Fiche technique de l'afficheur LED LTC-571JD - Hauteur de chiffre 0,56 pouce - Rouge AlInGaP - Tension directe 2,6V - Puissance dissipée 70mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-571JD est un module d'afficheur LED à sept segments et trois chiffres haute performance, conçu pour les applications nécessitant des affichages numériques clairs et lumineux. Sa fonction principale est de fournir une sortie numérique visuelle dans les appareils électroniques tels que les équipements de test, les commandes industrielles, les panneaux d'instrumentation et les appareils grand public. L'avantage principal de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technologie avancée de puce LED AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), qui offre une efficacité lumineuse et une pureté de couleur supérieures par rapport aux matériaux traditionnels. Cela se traduit par les caractéristiques clés mises en avant dans la fiche technique : haute luminosité, excellente apparence des caractères avec des segments continus et uniformes, contraste élevé et large angle de vision. Le dispositif est catégorisé selon l'intensité lumineuse, garantissant une cohérence des niveaux de luminosité entre les lots de production, ce qui est crucial pour les afficheurs multi-chiffres où l'uniformité est primordiale. Le marché cible comprend les concepteurs et fabricants d'équipements électroniques professionnels et industriels où la fiabilité, la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage et la longue durée de vie opérationnelle sont des exigences critiques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Les performances optiques sont centrales pour la fonctionnalité de cet afficheur. L'Intensité Lumineuse Moyenne (Iv) est spécifiée avec un minimum de 340 µcd, une valeur typique de 700 µcd, et sans limite maximale dans une condition de test d'un courant direct (IF) de 1mA. Cette haute luminosité assure la visibilité. La lumière émise est dans le spectre rouge, avec une Longueur d'Onde d'Émission de Pic (λp) de 656 nm et une Longueur d'Onde Dominante (λd) de 640 nm, toutes deux mesurées à IF=20mA. La Demi-Largeur de Raie Spectrale (Δλ) est de 22 nm, indiquant une émission de couleur relativement pure. Il est important de noter que l'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'une combinaison capteur/filtre qui approxime la courbe de réponse photopique de l'œil CIE, garantissant que les valeurs correspondent à la perception visuelle humaine.

2.2 Caractéristiques électriques et limites absolues

Les limites électriques du dispositif définissent sa zone de fonctionnement sûre. Les Limites Absolues ne doivent pas être dépassées pour éviter des dommages permanents. Les limites clés incluent : une Puissance Dissipée par Segment de 70 mW, un Courant Direct Crête par Segment de 110 mA (en conditions pulsées : cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms), et un Courant Direct Continu par Segment de 25 mA à 25°C, déclassé linéairement à 0,33 mA/°C au-dessus de 25°C. La Tension Inverse Maximale par Segment est de 5 V. La Tension Directe par Segment (VF) a une valeur typique de 2,6V avec un maximum de 2,6V à IF=20mA, tandis que le Courant Inverse par Segment (IR) est au maximum de 100 µA à VR=5V. Le Rapport d'Appariement d'Intensité Lumineuse entre segments est spécifié à un maximum de 2:1, assurant une uniformité visuelle sur l'afficheur.

2.3 Spécifications thermiques et environnementales

La fiabilité en température est une caractéristique clé. Le dispositif est conçu pour une Plage de Température de Fonctionnement de -35°C à +85°C et une Plage de Température de Stockage identique. Cette large plage le rend adapté aux environnements sévères. Pour l'assemblage, la Température de Soudure Maximale est de 260°C pour une durée maximale de 3 secondes, mesurée à 1,6mm sous le plan d'assise, ce qui est une recommandation standard pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion pour éviter les dommages thermiques aux puces LED ou au boîtier.

