Fiche technique LTST-C195KFKGKT - LED SMD bicolore Orange & Vert - 20mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'un composant LED bicolore pour montage en surface. Le dispositif intègre deux puces électroluminescentes distinctes dans un boîtier standard de l'industrie, permettant d'émettre de la lumière orange et verte. Il est conçu pour être compatible avec les processus d'assemblage automatisés et les techniques de soudure modernes, le rendant adapté aux applications de fabrication en grande série dans l'électronique grand public, les indicateurs et le rétroéclairage.

1.1 Caractéristiques principales et positionnement

Les caractéristiques principales de ce composant incluent la conformité aux réglementations environnementales, l'utilisation de la technologie semi-conductrice AlInGaP à haute luminosité pour un rendement lumineux efficace, et un conditionnement optimisé pour le placement automatisé en bande (tape-and-reel). Sa conception est compatible avec les processus de soudure par refusion infrarouge (IR) et à la vapeur, standards dans les lignes d'assemblage de technologie de montage en surface (SMT). La capacité bicolore dans un seul boîtier économise de l'espace sur la carte et simplifie la conception par rapport à l'utilisation de deux LED monochromes séparées.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Les sections suivantes fournissent une analyse détaillée des caractéristiques électriques, optiques et thermiques du dispositif telles que définies dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Un fonctionnement à ces limites ou au-delà n'est pas garanti et doit être évité dans la conception du circuit.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW par puce (Orange et Verte). C'est la quantité maximale de puissance que la LED peut dissiper sous forme de chaleur à une température ambiante (Ta) de 25°C. Dépasser cette valeur risque de provoquer un emballement thermique et une défaillance.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter une élévation excessive de la température de jonction.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA DC. C'est le courant maximal recommandé pour un fonctionnement continu dans des conditions normales.
• Déclassement en courant :0,4 mA/°C linéaire à partir de 25°C. Lorsque la température ambiante dépasse 25°C, le courant direct continu maximal autorisé doit être réduit de ce facteur pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage et endommager la jonction de la LED.
• Température de fonctionnement & de stockage :-30°C à +85°C et -40°C à +85°C, respectivement. Elles définissent les limites environnementales pour un fonctionnement fiable et un stockage hors service.
• Limites de température de soudure :Le dispositif peut supporter une soudure à la vague ou IR à 260°C pendant 5 secondes, et une soudure à la vapeur à 215°C pendant 3 minutes. Ces paramètres sont critiques pour définir le profil de refusion lors de l'assemblage du PCB.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard de Ta=25°C et I_F=20mA, sauf indication contraire. Ils définissent la performance typique du dispositif.

• Intensité lumineuse (I_V) :
  • Puce Orange :Minimum 45,0 mcd, Valeur typique non spécifiée, Maximum 280,0 mcd.
  • Puce Verte :Minimum 18,0 mcd, Valeur typique non spécifiée, Maximum 71,0 mcd.

  La large plage entre Min et Max indique que le dispositif est disponible dans différentes classes d'intensité (voir Section 3). La puce orange est nettement plus lumineuse que la puce verte pour le même courant de pilotage.

• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés (typique) pour les deux couleurs. Cet angle de vision large indique un type de lentille diffuse, adapté aux applications nécessitant un éclairage large plutôt qu'un faisceau focalisé.
• Longueur d'onde :
  • Orange :Longueur d'onde de Pic (λ_P) ~611 nm, Longueur d'onde Dominante (λ_d) ~605 nm.
  • Vert :Longueur d'onde de Pic (λ_P) ~574 nm, Longueur d'onde Dominante (λ_d) ~571 nm.

  La longueur d'onde dominante est la couleur perçue par l'œil humain, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.

• Demi-largeur spectrale (Δλ) :~17 nm pour l'Orange, ~15 nm pour le Vert. Cela indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise.
• Tension directe (V_F) :Typique 2,0V, Maximum 2,4V à 20mA pour les deux couleurs. Cette faible tension directe est caractéristique de la technologie AlInGaP et est importante pour calculer les valeurs de résistance série et la consommation électrique.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 µA à V_R=5V. C'est le courant de fuite lorsque la LED est polarisée en inverse.
• Capacité (C) :Typique 40 pF à 0V, 1MHz. Ce paramètre peut être pertinent dans les applications de commutation haute fréquence.

