Fiche technique LED SMD bicolore LTST-C295KGKFKT - Hauteur 0,55 mm - Tension directe typique 2,0 V - Vert & Orange - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C295KGKFKT est une LED bicolore pour montage en surface (SMD) conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une taille compacte et des performances fiables. Ce produit utilise la technologie avancée de puce AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour ses deux sources lumineuses verte et orange, le tout logé dans un boîtier extra-fin mesurant seulement 0,55 mm de hauteur. Il est conditionné sur bande de 8 mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement à grande vitesse. L'appareil est classé comme produit vert, conforme aux normes RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), et convient à une large gamme d'applications dans l'électronique grand public et industrielle.

1.1 Avantages principaux

Les principaux avantages de cette LED découlent de la combinaison de matériaux avancés et d'un facteur de forme miniaturisé. L'utilisation du matériau semi-conducteur AlInGaP offre une efficacité lumineuse élevée, produisant une sortie lumineuse brillante à partir d'une petite surface de puce. La capacité bicolore dans un seul boîtier économise un espace précieux sur le PCB (Carte à Circuit Imprimé) par rapport à l'utilisation de deux LED monochromes séparées. Son profil ultra-fin est crucial pour les applications avec des limitations de hauteur strictes, comme dans les écrans ultra-fins, les appareils mobiles et les modules de rétroéclairage. De plus, sa compatibilité avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR) permet son intégration en utilisant les lignes d'assemblage standard de technologie de montage en surface (SMT), garantissant un rendement de fabrication élevé et une grande fiabilité.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés dans la fiche technique, expliquant leur importance pour les ingénieurs de conception.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents à l'appareil peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance (P_D) :75 mW par couleur. C'est la quantité maximale de puissance que la LED peut dissiper sous forme de chaleur. Dépasser cette valeur, typiquement en la pilotant avec un courant trop élevé ou dans une température ambiante élevée, peut entraîner une surchauffe, une dégradation accélérée du matériau semi-conducteur et, finalement, une panne.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA (à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion de 0,1 ms). Cette valeur est pour un fonctionnement en impulsions, souvent utilisé dans les circuits de multiplexage ou pour obtenir de brèves périodes de luminosité très élevée. Le faible cycle de service et la courte largeur d'impulsion sont essentiels pour empêcher la température de jonction de monter excessivement pendant l'impulsion.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme. Concevoir le circuit de pilotage pour fonctionner à ou en dessous de ce courant est crucial pour garantir la durée de vie spécifiée de la LED et maintenir des caractéristiques optiques stables.
• Tension inverse (V_R) :5 V. Les LED ne sont pas conçues pour supporter une polarisation inverse significative. Dépasser cette tension peut provoquer une rupture soudaine de la jonction PN, entraînant une panne immédiate et catastrophique. La conception du circuit doit garantir que la LED n'est pas soumise à des tensions inverses, souvent en utilisant des diodes de protection en série dans les scénarios d'alimentation CA ou bipolaires.
• Température de fonctionnement et de stockage :-30°C à +85°C et -40°C à +85°C, respectivement. Ces plages définissent les conditions environnementales que l'appareil peut supporter pendant l'utilisation et lorsqu'il est hors tension. Fonctionner près ou au-delà de la limite supérieure réduira la sortie lumineuse et la durée de vie.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C) et représentent les performances typiques de l'appareil.