3. Explication du système de classement

La fiche technique indique explicitement que le dispositif est "Catégorisé selon l'intensité lumineuse." Cela indique la mise en œuvre d'un système de classement ou de tri. Dans la fabrication des LED, des variations inhérentes se produisent. Le classement est le processus de tri des LED produites en groupes (bacs) en fonction de paramètres mesurés spécifiques comme l'intensité lumineuse, la tension directe ou la longueur d'onde dominante. Pour le LTC-571JD, le critère de classement principal est l'intensité lumineuse. Cela garantit que les clients reçoivent des afficheurs où tous les chiffres et segments ont des niveaux de luminosité étroitement appariés, évitant qu'un chiffre n'apparaisse nettement plus sombre ou plus brillant qu'un autre dans une unité à plusieurs chiffres. Ceci est crucial pour l'uniformité esthétique et fonctionnelle du produit final. Bien que la fiche technique ne détaille pas les codes ou plages de bacs spécifiques, la mention de la catégorisation assure à l'utilisateur cette étape de contrôle qualité.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend une section pour les "Courbes caractéristiques électriques / optiques typiques." Ces graphiques sont essentiels pour une analyse de conception approfondie. Bien que les courbes spécifiques ne soient pas détaillées dans le texte fourni, les courbes typiques pour un tel dispositif incluraient :Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V) :Elle montre la relation entre le courant traversant la LED et la chute de tension à ses bornes. Elle est non linéaire, et les concepteurs l'utilisent pour sélectionner des résistances de limitation de courant appropriées.Intensité lumineuse vs Courant direct (Courbe L-I) :Ce graphique montre comment le flux lumineux augmente avec le courant. Il est généralement linéaire sur une plage mais va saturer à des courants plus élevés.Intensité lumineuse vs Température ambiante :Cette courbe montre comment le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction de la LED augmente. Comprendre cette déclassement est crucial pour les conceptions fonctionnant à des températures ambiantes élevées.Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant la forme et la pureté du pic d'émission rouge autour de 640-656 nm.

5. Informations mécaniques et de boîtier

La conception mécanique assure un montage et une connexion électrique fiables. Le dispositif présente un boîtier standard avec une hauteur de chiffre de 0,56 pouce (14,2 mm). Les dimensions du boîtier sont fournies dans un dessin détaillé avec toutes les mesures en millimètres et des tolérances standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Cela permet une conception précise de l'empreinte sur le CI (Circuit Imprimé). Le schéma de connexion des broches est crucial pour un câblage correct. Le LTC-571JD est de type à cathode commune multiplexée avec un point décimal à droite. L'affectation des 12 broches est la suivante : Broche 1 : Anode E, Broche 2 : Anode D, Broche 3 : Anode D.P. (Point Décimal), Broche 4 : Anode C, Broche 5 : Anode G, Broche 6 : Non Connectée, Broche 7 : Anode B, Broche 8 : Cathode Commune pour le Chiffre 3, Broche 9 : Cathode Commune pour le Chiffre 2, Broche 10 : Anode F, Broche 11 : Anode A, Broche 12 : Cathode Commune pour le Chiffre 1. Le schéma de circuit interne montre que les segments de chaque chiffre partagent une connexion de cathode commune, ce qui est standard pour les afficheurs multiplexés afin de minimiser le nombre de broches de pilotage requises.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Une manipulation correcte est vitale pour la fiabilité. La recommandation clé fournie est la limite de température de soudure : 260°C maximum pendant 3 secondes à 1,6mm sous le plan d'assise. Ceci est compatible avec les profils de soudure par refusion sans plomb standard. Les concepteurs doivent s'assurer que leur processus d'assemblage sur CI respecte cette limite pour éviter les contraintes thermiques sur les puces LED, qui peuvent entraîner une réduction du flux lumineux, un décalage de couleur ou une défaillance catastrophique. 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 dans un environnement contrôlé (dans la plage spécifiée de -35°C à +85°C) avant utilisation pour éviter l'absorption d'humidité, qui peut provoquer l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Informations d'emballage et de commande