3. Explication du système de classement (Binning)

L'intensité lumineuse des LED est triée en classes (bins) pour assurer l'uniformité au sein d'un lot de production. Le code de classe définit une plage d'intensité spécifique.

3.1 Classes d'intensité pour la LED orange

Intensité mesurée à I_F=20mA. Tolérance sur chaque classe : +/-15%.

• 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

3.2 Classes d'intensité pour la LED verte

Intensité mesurée à I_F=20mA. Tolérance sur chaque classe : +/-15%.

• Classe M :18,0 - 28,0 mcd
• Classe N :28,0 - 45,0 mcd
• Classe P :45,0 - 71,0 mcd

Les concepteurs doivent spécifier le code de classe requis lors de la commande pour garantir le niveau de luminosité souhaité dans leur application.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans différentes conditions. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits ici, leurs implications sont analysées.

4.1 Courbe Courant vs. Tension (I-V)

La courbe I-V d'une LED est exponentielle. La V_Ftypique de 2,0V à 20mA fournit un point de fonctionnement clé. La courbe montre qu'une faible augmentation de la tension au-delà du point de coude entraîne une augmentation importante, potentiellement dommageable, du courant. Cela souligne la nécessité de méthodes de limitation de courant (par exemple, une résistance série ou un pilote à courant constant).

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Cette courbe est généralement linéaire sur une certaine plage. L'intensité lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct. Piloter la LED au courant continu maximal (30mA) produirait une luminosité plus élevée que la condition de test standard de 20mA, mais la gestion thermique et les considérations de durée de vie doivent être évaluées.

4.3 Dépendance à la température

La performance des LED est sensible à la température. La tension directe (V_F) diminue généralement avec l'augmentation de la température de jonction. Plus critique, l'intensité lumineuse se dégrade lorsque la température augmente. La spécification de déclassement en courant (0,4 mA/°C) est une contrainte de conception directe pour gérer cet effet thermique et maintenir la fiabilité.

5. Informations mécaniques et de boîtier

Le dispositif est conforme à une empreinte de boîtier standard pour montage en surface (norme EIA).

5.1 Assignation des broches

La LED bicolore possède quatre broches (1, 2, 3, 4). Selon la fiche technique :

• Les broches 1 et 3 sont assignées à la puce LED orange.
• Les broches 2 et 4 sont assignées à la puce LED verte.

Cette configuration implique typiquement un arrangement à cathode commune ou à anode commune en interne, ce qui doit être vérifié sur le dessin du boîtier pour une connexion de circuit correcte.

5.2 Dimensions du boîtier et conditionnement en bande (Tape & Reel)

Le dispositif est fourni en bande de 8 mm sur des bobines de 7 pouces de diamètre, compatible avec les machines de placement automatique (pick-and-place). Les spécifications de la bande et de la bobine suivent les normes ANSI/EIA 481-1-A-1994. Les détails clés du conditionnement incluent :

• 4000 pièces par bobine de 7 pouces.
• Quantité d'emballage minimale pour les restes : 500 pièces.
• Un maximum de deux composants manquants consécutifs ("lampes") est autorisé dans la bande.

Les dimensions recommandées des pastilles de soudure sont fournies pour assurer une soudure fiable et un bon alignement pendant la refusion.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Profils de refusion recommandés

Deux profils de soudure sont suggérés :

1. Profil de refusion IR standard :Pour les processus de soudure conventionnels à l'étain-plomb.
2. Profil de refusion IR sans plomb (Pb-Free) :Doit être utilisé avec une pâte à souder Sn-Ag-Cu (SAC). Ce profil a typiquement une température de pic plus élevée (par exemple, 260°C) mais un temps soigneusement contrôlé au-dessus du liquidus pour éviter les dommages thermiques à la lentille plastique et à la structure interne de la LED.

