Fiche technique LED SMD bicolore LTST-C195TBKSKT - Boîtier ultra-fin 0,55mm - Bleu 3,8V / Jaune 2,4V - Puissance 76mW/62,5mW - 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 distinctes dans un boîtier unique et exceptionnellement fin, permettant des conceptions compactes où l'espace est limité. L'application principale est celle d'un témoin lumineux ou d'un indicateur d'état dans les équipements électroniques, offrant deux couleurs distinctes à partir d'une seule empreinte au sol.

1.1 Avantages clés et marché cible

La caractéristique principale du dispositif est son profil ultra-fin de 0,55 mm, un avantage critique pour l'électronique grand public moderne et fine, les appareils portables et les cartes PCB à haute densité. Il utilise des matériaux semi-conducteurs avancés : une puce InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) pour l'émission bleue et une puce AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour l'émission jaune. Ces matériaux sont reconnus pour leur haute efficacité et luminosité. La LED est entièrement conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses). Elle est conditionnée sur bande de 8 mm sur bobines de 7 pouces de diamètre, la rendant totalement compatible avec les équipements d'assemblage automatisés de type "pick-and-place" utilisés en production de masse. Le dispositif est également conçu pour résister aux procédés standards de soudage par refusion infrarouge (IR) utilisés pour l'assemblage sans plomb (Pb-free).

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les sections suivantes fournissent une analyse détaillée des limites opérationnelles et des caractéristiques de performance du dispositif dans des conditions de test 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. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (Pd) :La puissance maximale que la LED peut dissiper sous forme de chaleur. La puce Bleue est spécifiée pour 76 mW, tandis que la puce Jaune est spécifiée pour 62,5 mW. Dépasser cette valeur peut entraîner une surchauffe et une dégradation accélérée.
• Courant direct de crête (I_FP) :Le courant pulsé maximal (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). La puce Bleue peut supporter des impulsions de 100 mA, et la puce Jaune de 60 mA. Ce paramètre est important pour les applications de flash bref et haute intensité.
• Courant direct continu (I_F) :Le courant direct continu maximal pour un fonctionnement fiable à long terme. Il est de 20 mA pour la puce Bleue et de 25 mA pour la puce Jaune. C'est le courant de commande standard pour la plupart des spécifications de luminosité.
• Plages de température :Le dispositif est spécifié pour fonctionner entre -20°C et +80°C et peut être stocké entre -30°C et +100°C.
• Condition de soudage :Le composant peut résister à un soudage par refusion IR avec une température de pic de 260°C pendant un maximum de 10 secondes, ce qui correspond aux profils de procédé sans plomb courants.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés au courant direct continu recommandé de 20 mA.

• Intensité lumineuse (I_V) :Une mesure de la luminosité perçue. Pour la puce Bleue, l'intensité typique varie d'un minimum de 28,0 mcd à un maximum de 180,0 mcd. Pour la puce Jaune, la plage est de 45,0 mcd à 280,0 mcd. La valeur réelle est triée (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2) :L'étendue angulaire à laquelle l'intensité lumineuse est au moins la moitié de l'intensité à 0° (sur l'axe). Les deux couleurs ont un angle de vision typique large de 130 degrés, offrant une bonne visibilité depuis des angles latéraux.
• Longueur d'onde de pic (λ_P) :La longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est maximale. Les valeurs typiques sont 468 nm (Bleu) et 591 nm (Jaune).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :La longueur d'onde unique qui décrit le mieux la couleur perçue de la lumière. Les valeurs typiques sont 470 nm (Bleu) et 589 nm (Jaune). Elle est dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :La largeur du spectre émis à la moitié de sa puissance maximale. Les deux puces ont une largeur de bande typique de 25 nm, indiquant une émission de couleur relativement pure.
• Tension directe (V_F) :La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée à 20 mA. La puce Bleue a une V_Ftypique de 3,30 V (max 3,80 V), et la puce Jaune a une V_Ftypique de 2,00 V (max 2,40 V). Ceci est crucial pour la conception du circuit de commande et le choix de l'alimentation.
• Courant inverse (I_R) :Le courant de fuite maximal lorsqu'une tension inverse de 5 V est appliquée. Il est de 10 μA pour les deux puces.Note critique :Le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en inverse ; appliquer une tension inverse au-delà de la condition de test peut provoquer une défaillance immédiate.