La référence est LTC-571JD. Bien que les détails d'emballage spécifiques (par exemple, bande et bobine, quantités en tube) ne soient pas listés dans l'extrait fourni, la pratique industrielle standard pour de tels afficheurs est de les expédier dans des tubes ou plateaux antistatiques pour protéger les broches et la face. Le "Spec No." DS30-2001-188 et la "Date d'Effet" 06/12/2001 sont des identifiants de contrôle de révision. La convention de nommage du modèle "LTC-571JD" suit probablement un système de codage interne où "LTC" peut désigner une gamme d'afficheurs, "571" spécifie la taille et le type, et "JD" pourrait indiquer la couleur, le classement ou d'autres variantes.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cet afficheur est idéal pour tout appareil nécessitant un affichage numérique multi-chiffres clair. Les applications courantes incluent : multimètres et pinces ampèremétriques numériques, fréquencemètres, minuteries et contrôleurs de processus, afficheurs d'unités d'alimentation, équipements de surveillance médicale, outils de diagnostic automobile et terminaux de point de vente. Sa haute luminosité et son large angle de vision le rendent adapté aux applications où l'afficheur peut être vu sous un angle ou sous une lumière ambiante vive.

8.2 Considérations de conception et mise en œuvre du circuit

La conception avec le LTC-571JD nécessite un circuit de pilotage multiplexé en raison de son architecture à cathode commune. Un microcontrôleur ou un circuit intégré de pilotage d'afficheur dédié (comme un MAX7219 ou similaire) est typiquement utilisé. Le pilote active séquentiellement la cathode commune de chaque chiffre (broches 8, 9, 12) à haute fréquence (par exemple, 100Hz-1kHz) tout en fournissant les données d'anode de segment appropriées (broches 1,2,3,4,5,7,10,11) pour ce chiffre. Cette méthode réduit le nombre de broches d'E/S requises de (7 segments + 1 DP) * 3 chiffres = 24 à 7 segments + 1 DP + 3 chiffres = 11. Des résistances de limitation de courant sont obligatoires pour chaque ligne d'anode de segment pour définir le courant direct (par exemple, 10-20 mA par segment). La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant R = (Vcc - Vf) / If, où Vf est la tension directe typique (2,6V). Pour une alimentation de 5V et un courant cible de 15mA : R = (5 - 2,6) / 0,015 = 160 ohms. Une résistance de 150 ou 180 ohms serait appropriée. Les concepteurs doivent s'assurer que le courant crête par segment ne dépasse pas la valeur nominale pulsée de 110mA et que la puissance dissipée moyenne par segment, compte tenu du cycle de service du multiplexage, reste inférieure à 70mW.

9. Comparaison et différenciation technique

Le LTC-571JD se différencie principalement par son utilisation de la technologie LED AlInGaP. Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED rouges GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium) standard, 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, améliorant ainsi l'efficacité énergétique. La désignation "Rouge Haute Efficacité" souligne cet avantage. De plus, les LED AlInGaP ont généralement une meilleure stabilité thermique et une durée de vie plus longue. La caractéristique "segments continus et uniformes" indique une conception de masque ou de diffuseur de haute qualité qui élimine les espaces ou les éclairages inégaux à l'intérieur de chaque segment, offrant une apparence professionnelle et de haute qualité supérieure aux afficheurs avec des motifs visiblement segmentés ou pointillés.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : À quoi sert la broche "Non Connectée" (Broche 6) ?

R : Cette broche est présente mécaniquement mais isolée électriquement. Elle est probablement incluse pour la symétrie et la stabilité mécaniques pendant le processus de moulage ou pour maintenir un espacement de broches standard. Elle ne doit être connectée à aucune piste de circuit.

Q : Comment calculer le courant moyen par segment dans une configuration multiplexée ?

R : Le courant moyen est le courant crête multiplié par le cycle de service. Pour un multiplexage à 3 chiffres avec un temps égal par chiffre, le cycle de service pour chaque chiffre est de 1/3. Si vous pilotez chaque segment avec 20mA lorsque son chiffre est actif, le courant moyen par segment est de 20mA * (1/3) ≈ 6,67mA. Ce courant moyen est utilisé pour les calculs de dissipation de puissance.

Q : Puis-je piloter cet afficheur avec un courant constant (non multiplexé) ?

