Fiche technique LTST-S115KFKGKT-5A - LED SMD bicolore (Orange/Vert) - Boîtier latéral - 5mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-S115KFKGKT-5A est une LED SMD (Dispositif à Montage en Surface) bicolore à émission latérale, spécialement conçue pour les applications nécessitant des solutions de rétroéclairage compactes, comme dans les panneaux LCD. Ce composant intègre deux puces semi-conductrices distinctes dans un seul boîtier : l'une émettant dans le spectre orange et l'autre dans le spectre vert. Son objectif de conception principal est de fournir une source lumineuse fiable, brillante et économe en espace, compatible avec les processus d'assemblage automatisés modernes.

Les principaux avantages de cette LED incluent sa conformité aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), la classant comme produit écologique. Elle utilise la technologie de puce ultra-brillante AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour les deux couleurs, réputée pour son haut rendement et sa bonne pureté chromatique. Le dispositif est conditionné sur bande de 8 mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement à grande vitesse. De plus, il est conçu pour résister aux processus standards de soudure par refusion infrarouge (IR), facilitant son intégration dans les assemblages de cartes de circuits imprimés (PCB).

Le marché cible englobe l'électronique grand public, l'instrumentation industrielle et les intérieurs automobiles où les LED à émission latérale sont cruciales pour le rétroéclairage d'affichages par les bords, les panneaux indicateurs et l'éclairage de statut dans des espaces confinés.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Faire fonctionner le dispositif au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents. Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW maximum par puce de couleur.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA, permis uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms). Cette valeur concerne des événements transitoires, pas un fonctionnement continu.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA maximum en courant continu pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Tension inverse (V_R) :5 V maximum. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut endommager la jonction de la LED. Un fonctionnement continu sous tension inverse est interdit.
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C. Le dispositif est fonctionnel dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-40°C à +85°C pour les conditions non opérationnelles.
• Condition de soudure infrarouge :Le boîtier peut supporter une température de crête de 260°C pendant un maximum de 10 secondes lors de la soudure par refusion, ce qui est standard pour les processus d'assemblage sans plomb (Pb-free).

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C et un courant direct (I_F) de 5mA, qui est une condition de test et de fonctionnement courante.

• Intensité lumineuse (I_V) :
  • Puce Orange :Minimum 11.2 mcd, Valeur typique non spécifiée, Maximum 71.0 mcd.
  • Puce Verte :Minimum 4.5 mcd, Valeur typique non spécifiée, Maximum 28.0 mcd.
  • La mesure est effectuée en utilisant une combinaison capteur-filtre qui approxime la courbe de réponse de l'œil photopique (CIE).
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés typique pour les deux couleurs. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête (axiale), définissant la largeur du faisceau.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :La longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus élevée.
  • Orange : 611 nm typique.
  • Vert : 574 nm typique.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :La longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur.
  • Orange : 605 nm typique à I_F=5mA.
  • Vert : 571 nm typique à I_F=5mA.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :La largeur de bande du spectre émis à la moitié de son intensité maximale.
  • Orange : 17 nm typique.
  • Vert : 15 nm typique.
• Tension directe (V_F) :
  • Les deux couleurs : Typique 1.90 V, Maximum 2.30 V à I_F=5mA.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 µA lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5V est appliquée.

3. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en lots (bins) en fonction des paramètres mesurés.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Couleur Orange (@5mA) :

Code de lot L : 11.2 - 18.0 mcd

Code de lot M : 18.0 - 28.0 mcd

Code de lot N : 28.0 - 45.0 mcd

Code de lot P : 45.0 - 71.0 mcd

Tolérance au sein de chaque lot : ±15%.

Couleur Verte (@5mA) :

Code de lot J : 4.5 - 7.1 mcd

Code de lot K : 7.1 - 11.2 mcd

Code de lot L : 11.2 - 18.0 mcd

Code de lot M : 18.0 - 28.0 mcd

Tolérance au sein de chaque lot : ±15%.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante (Vert uniquement)

Code de lot B : 564.5 - 567.5 nm

Code de lot C : 567.5 - 570.5 nm

Code de lot D : 570.5 - 573.5 nm

Tolérance pour chaque lot de longueur d'onde : ±1 nm. Note : Le tri par longueur d'onde pour l'orange n'est pas spécifié dans cette fiche technique.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques essentielles pour les ingénieurs de conception. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits en texte, leurs implications sont analysées.

