Fiche technique LTST-S225KFKGKT-5A - LED SMD bicolore Orange/Vert - Dimensions du boîtier - 20mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-S225KFKGKT-5A est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) conçue pour les applications électroniques modernes où l'espace est limité. Il appartient à une famille de composants miniatures optimisés pour les processus d'assemblage automatisé sur carte de circuit imprimé (PCB). Ce modèle particulier intègre deux puces LED distinctes dans un seul boîtier, permettant une fonctionnalité bicolore à partir d'un encombrement compact.

1.1 Avantages principaux et marché cible

L'avantage principal de ce composant est sa combinaison de miniaturisation et de capacité multicolore. Il est construit en utilisant la technologie semi-conductrice AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) ultra-lumineuse pour ses émetteurs orange et vert, ce qui offre généralement un rendement plus élevé et une meilleure stabilité des performances par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaP standard. Le boîtier est doté d'une lentille transparente, qui ne diffuse pas la lumière, le rendant adapté aux applications à émission latérale où la lumière est destinée à être émise parallèlement à la surface du PCB. Cette conception est idéale pour le rétroéclairage de claviers ou de pavés numériques, les indicateurs d'état dans les appareils portables, et les micro-affichages où la lumière doit être dirigée latéralement. Le dispositif est entièrement conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses) et est conçu pour être compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR), standards dans la fabrication électronique en grande série. Ses marchés cibles incluent les équipements de télécommunication (ex. : téléphones cellulaires et sans fil), les dispositifs informatiques portables comme les ordinateurs portables, le matériel de systèmes réseau, divers appareils électroménagers et les applications de signalisation intérieure.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des principaux paramètres de performance spécifiés pour le LTST-S225KFKGKT-5A, basée sur des conditions de test standard à une température ambiante (Ta) de 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) :50 mW par puce de couleur. C'est la quantité maximale de puissance électrique qui peut être convertie en chaleur et en lumière sans endommager la LED. Dépasser cette limite risque de provoquer un emballement thermique et une défaillance.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :40 mA, permis uniquement en conditions pulsées avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Cela permet de brèves périodes de haute luminosité, comme dans les indicateurs clignotants.
• Courant direct continu (I_F) :20 mA DC. C'est le courant maximum recommandé pour un fonctionnement continu en régime permanent afin d'assurer une fiabilité à long terme et de maintenir les performances optiques spécifiées.
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C. Le dispositif est garanti de fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-40°C à +85°C. Le dispositif peut être stocké sans alimentation appliquée dans ces limites.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de fonctionnement normales (I_F= 5mA).

• Intensité lumineuse (I_V) :C'est la luminosité perçue de la LED telle que mesurée par l'œil humain. Pour la puce Orange, le minimum est de 18,0 mcd (millicandela), le typique n'est pas spécifié, et le maximum est de 45,0 mcd. Pour la puce Verte, le minimum est de 7,1 mcd et le maximum de 18,0 mcd. L'intensité réelle livrée tombe dans des classes spécifiques (voir Section 4).
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés (typique). Cet angle de vision large indique que la LED émet de la lumière sur une large zone, ce qui est caractéristique des boîtiers à vue latérale avec une lentille transparente. θ_1/2est l'angle hors axe où l'intensité tombe à la moitié de sa valeur sur l'axe.
• Longueur d'onde de crête (λ_P) :La longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est la plus grande. Les valeurs typiques sont 611,0 nm (Orange) et 573,0 nm (Vert).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :La longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue. Les valeurs typiques sont 605,0 nm (Orange) et 571,0 nm (Vert). Cette valeur est dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :La largeur de bande de la lumière émise, mesurée comme la largeur à mi-hauteur (FWHM) du spectre. Les valeurs typiques sont 17 nm (Orange) et 15 nm (Vert), indiquant des couleurs relativement pures et saturées.
• Tension directe (V_F) :La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit le courant spécifié. À 5mA, V_Fvarie d'un minimum de 1,7V à un maximum de 2,5V pour les deux couleurs. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit d'attaque peut s'adapter à cette plage.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 μA à une tension inverse (V_R) de 5V. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; la LED n'est pas conçue pour fonctionner en polarisation inverse.

