Fiche technique LED SMD bicolore LTST-S326KFKGKT - Orange/Vert - 20mA - 75mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) haute luminosité, bicolore et à émission latérale. Le dispositif intègre deux puces semi-conductrices distinctes dans un seul boîtier : une émettant une lumière orange et l'autre une lumière verte. Il est conçu pour des applications nécessitant des solutions d'indication ou de rétroéclairage compactes, fiables et efficaces, où l'espace est limité et une émission latérale est requise.

Les principaux avantages de ce produit incluent sa conformité aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), le rendant adapté aux conceptions respectueuses de l'environnement. Il présente un système de matériau AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) ultra-lumineux pour les deux couleurs, réputé pour son haut rendement et sa bonne pureté colorimétrique. Le boîtier est fini par un placage à l'étain pour une excellente soudabilité. Il est entièrement compatible avec les équipements standards d'assemblage automatisé par pick-and-place et les processus de soudage par refusion infrarouge (IR), facilitant ainsi la fabrication en grande série.

Le marché cible englobe un large éventail d'appareils électroniques grand public, de panneaux de contrôle industriel, d'éclairage intérieur automobile, d'instrumentation et de dispositifs de communication où une indication à double état (par ex., marche/veille, état de charge, activité réseau) ou un éclairage latéral compact est nécessaire.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

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. Pour les deux puces, orange et verte :

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la puissance totale maximale (courant * tension directe) pouvant être dissipée sous forme de chaleur. Dépasser cette limite risque une surchauffe et une défaillance catastrophique.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA. C'est le courant maximal admissible en conditions pulsées, spécifié avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Il est nettement supérieur au courant continu nominal, permettant des flashs brefs et de haute intensité.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme. La condition de fonctionnement typique pour tester l'intensité lumineuse est de 20 mA.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à cette valeur peut entraîner la rupture de la jonction PN de la LED.
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C. Le fonctionnement du dispositif est garanti dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-40°C à +85°C.
• Condition de soudage infrarouge :Résiste à une température de crête de 260°C pendant 10 secondes, ce qui est une exigence standard pour les processus de refusion sans plomb (Pb-free).

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante standard (Ta) de 25°C et un courant direct (I_F) de 20 mA, sauf indication contraire. Ils définissent la performance typique du dispositif.

• Intensité lumineuse (I_V) :Une mesure clé de la luminosité.
  • Orange :La valeur typique est de 160 mcd (millicandela), avec un minimum de 71 mcd.
  • Vert :La valeur typique est de 50 mcd, avec un minimum de 18 mcd.
  La puce orange est nettement plus lumineuse que la verte sous le même courant d'alimentation, ce qui est caractéristique de la technologie AlInGaP dans le spectre orange/rouge.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés (typique pour les deux couleurs). Cet angle de vision large est une caractéristique déterminante d'une LED à émission latérale, offrant un diagramme d'émission étendu adapté aux applications où la LED est vue de côté.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :La longueur d'onde à laquelle l'intensité de la lumière émise est la plus élevée.
  • Orange :610 nm (typique).
  • Vert :574 nm (typique).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :La longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue de la lumière, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
  • Orange :601 nm (typique).
  • Vert :570 nm (typique).
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :La largeur de bande du spectre émis à la moitié de son intensité maximale. Les valeurs typiques sont de 15 nm pour l'orange et 17 nm pour le vert, indiquant des couleurs relativement pures et saturées.
• Tension directe (V_F) :La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle fonctionne au courant spécifié.
  • Les deux couleurs :La valeur typique est de 2,0 V, avec un maximum de 2,4 V à 20 mA. Cette V_Frelativement basse est compatible avec les circuits logiques basse tension (par ex., systèmes 3,3V ou 5V).
• Courant inverse (I_R) :Maximum de 10 μA à une tension inverse de 5V, indiquant une bonne qualité de jonction.

Notes importantes :L'intensité lumineuse est mesurée à l'aide d'un filtre qui simule la réponse photopique de l'œil humain. L'angle de vision (θ_1/2) est l'angle hors axe où l'intensité tombe à la moitié de sa valeur sur l'axe. Le dispositif est sensible aux décharges électrostatiques (ESD) ; une manipulation avec un équipement mis à la terre est obligatoire.

3. Explication du système de binning

Pour assurer la cohérence de la production, les LED sont triées en lots de performance (bins) basés sur l'intensité lumineuse mesurée. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences de luminosité spécifiques.