• Intensité lumineuse relative vs. Courant direct :Cette courbe montrerait comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, généralement de manière sous-linéaire, soulignant l'importance de la régulation du courant par rapport à l'alimentation en tension pour une luminosité constante.
• Tension directe vs. Courant direct :Cette courbe IV démontre la relation exponentielle de la diode, cruciale pour calculer les valeurs de résistance série ou concevoir des pilotes à courant constant.
• Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante :La sortie lumineuse des LED diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe est vitale pour la gestion thermique dans l'application afin de maintenir les niveaux de luminosité souhaités.
• Distribution spectrale :Graphiques montrant la puissance relative en fonction de la longueur d'onde pour les puces orange et verte, illustrant les longueurs d'onde de crête et dominantes ainsi que la demi-largeur spectrale.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et assignation des broches

Le dispositif est conforme à un boîtier SMD latéral standard EIA. Des dessins dimensionnels détaillés sont fournis dans la fiche technique originale avec toutes les mesures en millimètres. Les notes mécaniques clés incluent une tolérance générale de ±0.10 mm sauf indication contraire.

Assignation des broches :

- Cathode 1 (C1) : Connectée à la puce Verte.

- Cathode 2 (C2) : Connectée à la puce Orange.

Le matériau de la lentille est transparent.

5.2 Patte de soudure recommandée et polarité

Une empreinte de patte de soudure recommandée est fournie pour assurer une fixation mécanique correcte et une fiabilité du joint de soudure pendant la refusion. Une direction de soudure suggérée est également indiquée pour minimiser le risque de "tombstoning" (composant dressé sur une extrémité) pendant le processus de refusion. Les concepteurs doivent respecter ces directives pour un rendement d'assemblage optimal.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Profil de soudure par refusion

Un profil de refusion infrarouge (IR) suggéré est fourni pour les processus de soudure sans plomb (Pb-free). Les paramètres clés incluent :

- Préchauffage :150°C à 200°C.

- Durée du préchauffage :Maximum 120 secondes.

- Température de crête :Maximum 260°C.

- Temps au-dessus du liquidus :Le profil exemple montre les zones critiques temps-température, incluant une vitesse de montée recommandée, une zone de maintien et une vitesse de refroidissement, conformes aux normes JEDEC. Le profil en page 3 de la fiche technique sert de cible générique, mais une caractérisation spécifique à la carte est conseillée.

6.2 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire :

- Température du fer :Maximum 300°C.

- Durée de soudure :Maximum 3 secondes par joint.

- Cela ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter les contraintes thermiques.

6.3 Nettoyage

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

6.4 Conditions de stockage

Emballage scellé (avec dessiccant) :Stocker à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR). Utiliser dans un délai d'un an.

Emballage ouvert :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Pour les composants hors de leur emballage d'origine pendant plus d'une semaine, un dégazage à environ 60°C pendant au moins 20 heures est recommandé avant soudure pour éliminer l'humidité et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies en bande porteuse gaufrée :

- Largeur de bande :8 mm.

- Diamètre de la bobine :7 pouces.

- Quantité par bobine :3000 pièces.

- Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.

- Les emplacements vides dans la bande sont scellés avec une bande de couverture supérieure. Le conditionnement est conforme aux normes ANSI/EIA 481-1-A-1994. Un maximum de deux composants manquants consécutifs est autorisé par spécification.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Rétroéclairage LCD :Application principale comme source lumineuse latérale pour les affichages LCD petits à moyens dans l'électronique grand public, les tableaux de bord automobiles et les panneaux de contrôle industriels.
• Indicateurs de statut :La capacité bicolore permet d'obtenir plusieurs signaux de statut (par ex., vert pour "allumé/prêt", orange pour "veille/avertissement") à partir d'une seule empreinte de composant.
• Éclairage de façade :Éclairage pour boutons, interrupteurs ou symboles nécessitant une émission latérale.

8.2 Considérations de conception

• Pilotage du courant :Toujours utiliser une résistance série limitant le courant ou un circuit pilote à courant constant. Calculer la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F, en utilisant la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception sûre.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques si le fonctionnement a lieu à des températures ambiantes élevées ou près du courant maximum pour maintenir la sortie lumineuse et la longévité.
• Protection ESD :Les précautions ESD standard doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage, comme pour tous les dispositifs semi-conducteurs.
• Conception optique :L'angle de vision de 130 degrés doit être pris en compte pour la conception du guide de lumière ou du diffuseur dans les applications de rétroéclairage afin d'obtenir un éclairage uniforme.

