Fiche technique LED SMD bicolore LTST-C195TBTGKT - Format 1,6x0,8x0,55mm - Bleu 3,8V / Vert 2,4V - 76mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C195TBTGKT est une diode électroluminescente (LED) bicolore pour montage en surface (SMD), conçue pour les applications électroniques modernes à espace limité. Il intègre deux puces semi-conductrices distinctes dans un boîtier unique et ultra-compact : une puce InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) pour l'émission bleue et une puce InGaN pour l'émission verte. Cette configuration permet de générer deux couleurs primaires à partir d'un seul composant, autorisant l'indication d'état, le rétroéclairage et l'éclairage décoratif avec un encombrement minimal.

Les principaux avantages de ce produit incluent son profil exceptionnellement fin de seulement 0,55mm, crucial pour des applications comme les affichages ultra-fins, les appareils mobiles et la technologie portable. Il est fabriqué en tant que produit vert, conforme aux normes ROHS (Restriction des Substances Dangereuses), garantissant l'absence de substances comme le plomb, le mercure et le cadmium. Le composant est conditionné sur bande de 8mm enroulée sur bobines de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement rapide utilisés en production de masse. Sa conception est également compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge (IR), standard pour les lignes d'assemblage de technologie de montage en surface (SMT).

1.1 Assignation des broches et lentille

Le composant dispose d'une lentille transparente, qui ne diffuse ni ne colore la lumière, permettant l'émission de la couleur pure de la puce (bleue ou verte). L'assignation des broches est cruciale pour une conception de circuit correcte. Pour le LTST-C195TBTGKT, la puce LED bleue est connectée aux broches 1 et 3, tandis que la puce LED verte est connectée aux broches 2 et 4. Cette configuration anode/cathode indépendante permet de contrôler chaque couleur séparément par le circuit de commande.

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 composant peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti. Pour les deux puces, bleue et verte :

• Dissipation de puissance (Pd) :76 mW. C'est la perte de puissance maximale admissible sous forme de chaleur. La dépasser peut entraîner une surchauffe et une dégradation accélérée.
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1ms. Il est utilisé pour des flashs brefs et de haute intensité.
• Courant direct continu (I_F) :20 mA. C'est le courant direct continu recommandé pour un fonctionnement normal, équilibrant luminosité et longévité.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-20°C à +80°C. Le fonctionnement du composant est garanti dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-30°C à +100°C.
• Condition de soudage infrarouge :Résiste à une température de pic de 260°C pendant 10 secondes, ce qui correspond aux profils de refusion typiques sans plomb (Pb-free).

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à une température ambiante (T_a) de 25°C et un courant direct (I_F) de 20 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :Une mesure de la puissance lumineuse perçue. Pour le Bleu : Minimum 28,0 mcd, Valeur typique non spécifiée, Maximum 180 mcd. Pour le Vert : Minimum 45,0 mcd, Valeur typique non spécifiée, Maximum 280 mcd. La puce verte est intrinsèquement plus efficace en termes de sensibilité de l'œil humain.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés (typique pour les deux couleurs). Cet angle de vision large indique un motif d'émission de type Lambertien, adapté aux applications nécessitant un éclairage de zone large plutôt qu'un faisceau focalisé.
• Longueur d'onde d'émission de pic (λ_P) :La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale. Bleu : 468 nm (typique). Vert : 525 nm (typique).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :La longueur d'onde unique qui définit la couleur perçue sur le diagramme de chromaticité CIE. Bleu : 470 nm (typique). Vert : 530 nm (typique). Cette valeur est plus pertinente pour la spécification de couleur que la longueur d'onde de pic.
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :La largeur de bande du spectre émis à la moitié de son intensité maximale. Bleu : 25 nm (typique). Vert : 17 nm (typique). Une demi-largeur plus étroite indique une couleur spectralement plus pure.
• Tension directe (V_F) :La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle fonctionne au courant spécifié. Bleu : Typique 3,30V, Maximum 3,80V. Vert : Typique 2,00V, Maximum 2,40V. Cette différence est due aux énergies de bande interdite différentes des matériaux semi-conducteurs. Elle est critique pour la conception du pilote, surtout lors de l'alimentation des deux couleurs à partir de la même tension d'alimentation.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 μA à une Tension inverse (V_R) de 5V. Les LED ne sont pas conçues pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre sert uniquement à caractériser la fuite.

