Fiche technique LTST-C155KGJRKT - LED SMD bicolore - Dimensions du boîtier - Vert/Rouge - 20mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED à montage en surface (SMD) bicolore. Le composant intègre deux puces semi-conductrices AlInGaP distinctes dans un seul boîtier, permettant l'émission de lumière verte et rouge. Cette conception est optimisée pour les applications nécessitant une indication bicolore ou un affichage d'état compact avec un encombrement minimal. Le dispositif est conforme aux directives RoHS et est classé comme produit vert.

La LED est fournie dans un conditionnement standard de l'industrie, spécifiquement sur une bande de 8 mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre. Ce format garantit la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatique pick-and-place à grande vitesse couramment utilisés dans la fabrication électronique moderne. Le boîtier est également conçu pour résister aux processus de soudure par refusion standard infrarouge (IR) et en phase vapeur, facilitant son intégration dans les assemblages de cartes de circuits imprimés (PCB).

2. Interprétation 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 (P_D) :75 mW par puce (Vert et Rouge). Ce paramètre limite la puissance électrique totale pouvant être convertie en chaleur dans la puce LED. Dépasser cette valeur risque un emballement thermique et une dégradation du matériau semi-conducteur.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA, spécifié sous un cycle de service de 1/10 avec une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Cette valeur nominale est uniquement pour un fonctionnement en impulsions et permet de brèves périodes de haute luminosité, comme dans les applications stroboscopiques ou de signalisation.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA DC. C'est le courant d'état stable maximal recommandé pour un fonctionnement continu. C'est le paramètre principal pour concevoir le circuit d'alimentation de la LED.
• Déclassement du courant :Déclassement linéaire de 0,4 mA/°C à partir de 25°C. Lorsque la température ambiante (T_a) augmente, le courant continu maximal autorisé doit être réduit proportionnellement pour éviter de dépasser la limite de température de jonction.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage et une défaillance catastrophique de la puce LED.
• Température de fonctionnement & de stockage :-55°C à +85°C. Le dispositif peut être stocké et fonctionner dans cette plage de température industrielle complète.
• Tolérance à la température de soudure :Le boîtier peut résister à une soudure à la vague ou IR à 260°C pendant 5 secondes, ou à une soudure en phase vapeur à 215°C pendant 3 minutes, confirmant son aptitude aux processus d'assemblage sans plomb (Pb-free).

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (T_a=25°C, I_F=20mA) et définissent la performance typique du dispositif.

• Intensité lumineuse (I_V) :La puce verte a une intensité typique de 35,0 mcd (millicandela), tandis que la puce rouge est typiquement plus lumineuse à 45,0 mcd, avec un minimum de 18,0 mcd pour les deux. L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique (CIE) de l'œil humain.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés (typique). Cet angle de vision large, défini comme l'angle total où l'intensité tombe à la moitié de sa valeur sur l'axe, rend cette LED adaptée aux applications nécessitant une large visibilité.
• Longueur d'onde de crête (λ_P) :Vert : 574 nm (typique), Rouge : 639 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Vert : 571 nm (typique), Rouge : 631 nm (typique). Dérivée du diagramme de chromaticité CIE, c'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur de la lumière.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Vert : 15 nm (typique), Rouge : 20 nm (typique). Cela indique la pureté spectrale de la lumière émise ; une largeur de bande plus étroite indique une couleur plus saturée.
• Tension directe (V_F) :2,0 V (typique), 2,4 V (maximum) pour les deux couleurs à 20mA. C'est un paramètre critique pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R) :10 µA (maximum) à V_R=5V, indiquant de bonnes caractéristiques de diode avec une fuite minimale.
• Capacité (C) :40 pF (typique) à une polarisation de 0V et 1 MHz. Cette faible capacité est bénéfique pour les applications de commutation ou de multiplexage haute fréquence.

3. Explication du système de tri

Les LED sont triées en catégories de performance pour assurer l'uniformité au sein d'un lot de production. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques d'intensité ou de couleur.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Les puces verte et rouge sont triées de manière identique pour l'intensité lumineuse à 20mA. Les codes de tri (M, N, P, Q) représentent des plages croissantes d'intensité minimale et maximale. Par exemple, le tri 'M' couvre 18,0 à 28,0 mcd, tandis que le tri 'Q' couvre 71,0 à 112,0 mcd. Une tolérance de ±15% est appliquée au sein de chaque tri pour tenir compte des variations de mesure et de production.

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

Les LED vertes sont en outre triées par longueur d'onde dominante pour contrôler l'uniformité de la couleur. Trois tris sont définis : 'C' (567,5-570,5 nm), 'D' (570,5-573,5 nm) et 'E' (573,5-576,5 nm). Une tolérance serrée de ±1 nm est maintenue pour chaque tri, garantissant une teinte verte uniforme sur les dispositifs du même tri.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par ex. Fig.1, Fig.6), leur interprétation typique est cruciale pour la conception.

