Fiche technique de l'afficheur LED LTS-547AKS - Hauteur de chiffre 0,52 pouce - Couleur jaune - Tension directe 2,6V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTS-547AKS est un module d'affichage numérique simple chiffre haute performance conçu pour les applications nécessitant une lecture numérique claire, lumineuse et fiable. Sa fonction principale est de représenter visuellement un chiffre décimal unique (0-9) ainsi qu'un point décimal. Le dispositif est construit en utilisant la technologie avancée des semi-conducteurs AS-AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), spécifiquement conçue pour émettre une lumière jaune vive. Ce système de matériau, déposé sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs), est reconnu pour son haut rendement et son excellente pureté chromatique dans le spectre jaune-orange. L'afficheur présente un aspect distinctif avec une face avant grise et des segments blancs, ce qui améliore le contraste et la lisibilité sous diverses conditions d'éclairage. Il est catégorisé selon l'intensité lumineuse, garantissant une uniformité de luminosité entre les lots de production.

1.1 Avantages clés et marché cible

Le LTS-547AKS offre plusieurs avantages majeurs qui le rendent adapté à un large éventail d'applications industrielles, commerciales et grand public. Sa faible consommation d'énergie est un atout significatif, permettant une intégration dans des systèmes alimentés par batterie ou à haute efficacité énergétique. La haute luminosité et le fort contraste assurent une excellente visibilité même dans des environnements très éclairés. Un large angle de vision offre une flexibilité de montage et de positionnement pour l'utilisateur. La fiabilité inhérente à la technologie LED à l'état solide se traduit par une longue durée de vie opérationnelle, une résistance aux chocs et un besoin de maintenance minimal par rapport aux technologies d'affichage plus anciennes comme les afficheurs à incandescence ou fluorescents à vide. Le dispositif est également proposé dans un boîtier sans plomb, conforme aux réglementations environnementales modernes telles que la RoHS (Restriction des Substances Dangereuses). Les marchés cibles typiques incluent les tableaux de bord d'instrumentation, les équipements de test et de mesure, les commandes industrielles, les dispositifs médicaux, les appareils électroménagers et les affichages de tableau de bord automobile où un indicateur numérique unique et clair est nécessaire.

2. Interprétation approfondie et objective des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse détaillée et objective des principaux paramètres électriques et optiques spécifiés dans la fiche technique. Comprendre ces paramètres est crucial pour une conception de circuit appropriée et pour garantir des performances d'affichage optimales.

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

La caractéristique optique principale est l'Intensité Lumineuse Moyenne (Iv). Mesurée à un courant direct (IF) de 1 mA, la valeur typique est de 1400 µcd (microcandelas), avec une valeur minimale spécifiée de 500 µcd. Ce paramètre définit la luminosité perçue de chaque segment allumé. LeRapport d'Homogénéité de l'Intensité Lumineuse (IV-m)est spécifié avec un maximum de 2:1. Ce ratio indique la variation maximale admissible de luminosité entre les segments les plus brillants et les plus faibles au sein d'un même dispositif, garantissant un aspect uniforme lorsque tous les segments sont allumés. Les caractéristiques de couleur sont définies par la longueur d'onde. LaLongueur d'Onde d'Émission Pic (λp)est typiquement de 588 nm (nanomètres) à IF=20mA. LaLongueur d'Onde Dominante (λd), qui correspond plus étroitement à la couleur perçue, a une plage de 584 nm à 594 nm. LaLargeur à Mi-Hauteur du Spectre (Δλ)est typiquement de 15 nm, décrivant la pureté spectrale de la lumière jaune émise.

2.2 Paramètres électriques

Le paramètre électrique clé est laTension Directe (VF)par segment. À un courant direct de 20 mA, la VF typique est de 2,6 Volts, avec un minimum de 2,05 Volts. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant et émet de la lumière. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit d'attaque peut fournir cette tension. LeCourant Inverse (IR)est spécifié avec un maximum de 10 µA à une tension inverse (VR) de 5V, indiquant le très faible courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse. Dépasser la valeur maximale absolue pour la tension inverse (5V) peut endommager le dispositif.

2.3 Valeurs maximales absolues et considérations thermiques

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal. LeCourant Direct Continupar segment est de 25 mA à 25°C. Un facteur de déclassement de 0,33 mA/°C est fourni, ce qui signifie que le courant continu maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante dépasse 25°C. Par exemple, à 85°C, le courant maximal serait d'environ 25 mA - (0,33 mA/°C * 60°C) = 5,2 mA. LeCourant Direct de Crêteest de 60 mA mais n'est autorisé qu'en conditions pulsées (1 kHz, rapport cyclique de 25%). LaDissipation de Puissancepar segment est de 70 mW. La plage de température de fonctionnement et de stockage est spécifiée de -35°C à +85°C, définissant les conditions environnementales que le dispositif peut supporter.