3. Explication du système de classement

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en classes de performance basées sur l'intensité lumineuse. Cela permet aux concepteurs de sélectionner un grade de luminosité adapté à leur application.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Le code de classe est une lettre définissant une plage d'intensité min/max. La tolérance au sein de chaque classe est de +/-15%.

Pour la puce Bleue (mesurée en mcd @ 20mA) :

• Classe N : 28,0 – 45,0 mcd
• Classe P : 45,0 – 71,0 mcd
• Classe Q : 71,0 – 112,0 mcd
• Classe R : 112,0 – 180,0 mcd

Pour la puce Verte (mesurée en mcd @ 20mA) :

• Classe P : 45,0 – 71,0 mcd
• Classe Q : 71,0 – 112,0 mcd
• Classe R : 112,0 – 180,0 mcd
• Classe S : 180,0 – 280,0 mcd

La classe spécifique pour un lot de production donné serait indiquée sur l'emballage ou dans la documentation de commande.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de performance typiques essentielles pour comprendre le comportement du composant dans des conditions non standard. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits dans le texte, leurs implications sont standard.

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montrerait la relation exponentielle entre la tension directe et le courant. La tension de seuil se situe autour des valeurs typiques de V_F. Cette courbe est vitale pour concevoir des circuits de limitation de courant.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :Montrerait que l'intensité augmente approximativement linéairement avec le courant jusqu'à un certain point, après quoi l'efficacité diminue en raison de l'échauffement et d'autres effets. Fonctionner au 20mA recommandé assure une efficacité et une durée de vie optimales.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Démontrerait l'extinction thermique, où la sortie lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. C'est une considération critique pour les applications haute puissance ou à haute température ambiante.
• Distribution spectrale :Tracerait l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant les longueurs d'onde de pic et dominante ainsi que la demi-largeur spectrale.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant est conforme à un contour de boîtier standard EIA. Les dimensions clés (toutes en mm, tolérance ±0,10mm sauf indication) incluent la longueur totale (1,6mm), la largeur (0,8mm) et la hauteur critique de 0,55mm. Des dessins dimensionnels détaillés montreraient l'emplacement des pastilles, la forme de la lentille et l'orientation du marquage.

5.2 Schéma de pastilles de soudure recommandé

Un motif de pastilles (empreinte) recommandé pour le PCB est fourni pour assurer la formation fiable des joints de soudure pendant la refusion. Respecter ce motif empêche le phénomène de "tombstoning" (composant dressé sur la tranche) et assure un alignement et un dégagement thermique corrects.

5.3 Conditionnement en bande et bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse gaufrée avec une bande de protection, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178mm) de diamètre. C'est le standard pour l'assemblage automatisé.

• Pas des alvéoles : 8mm.
• Quantité par bobine : 4000 pièces.
• Quantité minimale de commande pour les restes : 500 pièces.
• Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

Un profil de température suggéré pour le procédé de soudure sans plomb (Pb-free) est fourni. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150-200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes pour permettre un chauffage uniforme et l'activation du flux.
• Température de pic :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :10 secondes maximum (et maximum deux cycles de refusion).

Le profil est basé sur les normes JEDEC, assurant la fiabilité du composant. Le profil exact doit être caractérisé pour la conception de PCB spécifique, la pâte à souder et le four utilisés.

6.2 Soudage manuel

Si une réparation manuelle est nécessaire :

• Température du fer à souder :Maximum 300°C.
• Durée de soudage :Maximum 3 secondes par joint.
• Limite :Une seule fois pour le soudage manuel pour éviter les dommages thermiques.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés pour éviter d'endommager le boîtier plastique. Les agents recommandés sont l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique (IPA). La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute.