2.3 Considérations thermiques

Bien que la résistance thermique (θ_JA) ne soit pas explicitement détaillée, les valeurs de dissipation de puissance et la plage de température de fonctionnement sont les principales contraintes thermiques. Une conception efficace du PCB avec un plan de cuivre adéquat pour la dissipation thermique est essentielle pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres, en particulier lors d'une alimentation à ou près du courant continu maximal. Dépasser la température de jonction maximale réduira considérablement la durée de vie de la LED.

3. Explication du système de tri

Pour tenir compte des variations naturelles de la fabrication des semi-conducteurs, les LED sont triées en catégories de performance. Cela garantit une cohérence au sein d'un lot de production.

3.1 Tri par intensité lumineuse

Le flux lumineux est catégorisé en classes définies par des valeurs minimales et maximales. Chaque classe a une tolérance de ±15 %.

Classes pour la puce Bleue :

N : 28,0 - 45,0 mcd

P : 45,0 - 71,0 mcd

Q : 71,0 - 112,0 mcd

R : 112,0 - 180,0 mcd

Classes pour la puce Jaune :

P : 45,0 - 71,0 mcd

Q : 71,0 - 112,0 mcd

R : 112,0 - 180,0 mcd

S : 180,0 - 280,0 mcd

Les concepteurs doivent spécifier les codes de classe requis lors de la commande pour garantir le niveau de luminosité nécessaire à leur application. L'utilisation d'une classe inférieure (par exemple, N pour le bleu) peut entraîner un affichage moins lumineux.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits dans le texte, leurs implications sont décrites ci-dessous.

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

Cette courbe montre la relation non linéaire entre le courant et la tension. Pour les deux puces LED, la tension augmente de manière logarithmique avec le courant. Les valeurs typiques de V_Ffournies sont spécifiques à 20 mA. Une alimentation à un courant plus faible entraînera une V_Fplus basse, et une alimentation plus élevée augmentera la V_Fet la dissipation de puissance. Un pilote à courant constant est fortement recommandé par rapport à un pilote à tension constante pour assurer une luminosité stable et éviter l'emballement thermique.

4.2 Intensité lumineuse vs Courant direct

Ce graphique illustre comment le flux lumineux augmente avec le courant direct. Il est généralement proche de la linéarité dans la plage de fonctionnement mais saturera à des courants très élevés en raison de la baisse d'efficacité et des effets thermiques. Le courant de commande de 20 mA est choisi comme point standard qui équilibre luminosité, efficacité et fiabilité.

4.3 Intensité lumineuse vs Température ambiante

Le flux lumineux de la LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe est critique pour les applications fonctionnant dans des environnements à haute température. Le facteur de déclassement (pourcentage de diminution de la sortie par degré Celsius) peut être estimé à partir de ce graphique. Une dissipation thermique adéquate est nécessaire pour minimiser la perte de luminosité avec la température.

4.4 Distribution spectrale

Ces courbes tracent l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant la longueur d'onde de pic (λ_P) et la largeur de bande spectrale (Δλ). La bande passante étroite de 25 nm pour les deux couleurs confirme une bonne pureté de couleur, ce qui est souhaitable pour les applications d'indicateur où la distinction des couleurs est importante.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et assignation des broches

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier standard EIA. La caractéristique mécanique clé est la hauteur totale de 0,55 mm. L'assignation des broches pour la puce bicolore est la suivante : les broches 1 et 3 sont pour la puce Bleue (InGaN), et les broches 2 et 4 sont pour la puce Jaune (AlInGaP). Cette conception à quatre plots fournit des connexions électriques séparées pour chaque couleur, permettant de les contrôler indépendamment.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure

Un motif de pastilles (empreinte) suggéré pour la conception de PCB est fourni. Respecter ce motif est crucial pour obtenir des joints de soudure fiables pendant la refusion, assurer un alignement correct et faciliter le transfert de chaleur loin de la LED. Les dimensions des pastilles sont conçues pour empêcher le "tombstoning" (composant qui se redresse sur une extrémité) pendant la refusion.

