Fiche technique de l'afficheur LED LTC-561JD - Hauteur de chiffre 0,56 pouce - Rouge AlInGaP - Tension directe 2,6V - Faible consommation d'énergie - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTC-561JD est un module d'afficheur LED sept segments triple chiffre haute performance. Sa conception est principalement axée sur l'affichage clair de données numériques dans les applications où l'efficacité énergétique est une préoccupation critique. Le dispositif utilise la technologie avancée de puce LED AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), réputée pour son haut rendement lumineux et son excellente pureté de couleur, particulièrement dans le spectre rouge. Ce système matériel spécifique, déposé sur un substrat GaAs non transparent, contribue à la haute luminosité et au fort contraste de l'afficheur.

L'afficheur présente un fond gris avec des segments marqués en blanc, une combinaison choisie pour maximiser le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Une innovation clé de ce produit est son optimisation pour un fonctionnement à faible courant. Les segments sont rigoureusement testés et triés pour garantir une excellente uniformité et des performances optimales même lorsqu'ils sont pilotés avec des courants aussi faibles que 1 mA par segment. Cela le rend particulièrement adapté aux appareils alimentés par batterie, aux instruments portables et à tout système où la minimisation de la consommation d'énergie est essentielle. Le boîtier est sans plomb, conforme aux directives environnementales RoHS.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

• Hauteur de chiffre :0,56 pouce (14,2 mm), offrant un affichage numérique clair et facilement lisible.
• Excellente uniformité des segments :Des tests et un tri rigoureux garantissent une luminosité et une couleur homogènes sur tous les segments et chiffres.
• Faible besoin en puissance :Spécifiquement conçu pour fonctionner efficacement avec des courants de commande très faibles, prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie.
• Haute luminosité et contraste :La technologie AlInGaP et la conception fond gris/segments blancs offrent des performances optiques supérieures.
• Large angle de vision :Assure une visibilité claire depuis un large éventail de perspectives.
• Fiabilité de l'état solide :Les LED offrent une longue durée de vie opérationnelle et une haute résistance aux chocs et vibrations par rapport aux autres technologies d'affichage.
• Trié selon l'intensité lumineuse :Les produits sont catégorisés en fonction de leur flux lumineux mesuré, permettant un appariement précis dans les applications multi-afficheurs.
• Boîtier sans plomb :Fabriqué en conformité avec les réglementations RoHS.

1.2 Identification et configuration du dispositif

La référence LTC-561JD identifie une configuration spécifique : un afficheur à anode commune multiplexée avec des LED rouges haute efficacité AlInGaP. Il inclut un point décimal (DP) à droite pour chaque chiffre. Cette configuration à anode commune est typique pour les commandes multiplexées, où les anodes (communes à chaque chiffre) sont commutées séquentiellement tandis que les cathodes des segments appropriés sont activées.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Dissipation de puissance par segment :70 mW maximum. Le dépassement de cette valeur peut entraîner une surchauffe et une dégradation accélérée de la puce LED.
• Courant direct de crête par segment :90 mA, mais uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Cette valeur est pour les surtensions de courte durée, pas pour un fonctionnement continu.
• Courant direct continu par segment :25 mA à 25°C. Ce courant se dégrade linéairement à raison de 0,33 mA/°C lorsque la température ambiante (Ta) augmente au-dessus de 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal autorisé serait d'environ : 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) = 5,2 mA. Cette dégradation est cruciale pour la gestion thermique.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-35°C à +85°C. Le dispositif est conçu pour des plages de température industrielles.
• Conditions de soudure :La soudure à la vague ou par refusion doit être effectuée avec le corps de l'afficheur à 1/16 de pouce (environ 1,6 mm) au-dessus de la vague de soudure ou du profil de refusion, pendant un maximum de 3 secondes à 260°C. La température du boîtier LED elle-même ne doit pas dépasser sa valeur maximale pendant ce processus.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C dans des conditions de test standardisées.

