Fiche technique LED SMD bicolore LTST-C195TGKSKT - Boîtier EIA - Vert/Jaune - 20mA/30mA - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C195TGKSKT est une LED bicolore à montage en surface conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une taille compacte et des performances fiables. Il intègre deux puces semi-conductrices distinctes dans un seul boîtier standard EIA : une puce InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) pour l'émission verte et une puce AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour l'émission jaune. Cette configuration permet une indication bicolore ou un mélange de couleurs simple dans un encombrement minimal. Le composant est fourni sur bande de 8 mm enroulée sur des bobines de 7 pouces, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement à grande vitesse. Sa conception est conforme aux directives RoHS, garantissant l'absence de substances dangereuses comme le plomb, le mercure et le cadmium.

1.1 Avantages principaux

• Source bicolore :Combine les émissions de lumière verte et jaune dans un seul boîtier, économisant de l'espace sur la carte et simplifiant la conception pour l'indication multi-états.
• Haute luminosité :Utilise une technologie de puce InGaN et AlInGaP avancée pour délivrer une intensité lumineuse élevée.
• Boîtier robuste :Le boîtier standard EIA assure une compatibilité mécanique et un soudage fiable.
• Compatibilité de processus :Adapté aux processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR), par phase vapeur et à la vague, y compris les profils d'assemblage sans plomb.
• Prêt pour l'automatisation :Conditionné sur bande et bobine pour une fabrication en volume efficace.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Tous les paramètres sont spécifiés à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire. Comprendre ces spécifications est essentiel pour une conception de circuit fiable et l'obtention des performances souhaitées.

2.1 Caractéristiques maximales absolues

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

• Dissipation de puissance (Pd) :Vert : 76 mW, Jaune : 75 mW. C'est la puissance maximale que la LED peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_FP) :Vert : 100 mA, Jaune : 80 mA. Applicable uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1 ms).
• Courant direct continu (I_F) :Vert : 20 mA, Jaune : 30 mA. Le courant de fonctionnement continu recommandé.
• Déclassement :Vert : 0.25 mA/°C, Jaune : 0.4 mA/°C. Le courant direct maximal doit être réduit linéairement au-dessus de 25°C de température ambiante selon ce facteur.
• Tension inverse (V_R) :5 V pour les deux couleurs. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Plage de température :Fonctionnement : -20°C à +80°C ; Stockage : -30°C à +100°C.
• Température de soudage :Résiste à 260°C pendant 5 secondes (IR/Vague) ou 215°C pendant 3 minutes (Phase vapeur).

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de fonctionnement normales (I_F= 20mA).

• Intensité lumineuse (I_V) :Une mesure clé de la luminosité.
  • Vert : Typique 180 mcd (Min. 45 mcd, voir Code de classement).
  • Jaune : Typique 75 mcd (Min. 28 mcd, voir Code de classement).
  • Mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain (courbe CIE).
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés (typique) pour les deux couleurs. C'est l'angle total auquel l'intensité chute à la moitié de sa valeur sur l'axe, indiquant un diagramme de rayonnement large.
• Longueur d'onde de crête (λ_P) :Vert : 525 nm (typique), Jaune : 591 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la puissance optique émise est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Vert : 530 nm (typique), Jaune : 589 nm (typique). La longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, définissant le point de couleur sur le diagramme de chromaticité CIE.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Vert : 35 nm (typique), Jaune : 15 nm (typique). La largeur du spectre d'émission à mi-puissance (FWHM). Les LED jaunes AlInGaP ont généralement un spectre plus étroit que les LED vertes InGaN.
• Tension directe (V_F) :
  • Vert : Typique 3.30 V, Maximum 3.50 V @ 20mA. La tension plus élevée est caractéristique des LED bleues/vertes/blanches à base d'InGaN.
  • Jaune : Typique 2.00 V, Maximum 2.40 V @ 20mA. La tension plus basse est caractéristique des LED rouges/jaunes/oranges à base d'AlInGaP.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 µA @ V_R=5V pour les deux couleurs.
• Capacité (C) :Typique 40 pF @ V_F=0V, f=1MHz pour la puce jaune. Non spécifié pour le vert.

3. Explication du système de classement (binning)

Pour garantir l'uniformité de la luminosité, les LED sont triées en classes de performance. Le LTST-C195TGKSKT utilise un système de classement par intensité lumineuse.

3.1 Classes d'intensité lumineuse

L'intensité est mesurée au courant de test standard de 20mA. Chaque classe a une tolérance de ±15%.