R : Techniquement oui, en connectant toutes les cathodes communes ensemble et en pilotant chaque anode de segment indépendamment. Cependant, cela nécessiterait 11 lignes de pilotage (8 anodes + 3 cathodes reliées ensemble) et est moins efficace en termes de nombre de composants et d'utilisation des E/S du microcontrôleur par rapport au multiplexage. Les caractéristiques électriques nominales s'appliquent toujours.

Q : Que signifie "face grise et segments blancs" ?

R : Cela décrit l'apparence de l'afficheur lorsqu'il est éteint. La face (arrière-plan) est grise, ce qui aide à améliorer le contraste lorsque les segments rouges sont allumés. Les segments eux-mêmes sont blancs, ce qui est la couleur du matériau diffusant ou du masque à travers lequel la lumière rouge de la LED brille, créant une émission rouge vif lorsqu'elle est alimentée.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Considérons la conception d'un simple voltmètre à 3 chiffres utilisant un microcontrôleur avec un convertisseur analogique-numérique (CAN). Le microcontrôleur lit une tension (0-5V), la convertit en un nombre à 3 chiffres (0,00 à 5,00) et pilote le LTC-571JD. Le code du pilote implémenterait le multiplexage par répartition dans le temps. Dans une boucle, il : 1) Définirait le motif de segment pour le chiffre des centaines sur les ports d'anode, puis activerait la cathode pour le Chiffre 1 (broche 12). 2) Attenderait un court délai (par exemple, 2ms). 3) Désactiverait le Chiffre 1, définirait le motif de segment pour le chiffre des dizaines et activerait la cathode pour le Chiffre 2 (broche 9). 4) Répéterait pour le chiffre des unités/décimal en utilisant le Chiffre 3 (broche 8) et l'anode du point décimal (broche 3). Le cycle se répète rapidement, créant l'illusion d'un nombre à 3 chiffres stable et continuellement allumé. Des résistances de limitation de courant appropriées sur chaque ligne d'anode, calculées pour un courant crête de 15-20mA, sont essentielles. Cette conception utilise efficacement seulement une poignée de broches d'E/S du microcontrôleur.

12. Introduction au principe technique

Le LTC-571JD est basé sur l'émission de lumière par semi-conducteur à l'état solide. Le composant central est la puce LED AlInGaP. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel de jonction de la diode (environ 2,1-2,6V) est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le rouge (~640-656 nm). Les puces sont montées sur un substrat GaAs non transparent, ce qui aide à réfléchir la lumière vers l'extérieur, améliorant l'efficacité. La lumière des minuscules puces LED traverse un boîtier plastique façonné avec un matériau diffusant blanc pour les segments et un filtre gris pour l'arrière-plan, créant les formes numériques reconnaissables à sept segments. L'architecture de multiplexage à cathode commune est un choix de conception électrique qui connecte toutes les LED d'un chiffre à une borne négative commune, permettant un contrôle individuel des chiffres.

13. Tendances et évolution technologique

Bien que le LTC-571JD représente une technologie mature et fiable, le domaine plus large de la technologie d'affichage continue d'évoluer. La tendance pour les afficheurs sept segments va vers une efficacité et une intégration plus élevées. Les variantes modernes peuvent utiliser des matériaux semi-conducteurs encore plus avancés ou un conditionnement à l'échelle de la puce pour des performances légèrement meilleures ou des bordures plus petites. Cependant, l'afficheur à segments LED multiplexé fondamental reste très pertinent en raison de sa simplicité, de sa robustesse, de son faible coût pour une sortie uniquement numérique et de son excellente visibilité. Les principes fondamentaux incarnés dans cette fiche technique - matériaux efficaces (AlInGaP), classement minutieux pour l'uniformité et spécifications mécaniques/électriques claires - restent le fondement de la conception fiable des composants d'affichage. Pour les nouvelles conceptions, les ingénieurs pourraient également évaluer des modules entièrement intégrés avec contrôleurs intégrés ou envisager des OLED à matrice de points pour la flexibilité alphanumérique, mais pour les applications purement numériques nécessitant une haute luminosité et une longue durée de vie, les afficheurs comme le LTC-571JD continuent d'être une solution optimale et éprouvée.