• Intensité lumineuse moyenne (I_V) :320 à 700 ucd (microcandelas) à un courant direct (I_F) de 1 mA. Cette large plage indique que le dispositif est trié ; les unités spécifiques se situeront dans un sous-ensemble de cette plage. Le test à 1 mA met en évidence sa capacité à faible courant.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) :656 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est la plus grande, caractéristique des LED rouges profondes AlInGaP.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :22 nm (typique). Cela mesure l'étalement du spectre émis ; une valeur plus petite indique une lumière plus monochromatique (couleur pure).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :640 nm (typique). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant la couleur. Elle est légèrement plus courte que la longueur d'onde de crête.
• Tension directe par puce (V_F) :2,1V à 2,6V à I_F=20 mA. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit de commande peut fournir une tension suffisante sur toute cette plage pour obtenir le courant souhaité. Une tolérance de ±0,1V est spécifiée.
• Courant inverse par segment (I_R) :100 µA maximum à une tension inverse (V_R) de 5V.Important :Ce paramètre est uniquement à des fins de test. Le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement continu en polarisation inverse, ce qui peut causer des dommages.
• Rapport d'appariement de l'intensité lumineuse :2:1 maximum dans un même tri de flux lumineux à I_F=10 mA. Cela signifie que le segment le moins lumineux ne doit pas être moins de la moitié aussi brillant que le segment le plus lumineux au sein de la même unité ou du même lot apparié, assurant ainsi une uniformité visuelle.
• Diaphonie :≤2,5%. Cela fait référence à l'illumination non désirée d'un segment lorsqu'un segment adjacent est commandé, causée par une fuite optique ou électrique interne.

3. Explication du système de tri

Le LTC-561JD utilise un système de tri principalement pourl'Intensité lumineuse. Comme indiqué dans les caractéristiques, l'intensité lumineuse moyenne varie de 320 à 700 ucd. Les unités sont testées et triées dans des catégories d'intensité spécifiques. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des afficheurs avec des niveaux de luminosité cohérents, ce qui est particulièrement critique lorsque plusieurs afficheurs sont utilisés côte à côte dans un seul produit pour éviter des différences de luminosité notables (inégalité de teinte). La fiche technique recommande de choisir des afficheurs du même tri pour les applications multi-unités. Bien que non explicitement détaillé pour ce modèle, le tri peut également impliquer la tension directe (V_F) dans une certaine mesure, étant donné sa tolérance spécifiée, assurant un appariement de courant plus facile dans les scénarios de commande multiplexée ou parallèle.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

4.1 Dimensions du boîtier et dessin

L'afficheur a un empreinte standard de boîtier double en ligne (DIP). Les dimensions clés incluent une taille de module globale d'environ 37,70 mm (longueur) x 15,24 mm (largeur). La hauteur de chiffre est de 14,22 mm (0,560 pouce). Les broches sont sur un pas de 2,54 mm (0,100 pouce), qui est l'espacement standard pour les composants traversants. Le plan d'assise est clairement défini, et le dessin inclut un angle de dépouille de 8 degrés sur les côtés. La broche 1 est généralement marquée sur le boîtier, et la référence, le code date et le code de tri sont également indiqués sur la surface supérieure.

4.2 Connexion des broches et circuit interne

Le dispositif a une configuration à 12 broches. Il utilise une conception à anode commune multiplexée. Le schéma de circuit interne montre trois broches d'anode commune, une pour chaque chiffre (Chiffre 1, Chiffre 2, Chiffre 3 : broches 12, 9, 8 respectivement). Les sept cathodes de segment (A, B, C, D, E, F, G) et la cathode du point décimal (DP) sont partagées entre tous les chiffres et connectées à leurs broches respectives. La broche 6 est notée "Pas de connexion" (N/C). Ce brochage est standard pour piloter l'afficheur de manière multiplexée par répartition dans le temps, où chaque chiffre est illuminé en séquence rapide.

5. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de performance typiques, essentielles pour une conception détaillée. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas entièrement détaillés dans le texte fourni, les courbes standard pour un tel dispositif incluraient typiquement :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation entre le courant direct et la tension directe, mettant en évidence la tension de seuil (~2V) et la résistance dynamique de la LED.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (I_V vs I_F) :Cette courbe est cruciale pour déterminer le courant de commande nécessaire pour obtenir une luminosité souhaitée. Elle est typiquement linéaire sur une plage mais peut saturer à des courants élevés.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante (I_V vs T_a) :Montre comment le flux lumineux diminue lorsque la température de jonction de la LED augmente. Cela informe la conception thermique et la dégradation du courant.
• Distribution spectrale :Un tracé de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à 656 nm et la demi-largeur spectrale de 22 nm.

Les concepteurs doivent consulter les graphiques complets de la fiche technique pour optimiser l'efficacité, la luminosité et la longévité pour leurs conditions de fonctionnement spécifiques.