3. Explication du système de catégorisation (Binning)

La fiche technique indique que le produit estcatégorisé selon l'intensité lumineuse. Cela fait référence à un processus de tri ou de catégorisation effectué lors de la fabrication. En raison des variations inhérentes à la croissance épitaxiale du semi-conducteur et au traitement de la plaquette, les LED d'un même lot de production peuvent présenter de légères différences dans des paramètres clés comme l'intensité lumineuse et la tension directe. Pour garantir une uniformité à l'utilisateur final, les fabricants testent chaque dispositif et les trient dans différents "bacs" ou catégories en fonction des performances mesurées. Le LTS-547AKS est spécifiquement catégorisé pour l'intensité lumineuse (Iv), ce qui signifie que les clients peuvent sélectionner des dispositifs dans une plage d'intensité spécifique (bac) pour garantir une luminosité uniforme sur tous les chiffres dans une application d'affichage multi-chiffres. La fiche technique fournit les valeurs minimale (500 µcd) et typique (1400 µcd), mais les codes de bacs spécifiques et leurs plages d'intensité correspondantes seraient généralement détaillés dans un document de catégorisation séparé ou disponibles sur demande.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes de performance typiques pour un tel dispositif fourniraient des informations de conception inestimables. Ces courbes représentent graphiquement la relation entre les paramètres clés.

4.1 Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V)

Cette courbe montre la relation non linéaire entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Elle démontre la tension de "seuil" (environ 2,0-2,1V pour l'AlInGaP) et comment la tension directe augmente légèrement avec le courant. Cette information est cruciale pour concevoir des circuits de limitation de courant, qu'il s'agisse d'utiliser des résistances simples ou des pilotes à courant constant.

4.2 Intensité lumineuse vs Courant direct

Ce tracé illustre comment la sortie lumineuse (en µcd ou mcd) augmente avec le courant direct. Elle est généralement linéaire sur une certaine plage mais peut saturer à des courants très élevés. Cela aide les concepteurs à choisir un courant de fonctionnement qui délivre la luminosité requise sans dépasser les limites de dissipation de puissance ou accélérer la dépréciation du flux lumineux.

4.3 Caractéristiques thermiques

Les courbes montrant la variation de la tension directe et de l'intensité lumineuse avec la température ambiante (Ta) ou la température de jonction (Tj) sont essentielles. Typiquement, la tension directe diminue lorsque la température augmente (coefficient de température négatif), tandis que l'intensité lumineuse diminue également avec l'augmentation de la température. Comprendre ces tendances est vital pour les applications soumises à de larges variations de température afin d'assurer des performances stables.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le LTS-547AKS a une hauteur de chiffre de 0,52 pouce (13,2 mm). Les dimensions du boîtier sont fournies dans un dessin avec toutes les mesures en millimètres et une tolérance standard de ±0,25 mm sauf indication contraire. Ce dessin est crucial pour la conception du PCB (Carte de Circuit Imprimé), garantissant que l'empreinte et le motif des trous sont correctement conçus. Le dispositif possède 10 broches dans une configuration de boîtier double en ligne (DIL).