5.3 Identification de la polarité

Bien que non explicitement indiqué dans le texte, les LED SMD ont généralement un marquage sur le boîtier (tel qu'un point, une encoche ou un chanfrein) pour indiquer la cathode (-) ou une broche spécifique. Le tableau d'assignation des broches de la fiche technique doit être croisé avec le diagramme de marquage du boîtier (impliqué par "Dimensions du boîtier") pour une orientation correcte lors de l'assemblage et de la conception.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

Un profil de température suggéré pour le soudage par refusion sans plomb est inclus. Les paramètres clés incluent :

- Préchauffage :Montée de la température ambiante à 150-200°C.

- Temps de maintien/Préchauffage :Maximum de 120 secondes pour activer la flux et minimiser le choc thermique.

- Température de pic :Maximum de 260°C.

- Temps au-dessus du liquidus (TAL) :Le temps passé au-dessus du point de fusion de la soudure (typiquement ~217°C pour le SnAgCu) doit être suffisant pour une bonne formation du joint mais minimisé pour réduire la contrainte thermique sur la LED. Le profil est conçu pour être conforme aux normes JEDEC.

6.2 Soudage manuel

Si une retouche manuelle est nécessaire, la température du fer à souder ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à un maximum de 3 secondes par joint. Cela ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter d'endommager le boîtier plastique et les fils de liaison internes.

6.3 Conditions de stockage et de manipulation

Sensibilité à l'humidité :Les LED sont conditionnées dans un sac barrière à l'humidité avec un dessicant. Une fois le sac scellé d'origine ouvert, les composants sont exposés à l'humidité ambiante.

- Stockage du paquet ouvert :Ne doit pas dépasser 30°C et 60% d'Humidité Relative (HR).

- Durée de vie en atelier :Il est recommandé de terminer la refusion IR dans la semaine suivant l'ouverture du sac.

- Stockage prolongé :Pour un stockage au-delà d'une semaine, les composants doivent être conservés dans un conteneur scellé avec dessicant ou dans un dessiccateur à azote.

- Séchage :Les composants stockés hors de leur emballage d'origine pendant plus d'une semaine doivent être séchés à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier due à la pression de vapeur pendant la refusion).

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille plastique ou le matériau du boîtier. Les nettoyants acceptables incluent l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique (IPA). La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute.

6.5 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED, comme la plupart des dispositifs semi-conducteurs, sont sensibles aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Des précautions de manipulation sont obligatoires : utiliser des bracelets de mise à la terre, des gants antistatiques et s'assurer que tous les équipements et surfaces de travail sont correctement mis à la terre.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur bande porteuse gaufrée pour l'assemblage automatisé.

- Largeur de la bande porteuse :8 mm.

- Diamètre de la bobine :7 pouces.

- Quantité par bobine :4000 pièces.

- Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.

- Scellement des alvéoles :Les alvéoles vides sont scellées avec une bande de couverture.

- Composants manquants :Un maximum de deux LED manquantes consécutives (alvéoles vides) est autorisé selon la spécification.

- Norme :Le conditionnement suit les spécifications ANSI/EIA-481.

7.2 Interprétation du numéro de pièce

Le numéro de pièce LTST-C195TBKSKT encode probablement des attributs spécifiques, bien que le détail complet ne soit pas fourni dans cet extrait. Typiquement, de tels codes indiquent la série (LTST), la taille/profil (C195), la couleur (TB pour bicolore Bleu/Jaune) et le conditionnement (KSKT faisant probablement référence à la bande et à la bobine). Les codes de classe exacts pour l'intensité lumineuse doivent être spécifiés séparément lors de la commande.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED bicolore est idéale pour les indicateurs multi-états. Les utilisations courantes incluent :

- Indicateurs d'alimentation/état :Bleu pour "veille" ou "allumé", Jaune pour "chargement" ou "avertissement".