• Intensité lumineuse (I_V) :Pour la LED verte, la valeur typique est de 35,0 mcd à 20 mA, avec un minimum de 18,0 mcd. Pour la LED orange, la valeur typique est de 90,0 mcd à 20 mA, avec un minimum de 28,0 mcd. L'émetteur orange est intrinsèquement plus efficace dans le système de matériau AlInGaP, ce qui donne une sortie typique plus élevée. Les valeurs minimales sont cruciales pour les concepteurs qui doivent garantir un certain niveau de luminosité dans leur application.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés (typique pour les deux couleurs). Cet angle de vision large indique un diagramme de rayonnement lambertien ou quasi-lambertien, où l'intensité lumineuse est relativement uniforme sur une large zone. C'est idéal pour les voyants d'état généraux et le rétroéclairage où la visibilité sous plusieurs angles est requise, contrairement à une LED à faisceau étroit utilisée pour focaliser la lumière.
• Longueur d'onde de crête et dominante (λ_P, λ_d) :La LED verte a une longueur d'onde de crête typique de 574 nm et une longueur d'onde dominante de 571 nm. La LED orange a une longueur d'onde de crête typique de 611 nm et une longueur d'onde dominante de 605 nm. La longueur d'onde dominante est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain et est le paramètre clé pour la spécification de la couleur. La légère différence entre la longueur d'onde de crête et dominante est due à la forme du spectre d'émission.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Approximativement 15 nm pour le vert et 17 nm pour l'orange. Ce paramètre, également appelé Largeur à Mi-Hauteur (FWHM), décrit la pureté spectrale de la lumière. Une largeur plus étroite indique une couleur plus monochromatique (pure). Ces valeurs sont typiques pour les LED AlInGaP et offrent une bonne saturation des couleurs.
• Tension directe (V_F) :2,0 V typique, 2,4 V maximum à 20 mA pour les deux couleurs. Cette faible tension directe est bénéfique car elle réduit la consommation d'énergie et la charge thermique. Le circuit de pilotage (généralement une source de courant constant ou une résistance de limitation de courant) doit être conçu pour s'adapter au V_F maximum afin de garantir que le courant souhaité est délivré dans toutes les conditions, y compris les variations d'un appareil à l'autre et les effets de la température.
• Courant inverse (I_R) :10 µA maximum à 5 V. C'est le faible courant de fuite qui circule lorsque l'appareil est polarisé en inverse dans sa limite maximale. Une valeur significativement plus élevée que celle-ci pourrait indiquer une jonction endommagée.

3. Explication du système de classement (binning)

La fiche technique inclut des codes de classement pour l'intensité lumineuse et la longueur d'onde dominante, essentiels pour les applications nécessitant une cohérence de couleur ou de luminosité.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Les LED sont triées (classées) après fabrication en fonction de leur sortie lumineuse mesurée. Pour la LED verte, les classes vont de \"M\" (18,0-28,0 mcd) à \"Q\" (71,0-112,0 mcd). Pour la LED orange, les classes vont de \"N\" (28,0-45,0 mcd) à \"R\" (112,0-180,0 mcd). Chaque classe a une tolérance de +/-15%. Lors de la commande, spécifier une classe plus étroite (par exemple, uniquement \"P\" et \"Q\") garantit une luminosité plus uniforme sur plusieurs unités dans un assemblage, ce qui est vital pour les affichages multi-LED ou les réseaux de rétroéclairage. L'utilisation de LED d'une seule classe est recommandée pour une cohérence visuelle optimale.

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

Les LED vertes sont également classées par longueur d'onde dominante en codes \"C\" (567,5-570,5 nm), \"D\" (570,5-573,5 nm) et \"E\" (573,5-576,5 nm), avec une tolérance de +/-1 nm par classe. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une teinte de vert très spécifique, ce qui est important pour les indicateurs codés par couleur ou pour correspondre à une charte graphique d'entreprise ou de produit spécifique. La longueur d'onde de la LED orange est spécifiée comme typique uniquement, indiquant moins de variation ou que le classement n'est pas proposé pour ce paramètre.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par exemple, Fig.1, Fig.6), leurs implications sont standard pour la technologie LED.

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

La caractéristique I-V d'une LED est exponentielle. Une petite augmentation de la tension directe au-delà du point de \"seuil de conduction\" entraîne une forte augmentation du courant. C'est pourquoi les LED doivent être pilotées par une source de courant constant ou avec une résistance de limitation de courant en série ; une alimentation à tension constante entraînerait un emballement thermique et la destruction. Le V_F typique de 2,0 V à 20 mA fournit le point de fonctionnement pour cette conception.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

L'intensité lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement normale. Cependant, l'efficacité (lumens par watt) diminue souvent à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la chaleur et d'autres processus de recombinaison non radiatifs. Fonctionner à ou en dessous du 20 mA continu recommandé garantit une efficacité et une longévité optimales.