• Courbe I-V :La tension directe (V_F) présente une relation logarithmique avec le courant direct (I_F). Une petite augmentation de V_Fentraîne une forte augmentation de I_F, c'est pourquoi une alimentation à courant constant est essentielle pour une sortie lumineuse stable.
• Intensité lumineuse vs. Courant :L'intensité est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement normale (jusqu'au courant continu nominal). Cependant, l'efficacité peut chuter à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la chaleur.
• Caractéristiques de température :L'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. La tension directe a également un coefficient de température négatif, ce qui signifie que V_Fdiminue légèrement lorsque la température augmente. Le facteur de déclassement de 0,4 mA/°C est appliqué pour gérer les effets thermiques.
• Distribution spectrale :Le spectre d'émission des LED AlInGaP est relativement étroit et de forme gaussienne, centré autour de la longueur d'onde de crête. La longueur d'onde dominante est calculée à partir de ce spectre et des fonctions de correspondance des couleurs CIE.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dispositif et assignation des broches

La LED présente un verre d'objectif transparent. La puce bicolore interne a une assignation de broches spécifique : les broches 1 et 3 sont assignées à la puce AlInGaP verte, tandis que les broches 2 et 4 sont assignées à la puce AlInGaP rouge. Cette configuration permet un contrôle indépendant de chaque couleur.

5.2 Dimensions du boîtier et de la bande/rouleau

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier standard EIA. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,10 mm sauf indication contraire. Le composant est conditionné sur une bande porteuse en relief de 8 mm de large, qui est enroulée sur des bobines de 7 pouces (environ 178 mm) de diamètre. Des dessins mécaniques détaillés pour le contour du dispositif, le motif de pastille PCB suggéré et les dimensions de la bande/bobine sont inclus pour guider la conception du PCB et la configuration de l'assemblage.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profils de refusion recommandés

Deux profils de soudure par refusion infrarouge (IR) sont suggérés : un pour le processus de soudure standard (étain-plomb) et un pour le processus de soudure sans plomb (Pb-free). Le profil sans plomb est spécifiquement calibré pour être utilisé avec une pâte à souder SnAgCu (étain-argent-cuivre). Les paramètres clés incluent une montée en température contrôlée, un temps défini au-dessus du liquidus, une température de pic (typiquement 240-260°C max) et une vitesse de refroidissement contrôlée pour minimiser la contrainte thermique sur le composant.

6.2 Stockage et manipulation

Les LED doivent être stockées dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 70% d'humidité relative. Les composants retirés de leur emballage d'origine barrière à l'humidité doivent être soudés par refusion dans la semaine. Pour un stockage plus long hors de l'emballage d'origine, ils doivent être conservés dans un récipient scellé avec un dessiccant ou dans une atmosphère d'azote. S'ils sont stockés plus d'une semaine, une cuisson à environ 60°C pendant au moins 24 heures est recommandée avant la soudure pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudure est nécessaire, seuls des solvants alcooliques spécifiés comme l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique doivent être utilisés. Les LED doivent être immergées à température normale pendant moins d'une minute. L'utilisation de nettoyants chimiques non spécifiés ou agressifs peut endommager le verre d'objectif en plastique et le matériau du boîtier.

7. Conditionnement et informations de commande

Le conditionnement standard est de 3000 pièces par bobine de 7 pouces. Une quantité minimale de commande de 500 pièces s'applique pour les quantités restantes. Le système de bande et bobine est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481-1-A. Les spécifications clés de la bande incluent : les poches de composants vides sont scellées avec une bande de couverture, et un maximum de deux composants manquants consécutifs ("lampes manquantes") est autorisé par bobine, conformément à la norme.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED bicolore est idéale pour les applications d'état et d'indicateur où l'espace est limité et où plusieurs états doivent être communiqués. Exemples : indicateurs d'alimentation/état sur l'électronique grand public (par ex. charge/veille), feux de signalisation bicolores sur les panneaux de contrôle industriel, affichages d'état sur les équipements réseau et rétroéclairage pour les touches à membrane ou les icônes nécessitant deux couleurs.

8.2 Considérations de conception et méthode d'alimentation

Critique :Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Pour assurer une luminosité uniforme, en particulier lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, une résistance de limitation de courant en série doit être utilisée pourchaqueLED ou chaque canal de couleur. Le circuit recommandé (Circuit A) montre une résistance en série avec la LED. Évitez de connecter directement plusieurs LED en parallèle sans résistances individuelles (Circuit B), car de petites variations dans leurs caractéristiques de tension directe (V_F) entraîneront des différences significatives dans le partage du courant et, par conséquent, dans la luminosité.

Le courant d'alimentation doit être défini en fonction de la luminosité requise et des valeurs maximales absolues, en tenant compte de tout déclassement nécessaire pour des températures ambiantes élevées.

8.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

La LED est sensible aux décharges électrostatiques. Pour prévenir les dommages ESD pendant la manipulation et l'assemblage :

• Le personnel doit porter des bracelets de mise à la terre ou des gants antistatiques.
• Tous les équipements, postes de travail et rayonnages de stockage doivent être correctement mis à la terre.
• Un ioniseur peut être utilisé pour neutraliser la charge statique qui peut s'accumuler sur le verre d'objectif en plastique.