6. Directives de soudure, assemblage et stockage

6.1 Soudure

La condition de soudure recommandée est un maximum de 3 secondes à 260°C, avec le corps de l'afficheur positionné au moins 1,6 mm au-dessus du plan d'assise. Cela empêche une chaleur excessive de remonter par les broches et d'endommager les puces LED internes et l'époxy. Les profils de soudure standard à la vague ou par refusion pour les composants traversants peuvent être utilisés, à condition que la limite de température du boîtier ne soit pas dépassée. Évitez d'appliquer une force mécanique sur le corps de l'afficheur pendant l'assemblage.

6.2 Conditions de stockage

Pour un stockage à long terme, le produit doit rester dans son emballage d'origine. Les conditions environnementales recommandées sont une température comprise entre 5°C et 30°C et une humidité relative inférieure à 60% HR. Le stockage en dehors de ces conditions, particulièrement en haute humidité, peut entraîner l'oxydation des broches étamées, nécessitant potentiellement un re-étamage avant utilisation dans les processus d'assemblage automatisés. La condensation doit être évitée.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

• Équipements portables et alimentés par batterie :Multimètres, testeurs portables, moniteurs médicaux, où la faible consommation de courant est primordiale.
• Instrumentation industrielle :Compteurs de tableau, contrôleurs de processus, afficheurs de minuteurs.
• Électronique grand public :Appareils électroménagers, équipements audio, afficheurs d'équipements de fitness.
• Afficheurs pour l'après-vente automobile :Lorsqu'une large plage de température et une grande fiabilité sont nécessaires (sous réserve de qualification spécifique).

7.2 Considérations de conception critiques

• Méthode de commande :La commande en courant constant est fortement recommandée par rapport à la commande en tension constante. Elle garantit une intensité lumineuse constante quelles que soient les variations de tension directe (V_F) entre les segments ou les unités et en fonction de la température.
• Limitation de courant :Le circuit doit être conçu pour limiter le courant de chaque segment à une valeur sûre, en tenant compte des valeurs nominales continues et de crête, et doit prendre en compte la dégradation thermique à haute température ambiante.
• Circuit de multiplexage :Pour la conception à anode commune, un circuit intégré de commande approprié (comme un pilote LED multiplexeur ou un microcontrôleur avec une capacité de puits/source de courant suffisante) est requis pour activer séquentiellement l'anode de chaque chiffre tout en évacuant le courant par les cathodes des segments souhaités. La fréquence de rafraîchissement doit être suffisamment élevée pour éviter un scintillement perceptible (typiquement >60 Hz).
• Protection contre la tension inverse :Le circuit de commande doit incorporer une protection (par exemple, des diodes en série ou en parallèle) pour empêcher l'application d'une polarisation inverse ou de transitoires de tension pendant les cycles d'alimentation, ce qui peut provoquer une migration métallique et une défaillance.
• Gestion thermique :Bien que le dispositif lui-même n'ait pas de pastille thermique, assurer une ventilation adéquate et éviter le placement près d'autres sources de chaleur sur le PCB aidera à maintenir des températures de jonction plus basses, préservant ainsi le flux lumineux et la durée de vie.
• Interface optique :Si vous utilisez un panneau avant ou un filtre, assurez-vous qu'il y a un petit espace d'air et ne laissez pas le panneau appuyer directement contre la surface de l'afficheur, surtout si un film décoratif est appliqué, car cela peut provoquer le déplacement du film.

8. Comparaison et différenciation techniques

La différenciation principale du LTC-561JD réside dans sonoptimisation pour faible courant. De nombreux afficheurs sept segments standard sont caractérisés à 10 mA ou 20 mA. Le fait que ce dispositif spécifie des paramètres clés comme l'intensité lumineuse à 1 mA et garantisse l'appariement des segments à un niveau de commande aussi faible est un avantage significatif pour les conceptions sensibles à la puissance. De plus, l'utilisation de la technologieAlInGaP offre une efficacité plus élevée et potentiellement une meilleure stabilité des couleurs en fonction de la température et de la durée de vie par rapport aux technologies plus anciennes comme les LED rouges standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium). Son brochage à anode commune et multiplexé est conforme aux normes de l'industrie, garantissant la compatibilité avec une large gamme de circuits de commande et de microcontrôleurs.

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

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

A : Pas directement pour un éclairage constant. La tension directe est d'environ 2,6V max. Une résistance de limitation de courant en série est requise. Pour le multiplexage, vous aurez besoin de transistors externes pour commuter les anodes communes (qui peuvent être à un courant plus élevé) et probablement tamponner les cathodes de segment, car les limites de courant des broches de microcontrôleur sont souvent trop faibles pour plusieurs segments.

Q : Que signifie "trié selon l'intensité lumineuse" pour ma conception ?