3. Explication du système de classement par classe

Pour gérer les variations de production, les LED sont triées en classes de performance. Le LTST-S225KFKGKT-5A utilise un système de classement pour l'Intensité Lumineuse.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

L'intensité lumineuse de chaque puce de couleur est testée et triée dans des classes spécifiques avec une tolérance de +/-15% au sein de chaque classe.

• Classes de la puce Orange :
  • Code de classeM : Minimum 18,0 mcd, Maximum 28,0 mcd.
  • Code de classeN : Minimum 28,0 mcd, Maximum 45,0 mcd.
• Classes de la puce Verte :
  • Code de classeK : Minimum 7,1 mcd, Maximum 11,2 mcd.
  • Code de classeL : Minimum 11,2 mcd, Maximum 18,0 mcd.

Ce classement permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec des niveaux de luminosité cohérents pour leur application, ce qui est crucial pour obtenir un aspect uniforme dans les réseaux multi-LED ou les indicateurs.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

4.1 Dimensions du boîtier et assignation des broches

La LED est conforme à un contour de boîtier standard EIA. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,1 mm sauf indication contraire. Le boîtier est de type à émission latérale, ce qui signifie que l'émission lumineuse principale est parallèle au plan de montage. L'assignation des broches est cruciale pour un fonctionnement correct : Les broches 1 et 2 sont assignées à la puce LED Verte, tandis que les broches 3 et 4 sont assignées à la puce LED Orange. Les concepteurs doivent se référer au dessin coté détaillé dans la fiche technique pour un placement précis des pastilles de soudure sur le PCB.

4.2 Conception recommandée des pastilles PCB et polarité

La fiche technique inclut un motif de pastille recommandé (géométrie des pastilles de soudure) pour le PCB. Suivre cette recommandation est essentiel pour obtenir des joints de soudure fiables, un bon alignement et une dissipation thermique efficace pendant le processus de refusion. La conception des pastilles aide également à l'auto-alignement du composant pendant le soudage. La broche cathode est généralement indiquée par un marquage sur le boîtier de la LED lui-même (comme une encoche ou un point), qui doit être aligné avec le marquage correspondant sur la sérigraphie du PCB.

5. Recommandations de soudage et d'assemblage

5.1 Paramètres de soudage par refusion IR

Le composant est conçu pour les processus de soudage sans plomb (Pb-free). La condition de refusion infrarouge suggérée est une température de pic de 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Un profil de température type conforme aux normes JEDEC est fourni comme cible générique. Les étapes clés incluent une zone de préchauffage (150-200°C pendant jusqu'à 120 secondes) pour chauffer progressivement la carte et activer le flux de la pâte à souder, suivie de la zone de refusion où la température atteint son pic. Il est essentiel de respecter les spécifications du fabricant de la pâte à souder et les limites du profil JEDEC pour éviter un choc thermique, un délaminage ou des dommages à la structure interne de la LED. Le dispositif ne doit pas être soumis à plus de deux cycles de refusion.

5.2 Soudage manuel (Fer à souder)

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est de mise. La température maximale recommandée de la pointe du fer est de 300°C, et le temps de contact avec n'importe quelle broche doit être limité à un maximum de 3 secondes. Cela ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter un stress thermique excessif.