La condition maximale absolue est de 260°C pendant 5 secondes pour la soudure IR/à la vague et de 215°C pendant 3 minutes pour la soudure à la vapeur.

6.2 Précautions de stockage et de manipulation

• Stockage :Il est recommandé de ne pas dépasser 30°C et 70% d'humidité relative. Les LED retirées de leur sachet barrière d'humidité d'origine doivent être soudées par refusion dans la semaine. Pour un stockage plus long, elles doivent être conservées dans un environnement sec et scellé (par exemple, avec un dessiccant ou sous azote) et être "baked" (séchées) à environ 60°C pendant 24 heures avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "popcorn" pendant la refusion.
• Nettoyage :Seuls les agents de nettoyage spécifiés doivent être utilisés. De l'alcool isopropylique ou de l'alcool éthylique à température normale pendant moins d'une minute est recommandé. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier ou la lentille de la LED.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques. Des contrôles ESD appropriés doivent être mis en place pendant la manipulation : utiliser des bracelets antistatiques reliés à la terre, des tapis antistatiques, des ioniseurs pour neutraliser l'électricité statique sur la lentille, et s'assurer que tout l'équipement est correctement mis à la terre.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED bicolore est adaptée à diverses applications d'indicateurs et d'affichage d'état, y compris, mais sans s'y limiter :

• Indicateurs d'alimentation/statut sur l'électronique grand public (par exemple, routeurs, chargeurs, appareils électroménagers).
• Voyants d'état bicolores (par exemple, vert pour "allumé/OK", orange pour "veille/avertissement").
• Rétroéclairage pour petites icônes ou boutons.
• Voyants indicateurs pour l'intérieur automobile (sous réserve de qualification appropriée).
• Panneaux d'état pour équipements industriels.

7.2 Considérations de conception de circuit

Méthode de pilotage :Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Pour assurer une luminosité uniforme, en particulier lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, une résistance de limitation de courant doit être placée en série avecchaqueLED (Modèle de circuit A). Compter sur les caractéristiques I-V naturelles pour équilibrer le courant dans une configuration parallèle sans résistances individuelles (Modèle de circuit B) n'est pas recommandé, car de petites variations de V_Fentre les LED peuvent entraîner des différences significatives de courant et donc de luminosité.

La valeur de la résistance série (R_s) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_s= (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (2,4V) pour garantir un courant suffisant dans toutes les conditions.

7.3 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (75mW par puce), une conception de PCB appropriée peut améliorer les performances thermiques. Assurez-vous d'avoir une surface de cuivre adéquate connectée aux plots thermiques de la LED (s'il y en a) ou entourant les pastilles de soudure pour servir de dissipateur thermique, en particulier lors d'un fonctionnement proche des valeurs maximales ou à des températures ambiantes élevées.

8. Comparaison et différenciation technique

Les principaux facteurs de différenciation de ce composant sont sacapacité bicolore dans un seul boîtier SMDet l'utilisation de latechnologie AlInGaPpour l'émetteur orange.

• vs. LED monochromes :Économise de l'espace sur le PCB, réduit le nombre de composants et simplifie l'assemblage par rapport au montage de deux LED séparées.
• AlInGaP vs. Autres technologies :L'AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) est connu pour son efficacité et sa stabilité élevées dans les régions de longueur d'onde rouge, orange et jaune, offrant souvent une luminosité plus élevée et de meilleures performances en température que les technologies plus anciennes comme le GaAsP.
• Angle de vision large (130°) :Offre un motif de lumière diffus idéal pour l'indication sur une large zone, par opposition aux LED à angle étroit utilisées pour un éclairage focalisé.

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

9.1 Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ou 3,3V ?

Non, pas directement.Une LED nécessite un contrôle en courant. La connecter directement à une source de tension comme une broche de MCU (qui est typiquement limitée en courant mais n'est pas conçue pour piloter des LED) peut endommager à la fois la LED et la sortie du microcontrôleur. Utilisez toujours une résistance série de limitation de courant ou un circuit pilote LED dédié.

