Fiche technique LTST-S326KGKFKT - LED CMS bicolore latérale Vert/Orange - 20mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-S326KGKFKT est une LED CMS (Composant Monté en Surface) bicolore à émission latérale. Il intègre deux puces semi-conductrices AlInGaP distinctes dans un seul boîtier : une émettant une lumière verte et l'autre une lumière orange. Cette configuration permet une indication ou une signalisation bicolore à partir d'un seul composant compact. Le dispositif est conçu pour être compatible avec les processus d'assemblage automatisés et les techniques de soudage modernes sans plomb (Pb-free).

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

Les principaux avantages de cette LED découlent de sa technologie de matériau et de la conception de son boîtier. L'utilisation de puces AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) offre une efficacité lumineuse élevée, ce qui se traduit par une sortie lumineuse brillante. La conception de la lentille latérale dirige la lumière sur le côté, ce qui la rend idéale pour les applications où la LED est montée perpendiculairement à la surface de visualisation, comme dans les panneaux à éclairage latéral ou les indicateurs d'état sur le côté d'un appareil. Les caractéristiques clés incluent la conformité aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), des broches étamées pour une meilleure soudabilité, et un conditionnement en bobines de bande de 8 mm pour un assemblage automatisé pick-and-place efficace.

1.2 Applications cibles et marché

Ce composant est destiné au marché général de l'électronique. Ses applications typiques incluent les indicateurs d'état, le rétroéclairage de boutons ou de symboles, et les feux de signalisation bicolores dans l'électronique grand public, les équipements de bureau, les dispositifs de communication et les appareils ménagers. La caractéristique d'émission latérale est particulièrement précieuse dans les conceptions où l'espace est limité et où les LED frontales ne sont pas réalisables.

2. Spécifications techniques et interprétation objective

Cette section fournit une analyse détaillée des limites opérationnelles et des caractéristiques de performance du dispositif dans des conditions standard (Ta=25°C).

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Dissipation de puissance (Pd) :72 mW par puce. C'est la quantité maximale de puissance qui peut être dissipée en continu sous forme de chaleur. Dépasser cette limite risque une surchauffe et une dégradation accélérée.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA, permis uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Cela permet de brèves périodes de flash à haute intensité.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA DC. C'est le courant maximum recommandé pour un fonctionnement continu afin d'assurer une fiabilité à long terme.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension inverse supérieure à cette valeur peut provoquer une rupture de jonction.
• Température de fonctionnement et de stockage :-30°C à +85°C et -40°C à +85°C, respectivement. Le dispositif peut supporter un stockage hors fonctionnement à des températures légèrement inférieures.
• Température de soudage :Résiste au soudage par refusion infrarouge à une température de crête de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes, ce qui correspond aux profils d'assemblage sans plomb courants.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent la performance du dispositif au point de fonctionnement typique de 20 mA de courant direct.

• Intensité lumineuse (I_V) :La puce verte a une intensité typique de 35,0 mcd (millicandela), avec un minimum de 18,0 mcd. La puce orange est plus brillante, avec une intensité typique de 90,0 mcd et un minimum de 28,0 mcd. L'intensité est mesurée à l'aide d'un filtre qui imite la réponse photopique de l'œil humain (courbe CIE).
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés (typique). Cet angle large indique un motif d'émission large et diffus, adapté à l'éclairage latéral.
• Longueur d'onde :
  • Longueur d'onde de crête (λ_P) :574 nm (vert, typique) et 611 nm (orange, typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la sortie spectrale est la plus forte.
  • Longueur d'onde dominante (λ_d) :571 nm (vert, typique) et 605 nm (orange, typique). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, dérivée du diagramme de chromaticité CIE, et qui définit le mieux la couleur.
  • Largeur de bande spectrale (Δλ) :15 nm (vert) et 17 nm (orange, typique). Cela indique la pureté spectrale ; des largeurs de bande plus étroites donnent des couleurs plus saturées.
• Tension directe (V_F) :2,0 V typique, 2,4 V maximum à 20 mA. Cette faible tension la rend compatible avec les circuits logiques courants de 3,3V et 5V, souvent sans avoir besoin d'une résistance de limitation de courant pour une indication à faible courant.
• Courant inverse (I_R) :10 μA maximum à une polarisation inverse de 5 V. Un faible courant inverse est souhaitable.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir une couleur et une luminosité constantes en production, les LED sont triées en classes de performance (bins). Le LTST-S326KGKFKT utilise un système de classement par intensité lumineuse.

3.1 Classement par intensité lumineuse

La sortie lumineuse à 20 mA est catégorisée en classes identifiées par un code lettre. Chaque classe a une valeur d'intensité minimale et maximale, avec une tolérance de +/-15% autorisée à l'intérieur de chaque classe.

• Classes pour la puce verte :M (18,0-28,0 mcd), N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd).
• Classes pour la puce orange :N (28,0-45,0 mcd), P (45,0-71,0 mcd), Q (71,0-112,0 mcd), R (112,0-180,0 mcd).