6.4 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont sensibles à l'électricité statique et aux surtensions. Des précautions de manipulation sont obligatoires :

• Utiliser un bracelet antistatique relié à la terre ou des gants antistatiques.
• S'assurer que tous les équipements, postes de travail et outils sont correctement mis à la terre.

7. Stockage et manipulation

• Emballage scellé (sac barrière à l'humidité) :Stocker à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR). La durée de conservation est d'un an lorsqu'il est stocké dans le sac d'origine avec dessiccant.
• Emballage ouvert :L'ambiance de stockage ne doit pas dépasser 30°C / 60% HR. Les composants retirés du sac scellé doivent être soudés par refusion dans la semaine.
• Stockage prolongé (hors sac) :Stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.
• Séchage (Baking) :Si les composants ont été exposés aux conditions ambiantes pendant plus d'une semaine, ils doivent être séchés à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir le phénomène de "popcorning" pendant la refusion.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs d'état :La capacité bicolore permet plusieurs états (ex. : bleu pour "allumé/actif", vert pour "veille/terminé", les deux allumés pour un troisième état).
• Rétroéclairage pour claviers et icônes :Dans les téléphones mobiles, télécommandes et appareils électroniques grand public, où l'espace est extrêmement limité.
• Éclairage décoratif :Dans les dispositifs portables, où le profil fin est essentiel.
• Indicateurs de panneau :Dans les équipements de contrôle industriel, le matériel réseau et les intérieurs automobiles.

8.2 Considérations de conception

• Commande de courant :Toujours utiliser une résistance série limitant le courant ou un pilote à courant constant. Calculer la valeur de la résistance séparément pour chaque couleur en raison de leurs tensions directes différentes (ex. : R_limit= (V_supply- V_F) / I_F).
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre de PCB adéquate ou des vias thermiques si le fonctionnement a lieu à haute température ambiante ou au courant maximum, pour maintenir la température de jonction dans les limites.
• Conception du PCB :Suivre les dimensions de pastilles de soudure recommandées pour assurer la stabilité mécanique et la formation correcte du congé de soudure.
• Protection contre la tension inverse :Comme le composant n'est pas conçu pour une polarisation inverse, s'assurer que la conception du circuit empêche l'application d'une tension inverse, qui pourrait dépasser la condition de test de 5V et provoquer une défaillance immédiate.

9. Comparaison et différenciation technique

Les principaux facteurs de différenciation du LTST-C195TBTGKT par rapport aux LED bicolores génériques ou plus épaisses sont :

• Profil ultra-fin (0,55mm) :Permet la conception dans les appareils fins de nouvelle génération où l'espace vertical est primordial.
• Deux puces InGaN :Fournit du bleu et du vert à partir de matériaux semi-conducteurs modernes et efficaces, offrant une bonne luminosité et pureté de couleur.
• Compatibilité SMT complète :Conçu pour être compatible avec le placement automatisé et les profils de refusion sans plomb standard, réduisant le coût et la complexité d'assemblage.
• Classement standardisé :Fournit une performance lumineuse prévisible, aidant à concevoir pour une sortie visuelle cohérente sur les séries de production.

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

Q1 : Puis-je alimenter les LED bleue et verte simultanément à partir de la même source d'alimentation ?

R : Oui, mais elles doivent être commandées indépendamment avec des chemins de limitation de courant séparés (ex. : deux résistances) car leurs tensions directes diffèrent significativement (3,3V vs. 2,0V). Les connecter en parallèle directement ferait circuler la majeure partie du courant à travers la LED verte en raison de son V_F.

Q2 : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de pic et la longueur d'onde dominante ?

R : La longueur d'onde de pic (λ_P) est la longueur d'onde physique de l'émission spectrale la plus élevée. La longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée à partir du diagramme de couleur CIE qui représente la couleur perçue. λ_dest plus pertinente pour la spécification de couleur en conception.