A : Cela signifie que vous pouvez commander des pièces dans une plage de luminosité spécifique. Si votre conception utilise plusieurs afficheurs, la commande avec le même code de tri garantit qu'ils auront tous une luminosité similaire, évitant un aspect inégal. Pour un seul afficheur, n'importe quel tri dans la plage 320-700 ucd fonctionnera, mais la luminosité variera.

Q : Le courant continu max est de 25mA à 25°C. Quel courant dois-je utiliser pour un fonctionnement normal ?

A : Pour la fiabilité et la longévité, il est courant de piloter les LED en dessous de leur valeur maximale absolue. Un courant de fonctionnement typique pourrait être de 10-20 mA, selon la luminosité requise et l'environnement thermique. Utilisez la courbe I_V vs. I_F pour sélectionner le courant qui donne votre luminosité cible.

Q : Pourquoi la polarisation inverse est-elle si dangereuse pour les LED ?

A : Les LED ne sont pas conçues pour bloquer la tension inverse comme les diodes ordinaires. L'application même d'une tension inverse modérée (comme la condition de test de 5V) peut provoquer des courants de fuite élevés et, avec le temps, entraîner une électromigration au sein de la puce semi-conductrice, créant des courts-circuits ou augmentant la fuite de façon permanente.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un minuteur numérique basse consommation

Un concepteur crée un minuteur de cuisine alimenté par batterie qui doit fonctionner pendant des mois avec un seul jeu de piles AA. Le LTC-561JD est sélectionné pour son affichage. Le microcontrôleur fonctionne à 3,3V. La conception utilise un circuit intégré de commande LED dédié avec des sorties à courant constant configurées pour 2 mA par segment. Ce faible courant est suffisant pour une luminosité en intérieur grâce au haut rendement de l'afficheur à faible courant. Le pilote gère le multiplexage, parcourant les trois chiffres à 200 Hz. Les broches d'anode commune sont pilotées par les pilotes de chiffre du circuit intégré, et les broches de segment sont connectées à ses puits de courant constant. Une diode Schottky est placée en série avec l'alimentation de chaque anode commune pour protéger contre une polarité inverse accidentelle provenant du pilote. La consommation de courant moyenne de l'afficheur est maintenue en dessous de 5 mA, ce qui le rend idéal pour une durée de vie prolongée de la batterie.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Un afficheur LED sept segments est un réseau de diodes électroluminescentes disposées en forme de huit. Chacun des sept segments (étiquetés A à G) est une LED individuelle (ou une combinaison série/parallèle de puces LED). Une LED supplémentaire est utilisée pour le point décimal (DP). Dans une configuration à anode commune comme le LTC-561JD, les anodes de toutes les LED pour un seul chiffre sont connectées ensemble à une broche commune. Les cathodes de chaque type de segment (A, B, C, etc.) sont connectées ensemble sur tous les chiffres. Pour illuminer un segment spécifique sur un chiffre spécifique, l'anode commune pour ce chiffre est connectée à une tension d'alimentation positive (via un circuit de limitation de courant), et la cathode du segment souhaité est connectée à la masse (ou à un puits de courant). Pour afficher des nombres, plusieurs segments sont illuminés simultanément. Pour contrôler plusieurs chiffres avec moins de broches, le multiplexage est utilisé : le contrôleur parcourt rapidement chaque chiffre, allumant les segments appropriés pour ce chiffre uniquement pendant son intervalle de temps. La persistance rétinienne de l'œil humain fusionne ces flashs rapides en un nombre stable à plusieurs chiffres.

12. Tendances et évolutions technologiques

La tendance dans la technologie d'affichage, y compris les afficheurs LED segmentés, continue vers une efficacité plus élevée, une consommation d'énergie plus faible et une intégration améliorée. Bien que la technologie de base AlInGaP pour le rouge/orange/jaune soit mature, les améliorations de processus produisent un rendement légèrement plus élevé au fil du temps. L'accent est de plus en plus mis sur la compatibilité "drop-in" et l'intégration des pilotes. Certains afficheurs plus récents peuvent incorporer des résistances de limitation de courant intégrées ou même une logique simple (comme des décodeurs BCD vers 7 segments) pour simplifier l'interface avec les microcontrôleurs. De plus, la demande pour des gammes de couleurs plus larges et de nouvelles applications (comme les dispositifs IoT à très faible consommation) pousse à des afficheurs qui maintiennent la lisibilité en plein soleil (haut contraste) ou offrent des courants de fonctionnement minimum encore plus bas. Les principes de multiplexage et de commande, cependant, restent fondamentalement cohérents pour cette classe de composants.