Fiche technique LED SMD bicolore LTST-C195TBKFKT - Bleu & Orange - Courant direct 20mA/30mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C195TBKFKT est une diode électroluminescente (LED) bicolore pour montage en surface (SMD). Il intègre deux puces semi-conductrices distinctes dans un boîtier standard EIA unique : une puce InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) pour l'émission de lumière bleue et une puce AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour l'émission de lumière orange. Cette conception permet de créer deux couleurs différentes à partir d'un seul composant compact, ce qui est précieux pour les indicateurs d'état, le rétroéclairage et l'éclairage décoratif où l'espace est limité. Le composant est conditionné sur une bande de 8 mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement rapide utilisés dans la fabrication électronique moderne.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Pour la puce Bleue, le courant continu direct maximal est de 20 mA, avec une limite de dissipation de puissance de 76 mW. La puce Orange a un courant continu légèrement plus élevé de 30 mA et une limite de dissipation de 75 mW. Les deux puces partagent une tension inverse maximale de 5V, mais il est noté qu'un fonctionnement continu en polarisation inverse n'est pas autorisé. Le composant peut supporter des surtensions de courant de courte durée ; la puce Bleue supporte un courant de crête de 100 mA (à un cycle de service de 1/10, impulsion de 0,1 ms), tandis que la puce Orange supporte 80 mA dans les mêmes conditions. La plage de température de fonctionnement est spécifiée de -20°C à +80°C, et la plage de stockage de -30°C à +100°C.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Mesurées à une température ambiante standard de 25°C et un courant direct (IF) de 20 mA, les principales métriques de performance sont définies. L'intensité lumineuse (Iv) pour la puce Bleue varie d'un minimum de 28,0 mcd à un maximum de 180 mcd, les valeurs typiques se situant dans cette plage. La puce Orange a une intensité minimale plus élevée de 45,0 mcd, avec le même maximum de 180 mcd. La tension directe (VF) est un paramètre critique pour la conception du circuit. Pour la puce Bleue, VF mesure typiquement 3,30V, avec une plage de 2,90V (Min) à 3,50V (Max). La puce Orange fonctionne à une tension plus basse, avec une VF typique de 2,00V et une plage de 1,80V à 2,40V. Les deux LED présentent un angle de vision (2θ1/2) très large de 130 degrés, offrant un motif lumineux diffus et étendu. L'émission de la puce Bleue est centrée autour d'une longueur d'onde de crête (λP) de 468 nm et d'une longueur d'onde dominante (λd) de 470 nm, avec une largeur de bande spectrale (Δλ) de 25 nm. La puce Orange émet à une crête de 611 nm, une longueur d'onde dominante de 605 nm et une largeur de bande plus étroite de 17 nm.

3. Explication du système de classement

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en classes de performance. Cette fiche technique définit des classes pour la tension directe et l'intensité lumineuse.

3.1 Classement de la tension directe (Puce Bleue)

La tension directe de la puce Bleue à 20mA est catégorisée en classes étiquetées 12 à 17. Chaque classe couvre une plage de 0,1V, allant de 2,90-3,00V (Classe 12) jusqu'à 3,40-3,50V (Classe 17). La tolérance au sein de chaque classe est de +/-0,1V. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec des chutes de tension étroitement appariées pour les applications nécessitant une luminosité uniforme dans des configurations en parallèle.

3.2 Classement de l'intensité lumineuse

Les puces Bleue et Orange sont classées selon leur rendement lumineux. Pour la puce Bleue, les classes sont étiquetées N, P, Q et R, avec des intensités minimales allant de 28,0 mcd (N) à 112,0 mcd (R). La puce Orange utilise les classes P, Q et R, commençant à un minimum de 45,0 mcd (P). Le maximum pour la classe la plus élevée (R) est de 180 mcd pour les deux couleurs. Une tolérance de +/-15% s'applique à chaque classe d'intensité. Ce système permet une sélection basée sur les niveaux de luminosité requis pour différentes applications.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par exemple, Figure 1 pour le spectre de sortie, Figure 6 pour l'angle de vision), leurs caractéristiques typiques peuvent être décrites. La relation entre le courant direct (IF) et la tension directe (VF) est exponentielle, conformément à l'équation de la diode. L'intensité lumineuse pour les deux puces est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement recommandée. Cependant, l'efficacité peut chuter à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la chaleur. Les longueurs d'onde dominante et de crête sont généralement stables avec le courant mais peuvent subir de légers décalages avec des changements de température significatifs. Le large angle de vision de 130 degrés indique un diagramme de rayonnement Lambertien ou quasi-Lambertien, où l'intensité est maximale au centre et diminue selon le cosinus de l'angle de vision.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