4.3 Dépendance à la température

Les performances des LED sont fortement dépendantes de la température. Lorsque la température de jonction augmente : La Tension directe (V_F) diminue légèrement. L'Intensité lumineuse diminue significativement. Pour les LED AlInGaP, la sortie lumineuse peut chuter d'environ 0,5 à 1,0 % par °C d'augmentation de la température de jonction. La Longueur d'onde dominante peut se décaler légèrement (typiquement vers des longueurs d'onde plus longues pour l'AlInGaP). Une gestion thermique efficace sur le PCB, comme l'utilisation de vias thermiques ou d'un plan de cuivre, est cruciale pour maintenir des performances optiques stables, en particulier dans les applications à haute puissance ou à température ambiante élevée.

4.4 Distribution spectrale

Le graphique spectral référencé montrerait un seul pic relativement étroit pour chaque couleur, caractéristique du matériau AlInGaP. L'absence de pics secondaires ou d'un spectre large confirme la pureté de couleur de l'appareil, ce qui est souhaitable pour les applications nécessitant des couleurs saturées.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

L'appareil est conforme à un contour de boîtier standard EIA. La caractéristique mécanique clé est sa hauteur de 0,55 mm. L'affectation des broches est clairement définie : les broches 1 et 3 sont pour la LED verte, et les broches 2 et 4 sont pour la LED orange. Cette conception à quatre pastilles permet un contrôle indépendant des deux couleurs. La polarité est indiquée par la numérotation des broches ; typiquement, l'anode est connectée à l'alimentation positive via le circuit de pilotage, et la cathode est connectée à la masse ou au puits de courant.

5.2 Conception recommandée des pastilles de soudure

La fiche technique fournit les dimensions suggérées pour les pastilles de soudure. Suivre ces recommandations est crucial pour obtenir des joints de soudure fiables pendant la refusion. La conception de la pastille affecte la forme du ménisque de soudure, ce qui influence la résistance mécanique et la conduction thermique loin de la LED. Une pastille bien conçue assure un bon auto-alignement pendant la refusion et empêche l'effet \"tombstoning\" (où une extrémité du composant se soulève de la pastille).

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion infrarouge

L'appareil est entièrement compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR) ou convection, qui est la norme pour l'assemblage SMT. La fiche technique fournit un profil suggéré conforme aux normes JEDEC pour la soudure sans plomb. Les paramètres clés incluent : Une zone de préchauffage (150-200°C) pour augmenter lentement la température et activer le flux. Une température de pic ne dépassant pas 260°C. Un temps au-dessus du liquidus (typiquement 217°C pour la soudure SnAgCu) de 10 secondes maximum. Le temps total de la température ambiante au pic et retour doit être contrôlé pour minimiser la contrainte thermique sur le boîtier plastique et la puce semi-conductrice.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire pour la réparation ou le prototypage, une extrême prudence est de mise. La recommandation est d'utiliser un fer à souder à une température maximale de 300°C et de limiter le temps de contact à 3 secondes par pastille. Une chaleur excessive ou un contact prolongé peut faire fondre la lentille plastique, endommager les fils de liaison à l'intérieur du boîtier ou décoller le matériau de fixation de la puce.

6.3 Conditions de stockage et de manipulation

Les LED sont des dispositifs sensibles à l'humidité (MSD). Le boîtier plastique peut absorber l'humidité de l'air, qui peut se transformer en vapeur pendant le processus de refusion à haute température, provoquant des fissures internes ou l'effet \"popcorn\". La fiche technique spécifie : Les emballages scellés doivent être stockés à ≤30°C et ≤90% HR et utilisés dans un délai d'un an. Une fois ouverts, les LED doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% HR. Les composants exposés à l'air ambiant pendant plus d'une semaine doivent être séchés à 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité. Une manipulation appropriée inclut également des précautions contre les décharges électrostatiques (ESD). Bien que moins sensibles que certaines CI, les LED peuvent être endommagées par l'ESD. L'utilisation de bracelets antistatiques mis à la terre, de tapis antistatiques et d'équipements correctement mis à la terre est recommandée.