3.1 Bins d'intensité de la LED orange

Trié à I_F= 20 mA. La tolérance au sein de chaque bin est de ±15%.

• Bin Q :71,0 – 112,0 mcd
• Bin R :112,0 – 180,0 mcd
• Bin S :180,0 – 280,0 mcd

3.2 Bins d'intensité de la LED verte

Trié à I_F= 20 mA. La tolérance au sein de chaque bin est de ±15%.

• Bin M :18,0 – 28,0 mcd
• Bin N :28,0 – 45,0 mcd
• Bin P :45,0 – 71,0 mcd
• Bin Q :71,0 – 112,0 mcd
• Bin R :112,0 – 180,0 mcd

Cette structure de binning montre une gamme plus large de niveaux de luminosité disponibles pour la LED verte par rapport à l'orange. Les concepteurs doivent spécifier le(s) code(s) de bin requis lors de la commande pour garantir la plage d'intensité lumineuse pour leur application.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de performance typiques (montrées à la page 6). Bien que les graphiques exacts ne soient pas reproduits en texte, leurs implications sont critiques pour la conception.

• Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Cette courbe est non linéaire. La tension directe (V_F) a un coefficient de température négatif ; elle diminue légèrement lorsque la température de jonction augmente. L'alimentation de la LED par une source de courant constant, plutôt qu'une tension constante, est essentielle pour une sortie lumineuse stable.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :L'intensité augmente approximativement de manière linéaire avec le courant jusqu'à un certain point, mais le rendement peut chuter à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la chaleur. Fonctionner à ou en dessous des 20-30 mA recommandés assure des performances et une longévité optimales.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :La sortie des LED AlInGaP diminue généralement lorsque la température ambiante augmente. Les concepteurs doivent tenir compte de cette dégradation dans les environnements à haute température pour garantir une luminosité suffisante.
• Distribution spectrale :Les graphiques montreraient l'intensité relative en fonction des longueurs d'onde, confirmant les longueurs d'onde de crête et dominantes ainsi que la demi-largeur spectrale, qui affecte la pureté de la couleur.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier SMD standard EIA. Les principales tolérances dimensionnelles sont de ±0,10 mm sauf indication contraire. La lentille est transparente. L'affectation des broches est cruciale pour un fonctionnement correct :

• Broche C1 :Anode pour laLEDverte.
• Broche C2 :Anode pour laLEDorange.
• Les cathodes des deux puces sont connectées en interne à une borne commune (typiquement la troisième broche ou le plot thermique, selon le boîtier). Le schéma de la fiche technique doit être consulté pour le diagramme de connexion exact.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure

La fiche technique fournit les dimensions suggérées pour le motif de pastilles (empreinte) sur le PCB. Le respect de ces recommandations est vital pour obtenir des soudures fiables, un bon alignement et une dissipation thermique efficace pendant le processus de refusion. Le motif suggéré assure un volume de soudure suffisant et évite des problèmes comme le "tombstoning" (composant dressé sur une extrémité). Une direction de soudure recommandée est également indiquée pour optimiser le processus de refusion.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion IR suggéré détaillé pour les processus sans plomb est fourni (page 3). Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150–200°C pendant un maximum de 120 secondes pour chauffer progressivement la carte et activer la flux.
• Température de crête :Maximum de 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Le temps dans la zone de température critique (typiquement ~217°C pour la soudure sans plomb) doit être contrôlé pour assurer une bonne formation du joint de soudure sans surchauffer la LED. Le profil est basé sur les normes JEDEC.
• Limite :Le dispositif peut supporter ce processus de refusion un maximum de deux fois.

Note :Le profil optimal dépend de la conception spécifique du PCB, de la pâte à souder et du four. Le profil fourni sert de point de départ qui doit être caractérisé et ajusté pour la configuration de production réelle.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est requise :

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Temps de soudage :Maximum 3 secondes par joint.
• Limite :Le soudage manuel ne doit être effectué qu'une seule fois pour minimiser le stress thermique.

6.3 Nettoyage

Seuls les agents de nettoyage spécifiés doivent être utilisés. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le boîtier. Si un nettoyage est requis après soudage, une immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est acceptable.