La LED est conforme à un boîtier SMD standard de l'industrie. Des dessins dimensionnels détaillés sont fournis dans la fiche technique, spécifiant la longueur, la largeur, la hauteur et la position des plots de soudure. Le composant possède quatre broches (1, 2, 3, 4). Pour le LTST-C195TBKFKT, les broches 1 et 3 sont assignées à l'anode et à la cathode de la puce Bleue, tandis que les broches 2 et 4 sont assignées à la puce Orange. Un indicateur de polarité, tel qu'une encoche ou une broche de cathode marquée, est généralement inclus dans le dessin du boîtier pour assurer une orientation correcte lors de l'assemblage. Le composant est fourni dans une bande porteuse embossée avec une bande de protection, enroulée sur une bobine standard de 7 pouces contenant 4000 pièces.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profils de soudure par refusion

La fiche technique fournit des profils de refusion infrarouge (IR) suggérés pour les processus de soudure normaux (étain-plomb) et sans plomb. Pour l'assemblage sans plomb utilisant une pâte à souder SAC (Sn-Ag-Cu), le profil doit garantir que la température maximale du corps du composant ne dépasse pas 260°C, et le temps au-dessus de 240°C est limité. Une étape de préchauffage et de montée en température contrôlée est cruciale pour éviter les chocs thermiques. La LED est également conçue pour la soudure à la vague (260°C max pendant 5 secondes) et la soudure en phase vapeur (215°C pendant 3 minutes).

6.2 Stockage et manipulation

Les LED doivent être stockées dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 70% d'humidité relative. Une fois retirées de leur emballage d'origine barrière à l'humidité, elles doivent être soudées par refusion dans la semaine. Si un stockage au-delà d'une semaine est nécessaire, les composants doivent être stockés dans une atmosphère sèche (par exemple, un conteneur scellé avec dessiccant ou un dessiccateur à azote) et être cuits à environ 60°C pendant au moins 24 heures avant la soudure pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudure est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. La fiche technique recommande l'immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Des nettoyants chimiques non spécifiés pourraient endommager la lentille en époxy ou le boîtier de la LED.

7. Conditionnement et informations de commande

Le conditionnement standard est une bobine de 7 pouces avec 4000 pièces. Une quantité minimale de commande de 500 pièces est acceptée pour les quantités restantes. Les spécifications de la bande et de la bobine suivent les normes ANSI/EIA 481-1-A-1994. Le numéro de pièce LTST-C195TBKFKT suit le système de codage interne du fabricant, où les éléments indiquent probablement la série (C195), la couleur (TB pour bicolore Bleu/Orange), le type de lentille (K pour transparente) et le conditionnement (FKT pour bande et bobine).

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED bicolore est idéale pour les applications nécessitant une indication d'état bicolore, telles que l'alimentation marche/veille, charge/pleine, activité réseau ou signaux d'erreur/avertissement système. Elle peut être utilisée dans l'électronique grand public (routeurs, chargeurs, équipements audio), les panneaux de contrôle industriel, l'éclairage intérieur automobile et la signalétique. Le large angle de vision la rend adaptée aux indicateurs de face avant qui doivent être visibles sous différents angles.

8.2 Considérations de conception

Circuit de commande :Les LED sont des dispositifs commandés en courant. Pour garantir une luminosité uniforme, en particulier lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, une résistance de limitation de courant doit être placée en série avec chaque LED. L'utilisation d'une seule résistance pour plusieurs LED en parallèle (Modèle de circuit B dans la fiche technique) n'est pas recommandée en raison des variations de la tension directe (Vf) des LED individuelles, ce qui entraînerait des différences significatives de courant et donc de luminosité. Le circuit recommandé (Modèle A) utilise une résistance par LED.

Dissipation de puissance :Les valeurs maximales de puissance (76 mW pour le Bleu, 75 mW pour l'Orange) doivent être respectées. Au courant continu maximal recommandé (20mA Bleu, 30mA Orange), la puissance dissipée est Vf * If. En utilisant la Vf typique, cela donne 66 mW pour le Bleu (3,3V*20mA) et 60 mW pour l'Orange (2,0V*30mA), ce qui est dans les limites. Les concepteurs doivent considérer le facteur de déclassement (0,25 mA/°C pour le Bleu, 0,4 mA/°C pour l'Orange à partir de 25°C) lors d'un fonctionnement à des températures ambiantes élevées.

Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Ces LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Toutes les opérations de manipulation et d'assemblage doivent être effectuées dans une zone protégée contre les ESD en utilisant des bracelets de mise à la terre, des tapis conducteurs et un équipement correctement mis à la terre. Les dispositifs eux-mêmes peuvent ne pas contenir de diodes de protection ESD intégrées.

9. Comparaison technique

La caractéristique distinctive clé de ce produit est l'intégration de deux puces haute performance et ultra-lumineuses (InGaN pour le Bleu, AlInGaP pour l'Orange) dans un seul boîtier SMD standard. Par rapport à l'utilisation de deux LED monochromes séparées, cela économise de l'espace sur le PCB, réduit le nombre de composants et simplifie l'assemblage. La technologie InGaN fournit une lumière bleue à haute efficacité, tandis que l'AlInGaP est connue pour sa haute efficacité dans le spectre rouge-orange-ambre. La combinaison offre un bon contraste de couleur entre les deux états. Le large angle de vision de 130 degrés est un avantage constant pour les applications d'indicateur par rapport aux LED à angle plus étroit conçues pour des faisceaux focalisés.

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

Q : Puis-je alimenter simultanément les puces Bleue et Orange ?

A : La fiche technique spécifie les paramètres pour chaque puce indépendamment. Bien que cela soit physiquement possible, alimenter les deux à leur courant maximal simultanément dépasserait probablement les limites de dissipation de puissance totale du boîtier et n'est pas spécifié. L'utilisation typique consiste à alterner entre les deux couleurs.

Q : Pourquoi une résistance série est-elle nécessaire pour chaque LED même si la tension d'alimentation correspond à Vf ?

A : La tension directe (Vf) a une plage (par exemple, 2,9V à 3,5V pour le Bleu). Une alimentation "3,3V" pourrait être parfaite pour une LED avec une Vf typique de 3,3V mais causerait un courant excessif dans une LED avec une Vf de 2,9V, risquant de la détruire. La résistance fixe le courant avec précision, quelles que soient les petites variations de Vf ou de tension d'alimentation.

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

A : La longueur d'onde de crête (λP) est la longueur d'onde unique à laquelle le spectre d'émission a son intensité maximale. La longueur d'onde dominante (λd) est dérivée des coordonnées de couleur sur le diagramme de chromaticité CIE et représente la couleur perçue - la longueur d'onde unique qui correspondrait à la couleur de la LED pour l'œil humain. Pour les LED monochromatiques, elles sont souvent proches ; pour des spectres plus larges, elles peuvent différer.

11. Cas d'utilisation pratique

Scénario : Indicateur double état pour un hub USB

Un concepteur crée un hub USB compact. Il a besoin d'une LED pour indiquer l'alimentation (Orange fixe) et d'une autre pour indiquer l'activité des données (Bleu clignotant). En utilisant le LTST-C195TBKFKT, il peut réaliser cela avec un seul emplacement de composant. Le layout du PCB inclut les quatre plots et deux résistances de limitation de courant - une calculée pour la LED Orange à 30mA (par exemple, (5V - 2,0V)/0,03A = 100Ω) et une pour la LED Bleue à 20mA (par exemple, (5V - 3,3V)/0,02A = 85Ω). Un microcontrôleur pilote les broches respectives à la masse pour activer chaque couleur. Cela économise de l'espace, réduit le coût de la nomenclature et offre un aspect propre et professionnel avec deux couleurs distinctes à partir d'un seul point.

12. Introduction au principe

L'émission de lumière dans les LED est basée sur l'électroluminescence dans les matériaux semi-conducteurs. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. L'InGaN a une bande interdite plus large, produisant des photons de plus haute énergie dans le spectre bleu. L'AlInGaP a une bande interdite plus étroite, produisant des photons de plus basse énergie dans le spectre rouge/orange. La lentille en époxy sert à protéger la puce, à façonner le faisceau lumineux de sortie et à améliorer l'extraction de la lumière.

13. Tendances de développement

La tendance pour les LED SMD indicatrices continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par watt d'entrée électrique), permettant une consommation d'énergie réduite et une génération de chaleur moindre. La miniaturisation est une autre tendance clé, avec des boîtiers devenant plus petits tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques. Il y a également un accent croissant sur l'amélioration de la constance des couleurs et des tolérances de classement plus strictes pour répondre aux exigences des applications nécessitant une apparence uniforme, telles que les affichages couleur complets et l'éclairage architectural. De plus, l'intégration augmente, avec davantage de boîtiers multi-puces (comme cette LED bicolore) et même des boîtiers incorporant des circuits de commande (comme les LED RGB adressables) devenant courants pour simplifier la conception du système.