6.4 Nettoyage

Le nettoyage après soudure, si nécessaire, ne doit être effectué qu'avec les solvants spécifiés. La fiche technique recommande l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent attaquer le matériau de la lentille plastique, provoquant un ternissement, des fissures ou une décoloration, ce qui dégraderait gravement les performances optiques.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

L'appareil est fourni dans une bande porteuse gaufrée avec une bande de protection, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. La quantité standard par bobine est de 4000 pièces. Une quantité minimale de commande de 500 pièces est spécifiée pour les bobines restantes. Les dimensions de la bande et l'espacement des poches sont conformes aux spécifications ANSI/EIA-481, garantissant la compatibilité avec les chargeurs SMT standard. La conception de la bande inclut des repères d'orientation et des trous d'entraînement pour un avancement mécanique précis.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

La capacité bicolore et le profil fin rendent cette LED adaptée à de nombreuses applications : Indicateurs d'état : Un seul composant peut afficher deux états (par exemple, vert pour \"allumé/prêt\", orange pour \"veille/avertissement\"). Rétroéclairage pour claviers et interrupteurs : Son large angle de vision et sa luminosité sont idéaux pour éclairer les symboles sur les panneaux de commande. Électronique grand public : Utilisée dans les smartphones, tablettes, wearables et télécommandes où l'espace est limité. Éclairage intérieur automobile : Pour les indicateurs de tableau de bord ou l'éclairage d'ambiance (sous réserve de qualification pour des grades automobiles spécifiques). Appareils portables : Les appareils alimentés par batterie bénéficient de sa faible tension directe, ce qui minimise la consommation d'énergie.

8.2 Considérations de conception

Limitation de courant : Utilisez toujours un pilote à courant constant ou une résistance série calculée en fonction de la tension d'alimentation et du V_F maximum de la LED. Gestion thermique : Assurez-vous que la conception du PCB fournit un chemin thermique adéquat, surtout si le pilotage est proche du courant maximum. Considérez la résistance thermique de la jonction de la LED à l'environnement ambiant. Protection ESD : Intégrez des diodes de protection ESD sur les lignes de signal pilotant la LED si elles sont exposées aux interfaces utilisateur. Conception optique : Le large angle de vision peut nécessiter des guides de lumière ou des diffuseurs si un diagramme de faisceau spécifique est nécessaire. Pour le mélange de couleurs (si les deux LED sont pilotées simultanément), comprenez que la perception humaine de la couleur mélangée (par exemple, une teinte jaunâtre à partir du vert+orange) est non linéaire.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux anciennes technologies LED comme le GaP standard (Phosphure de Gallium) ou le GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), la puce AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée, produisant une sortie lumineuse plus brillante pour le même courant de pilotage. Comparée à certaines LED blanches basées sur des puces bleues avec phosphore, ces LED monochromatiques offrent une pureté de couleur supérieure et généralement une efficacité plus élevée dans leur bande de couleur spécifique. Le principal différentiateur de cette référence spécifique est la combinaison de deux couleurs distinctes et efficaces dans un boîtier ultra-fin standard de l'industrie qui supporte l'assemblage par refusion complet. Cette intégration réduit le nombre de composants, le temps d'assemblage et l'espace sur la carte par rapport à l'utilisation de deux LED discrètes.

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

Q : Puis-je piloter les LED verte et orange en même temps ?

R : Oui, elles sont électriquement indépendantes. Cependant, vous devez vous assurer que la dissipation de puissance totale (I_F* V_F pour chaque LED, plus les pertes du pilote) ne dépasse pas la capacité thermique du PCB et les limites propres de l'appareil. Piloter les deux à pleins 20 mA simultanément dissipe environ 80 mW, ce qui est supérieur à la valeur nominale de 75 mW par couleur mais peut être acceptable si le cycle de service est faible ou si la gestion thermique est excellente. Consultez les calculs thermiques pour votre conception spécifique.