5.3 Conditions de stockage et de manipulation

Une manipulation appropriée est vitale pour la fiabilité. Les LED sont sensibles aux Décharges Électrostatiques (ESD). Il est recommandé d'utiliser un bracelet ou des gants antistatiques et de s'assurer que tout l'équipement est mis à la terre. Pour le stockage, les sachets anti-humidité non ouverts (avec dessiccant) doivent être conservés à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR), avec une durée de conservation recommandée d'un an. Une fois le sachet ouvert, les composants sont classés au Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 3, ce qui signifie qu'ils doivent être soumis au soudage par refusion dans les 168 heures (une semaine) suivant l'exposition à un ambiant de ≤30°C/60% HR. Si l'exposition est plus longue, un séchage à environ 60°C pendant au moins 20 heures est requis avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir le phénomène de \"popcorning\" (fissuration du boîtier pendant la refusion).

5.4 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls des solvants à base d'alcool spécifiés comme l'alcool isopropylique (IPA) ou l'éthanol doivent être utilisés. La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

6. Emballage et informations de commande

6.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies emballées pour l'assemblage automatisé. Elles sont montées sur une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces (178 mm). La quantité standard par bobine est de 4000 pièces. Pour les quantités restantes, le lot minimum commandable est de 500 pièces. L'emballage est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. La bande comporte une bande de couverture pour sceller les alvéoles des composants, et il est spécifié qu'au maximum deux alvéoles consécutives peuvent être vides.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Circuits d'application typiques

Chaque puce LED (Verte et Orange) doit être pilotée indépendamment. Une résistance de limitation de courant en série est obligatoire pour chaque puce afin de régler le courant de fonctionnement et protéger la LED contre les surintensités. La valeur de la résistance (R_série) peut être calculée en utilisant la Loi d'Ohm : R_série= (V_alimentation- V_F) / I_F. Puisque V_Fpeut varier de 1,7V à 2,5V, le calcul doit utiliser la V_Fmaximale pour s'assurer que le courant ne dépasse jamais le niveau souhaité dans les pires conditions. Pour une alimentation de 5V et un I_Fcible de 5mA, en utilisant V_F(max)=2,5V, on obtient R_série= (5V - 2,5V) / 0,005A = 500Ω. Une résistance standard de 510Ω serait un choix approprié. Pour une luminosité plus élevée à 20mA, le calcul serait différent. Les deux LED peuvent être pilotées par des broches GPIO séparées d'un microcontrôleur ou des circuits logiques.

7.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (50mW par puce), une gestion thermique efficace sur le PCB reste importante pour la longévité et la stabilité des performances. S'assurer que la conception recommandée des pastilles de soudure est utilisée aide à évacuer la chaleur de la jonction de la LED vers le cuivre du PCB. Évitez de placer la LED dans des espaces clos sans circulation d'air, surtout si elle fonctionne à des courants plus élevés ou à des températures ambiantes élevées.

7.3 Conception optique

La lentille transparente à émission latérale produit un large angle de vision (130°). Pour les applications nécessitant une lumière plus focalisée ou diffusée, des guides de lumière, des lentilles ou des films diffuseurs externes peuvent être nécessaires. La lentille transparente est idéale pour les applications où la LED elle-même n'est pas directement visible mais sa lumière est canalisée, comme dans les panneaux à éclairage latéral ou les guides de lumière.

8. Comparaison et différenciation technique

Les principaux points de différenciation du LTST-S225KFKGKT-5A sont sa capacité bicolore dans un seul boîtier miniature à vue latérale et l'utilisation de la technologie AlInGaP pour les deux couleurs. Comparé aux anciennes LED bicolores qui pourraient utiliser différents systèmes de matériaux (ex. : GaP pour le vert), l'utilisation d'AlInGaP pour les deux peut offrir des caractéristiques de tension directe plus cohérentes et potentiellement un rendement plus élevé. Le facteur de forme à vue latérale est distinct des LED à vue de dessus et est spécifiquement conçu pour les applications nécessitant une émission de lumière parallèle à la carte, économisant ainsi de l'espace vertical. Sa compatibilité avec la refusion IR standard et l'emballage en bande et bobine en fait une solution prête à l'emploi pour les lignes de production automatisées en grande série.

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

Q : Puis-je piloter simultanément les LED Orange et Verte à leur courant continu maximum de 20mA chacune ?