Ce système permet aux concepteurs de sélectionner une classe qui répond à leurs exigences de luminosité spécifiques. Par exemple, une application nécessitant une luminosité de panneau uniforme spécifierait une classe serrée comme P ou Q pour minimiser la variation entre les unités.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (pages 6-7), leurs implications sont standard pour la technologie LED.

4.1 Courant vs Intensité lumineuse (Courbe I_V)

La sortie lumineuse d'une LED est approximativement proportionnelle au courant direct sur une certaine plage. Fonctionner au-dessus des 20 mA recommandés augmentera la luminosité mais aussi la dissipation de puissance (chaleur) et pourrait réduire la durée de vie opérationnelle. Le courant de crête pulsé nominal (80mA) permet des flashs courts et brillants sans accumulation thermique.

4.2 Dépendance à la température

La performance des LED est sensible à la température. Typiquement, la tension directe (V_F) diminue légèrement avec l'augmentation de la température. Plus significativement, l'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. Une gestion thermique appropriée dans la conception du PCB (par exemple, une surface de cuivre adéquate pour le dissipateur thermique) est cruciale pour maintenir une luminosité constante, en particulier dans des environnements à température ambiante élevée ou à des courants d'attaque plus élevés.

4.3 Distribution spectrale

Les courbes spectrales référencées montreraient le profil d'émission de chaque puce. Les longueurs d'onde de crête et dominantes sont spécifiées, et les courbes illustreraient la largeur de bande spectrale (Δλ). La puce orange AlInGaP a typiquement une largeur spectrale plus large que la verte, ce qui se reflète dans la spécification de 17 nm contre 15 nm.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions physiques et polarité

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier CMS standard EIA. L'affectation des broches est clairement définie : la Cathode 1 (C1) est pour la puce orange, et la Cathode 2 (C2) est pour la puce verte. L'anode commune n'est pas explicitement étiquetée dans l'extrait mais est standard pour ce type de LED bicolore à anode commune. La lentille latérale est une caractéristique mécanique clé.

5.2 Patron de pastille PCB recommandé

La fiche technique fournit les dimensions et l'orientation suggérées pour les pastilles de soudage. Suivre ces recommandations est essentiel pour obtenir des joints de soudage fiables, empêcher le phénomène de "tombstoning" (soulèvement d'une extrémité), et assurer un alignement correct pour l'émission lumineuse latérale. La direction de soudage suggérée est fournie pour optimiser le processus de refusion.

6. Directives d'assemblage, de soudage et de manipulation

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion infrarouge suggéré détaillé est fourni pour les processus sans plomb. Les paramètres clés incluent une zone de préchauffage (150-200°C), une montée contrôlée jusqu'à une température de crête maximale de 260°C, et un temps au-dessus du liquidus (TAL) qui assure la formation correcte du joint de soudure sans dommage thermique au boîtier de la LED. Le profil est basé sur les normes JEDEC pour assurer la fiabilité.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel avec un fer est nécessaire, la température ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes maximum pour un seul événement de soudage. Une chaleur ou un temps excessif peut endommager les fils de liaison internes ou la lentille en époxy.

6.3 Nettoyage

Seuls les agents de nettoyage spécifiés doivent être utilisés. Les solvants recommandés sont l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique à température ambiante, avec un temps d'immersion limité à moins d'une minute. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent fissurer, opacifier ou endommager la lentille de la LED.

6.4 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont sensibles à l'humidité. Les bobines scellées en usine non ouvertes avec dessiccant ont une durée de conservation d'un an lorsqu'elles sont stockées à ≤30°C et ≤90% HR. Une fois le sac étanche à l'humidité ouvert, les composants doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% HR et idéalement utilisés dans la semaine. Pour un stockage plus long en dehors de l'emballage d'origine, ils doivent être conservés dans un environnement sec et scellé (par exemple, avec dessiccant ou sous azote) et peuvent nécessiter un cycle de séchage (par exemple, 60°C pendant 20 heures) avant le soudage pour éviter les dommages de type "popcorning" pendant la refusion.

6.5 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont sensibles aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Des contrôles ESD appropriés doivent être en place pendant la manipulation : utiliser des bracelets antistatiques reliés à la terre, des tapis antistatiques, et s'assurer que tout l'équipement est correctement mis à la terre.

7. Conditionnement et commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le produit est fourni standard sur une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine complète contient 3000 pièces. Les spécifications de la bande et de la bobine sont conformes aux normes ANSI/EIA-481 pour assurer la compatibilité avec les équipements automatisés. Une quantité minimale de commande de 500 pièces s'applique pour les bobines partielles (restes). Le conditionnement assure l'orientation des composants et protège les dispositifs pendant l'expédition et la manipulation.

