Fiche technique de la série LTL1CHKxKNN - Boîtier T-1 3mm - Tension directe 2,0-2,4V - Courant continu 30mA - Couleurs du rouge hyper au vert - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications techniques de la série LTL1CHKxKNN de diodes électroluminescentes (LED). Cette famille de produits est constituée de lampes LED traversantes standard T-1 (3mm) conçues pour des applications d'indicateur général nécessitant un niveau d'intensité lumineuse plus élevé. Les dispositifs sont fabriqués en utilisant la technologie des matériaux à base de Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP) déposée sur un substrat d'Arséniure de Gallium (GaAs), connue pour produire une lumière visible à haut rendement sur une gamme de couleurs allant du rouge au vert.

Les avantages principaux de cette série incluent une faible consommation d'énergie, un rendement lumineux élevé et une compatibilité avec les niveaux de commande des circuits intégrés (CI) grâce à de faibles exigences en courant. Toutes les variantes de cette série sont dotées d'un verre d'eau ("water-clear"), qui ne diffuse pas la lumière, ce qui donne un faisceau plus focalisé et intense, adapté à une indication claire.

Le marché cible de ces LED est large, englobant tout dispositif électronique nécessitant des indicateurs d'état, des voyants de tableau de bord ou un éclairage simple où la fiabilité, la visibilité et le rapport coût-efficacité sont des considérations clés.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Pour un fonctionnement fiable, ces limites ne doivent jamais être dépassées, même momentanément.

• Dissipation de puissance (Pd) :Tous les dispositifs de la série ont une dissipation de puissance maximale de 75 mW à une température ambiante (T_A) de 25°C. Dépasser cette limite peut entraîner une surchauffe et une défaillance catastrophique.
• Courant direct :Deux valeurs de courant sont spécifiées :
  • Courant direct continu (I_F) :Le courant continu maximal pouvant être appliqué en continu est de 30 mA pour toutes les couleurs.
  • Courant direct de crête :Un courant pulsé plus élevé est autorisé dans des conditions spécifiques. Pour les variantes rouges (Rouge Hyper, Super Rouge, Rouge), le courant de crête est de 90 mA avec un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Pour les variantes orange, jaune et verte, le courant de crête est de 60 mA dans les mêmes conditions. Ce paramètre est crucial pour les schémas de multiplexage ou de fonctionnement pulsé.
• Déclassement thermique :Le courant direct continu maximal doit être déclassé linéairement au-dessus de 70°C à un taux de 0,4 mA/°C. Cela signifie que le courant continu admissible diminue à mesure que la température ambiante augmente, ce qui est une considération de conception critique pour les environnements à haute température.
• Tension inverse (V_R) :La tension inverse maximale admissible est de 5V pour un courant inverse (I_R) de 100 µA. L'application d'une tension inverse plus élevée peut provoquer la rupture de la jonction PN de la LED.
• Plages de température :La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +100°C, et la plage de température de stockage est de -55°C à +100°C, indiquant des performances robustes dans une large gamme de conditions.
• Température de soudage :Les broches peuvent être soudées à 260°C pendant un maximum de 5 secondes, le point de soudure devant être situé à au moins 1,6 mm (0,063") du corps de la LED pour éviter les dommages thermiques au verre époxy et à la puce interne.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (T_A=25°C) et définissent la performance typique du dispositif.