9. Comparaison et différenciation technique

Bien qu'une comparaison directe avec des concurrents ne soit pas fournie, les principales caractéristiques différenciantes de ce composant peuvent être déduites :

1. Double puce dans un seul boîtier :Économise de l'espace sur le PCB et réduit les coûts d'assemblage par rapport à l'utilisation de deux LED monochromes séparées.

2. Facteur de forme latéral :Essentiel pour des applications spécifiques de rétroéclairage et d'éclairage par les bords où les LED à émission supérieure ne conviennent pas.

3. Technologie AlInGaP :Offre un rendement plus élevé et une meilleure stabilité thermique pour les couleurs orange et rouge par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP.

4. Compatibilité refusion :Conçu pour les lignes d'assemblage SMT modernes, contrairement aux anciennes LED traversantes nécessitant une soudure manuelle.

10. Questions Fréquemment Posées (FAQ)

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

R : Non. La dissipation de puissance maximale absolue est de 75 mW par puce. À 30mA et une V_Ftypique de 1.9V, la dissipation de puissance serait de 57mW, ce qui est dans les limites. Cependant, alimenter les deux à 30mA simultanément nécessiterait une considération thermique minutieuse de la chaleur totale générée dans le minuscule boîtier. Il est généralement conseillé de fonctionner en dessous des caractéristiques maximales absolues pour la fiabilité.

Q2 : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête et la Longueur d'onde dominante ?

R : La Longueur d'onde de crête (λ_P) est le point physique de sortie spectrale le plus élevé. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée basée sur la perception des couleurs humaine (diagramme CIE) et est la longueur d'onde unique qui décrit le mieux la couleur perçue. Elles sont souvent proches mais pas identiques, surtout pour les spectres plus larges.

Q3 : Comment interpréter les codes de lot lors de la commande ?

R : Spécifiez les codes de lot souhaités pour l'intensité lumineuse (pour l'orange et le vert) et pour la longueur d'onde dominante (pour le vert). Par exemple, commander "Orange Lot P, Vert Lot M, Longueur d'onde Lot D" vous donnerait l'orange le plus brillant, un vert brillant, et un vert vers le côté des longueurs d'onde plus longues de sa plage. Cela assure l'homogénéité de couleur et de luminosité dans votre production.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un indicateur de statut pour un appareil portable avec une seule alimentation 3.3V. L'indicateur doit afficher le vert pour "alimentation activée" et l'orange pour "en charge". L'espace est extrêmement limité.

Solution :Utiliser le LTST-S115KFKGKT-5A. Concevoir un circuit de pilotage avec deux broches GPIO d'un microcontrôleur.

- Connecter GPIO1 à la cathode Verte (C1) via une résistance limitant le courant.

- Connecter GPIO2 à la cathode Orange (C2) via une autre résistance.

- Les anodes communes sont connectées au rail 3.3V.

Calculer la valeur de la résistance pour un I_Fcible de 5mA (une valeur courante pour une bonne visibilité à faible puissance) : R = (3.3V - 1.9V) / 0.005A = 280 Ohms. Utiliser la valeur standard suivante, 270 ou 300 Ohms. Le microcontrôleur peut absorber le courant en mettant la broche GPIO à un niveau bas pour allumer la LED respective. Cette conception utilise une seule empreinte de composant pour deux couleurs, économisant de l'espace et simplifiant l'assemblage.

12. Introduction au principe technologique

La LED est basée sur le matériau semi-conducteur AlInGaP. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La couleur spécifique (longueur d'onde) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. L'AlInGaP permet d'ajuster cette bande interdite pour produire des couleurs dans le spectre rouge, orange, ambre et vert-jaune avec un haut rendement. Le boîtier latéral intègre une lentille plastique moulée qui façonne la sortie lumineuse, fournissant le large angle de vision de 130 degrés adapté aux applications de rétroéclairage.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les LED SMD de rétroéclairage et d'indicateurs continue vers :

1. Un rendement plus élevé (lm/W) :Réduction de la consommation d'énergie pour les appareils à batterie et conformité aux réglementations énergétiques.

2. Une meilleure cohérence des couleurs et un tri plus fin :Tolérances de tri plus serrées pour assurer un aspect uniforme dans les affichages sans calibration supplémentaire.

3. Miniaturisation :Des tailles de boîtier encore plus petites (par ex., 0402, 0201 métrique) pour une électronique de plus en plus compacte.

4. Fiabilité et durée de vie accrues :Amélioration des matériaux et du conditionnement pour résister à des conditions environnementales plus sévères, notamment dans les applications automobiles et industrielles.

5. Solutions intégrées :Évolution au-delà des simples LED discrètes vers des modules intégrant des pilotes, des contrôleurs et des guides de lumière.