Q3 : Pourquoi la condition de stockage pour les emballages ouverts est-elle plus stricte que pour les emballages scellés ?

R : Le boîtier plastique de la LED peut absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut s'évaporer rapidement, créant une pression interne et potentiellement fissurant le boîtier ("popcorning" ou "délaminage"). Le sac scellé avec dessiccant empêche l'absorption d'humidité.

Q4 : Puis-je utiliser cette LED pour l'éclairage extérieur automobile ?

R : La fiche technique spécifie que la LED est pour "l'équipement électronique ordinaire". Les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle, comme l'éclairage extérieur automobile (soumis à des températures extrêmes, vibrations et humidité), nécessitent de consulter le fabricant pour des produits qualifiés conçus et testés selon les normes de qualité automobile (ex. : AEC-Q102).

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un indicateur double état pour une enceinte Bluetooth portable

L'enceinte nécessite un seul indicateur minuscule pour montrer l'alimentation (bleu) et l'état d'appairage Bluetooth (vert clignotant lors de la recherche, vert fixe lors de la connexion). Le LTST-C195TBTGKT est idéal en raison de sa hauteur de 0,55mm s'adaptant derrière un diffuseur plastique fin. Le microcontrôleur (MCU) a deux broches GPIO configurées en sorties à drain ouvert. Chaque broche est connectée à l'anode d'une couleur de LED via une résistance limitant le courant. Les cathodes sont connectées à la masse. Les valeurs des résistances sont calculées sur la base de l'alimentation 3,3V du MCU : R_Bleu= (3,3V - 3,3V) / 0,02A ≈ 0Ω (utiliser une petite résistance comme 10Ω par sécurité). R_Vert= (3,3V - 2,0V) / 0,02A = 65Ω (utiliser une résistance standard de 68Ω). Le firmware du MCU contrôle les broches pour créer les séquences d'éclairage requises.

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 du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p. Cet événement de recombinaison libère de l'énergie. Dans les semi-conducteurs à bande interdite indirecte, cette énergie est principalement libérée sous forme de chaleur. Dans les semi-conducteurs à bande interdite directe comme l'InGaN (utilisé dans ce dispositif), l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite (E_g) du matériau semi-conducteur, selon l'équation λ = hc/E_g, où h est la constante de Planck et c la vitesse de la lumière. Le système de matériau InGaN permet l'ingénierie de la bande interdite pour produire de la lumière dans le spectre bleu, vert et ultraviolet. La lentille en époxy transparente encapsule la puce, fournissant une protection mécanique et façonnant le motif de sortie lumineuse.

13. Tendances technologiques

Le développement de LED comme le LTST-C195TBTGKT suit plusieurs tendances clés de l'industrie :

• Miniaturisation :Poussée continue vers des tailles de boîtier plus petites (ex. : 01005, micro-LED) pour permettre une électronique à plus haute densité et de nouveaux facteurs de forme comme les affichages flexibles et enroulables.
• Efficacité accrue :Améliorations continues de l'efficacité quantique interne (IQE) et des techniques d'extraction de lumière pour délivrer une intensité lumineuse (mcd) plus élevée au même courant de commande ou inférieur, améliorant l'autonomie des batteries dans les appareils portables.
• Conditionnement avancé :Développement du conditionnement "package-on-package" (PoP) et du conditionnement à l'échelle de la puce (CSP) pour les LED afin de réduire davantage l'épaisseur et d'améliorer les performances thermiques.
• Mélange de couleurs et éclairage intelligent :Intégration de plusieurs puces de couleur (RGB, RGBW) ou de LED blanches à conversion de phosphore avec des circuits de commande intégrés dans des boîtiers uniques, permettant une lumière blanche réglable et des effets de couleur dynamiques pour des interfaces homme-machine avancées et un éclairage d'ambiance.
• Fiabilité et standardisation :Renforcement des normes de test (comme JEDEC) pour la sensibilité à l'humidité, le cyclage thermique et l'ESD pour assurer la fiabilité dans les applications exigeantes, y compris les environnements automobile et industriel.