• Intensité lumineuse (I_v) :Il s'agit d'un paramètre optique clé. Tous les dispositifs ont une intensité lumineuse minimale de 140 mcd (millicandela) à un courant direct (I_F) de 20mA. Les valeurs typiques vont de 210 mcd à 320 mcd selon la variante de couleur spécifique. L'intensité est mesurée à l'aide d'une combinaison capteur/filtre qui se rapproche de la courbe de réponse photopique (œil humain) (CIE). La fiche technique note que les produits sont classés en deux rangs d'intensité lumineuse, le code de rang étant marqué sur l'emballage.
• Angle de vision (2θ_1/2) :La série présente un angle de vision étroit de 45 degrés. Celui-ci est défini comme l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur mesurée sur l'axe central (0°). Cette caractéristique donne un faisceau lumineux plus directionnel.
• Spécifications de longueur d'onde :Trois métriques de longueur d'onde clés sont fournies :
  • Longueur d'onde de crête (λ_P) :La longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est maximale. Elle varie de 575 nm (Vert) à 650 nm (Rouge Hyper).
  • Longueur d'onde dominante (λ_d) :Une longueur d'onde unique dérivée du diagramme de chromaticité CIE qui représente le mieux la couleur perçue de la lumière. Elle est généralement plus pertinente pour la définition de la couleur que la longueur d'onde de crête. Les valeurs vont de 572 nm (Vert) à 639 nm (Rouge Hyper).
  • Demi-largeur spectrale (Δλ) :La largeur du spectre d'émission à la moitié de sa puissance maximale (Largeur à mi-hauteur - FWHM). Elle indique la pureté de la couleur. Les LED rouges ont un spectre plus large (20 nm), tandis que les LED jaunes et vertes ont un spectre plus étroit (15-17 nm).
• Tension directe (V_F) :La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée à 20mA. La V_Fminimale est comprise entre 2,0V et 2,05V, et la V_Ftypique est comprise entre 2,3V et 2,4V, selon la couleur. Ce paramètre est essentiel pour concevoir la résistance de limitation de courant en série avec la LED.
• Courant inverse (I_R) :Le courant de fuite lorsqu'une tension inverse de 5V est appliquée. Il est typiquement de 100 µA ou moins.
• Capacité (C) :La capacité de jonction est typiquement de 40 pF lorsqu'elle est mesurée avec une polarisation de 0V et une fréquence de 1 MHz. Cela peut être un facteur dans les applications de commutation à haute vitesse.

3. Explication du système de classement (binning)

La fiche technique indique l'utilisation d'un système de classement principalement pour l'intensité lumineuse. Les produits sont classés en deux rangs d'intensité (bins). Le code de bin spécifique pour une LED donnée est marqué sur son sachet d'emballage individuel. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des niveaux de luminosité cohérents pour leurs applications. Bien que non explicitement détaillés pour la longueur d'onde ou la tension directe dans ce document, ces paramètres ont souvent des plages de tolérance (Min./Typ./Max.) qui définissent effectivement des bins implicites.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à une page dédiée aux "Courbes typiques des caractéristiques électriques/optiques". Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, sur la base des fiches techniques LED standard, ceux-ci incluent généralement :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct (Courbe I-V) :Montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, généralement selon une relation quasi linéaire dans la plage de fonctionnement.
• Tension directe en fonction du courant direct :Illustre la caractéristique exponentielle V-I de la diode.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Démontre la diminution de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente, soulignant l'importance de la gestion thermique.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant la puissance relative émise à différentes longueurs d'onde, représentant visuellement la longueur d'onde de crête et la demi-largeur spectrale.
• Diagramme de l'angle de vision :Un diagramme polaire montrant la distribution spatiale de l'intensité lumineuse autour de la LED.

Ces courbes sont inestimables pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard et pour une conception de circuit précise.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED utilise un boîtier traversant radial standard T-1 (3mm). Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres, les pouces étant indiqués entre parenthèses.
• Une tolérance standard de ±0,25 mm (±0,010") s'applique sauf indication contraire.
• La résine sous la collerette peut faire saillie jusqu'à un maximum de 1,0 mm (0,04").
• L'espacement des broches est mesuré au point où les broches sortent du corps du boîtier, ce qui est critique pour le placement des trous sur le PCB.
• Le dessin du boîtier (référencé comme série LTL1CHx) montrerait typiquement la longueur totale, le diamètre du verre, la longueur et le diamètre des broches, et la position du méplat ou d'un autre indicateur de polarité sur la collerette.