- Équipements réseau :Indication de l'état de la liaison, de l'activité ou de la vitesse.

- Électronique grand public :Indicateurs de niveau de batterie, retour d'information de sélection de mode sur les appareils compacts.

- Contrôles industriels :Indication de l'état de la machine (en marche, défaut, inactif).

Le profil ultra-fin le rend particulièrement adapté aux smartphones, tablettes, ultrabooks et autres appareils portables à espace limité.

8.2 Considérations de conception de circuit

1. Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série ou un circuit intégré pilote LED à courant constant dédié pour chaque canal de couleur. Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique pour garantir que le courant ne dépasse pas les limites même avec des variations d'un composant à l'autre.

2. Contrôle indépendant :L'anode/cathode séparée pour chaque couleur permet un contrôle indépendant de gradation PWM (Modulation de Largeur d'Impulsion) ou de clignotement via un microcontrôleur.

3. Dissipation de puissance :Vérifiez que la puissance totale (I_F* V_Fpour chaque puce) ne dépasse pas la puissance nominale individuelle de chaque puce, surtout si les deux sont alimentées simultanément.

4. Protection contre la tension inverse :Bien que ce ne soit pas une diode Zener, une diode petit signal en parallèle avec chaque LED (cathode à anode) peut fournir une protection contre les transitoires de tension inverse accidentels sur le PCB.

8.3 Recommandations de conception de PCB

- Suivez précisément les dimensions recommandées des pastilles de soudure. - Utilisez des connexions de dégagement thermique pour les pastilles de la LED si elles sont connectées à de grands plans de masse/alimentation pour faciliter le soudage tout en assurant une certaine conduction thermique. - Pour une dissipation thermique optimale, envisagez d'ajouter de petites vias sous ou près du plot thermique (s'il est présent) pour conduire la chaleur vers les couches internes ou inférieures du PCB.

- Use thermal relief connections for the LED pads if they are connected to large ground/power planes to facilitate soldering while still providing some thermal conduction.

- For optimal heat dissipation, consider adding small vias under or near the thermal pad (if present) to conduct heat to inner or bottom PCB layers.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux anciennes LED bicolores ou à l'utilisation de deux LED monochromes discrètes, ce dispositif offre des avantages distincts :

- Gain d'espace :Un seul boîtier fin de 0,55 mm remplace deux composants, économisant de la surface et du volume sur le PCB.

- Assemblage simplifié :Une seule opération de pick-and-place au lieu de deux, augmentant le débit d'assemblage et réduisant les erreurs potentielles de placement.

- Technologie des matériaux :L'utilisation des puces InGaN et AlInGaP offre généralement une efficacité et une luminosité plus élevées par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaP.

- Compatibilité des procédés :Une compatibilité totale avec l'assemblage SMT standard de grande série et les procédés de refusion sans plomb réduit la complexité de fabrication.

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

Q1 : Puis-je alimenter les LED Bleue et Jaune en même temps ?

R : Oui, électriquement elles sont indépendantes. Cependant, vous devez vous assurer que la dissipation de puissance de chaque puce n'est pas dépassée et que la température ambiante locale du PCB reste dans la plage de fonctionnement. La chaleur totale générée sera la somme des deux.

Q2 : Que se passe-t-il si je connecte la polarité à l'envers ?

R : L'application d'une tension inverse significative (au-delà de la condition de test de 5 V) provoquera probablement une défaillance immédiate et catastrophique de la puce LED due à la claquage inverse. Respectez toujours la polarité correcte.

Q3 : Pourquoi la tension directe est-elle différente pour le Bleu et le Jaune ?

R : La tension directe est une propriété fondamentale de la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. L'InGaN (Bleu) a une largeur de bande interdite plus large que l'AlInGaP (Jaune), nécessitant une tension plus élevée pour "pousser" les électrons à travers la jonction, produisant ainsi des photons de plus haute énergie (longueur d'onde plus courte).