6.4 Stockage et manipulation

• Sensibilité à l'humidité :Les LED sont emballées dans des sacs barrières à l'humidité avec dessiccant. Une fois le sac scellé d'origine ouvert, les composants sont exposés à l'humidité ambiante.
• Durée de vie en atelier :Il est recommandé de terminer le soudage par refusion IR dans la semaine suivant l'ouverture du sac anti-humidité.
• Stockage prolongé :Pour un stockage au-delà d'une semaine en dehors du sac d'origine, les composants doivent être conservés dans un contenant scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.
• Séchage :Les composants stockés hors de leur emballage d'origine pendant plus d'une semaine doivent être séchés à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant l'assemblage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter le "popcorning" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le dispositif est fourni pour l'assemblage automatisé, emballé dans une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre.

• Quantité par bobine :3000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Bande de couverture :Les poches de composants vides sont scellées avec une bande de couverture supérieure.
• Composants manquants :Le nombre maximal autorisé de LED manquantes consécutives dans la bande est de deux.
• Norme :L'emballage est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.

7.2 Structure du numéro de pièce

Le numéro de pièce LTST-S326KFKGKT encode des attributs spécifiques. Bien que le décodage complet de l'entreprise puisse ne pas être public, les structures typiques incluent un code de série (LTST), une taille/type de boîtier (S326), une couleur/lentille (KFKGKT pour bicolore transparent) et potentiellement des codes de bin. Le code de bin exact pour l'intensité doit être confirmé ou spécifié au moment de la commande.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs à double état :Alimentation (Vert) / Défaut (Orange) ; Charge terminée (Vert) / Chargement (Orange) ; Lien/Activité réseau.
• Éclairage latéral :Rétroéclairage pour touches à membrane, panneaux à éclairage latéral ou guides de lumière où la LED est montée perpendiculairement à la surface de visualisation.
• Électronique grand public :Indicateurs d'état sur routeurs, imprimantes, équipements audio et consoles de jeux.
• Contrôles industriels :Indicateurs de panneau pour l'état des machines, les conditions d'alarme ou la sélection de mode.

8.2 Considérations de conception critiques

1. Limitation de courant :NE JAMAIS connecter une LED directement à une source de tension. Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série ou, de préférence, un pilote à courant constant. Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (2,4V) pour une conception robuste.
2. Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, la conception du PCB doit fournir une surface de cuivre adéquate autour des pastilles de soudure pour servir de dissipateur thermique, surtout si le fonctionnement est proche du courant maximal ou dans des températures ambiantes élevées.
3. Protection ESD :Implémentez une protection ESD sur les lignes de signal pilotant la LED dans des environnements sensibles. Suivez des protocoles ESD stricts pendant la manipulation et l'assemblage.
4. Conception optique :L'angle de vision de 130 degrés offre une large dispersion. Pour les applications nécessitant un faisceau plus focalisé, une lentille externe ou un guide de lumière peut être nécessaire.
5. Contrôle indépendant :Les deux LED ont des anodes séparées. Cela permet de les contrôler indépendamment par deux broches GPIO d'un microcontrôleur (avec des pilotes/résistances appropriés) ou en multiplexage.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED SMD monochromes, ce dispositif bicolore offre des économies d'espace significatives sur le PCB en combinant deux fonctions dans une seule empreinte. Par rapport aux anciennes LED bicolores traversantes, le format SMD permet un assemblage automatisé, une densité de carte plus élevée et une meilleure fiabilité.

Les principaux points de différenciation de cette référence spécifique incluent l'utilisation de la technologie AlInGaP pour les deux couleurs, qui offre généralement un rendement plus élevé et une meilleure stabilité thermique par rapport à certains autres systèmes de matériaux pour l'orange/rouge, associée à un vert compatible. Le facteur de forme à émission latérale est un avantage distinct par rapport aux LED à émission supérieure pour les applications d'éclairage latéral. Le large angle de vision de 130 degrés et la conformité RoHS sont des attentes standard pour les composants modernes.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Puis-je alimenter les deux puces LED simultanément à leur courant continu maximal (30mA chacune) ?

R1 : Techniquement oui, mais vous devez considérer la dissipation de puissance totale. À 30mA et une V_Ftypique de 2,0V, chaque puce dissipe 60mW, pour un total de 120mW. Cela dépasse la valeur maximale absolue de dissipation de puissance de 75mWpar puceet la charge thermique combinée peut provoquer une surchauffe. Il est plus sûr de faire fonctionner chaque puce à ou en dessous de 20mA pour une utilisation continue.

Q2 : Comment identifier la bonne broche (C1 vs C2) sur le composant physique ?