5.1 Connexion des broches et circuit interne

Le brochage est le suivant : Broche 1 : Anode E, Broche 2 : Anode D, Broche 3 : Cathode Commune, Broche 4 : Anode C, Broche 5 : Anode D.P. (Point Décimal), Broche 6 : Anode B, Broche 7 : Anode A, Broche 8 : Cathode Commune, Broche 9 : Anode F, Broche 10 : Anode G. Le dispositif utilise une configuration àcathode commune. Cela signifie que les cathodes (terminaisons négatives) de tous les segments LED (A-G et DP) sont connectées en interne et ramenées sur deux broches (3 et 8, qui sont connectées). Pour allumer un segment spécifique, sa broche d'anode correspondante doit être mise à un potentiel positif (via une résistance de limitation de courant ou un pilote) tandis que la ou les broches de cathode commune sont connectées à la masse. Le schéma de circuit interne montrerait cette connexion de cathode commune pour tous les segments.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La fiche technique spécifie un paramètre de soudure critique : la température de soudure maximale autorisée est de 260°C, et cette température ne peut être appliquée que pendant un maximum de 3 secondes. Cette mesure est prise à un point situé à 1,6 mm (1/16 de pouce) en dessous du plan d'appui du composant sur le PCB. Cette recommandation est essentielle pour les procédés de soudure à la vague ou de soudure par refusion. Dépasser ces limites de temps/température peut causer des dommages thermiques aux puces LED, à l'encapsulant époxy ou aux liaisons internes par fils, entraînant une défaillance immédiate ou une fiabilité à long terme réduite. Il est recommandé de suivre les directives IPC standard pour l'assemblage des LED. Pour le stockage, la plage spécifiée est de -35°C à +85°C dans un environnement sec pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer un "effet pop-corn" pendant la soudure par refusion.solder temperature is 260°C, and this temperature can only be applied for a maximum of3 seconds. This measurement is taken at a point 1.6 mm (1/16 inch) below the seating plane of the component on the PCB. This guideline is essential for wave soldering or reflow soldering processes. Exceeding these time/temperature limits can cause thermal damage to the LED chips, the epoxy encapsulant, or the internal wire bonds, leading to immediate failure or reduced long-term reliability. It is recommended to follow standard IPC guidelines for LED assembly. For storage, the specified range is -35°C to +85°C in a dry environment to prevent moisture absorption, which can cause "popcorning" during reflow soldering.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Le LTS-547AKS est idéal pour tout dispositif nécessitant un affichage numérique unique et très lisible. Les applications courantes incluent : les multimètres numériques et les pinces ampèremétriques, les compteurs de fréquence, les alimentations de laboratoire, les minuteries et compteurs de processus, les équipements de surveillance médicale (par exemple, affichages de paramètre unique), les appareils électroménagers (micro-ondes, fours, machines à café), les jauges automobiles du marché secondaire (tension, température) et les indicateurs de panneaux de commande industriels.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Les LED sont des dispositifs commandés en courant. Une résistance de limitation de courant doit être connectée en série avec chaque anode (ou un pilote à courant constant doit être utilisé) pour fixer le courant direct à la valeur souhaitée (par exemple, 10-20 mA pour une luminosité maximale). La valeur de la résistance est calculée en utilisant R = (Vcc - Vf) / If, où Vcc est la tension d'alimentation, Vf est la tension directe de la LED et If est le courant direct souhaité.
• Multiplexage :Pour piloter plusieurs chiffres, une technique de multiplexage est souvent utilisée où les segments du même type sur différents chiffres sont connectés ensemble, et la cathode commune de chaque chiffre est activée séquentiellement à haute fréquence. Cela permet d'économiser les broches d'E/S sur un microcontrôleur.
• Angle de vision :Le large angle de vision permet un montage flexible, mais pour une lisibilité optimale, il faut considérer la ligne de vue principale de l'utilisateur par rapport à la surface d'affichage.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement indiqué, les LED AlInGaP peuvent être sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Les précautions standard de manipulation contre l'ESD doivent être observées pendant l'assemblage.

8. Comparaison technique

Comparé à d'autres technologies d'affichage simple chiffre, le LTS-547AKS (AlInGaP Jaune) offre des avantages distincts. Par rapport aux anciennesLED rouges GaAsP ou GaP, l'AlInGaP offre une luminosité et un rendement significativement plus élevés pour les couleurs du spectre jaune-orange-rouge. Comparé auxafficheurs LCD 7 segments, il offre une meilleure visibilité dans des conditions de faible éclairage, une plage de température de fonctionnement plus large et ne nécessite pas de rétroéclairage. Par rapport auxafficheurs fluorescents à vide (VFD), il est plus robuste, a une tension de fonctionnement plus basse et consomme moins d'énergie, bien que les VFD puissent offrir une couleur différente (souvent bleu-vert) et un angle de vision très large. Le choix du jaune est souvent sélectionné pour son efficacité lumineuse élevée et son apparence claire et attrayante, qui diffère des affichages rouges ou verts courants.

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

Q1 : Quel est l'utilité des deux broches de cathode commune (3 et 8) ?

R1 : Elles sont connectées en interne. Avoir deux broches assure une symétrie mécanique, une meilleure distribution du courant et une dissipation thermique améliorée du côté cathode des puces LED. Dans une conception de PCB, les deux doivent être connectées à la masse.

Q2 : Puis-je piloter cet afficheur directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?