R : Oui, mais vous devez considérer la dissipation de puissance totale. À 20mA et une V_Ftypique de ~2,1V, chaque puce dissipe environ 42mW. Un fonctionnement simultané signifierait une dissipation totale d'environ 84mW depuis le boîtier. Bien que ce soit en dessous de la somme des maximums individuels (50mW+50mW=100mW), cela s'approche de la limite. La gestion thermique et la température ambiante deviennent des facteurs critiques pour un fonctionnement fiable à long terme dans ce scénario.

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

R : La Longueur d'onde de crête (λ_P) est la mesure physique de la longueur d'onde où la puissance optique de sortie est la plus élevée. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée à partir de la colorimétrie qui représente la longueur d'onde unique que l'œil humain perçoit comme étant la couleur. Pour les LED avec un spectre étroit, elles sont souvent proches, mais λ_dest le paramètre le plus pertinent pour la spécification de couleur dans les affichages ou les indicateurs.

Q : La fiche technique mentionne qu'une \"condition de tension inverse est appliquée uniquement au test IR.\" Qu'est-ce que cela signifie ?

R : C'est une clarification. Le paramètre I_R(Courant inverse) est mesuré en appliquant une polarisation inverse de 5V pendant les tests en usine pour vérifier les fuites. Cependant, la LED est une diode et n'est pas conçue pour fonctionner en polarisation inverse dans l'application réelle. Appliquer une tension inverse dans un circuit pourrait endommager le dispositif.

10. Exemple d'application pratique

Scénario : Indicateur double état pour un routeur réseau

Un concepteur crée un routeur compact avec deux LED d'état (Alimentation et Activité réseau) mais n'a de la place que pour un seul composant LED sur la carte. Le LTST-S225KFKGKT-5A est une solution idéale.

Mise en œuvre :La puce Verte est assignée comme indicateur \"Alimentation\" (allumée fixe lorsque sous tension). La puce Orange est assignée comme indicateur \"Activité réseau\" (clignotante lors du trafic de données). Deux broches GPIO séparées du microcontrôleur principal du routeur sont utilisées, chacune connectée via une résistance de limitation de courant de 510Ω à l'anode de la puce LED respective. Les cathodes sont connectées à la masse. L'émission latérale permet à la lumière d'être couplée dans un seul petit guide de lumière qui la canalise vers le panneau avant. Cette conception économise de l'espace sur la carte, réduit le nombre de pièces et fournit des informations d'état claires et distinctes codées par couleur.

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 du matériau semi-conducteur (dans ce cas, l'AlInGaP), des électrons et des trous sont injectés dans la région de la jonction. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant de l'énergie 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. L'AlInGaP a une bande interdite adaptée pour produire de la lumière dans les parties rouge, orange et jaune du spectre, et avec un dopage spécifique, peut également produire de la lumière verte. Le boîtier à vue latérale intègre la puce semi-conductrice montée sur un cadre de connexion, reliée par fils, et encapsulée dans une résine époxy transparente qui forme la lentille, dirigeant la sortie lumineuse latéralement.

12. Tendances technologiques

La tendance générale pour les LED SMD comme celle-ci va vers une miniaturisation continue, une efficacité accrue (plus de lumière émise par watt d'entrée électrique) et une fiabilité plus élevée. L'adoption de l'AlInGaP pour les émetteurs verts, comme on le voit ici, représente un éloignement des matériaux traditionnels moins efficaces. De plus, l'accent est de plus en plus mis sur un classement précis et des tolérances plus serrées pour répondre aux exigences des applications nécessitant une grande cohérence de couleur, comme les affichages couleur complets assemblés à partir de LED discrètes. Les avancées en matière de boîtiers se concentrent également sur l'amélioration des performances thermiques pour permettre des courants d'attaque plus élevés dans des boîtiers plus petits et sur l'amélioration de la compatibilité avec les processus de soudage sans plomb à haute température.