R2 : Le dessin du boîtier dans la fiche technique montrera un marqueur de polarité, tel qu'un point, une encoche ou un coin chanfreiné sur le boîtier. Ce marqueur correspond à une broche spécifique (par ex., Broche 1). Vous devez recouper ce marqueur avec le tableau d'affectation des broches (C1=Vert, C2=Orange) de la fiche technique. Vérifiez toujours avec la documentation du fournisseur.

Q3 : Pourquoi la tolérance de binning est-elle de ±15% ? Puis-je obtenir des bins plus serrés ?

R3 : ±15% est une tolérance industrielle courante pour les bins d'intensité lumineuse dans les LED d'indication standard. Elle tient compte des variations normales du processus. Des bins plus serrés (par ex., ±5%) peuvent être disponibles sur commande spéciale ou pour des composants de qualité supérieure, mais ils coûtent généralement plus cher. Pour la plupart des applications d'indication, ±15% est acceptable.

Q4 : Le profil de mon four de refusion diffère de la suggestion. Est-ce un problème ?

R4 : Le profil suggéré est une ligne directrice. Il est essentiel que votre profil réel ne dépasse pas les valeurs maximales absolues (260°C pendant 10 sec). Vous devez caractériser votre processus pour vous assurer que la température de crête de la LED et le temps au-dessus du liquidus sont dans des limites sûres. Une vérification du profil par thermocouples est recommandée.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un indicateur d'état pour un appareil portable avec une seule fenêtre latérale. L'indicateur doit afficher le Vert pour "Fonctionnement Normal" et l'Orange pour "Batterie Faible".

Mise en œuvre :

1. Sélection du composant :Le LTST-S326KFKGKT est idéal en raison de son émission latérale, s'adaptant parfaitement à côté du bord de la fenêtre, et de sa capacité bicolore dans un seul boîtier.
2. Schéma :Connectez la broche C1 (Vert) et la broche C2 (Orange) à deux broches GPIO séparées du microcontrôleur de l'appareil via des résistances de limitation de courant. Calculez les valeurs des résistances pour un courant d'alimentation de 15mA (conservateur pour l'autonomie de la batterie) en utilisant une tension d'alimentation de 3,3V : R = (3,3V - 2,4V) / 0,015A = 60 Ohms. Utilisez la valeur standard suivante, 62 Ohms.
3. Conception du PCB :Placez la LED aussi près que possible du bord de la carte adjacent à la fenêtre d'indication. Suivez les dimensions recommandées des pastilles de soudure de la fiche technique. Ajoutez une petite zone de cuivre connectée au plot thermique (cathode) pour la dissipation thermique.
4. Firmware :Le code du microcontrôleur met simplement la broche GPIO correspondante à l'état haut pour allumer la LED verte ou orange en fonction de l'état du système.

Cette solution minimise l'espace sur la carte, simplifie l'assemblage et fournit une indication double état claire et fiable.

12. Introduction au principe technologique

Cette LED est basée sur l'électroluminescence des semi-conducteurs. Le cœur de chaque puce est une jonction PN fabriquée à partir de matériaux semi-conducteurs AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium). Lorsqu'une tension directe 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, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite du semi-conducteur, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. La puce orange a une bande interdite plus petite que la puce verte. La lumière générée à la jonction s'échappe à travers une lentille en époxy en forme de dôme, qui protège également la puce semi-conductrice et les fils de liaison. Le boîtier à émission latérale intègre une coupelle réfléchissante qui dirige l'émission principale latéralement.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance des LED d'indication SMD continue vers un rendement plus élevé (plus de lumière par unité de puissance électrique), ce qui réduit la consommation d'énergie et la génération de chaleur. Il y a également une poussée vers la miniaturisation, avec des boîtiers devenant toujours plus petits tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques. L'intégration de plusieurs couleurs ou même de capacités RVB dans un seul boîtier miniature est courante. De plus, les avancées dans les matériaux d'emballage visent à améliorer la fiabilité sous des profils de refusion à température plus élevée et des conditions environnementales plus sévères. L'adoption de systèmes de binning plus robustes et cohérents aide les concepteurs à atteindre une uniformité de couleur et de luminosité plus serrée dans leurs produits. Les matériaux semi-conducteurs sous-jacents, comme l'AlInGaP, sont continuellement affinés pour améliorer le rendement quantique interne et la stabilité des couleurs en fonction de la température et de la durée de vie.