Classes pour la couleur verte :

• Classe P :45.0 mcd (Min) à 71.0 mcd (Max)
• Classe Q :71.0 mcd à 112.0 mcd
• Classe R :112.0 mcd à 180.0 mcd
• Classe S :180.0 mcd à 280.0 mcd

Classes pour la couleur jaune :

• Classe N :28.0 mcd à 45.0 mcd
• Classe P :45.0 mcd à 71.0 mcd
• Classe Q :71.0 mcd à 112.0 mcd
• Classe R :112.0 mcd à 180.0 mcd

Les concepteurs doivent spécifier le code de classe requis lors de la commande pour garantir l'uniformité de luminosité entre plusieurs unités dans une application.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique (Fig.1, Fig.6), les tendances suivantes sont standard pour ce type de LED et peuvent être déduites des données fournies :

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

La relation I-V est exponentielle. La V_Fspécifiée à 20mA fournit un point de fonctionnement. La V_Fplus élevée de la LED verte nécessite une tension d'alimentation plus élevée que la LED jaune pour le même courant. Une résistance limitant le courant est essentielle pour définir correctement le point de fonctionnement et éviter l'emballement thermique.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

L'intensité lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement normale (jusqu'à I_F). Fonctionner au-dessus du courant continu recommandé augmentera la luminosité mais aussi la dissipation de puissance et la température de jonction, réduisant potentiellement la durée de vie et décalant la couleur.

4.3 Dépendance à la température

Le facteur de déclassement (0.25-0.4 mA/°C) indique que le courant maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante augmente. De plus, l'intensité lumineuse de la plupart des LED diminue avec l'augmentation de la température de jonction. Pour l'AlInGaP (jaune), cet effet d'extinction thermique peut être plus prononcé que pour l'InGaN (vert). Une gestion thermique appropriée sur le PCB est conseillée pour les applications haute fiabilité.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Affectation des broches

Le composant a quatre broches (1, 2, 3, 4).

• Puce verte : Connectée aux broches 1 et 3.
• Puce jaune : Connectée aux broches 2 et 4.

Cette configuration permet généralement un contrôle indépendant de chaque couleur. La lentille du boîtier est transparente.

5.2 Dimensions du boîtier et empreinte

La LED est conforme au contour de boîtier SMD standard EIA. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0.10 mm sauf indication contraire. La fiche technique comprend des dessins dimensionnels détaillés du composant lui-même et les empreintes de pastilles de soudure recommandées pour assurer un soudage correct et une stabilité mécanique. Suivre la disposition de pastilles suggérée est essentiel pour obtenir une soudure fiable et un alignement correct pendant la refusion.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profils de soudage par refusion

La fiche technique fournit deux profils de refusion infrarouge (IR) suggérés :

1. Pour processus normal :Un profil standard adapté à la soudure étain-plomb (SnPb).
2. Pour processus sans plomb :Un profil conçu pour les alliages de soudure sans plomb à plus haute température (ex : SAC305). Ce profil a généralement une température de pic plus élevée (conforme à la spécification 260°C pendant 5s).

Le profil comprend les zones de préchauffage, de stabilisation thermique, de refusion et de refroidissement. Contrôler le temps au-dessus du liquidus et la température de pic est vital pour éviter d'endommager le boîtier de la LED ou les fils de liaison internes.

6.2 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après soudage, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. La fiche technique recommande d'immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'isopropanol à température normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le matériau du boîtier.

6.3 Stockage et manipulation

• Précautions ESD :Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). La manipulation doit inclure l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de gants antistatiques et de postes de travail correctement mis à la terre. Des ioniseurs sont recommandés pour neutraliser les charges statiques.
• Sensibilité à l'humidité :Bien que non explicitement classé (ex : MSL), la fiche technique recommande que les LED retirées de leur emballage barrière à l'humidité d'origine soient soudées par refusion dans la semaine. Pour un stockage plus long, elles doivent être conservées dans un conteneur scellé avec un dessiccant ou dans une atmosphère d'azote. Si stockées non emballées pendant plus d'une semaine, un séchage à 60°C pendant 24 heures est recommandé avant l'assemblage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter le phénomène de "pop-corn" pendant la refusion.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le produit est fourni dans une bande porteuse gaufrée standard :

• Taille de la bobine :7 pouces de diamètre.
• Quantité par bobine :4000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Largeur de la bande : 8mm.
• La bande est scellée avec une bande de couverture supérieure. Les spécifications suivent les normes ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs à commande de courant.La règle de conception la plus critique est d'utiliser une résistance limitant le courant en série avec chaque puce LED.

• Circuit recommandé (Modèle A) :Chaque LED (ou chaque puce de couleur dans la LED double) a sa propre résistance limitant le courant dédiée connectée à la tension d'alimentation. Cela garantit une luminosité uniforme en compensant les variations naturelles de la tension directe (V_F) d'une LED à l'autre.
• Non recommandé (Modèle B) :Il est déconseillé de connecter plusieurs LED directement en parallèle avec une seule résistance partagée. De petites différences de V_Fpeuvent provoquer un déséquilibre de courant important, entraînant une luminosité inégale et un risque de surintensité dans la LED ayant la V_F.

la plus basse. La valeur de la résistance (R) est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception conservatrice garantissant que I_Fne dépasse pas la limite même avec une V_F part.

faible.