Q4 : Comment choisir la bonne résistance de limitation de courant ?

R : Utilisez la formule R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Pour la fiabilité, utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (3,80 V pour le Bleu, 2,40 V pour le Jaune) et votre I_Fsouhaité (par exemple, 20 mA). Pour une alimentation de 5 V : R_Bleu= (5 - 3,8) / 0,02 = 60 Ω ; R_Jaune= (5 - 2,4) / 0,02 = 130 Ω. Utilisez la valeur de résistance standard immédiatement supérieure.

Q5 : La LED semble moins lumineuse que prévu. Quel pourrait être le problème ?

R : 1) Vérifiez que vous utilisez le bon code de classe ; une classe inférieure (par exemple, N pour le bleu) est moins lumineuse. 2) Vérifiez le courant direct réel avec un multimètre ; une résistance mal calculée ou une tension d'alimentation basse peut réduire le courant. 3) Assurez-vous que la LED n'est pas en surchauffe ; une température de jonction élevée réduit le flux lumineux. 4) Confirmez l'angle de vision ; la luminosité est mesurée sur l'axe.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Exemple 1 : Indicateur de port USB à double état.Dans un ordinateur portable, cette LED peut être placée à côté d'un port USB-C. Elle peut être pilotée par le contrôleur embarqué (EC) : Bleu fixe lorsqu'un périphérique est connecté et actif, Jaune clignotant lorsque le port fournit un courant de charge, et les deux éteints sinon. Le profil fin lui permet de s'intégrer dans le cadre étroit.

Exemple 2 : État d'un dispositif IoT.Dans un capteur sans fil compact, la LED peut indiquer l'état du réseau : Bleu pour "connecté au cloud", Jaune pour "transmission de données", et des couleurs alternées pour "erreur". La faible consommation est adaptée aux appareils à piles, et le large angle de vision assure la visibilité sous différents angles.

Exemple 3 : Manipulation des composants sensibles à l'humidité.Un fabricant reçoit une bobine. Il utilise toute la bobine en un seul poste de production. Si une bobine partielle reste, il la stocke dans un conteneur scellé avec dessicant. Deux semaines plus tard, avant d'utiliser le reste, il sèche la bobine à 60°C pendant 24 heures avant de la charger dans la machine pick-and-place, suivant les directives de la fiche technique pour éviter les défauts de soudure.

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. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. La puce InGaN a une largeur de bande interdite correspondant à la lumière bleue (~470 nm), tandis que la puce AlInGaP a une largeur de bande interdite correspondant à la lumière jaune (~589 nm). Le boîtier plastique sert à protéger la puce semi-conductrice délicate et les fils de liaison, à façonner le faisceau lumineux de sortie (lentille) et à fournir le facteur de forme physique pour le montage.

13. Tendances et évolutions technologiques

Le dispositif décrit reflète plusieurs tendances actuelles de la technologie LED :

- Miniaturisation :La tendance vers des boîtiers de 0,55 mm et plus fins continue de permettre des conceptions de produits plus élégantes.

- Matériaux à haute efficacité :L'InGaN et l'AlInGaP représentent des systèmes de matériaux matures et performants pour les LED visibles, offrant une bonne efficacité (lumens par watt) pour les applications d'indicateur.

- Intégration :Combiner plusieurs fonctions (deux couleurs) dans un seul boîtier fait partie d'une tendance plus large d'intégration des composants pour économiser de l'espace et simplifier l'assemblage.

- Compatibilité de fabrication robuste :L'accent mis sur le conditionnement en bande et bobine, la tolérance à la refusion IR et la classification de sensibilité à l'humidité correspond aux besoins de la fabrication électronique entièrement automatisée et de grande série. Les développements futurs pourraient inclure des boîtiers encore plus fins, des résistances de limitation de courant intégrées ("modules" LED) ou des puces tricolores (RGB) dans une empreinte similaire, poussés par les demandes des secteurs de l'électronique grand public et de l'automobile.