9. Comparaison et différenciation technique

La principale caractéristique distinctive de ce composant est l'intégration de deux puces AlInGaP haute performance (Vert et Rouge) dans un seul boîtier SMD compact. La technologie AlInGaP offre une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité thermique pour les couleurs rouge et ambre par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP. La combinaison d'un large angle de vision de 130 degrés et d'un contrôle de broche indépendant pour chaque couleur offre une flexibilité de conception non disponible avec les LED monochromes ou les LED bicolores pré-mélangées avec anode/cathode commune. Sa compatibilité avec l'assemblage automatisé et les processus de refusion sans plomb en fait une solution moderne et industrialisable.

10. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

Q : Puis-je alimenter les LED Verte et Rouge simultanément à leur pleine capacité de 30mA chacune ?

R : Non. La valeur maximale absolue pour la dissipation de puissance totale est de 75 mW par puce. Alimenter les deux à 30mA avec un V_Ftypique de 2,0V donne 60 mW par puce (P=I*V), ce qui est dans la limite. Cependant, si le V_Fest à son maximum de 2,4V, la puissance devient 72 mW, très proche de la limite. Pour un fonctionnement fiable à long terme, en particulier à des températures ambiantes plus élevées, il est conseillé de déclasser le courant lors de l'alimentation continue des deux couleurs.

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 (λ_P) est la longueur d'onde physique où la LED émet le plus de puissance optique. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée basée sur la façon dont l'œil humain perçoit la couleur de ce spectre. Pour une source monochromatique, elles sont identiques. Pour les LED avec une certaine largeur spectrale, λ_dest la longueur d'onde unique qui semblerait avoir la même couleur. λ_dest plus pertinente pour la spécification de couleur dans les applications d'affichage.

Q : Comment sélectionner la valeur correcte de la résistance de limitation de courant ?

R : Utilisez la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_{F_LED}) / I_{F_souhaité}. Utilisez le V_Fmaximum de la fiche technique (2,4V) pour une conception conservatrice qui garantit que le courant ne dépasse jamais la cible même avec des variations entre composants. Par exemple, avec une alimentation de 5V et un I_Fcible de 20mA : R = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohms. La valeur standard la plus proche (par ex. 120 ou 150 Ohms) peut être utilisée, en recalculant le courant réel.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Indicateur d'état double pour un appareil portable

Un concepteur crée un multimètre compact portatif. Un seul indicateur est nécessaire pour afficher trois états : Éteint, Mesure (Vert) et Erreur/Batterie faible (Rouge). L'utilisation du LTST-C155KGJRKT économise de l'espace sur la carte par rapport à l'utilisation de deux LED séparées.

Mise en œuvre :Le microcontrôleur (MCU) a deux broches GPIO configurées comme sorties à drain ouvert. Chaque broche est connectée à la cathode d'une couleur via une résistance de limitation de courant (calculée comme ci-dessus). Les anodes des deux couleurs de LED sont connectées à la ligne 3,3V du système. Pour activer le Vert, le MCU met la broche GPIO Verte à un niveau bas. Pour activer le Rouge, il met la broche GPIO Rouge à un niveau bas. Pour éteindre la LED, les deux broches GPIO sont mises dans un état haute impédance. Ce circuit fournit un contrôle indépendant avec un minimum de composants.

Considération :Le concepteur doit s'assurer que les broches GPIO du MCU peuvent absorber le courant LED requis (par ex. 20mA). Sinon, un simple interrupteur à transistor peut être ajouté. Le large angle de vision garantit que l'indicateur est visible sous différents angles pendant la manipulation de l'appareil.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons de la région de type n se recombinent avec les trous de la région de type p, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. Ce dispositif utilise l'AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour les deux puces, un système de matériau connu pour sa haute efficacité dans les régions spectrales rouge, orange, ambre et verte. Le verre d'objectif "transparent" n'est pas diffusant, permettant au motif lumineux intrinsèque et hautement directionnel de la puce d'être émis, ce qui donne l'angle de vision large spécifié.

13. Tendances de développement

La tendance pour les LED indicatrices continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par unité de puissance électrique), des tailles de boîtier plus petites pour des dispositions PCB plus denses et une meilleure uniformité des couleurs grâce à un tri plus serré. Il y a également une intégration croissante de plusieurs puces (RVG, bicolore) dans des boîtiers uniques pour permettre des capacités multicolores et de mélange de couleurs dans un facteur de forme compact. De plus, la compatibilité avec des réglementations environnementales de plus en plus strictes (RoHS, REACH) et les processus d'assemblage sans plomb à haute température reste une exigence fondamentale. Le développement de nouveaux matériaux semi-conducteurs et de phosphores continue d'élargir la gamme de couleurs et l'efficacité des LED à travers le spectre visible.