R2 : Non, pas directement. La tension directe typique est de 2,6V, et une broche de microcontrôleur délivrant 5V provoquerait un courant excessif, détruisant le segment LED. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série. Pour une alimentation de 5V et un courant cible de 20 mA, la valeur de la résistance serait d'environ (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Une valeur légèrement plus élevée (par exemple, 150 Ohms) est souvent utilisée pour des raisons de sécurité et de longévité.

Q3 : Que signifie "catégorisé selon l'intensité lumineuse" pour ma conception ?

R3 : Cela signifie que vous pouvez commander des dispositifs d'un bac de luminosité spécifique. Si vous construisez un produit multi-unités ou un affichage multi-chiffres, spécifier le même code de bac pour tous vos afficheurs garantit qu'ils auront tous une luminosité très similaire, résultant en un aspect uniforme et professionnel. Si vous mélangez des bacs, certains chiffres peuvent apparaître nettement plus brillants ou plus faibles que d'autres.

Q4 : Comment interpréter le facteur de déclassement pour le courant direct ?

R4 : Le facteur de déclassement de 0,33 mA/°C signifie que pour chaque degré Celsius d'augmentation de la température ambiante au-dessus de 25°C, vous devez réduire le courant direct continu maximal de 0,33 mA. Ceci est nécessaire pour empêcher la température de jonction de la LED de dépasser sa limite de sécurité, ce qui réduirait considérablement sa durée de vie. Dans des environnements à haute température, vous devrez peut-être faire fonctionner l'afficheur à un courant plus faible pour maintenir la fiabilité.

10. Cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un voltmètre numérique simple alimenté par batterie pour afficher 0-9,9V.

Mise en œuvre :Utiliser un microcontrôleur avec un convertisseur analogique-numérique (CAN) pour mesurer la tension. Le microcontrôleur aura besoin d'au moins 8 broches d'E/S pour piloter les 7 segments et le point décimal du LTS-547AKS. Une résistance de limitation de courant (par exemple, 180-220 Ohms pour un système 3,3V-5V) est requise sur chaque ligne d'anode. Les deux broches de cathode commune sont connectées à la masse. Le firmware du microcontrôleur lira la valeur du CAN, la convertira en un nombre décimal et allumera les segments correspondants en mettant les broches d'anode appropriées à l'état haut. Pour afficher une décimale (le "9" dans 9,9), un deuxième chiffre serait nécessaire, et un multiplexage serait employé pour piloter les deux chiffres à partir des mêmes 8 lignes de segments, en utilisant des broches d'E/S séparées pour contrôler la cathode commune de chaque chiffre.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTS-547AKS fonctionne sur le principe de l'électroluminescencedans une diode semi-conductrice. Le cœur de chaque segment est une minuscule puce constituée de couches d'AlInGaP déposées sur un substrat de GaAs. Cette structure forme une jonction p-n. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction (environ 2,0-2,1V) est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés à travers la jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent dans la région active du semi-conducteur, de l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite du semi-conducteur, qui à son tour dicte la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, le jaune (~588 nm). La face grise et les segments blancs agissent respectivement comme un diffuseur et un amplificateur de contraste, façonnant et dirigeant la lumière pour une lisibilité optimale.

12. Tendances technologiques

Le développement des technologies d'affichage est en cours. Pour les afficheurs numériques LED discrets comme le LTS-547AKS, les tendances se concentrent sur plusieurs domaines.Efficacité accrue :La recherche continue en science des matériaux vise à améliorer l'efficacité quantique interne (IQE) et l'efficacité d'extraction de la lumière de l'AlInGaP et d'autres semi-conducteurs composés, produisant des afficheurs plus brillants à des courants plus faibles, ce qui est crucial pour les appareils portables.Miniaturisation :Bien que 0,52 pouce soit une taille standard, il existe une demande pour des chiffres plus petits pour les appareils compacts et des chiffres plus grands et plus brillants pour une visualisation à longue distance.Intégration :Il existe une tendance vers des afficheurs avec des pilotes intégrés (I2C, SPI) ou même des microcontrôleurs, simplifiant l'interface pour le concepteur du système.Options de couleur :Bien que le jaune soit très efficace, les progrès des LED bleues InGaN et de la conversion par phosphore ont rendu les afficheurs RVB en couleur complète et les afficheurs blancs plus accessibles, bien qu'à un rapport coût/performance souvent différent. Les avantages fondamentaux des LED — fiabilité, longévité et robustesse à l'état solide — garantissent qu'elles restent un choix dominant pour de nombreuses applications d'affichage numérique où ces attributs sont primordiaux.