• 8.2 Scénarios d'application typiquesIndicateurs d'état bicolores :
• Utilisés dans l'électronique grand public, les panneaux de contrôle industriels et les tableaux de bord automobiles pour afficher différents états du système (ex : allumé=vert, veille=jaune, défaut=alterné).Rétroéclairage pour symboles/icônes :
• Éclairage de boutons multifonctions ou d'affichages où la couleur indique la fonction.Éclairage décoratif :

Dans des appareils compacts où l'espace pour plusieurs LED monochromes est limité.

9. Comparaison et différenciation technique

Le principal différentiateur de ce composant est l'intégration de deux matériaux semi-conducteurs chimiquement distincts (InGaN et AlInGaP) dans un seul boîtier. Cela fournit une séparation de couleur claire entre le vert et le jaune, ce qui peut être plus difficile à obtenir avec une LED bicolore à conversion de phosphore unique. Le contrôle indépendant de chaque puce offre une flexibilité de conception non disponible dans une LED bicolore prémélangée avec une anode/cathode commune. Le boîtier EIA assure une large compatibilité d'empreinte dans l'industrie.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Puis-je alimenter simultanément les deux puces (verte et jaune) à leur courant nominal maximal ?

Oui, mais vous devez considérer la dissipation de puissance totale. Si les deux puces sont alimentées à leur courant continu max (Vert 20mA @ ~3.3V = 66mW, Jaune 30mA @ ~2.0V = 60mW), la puissance combinée est d'environ 126mW. Cela dépasse les valeurs Pd individuelles (76mW, 75mW) et probablement la valeur totale du boîtier. Pour un fonctionnement simultané continu, il est conseillé de déclasser les courants pour maintenir la dissipation totale dans des limites sûres, surtout à des températures ambiantes élevées.

10.2 Pourquoi la tension directe est-elle différente pour les deux couleurs ?

La tension directe est une propriété fondamentale de l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. L'InGaN (vert) a une bande interdite plus large (~2.4 eV pour 525nm) que l'AlInGaP (jaune, ~2.1 eV pour 589nm). Une bande interdite plus large nécessite plus d'énergie pour que les électrons la traversent, ce qui se manifeste par une tension directe plus élevée sous le même courant.

10.3 Comment interpréter le code de classement (bin code) dans la référence ?

Le code de classement pour l'intensité lumineuse n'est pas intégré dans la référence de base LTST-C195TGKSKT. La classe d'intensité spécifique (ex : R pour le vert, Q pour le jaune) est généralement indiquée sur l'étiquette de la bobine ou dans la documentation de commande. Vous devez consulter le fournisseur pour spécifier et confirmer la classe souhaitée pour votre commande.

11. Étude de cas pratique de conceptionScénario :

Conception d'un indicateur double état pour un appareil alimenté par USB 5V. Le vert indique "Actif", le jaune indique "En charge".

1. Étapes de conception :Choisir le courant de fonctionnement :_FSélectionner I
2. = 20mA pour les deux couleurs pour une bonne luminosité et longévité.
   • Calculer les résistances limitant le courant :_FPour le Vert (utiliser V_{max = 3.5V) : R}vert
   • = (5V - 3.5V) / 0.020A = 75Ω. Utiliser la valeur standard la plus proche (ex : 75Ω ou 82Ω)._FPour le Jaune (utiliser V_{max = 2.4V) : R}jaune
3. = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130Ω. Utiliser 130Ω ou 120Ω.Puissance nominale des résistances :²P = I_{R. P}vert
4. = (0.02^2)*75 = 0.03W. Une résistance standard 1/10W (0.1W) est suffisante.Commande par microcontrôleur :
5. Connecter les broches cathodes (via les résistances) aux broches GPIO d'un microcontrôleur configuré en drain/source ouvert. Mettre la broche à LOW allume la LED. S'assurer que la broche GPIO du MCU peut absorber/fournir le courant de 20mA.Conception du PCB :

Suivre les dimensions de pastilles recommandées de la fiche technique. Assurer un espacement suffisant entre les pastilles. Placer la LED à l'écart des principales sources de chaleur.

12. Principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans une LED est basée sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. 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 dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. Les matériaux InGaN sont utilisés pour les longueurs d'onde plus courtes (bleu, vert), tandis que les matériaux AlInGaP sont utilisés pour les longueurs d'onde plus longues (rouge, orange, jaune). La lentille en époxy transparente encapsule la puce, fournit une protection mécanique et façonne le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances technologiques

• Le développement des LED SMD comme celle-ci est motivé par les tendances vers la miniaturisation, une efficacité accrue et une plus grande intégration. Les orientations futures peuvent inclure :Efficacité accrue :
• Des améliorations continues dans la croissance épitaxiale et la conception des puces produisent une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique).Ajustement de couleur :
• Les progrès dans la technologie des phosphores et les conceptions multi-puces permettent des points de couleur plus précis et stables, y compris la lumière blanche réglable.Gestion thermique améliorée :
• Nouveaux matériaux et structures de boîtier pour mieux dissiper la chaleur, permettant des courants de commande plus élevés et maintenant les performances à haute température.Intégration intelligente :