8. Considérations de conception d'application

8.1 Conception du circuit

Une résistance de limitation de courant est presque toujours requise en série avec chaque puce LED pour fixer le courant direct. La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. En utilisant la V_Ftypique de 2,0V et un I_Fsouhaité de 20mA à partir d'une alimentation de 5V : R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ω. Une valeur légèrement plus élevée (par exemple, 180 Ω) peut être utilisée pour augmenter la marge et réduire légèrement le courant/la puissance. Pour un multiplexage ou une commande depuis une broche GPIO d'un microcontrôleur, assurez-vous que la capacité de source/puits de courant de la broche n'est pas dépassée.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (72mW max par puce), un fonctionnement continu aux valeurs maximales dans une température ambiante élevée peut entraîner des températures de jonction dépassant les spécifications. Fournir une surface de cuivre adéquate sur le PCB autour des pastilles de la LED aide à dissiper la chaleur. Évitez de placer la LED près d'autres sources de chaleur importantes.

8.3 Intégration optique

L'émission latérale de 130 degrés doit être prise en compte dans la conception mécanique. Des guides de lumière, des diffuseurs ou des cavités réfléchissantes peuvent être nécessaires pour diriger ou façonner la sortie lumineuse pour l'effet visuel souhaité. La classe d'intensité choisie aura un impact direct sur la luminosité finale.

9. Comparaison et différenciation technique

Les principaux facteurs de différenciation de ce composant sont sacapacité bicolore dans un boîtier latéral. Comparé aux LED monochromes, il économise de l'espace sur la carte et simplifie l'assemblage pour une indication bicolore. Comparé aux LED à émission frontale, il résout un défi de disposition mécanique spécifique. L'utilisation de la technologie AlInGaP offre une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité thermique que les anciennes technologies comme le GaAsP pour ces couleurs, ce qui se traduit par une sortie plus lumineuse et plus cohérente.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Puis-je alimenter les deux couleurs simultanément ?

Oui, mais vous devez considérer la dissipation de puissance totale. La puissance combinée des deux puces à leur courant continu maximum (30mA chacune à ~2,0V) serait d'environ 120mW, ce qui dépasse la valeur nominale individuelle de 72mW par puce. La chaleur combinée dans le boîtier partagé doit être gérée. Pour un fonctionnement fiable à long terme, il est conseillé d'alimenter les deux puces à un courant plus faible (par exemple, 15-20mA chacune) si elles doivent être allumées simultanément pendant de longues périodes.

10.2 Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

La longueur d'onde de crête (λ_P) est la mesure physique du point le plus haut sur la courbe de sortie spectrale. La longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée basée sur la façon dont l'œil humain perçoit le mélange de couleurs de la LED ; c'est la longueur d'onde unique qui correspond le mieux à la teinte perçue. Pour les LED avec un spectre relativement étroit, elles sont souvent proches, mais λ_dest plus pertinente pour la spécification de la couleur.

10.3 Pourquoi un processus de séchage est-il requis avant le soudage ?

Les composants CMS absorbent l'humidité de l'air. Pendant le chauffage rapide du soudage par refusion, cette humidité piégée peut se vaporiser de manière explosive, provoquant un délaminage interne, des fissures ou le phénomène de "popcorning". Le séchage élimine cette humidité absorbée, rendant les composants sûrs pour le processus de refusion à haute température.

11. Exemple d'application pratique

Scénario : Indicateur d'état double sur un routeur réseau.Un routeur utilise une seule découpe sur son panneau latéral pour l'indication d'état. Le LTST-S326KGKFKT est monté sur le PCB directement derrière cette découpe. Le microcontrôleur pilote les LED : Vert fixe indique un fonctionnement normal et une connexion réseau. Orange clignotant indique une activité des données. Orange fixe indique une erreur système ou une séquence de démarrage. Cette conception utilise une empreinte de composant unique pour fournir trois états visuels clairs, exploitant l'émission latérale pour être visible depuis l'avant de l'appareil, économisant de l'espace et simplifiant la conception du panneau avant par rapport à l'utilisation de deux LED à émission frontale séparées.

12. Introduction au principe technologique

Une LED est une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La couleur spécifique de la lumière est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. L'AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) est un semi-conducteur composé dont la bande interdite peut être ajustée en variant les proportions de ses constituants. Pour le LTST-S326KGKFKT, une puce est conçue avec une bande interdite correspondant à la lumière verte (~571 nm), et une autre avec une bande interdite correspondant à la lumière orange (~605 nm). Le boîtier latéral intègre une lentille en époxy moulée qui façonne la lumière émise en un motif large et latéral.

13. Tendances technologiques

La tendance générale de la technologie LED pour les applications d'indication continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par unité de puissance électrique), ce qui permet des courants de fonctionnement plus faibles et une consommation d'énergie système réduite. Il y a également une poussée vers la miniaturisation tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques. De plus, l'intégration est une tendance clé, comme l'incorporation de résistances de limitation de courant ou de circuits intégrés pilotes dans le boîtier LED lui-même pour simplifier la conception du circuit. Bien que cette fiche technique spécifique représente un produit mature, les nouvelles offres sur le marché peuvent présenter ces avancées, offrant aux concepteurs des solutions encore plus petites, plus efficaces et plus faciles à utiliser pour l'indication d'état et l'éclairage de panneaux.