5.2 Identification de la polarité

Pour les LED traversantes, la broche la plus longue est universellement l'anode (positive), et la broche la plus courte est la cathode (négative). De plus, la plupart des boîtiers ont un méplat sur le bord de la collerette, qui est généralement situé du côté de la cathode. Vérifiez toujours la polarité avant le soudage pour éviter les dommages par polarisation inverse.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

La recommandation principale fournie concerne le soudage manuel ou à la vague : la pointe du fer à souder doit être à au moins 1,6 mm du corps plastique de la LED, et la température ne doit pas dépasser 260°C pendant plus de 5 secondes. Une chaleur prolongée peut carboniser le verre époxy, provoquer un délaminage interne ou endommager les fils de liaison (wire bonds).

Notes générales d'assemblage :

• Évitez d'appliquer une contrainte mécanique aux broches près du corps.
• Ne nettoyez pas la LED avec des nettoyeurs à ultrasons, car la cavitation peut endommager la structure interne.
• Utilisez des procédures de manipulation anti-statiques appropriées pendant l'assemblage pour protéger la puce semi-conductrice des décharges électrostatiques (ESD), bien que les LED soient généralement plus robustes que certains CI.

7. Conditionnement et informations de commande

Le schéma de numérotation des pièces pour la série est LTL1CHKxKNN, où "x" désigne le code couleur :

• D :Rouge Hyper (AlInGaP)
• R :Super Rouge (AlInGaP)
• E :Rouge (AlInGaP)
• F :Jaune Orange (AlInGaP)
• Y :Jaune Ambre (AlInGaP)
• S :Jaune (AlInGaP)
• G :Vert (AlInGaP)

Toutes les variantes partagent le verre d'eau ("water-clear") et le même boîtier de base. Le type de conditionnement spécifique (par exemple, en vrac, en bande et bobine) n'est pas spécifié dans le contenu fourni mais serait défini par le fournisseur.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

En tant que lampes témoin à usage général, ces LED conviennent pour :

• Les indicateurs de mise sous tension/état sur l'électronique grand public, les appareils électroménagers et les panneaux de contrôle industriel.
• Le rétroéclairage des interrupteurs, boutons et légendes.
• L'éclairage décoratif simple.
• Les applications basiques d'optocoupleur ou de capteur (en utilisant la LED comme source lumineuse).

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire. Calculez la valeur de la résistance en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez toujours la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception conservatrice afin de garantir que le courant ne dépasse pas le niveau souhaité.
• Gestion thermique :Pour un fonctionnement continu proche du courant nominal maximal ou dans des températures ambiantes élevées, tenez compte de la courbe de déclassement. Assurez un flux d'air adéquat si plusieurs LED sont utilisées dans un espace confiné.
• Angle de vision :L'angle de vision de 45° crée un point chaud plus focalisé. Pour un éclairage de zone plus large, une LED à verre diffusant ou un diffuseur externe serait plus approprié.
• Circuits de commande :Les LED peuvent être commandées directement depuis les broches GPIO d'un microcontrôleur (qui peuvent généralement fournir/absorber jusqu'à 20-25mA) ou via des transistors de commande pour des courants plus élevés ou le multiplexage de nombreuses LED.

9. Comparaison et différenciation technique

Le principal facteur de différenciation de la série LTL1CHKxKNN est son utilisation de la technologie AlInGaP pour les couleurs du rouge au jaune/vert. Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP offre un rendement lumineux significativement plus élevé, ce qui signifie une sortie lumineuse plus brillante pour la même quantité de courant électrique. Le verre d'eau ("water-clear") fournit la sortie lumineuse maximale possible du boîtier, car aucune lumière n'est diffusée ou absorbée par une teinte diffusante. L'angle de vision étroit de 45° est un choix spécifique pour les applications nécessitant un faisceau dirigé plutôt qu'une lueur ambiante large.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je alimenter cette LED directement depuis une alimentation 5V sans résistance ?

R :No.Sans résistance de limitation de courant, la LED tentera de tirer un courant excessif, dépassant rapidement ses valeurs maximales et conduisant à une défaillance immédiate. Une résistance en série est toujours nécessaire pour une commande à tension constante.

Q : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête et la Longueur d'onde dominante ?