9.2 Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de Pic et la Longueur d'onde Dominante ?

La Longueur d'onde de Pic (λ_P)) est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.La Longueur d'onde Dominante (λ_d)) est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui correspondrait à la couleur perçue de la LED, calculée à partir des coordonnées de chromaticité CIE. La λ_dest plus pertinente pour la spécification de la couleur dans les applications centrées sur l'humain.

9.3 Pourquoi le déclassement en courant est-il nécessaire ?

Lorsque la température ambiante augmente, la température de jonction de la LED s'élève pour un courant de fonctionnement donné. Des températures de jonction plus élevées accélèrent les mécanismes de dégradation, réduisant la durée de vie de la LED et pouvant provoquer une défaillance catastrophique. Déclasser le courant réduit la dissipation de puissance et donc la température de jonction, assurant une fiabilité à long terme.

10. Étude de cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un indicateur d'état bicolore pour un dispositif alimenté par une ligne 5V. L'indicateur doit afficher le Vert pour "Fonctionnement Normal" et l'Orange pour "Charge/Avertissement".

Étapes de conception :

1. Topologie du circuit :Utiliser deux broches GPIO de microcontrôleur. Chaque broche pilote une couleur de la LED via une résistance de limitation de courant séparée. Configurer la connexion interne (anode/cathode commune) correctement en fonction du dessin du boîtier.
2. Calcul de la résistance (pour un pilotage à 20mA) :
   • Supposons V_F(max) = 2,4V, V_alimentation= 5V, I_F= 20mA.
   • R = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohms.
   • Sélectionner la valeur standard la plus proche (par exemple, 130Ω ou 120Ω). Une résistance de 120Ω donnerait un courant légèrement plus élevé (~21,7mA), ce qui est acceptable car il est inférieur au maximum de 30mA.
3. Conception du PCB :Placer la LED et ses résistances série à proximité. Prévoir une zone de cuivre modeste autour des pastilles de la LED pour la dissipation thermique. Suivre la disposition recommandée des pastilles de soudure de la fiche technique.
4. Logiciel :Implémenter une logique pour activer la broche GPIO Verte pour l'état normal et la broche GPIO Orange pour l'état d'avertissement. S'assurer qu'elles ne sont pas toutes deux activées simultanément, sauf si une couleur mixte est souhaitée, en tenant compte des limites de courant de pilotage pour le boîtier.

11. 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 travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. L'énergie libérée lors de cette recombination est émise sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé dans la région active. Dans ce dispositif, la lumière orange est produite par une puce AlInGaP, et la lumière verte est produite par une autre puce (probablement basée sur la technologie InGaN, bien que non explicitement indiquée ici pour le vert). Les deux puces sont logées ensemble dans un seul boîtier en époxy avec une lentille diffuse qui façonne le faisceau lumineux en un large angle de vision.

12. Tendances technologiques

Le domaine de la technologie LED continue d'évoluer avec plusieurs tendances claires pertinentes pour des composants comme celui-ci :

• Efficacité accrue :Les améliorations continues en science des matériaux et en conception de puces conduisent à une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt d'entrée électrique), permettant des indicateurs plus brillants ou une consommation d'énergie plus faible.
• Miniaturisation :La tendance vers des appareils électroniques plus petits pousse au développement de LED dans des empreintes de boîtier toujours plus petites tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques.
• Fiabilité et durée de vie améliorées :Les améliorations dans les matériaux de boîtier, les méthodes de fixation des puces et la technologie des phosphores (pour les LED blanches) continuent d'allonger les durées de vie opérationnelles et la stabilité dans des conditions difficiles.
• Intégration :Au-delà du multicolore, il existe une tendance à intégrer l'électronique de contrôle (comme des pilotes à courant constant ou des contrôleurs PWM) directement avec la puce LED ou dans le boîtier, créant des modules "LED intelligentes" qui simplifient la conception du système.
• Conformité environnementale :Le passage à la soudure sans plomb (Pb-free) et aux matériaux sans halogènes est désormais standard, comme le reflètent les profils de soudure distincts fournis dans cette fiche technique.