courant correct. Le piloter directement depuis une broche 5V dépasserait très probablement le courant maximal absolu et détruirait la LED.

Q : Pourquoi le courant de crête (60mA) est-il si supérieur au courant continu (25mA) ?

R : Les LED peuvent supporter de courtes impulsions à courant élevé car la chaleur générée n'a pas le temps d'élever la température de jonction à un niveau dangereux. Le cycle de service de 1/10 et la largeur d'impulsion de 0,1 ms assurent que la puissance moyenne reste dans des limites sûres. Ceci est utilisé pour les applications nécessitant une luminosité de crête très élevée.

Q : Que signifie \"cathode commune\" pour mon circuit de pilotage ?

R : Dans un afficheur à cathode commune, toutes les cathodes (côtés négatifs) des LED d'un chiffre sont connectées ensemble. Pour allumer un segment, vous appliquez une tension positive (via une résistance) à son anode et connectez la cathode commune du chiffre correspondant à la masse. C'est l'inverse d'un afficheur à anode commune.

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

R : Utilisez le multiplexage. Allumez un seul chiffre à la fois en activant sa cathode commune. Illuminez les segments désirés sur ce chiffre. Parcourez rapidement les trois chiffres (par exemple, à 100 Hz ou plus). La persistance rétinienne fait apparaître tous les chiffres comme continuellement allumés. Assurez-vous que le courant de crête pendant le bref temps d'allumage de chaque chiffre fournit la luminosité moyenne souhaitée.

11. Exemple d'application pratique

Scénario : Conception d'un affichage de minuterie numérique.

Un concepteur crée un compte à rebours affichant les minutes et secondes (MM:SS). Il aurait besoin de deux unités LTC-7500KG. Le microcontrôleur (par exemple, un ARM Cortex-M ou PIC) aurait 6 lignes de contrôle de cathode commune (une par chiffre) et 8 lignes de contrôle de segment (7 segments + point décimal). Le micrologiciel implémenterait une routine de multiplexage. Le courant de pilotage serait réglé via des résistances de limitation de courant ou, de préférence, un circuit intégré de pilotage à courant constant. La valeur du courant serait choisie en fonction de la luminosité requise et de la température ambiante maximale à l'intérieur du boîtier de la minuterie. Pour garantir une cohérence visuelle, le concepteur spécifierait au fournisseur que les deux afficheurs doivent provenir du même lot d'intensité et de longueur d'onde.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTC-7500KG fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, les électrons de la couche n-type AlInGaP se recombinent avec les trous de la couche p-type, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique du semi-conducteur AlInGaP détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise, dans ce cas, le vert (~572 nm). Chaque chiffre est composé de sept segments LED en forme de barre (A à G) et d'un point décimal (DP). En alimentant sélectivement ces segments, n'importe quel chiffre de 0 à 9 peut être formé. Le schéma de multiplexage partage électroniquement les lignes de pilotage des segments sur tous les chiffres, réduisant significativement le nombre de broches d'E/S de microcontrôleur requises.

13. Tendances technologiques

La technologie des afficheurs LED continue d'évoluer. Alors que le LTC-7500KG utilise la technologie AlInGaP mature et fiable, les tendances plus larges de l'industrie incluent :

• Efficacité accrue :La recherche en science des matériaux vise à améliorer les lumens par watt (efficacité lumineuse) de toutes les couleurs de LED, réduisant la consommation d'énergie pour le même flux lumineux.
• Miniaturisation :Il y a une tendance vers des pas de pixel plus petits et des afficheurs à plus haute densité, bien que pour les applications à grands chiffres comme celle-ci, la lisibilité reste primordiale.
• Intégration :Certains afficheurs modernes intègrent les circuits intégrés de pilotage directement dans le boîtier du module, simplifiant le circuit externe. Le LTC-7500KG représente une approche traditionnelle discrète offrant une flexibilité de conception maximale.
• Options de couleur :Bien qu'il s'agisse d'un afficheur monochrome vert, il existe une large disponibilité d'afficheurs sept segments dans d'autres couleurs (rouge, jaune, bleu, blanc) utilisant différents matériaux semi-conducteurs comme l'InGaN pour le bleu/blanc.

Le LTC-7500KG occupe une niche bien établie pour les applications nécessitant une indication numérique robuste, très lisible et fiable sans le coût et la complexité d'un affichage graphique complet.