R : La Longueur d'onde de crête est l'endroit où la puissance optique la plus importante est émise. La Longueur d'onde dominante est calculée à partir des coordonnées de couleur et correspond le mieux à la couleur perçue par l'œil humain. Pour les LED monochromatiques, elles sont souvent proches, mais la Longueur d'onde dominante est la norme pour spécifier la couleur.

Q : La LED chauffe pendant le fonctionnement. Est-ce normal ?

R : Oui, il est normal qu'une LED génère de la chaleur. Le rendement n'est pas de 100 % ; une partie de la puissance électrique est convertie en chaleur au niveau de la jonction. C'est pourquoi la spécification de déclassement et les considérations thermiques sont importantes pour la fiabilité à long terme.

Q : Puis-je utiliser la MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion) pour atténuer cette LED ?

R : Oui, ces LED sont bien adaptées à l'atténuation par MLI. Vous pouvez les commander avec le courant direct de crête (60mA ou 90mA selon la couleur) à un faible rapport cyclique pour obtenir un courant moyen qui atténue la LED. Assurez-vous que la fréquence MLI est suffisamment élevée (typiquement >100Hz) pour éviter un scintillement visible.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Exemple 1 : Indicateur d'état de microcontrôleur

Une utilisation courante est comme indicateur de puissance. Connectez l'anode d'une LED rouge (LTL1CHKEKNN) à une ligne d'alimentation 3,3V d'un microcontrôleur via une résistance. Calculez la résistance : En supposant V_F= 2,4V et un I_Fsouhaité = 10mA (pour une puissance plus faible), R = (3,3V - 2,4V) / 0,01A = 90Ω. Une résistance standard de 100Ω fournirait environ 9mA, ce qui est sûr et suffisamment lumineux.

Exemple 2 : Indicateur de panneau 12V

Pour un panneau automobile ou industriel 12V, la résistance en série dissipera plus de puissance. Pour une LED verte (LTL1CHKGKNN) à 20mA : R = (12V - 2,4V) / 0,02A = 480Ω. La puissance dans la résistance est P = I²R = (0,02)²* 480 = 0,192W. Une résistance standard de 1/4W (0,25W) est adéquate mais chauffera. L'utilisation d'une résistance de 1/2W offre une meilleure marge de sécurité.

12. Introduction au principe technologique

Ces LED sont basées sur une structure à double hétérojonction utilisant le Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP) comme couche active émettrice de lumière. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous sont injectés dans la région active respectivement depuis les couches semi-conductrices de type N et de type P. Ils se recombinent de manière radiative, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite du matériau, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Une bande interdite plus large produit des longueurs d'onde plus courtes (vert/jaune), tandis qu'une bande interdite plus étroite produit des longueurs d'onde plus longues (rouge). Le verre époxy d'eau ("water-clear") sert à protéger la puce semi-conductrice, à façonner le faisceau via sa géométrie en dôme et à fournir un milieu pour une extraction efficace de la lumière du matériau semi-conducteur à indice élevé.

13. Tendances du développement technologique

Bien que cette fiche technique représente un produit mature et largement utilisé, la technologie LED continue d'évoluer. Les tendances pertinentes pour cette classe de dispositif incluent :

• Rendement accru :Les améliorations continues en science des matériaux et en croissance épitaxiale conduisent à plus de lumens par watt (lm/W), ce qui signifie une lumière plus brillante ou une consommation d'énergie plus faible pour la même luminosité.
• Cohérence des couleurs :Des tolérances de classement (binning) plus serrées pour la longueur d'onde et l'intensité lumineuse deviennent la norme, permettant une apparence plus uniforme dans les applications multi-LED.
• Conditionnement :Bien que le traversant reste populaire pour le prototypage et certaines applications, les boîtiers CMS (composants montés en surface) (comme 0603, 0805) sont largement devenus la norme industrielle pour la production en grande série en raison de leur taille plus petite et de leur adéquation à l'assemblage automatisé.
• Élargissement des applications :La fiabilité fondamentale et le rendement des LED comme celles-ci continuent de favoriser leur adoption dans de nouveaux domaines au-delà des simples indicateurs, comme dans l'éclairage général de faible niveau, la signalétique et l'éclairage intérieur automobile.