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

R : La Longueur d'onde de crête (λ_P) est la longueur d'onde à laquelle la distribution de puissance spectrale est maximale. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur pour un observateur humain standard. λ_d est calculée à partir des coordonnées chromatiques CIE et est le paramètre le plus pertinent pour spécifier la couleur perçue.

Q : Comment interpréter les codes de classement lors de la passation d'une commande ?

R : Pour garantir la cohérence, spécifiez la classe d'intensité lumineuse souhaitée (par exemple, \"P\") et, pour le vert, la classe de longueur d'onde dominante (par exemple, \"D\"). Cela indique au fabricant de fournir des pièces qui se situent dans ces plages de performance spécifiques. Ne pas spécifier de classes peut entraîner la réception de pièces de n'importe quelle classe de production, conduisant à une variation potentielle dans votre produit final.

Q : Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

R : Pour un fonctionnement au courant continu maximum (20 mA) dans un environnement ambiant intérieur typique (25°C), un dissipateur thermique dédié n'est généralement pas nécessaire si le PCB a une surface de cuivre modeste connectée aux pastilles thermiques de la LED. Cependant, pour des températures ambiantes élevées, des espaces clos, ou si le pilotage se fait avec des impulsions qui dépassent la valeur nominale continue, une analyse thermique est nécessaire. La température de jonction doit être maintenue aussi basse que possible pour une sortie lumineuse et une durée de vie maximales.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Exemple 1 : Indicateur d'état d'alimentation bicolore :Dans un adaptateur secteur, la LED peut être connectée pour afficher le vert lorsqu'un appareil est complètement chargé et tire un courant minimal (contrôlé par le CI de charge), et l'orange lorsque l'appareil est en charge active. Un simple microcontrôleur ou circuit logique peut basculer entre le pilotage des paires de broches (1,3) et (2,4).

Exemple 2 : Rétroéclairage avec animation :Dans un périphérique de jeu, plusieurs LED LTST-C295KGKFKT peuvent être disposées en réseau. En modulant indépendamment la largeur d'impulsion (PWM) des canaux vert et orange de chaque LED, un microcontrôleur peut créer des effets d'éclairage dynamiques changeant de couleur et respirants, le tout dans une contrainte de profil très fin.

Exemple 3 : Indicateur de force du signal :Dans un module sans fil, la LED verte pourrait indiquer un signal fort (pilotée à plein courant), la LED orange pourrait indiquer un signal faible (pilotée à plein courant), et les deux LED pilotées simultanément à des courants réduits pourraient créer une couleur jaune intermédiaire pour indiquer un niveau de signal moyen, fournissant trois états distincts à partir d'un seul composant.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les Diodes Électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par un processus appelé électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction PN du matériau semi-conducteur (dans ce cas, l'AlInGaP), 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 (électrons et trous) se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'AlInGaP, cette énergie est libérée principalement sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur, qui est conçue pendant le processus de croissance cristalline. Les couleurs verte et orange dans cet appareil sont obtenues en variant légèrement la composition des atomes d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure dans les puces respectives, ce qui change l'énergie de la bande interdite et donc la couleur de la lumière émise.

13. Tendances technologiques

La tendance générale dans la technologie LED SMD continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance accrue et une miniaturisation encore plus poussée. Il y a également une forte impulsion vers une amélioration de la restitution des couleurs et de la cohérence des couleurs pour les applications d'éclairage. Pour les LED d'indication et de rétroéclairage, la tendance inclut l'intégration de plus de fonctionnalités dans le boîtier, telles que des résistances de limitation de courant intégrées, des pilotes CI pour l'adressabilité (comme les \"LED intelligentes\" de type WS2812), et même plusieurs couleurs au-delà du bicolore (par exemple, RVB). La poussée pour les écrans ultra-fins et flexibles stimule également le développement de profils de boîtier encore plus fins et de LED sur substrats flexibles. L'utilisation de matériaux avancés comme le GaN-sur-Si (Nitrures de Gallium sur Silicium) et la technologie micro-LED représente la pointe de la technologie pour les futurs affichages haute luminosité et miniaturisés.