Fiche technique de la LED SMD bicolore LTST-C195KRKSKT - Rouge & Jaune - 20mA - 75mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C195KRKSKT est une LED à montage en surface (SMD) bicolore intégrant deux puces semi-conductrices distinctes dans un seul boîtier : l'une émettant une lumière rouge et l'autre une lumière jaune. Ce composant est conçu pour les applications nécessitant une indication d'état, un rétroéclairage ou un éclairage décoratif en deux couleurs à partir d'un seul et même emplacement compact. Il utilise la technologie de puce Ultra Bright AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium), réputée pour son efficacité lumineuse et sa stabilité élevées. Le dispositif est conditionné sur bande de 8mm standard, sur bobines de 7 pouces, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement rapide utilisés dans la fabrication électronique moderne.

Les principaux avantages de cette LED incluent sa conformité aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), la classant comme produit écologique. Elle est conçue pour être compatible avec les procédés de soudure courants, y compris le refusion infrarouge (IR) et en phase vapeur, standards pour les lignes d'assemblage à technologie de montage en surface (SMT). Le boîtier standard EIA (Electronic Industries Alliance) assure une compatibilité mécanique avec les autres composants et bibliothèques de conception.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Faire fonctionner le dispositif au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents. Les caractéristiques sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. Pour les deux puces, rouge et jaune, le courant continu direct maximal est de 30 mA. La dissipation de puissance maximale pour chaque puce est de 75 mW. Un facteur de déclassement de 0,4 mA/°C s'applique linéairement à partir de 25°C, ce qui signifie que le courant continu admissible diminue lorsque la température ambiante augmente pour éviter la surchauffe. Le dispositif peut supporter un courant direct de crête de 80 mA en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms). La tension inverse maximale est de 5 V. La plage de température de fonctionnement et de stockage est spécifiée de -55°C à +85°C, indiquant une aptitude aux applications industrielles et environnementales étendues.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces caractéristiques sont mesurées à Ta=25°C avec un courant direct (IF) de 20 mA, qui est la condition de test standard. Pour la puce rouge, l'intensité lumineuse typique (Iv) est de 45,0 millicandelas (mcd), avec un minimum de 18,0 mcd. La puce jaune est typiquement plus lumineuse, avec une Iv de 75,0 mcd (min. 28,0 mcd). Les deux puces ont un angle de vision (2θ1/2) très large de 130 degrés, offrant un profil d'émission de lumière diffus et étendu, adapté aux indicateurs de panneau.

La longueur d'onde d'émission de crête typique (λP) de la puce rouge est de 639 nm, avec une longueur d'onde dominante (λd) de 631 nm, la situant dans la région rouge standard du spectre visible. La puce jaune émet à une longueur d'onde de crête typique de 591 nm et une longueur d'onde dominante de 589 nm. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) pour les deux est d'environ 15 nm, indiquant une émission de couleur relativement pure. La tension directe typique (VF) pour les deux puces à 20mA est de 2,0 V, avec un maximum de 2,4 V. Le courant inverse maximal (IR) à 5V est de 10 µA, et la capacité de jonction typique (C) est de 40 pF.

3. Explication du système de classement

Le produit est trié en classes (bins) en fonction de l'intensité lumineuse pour garantir une uniformité de luminosité dans l'application. Des codes de classe distincts sont définis pour les puces rouge et jaune.

Classement de la puce rouge (à 20mA) :

- Code de classe M : 18,0 - 28,0 mcd

- Code de classe N : 28,0 - 45,0 mcd

- Code de classe P : 45,0 - 71,0 mcd

- Code de classe Q : 71,0 - 112,0 mcd

Classement de la puce jaune (à 20mA) :

- Code de classe N : 28,0 - 45,0 mcd

- Code de classe P : 45,0 - 71,0 mcd

- Code de classe Q : 71,0 - 112,0 mcd

- Code de classe R : 112,0 - 180,0 mcd

Une tolérance de +/-15% est appliquée à chaque classe d'intensité. Les concepteurs doivent spécifier le(s) code(s) de classe requis lors de la commande pour garantir le niveau de luminosité souhaité pour leur application, en particulier lorsque plusieurs LED sont utilisées ensemble et que l'uniformité d'apparence est critique.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par ex. Fig.1 pour la distribution spectrale, Fig.6 pour l'angle de vision), les données fournies permettent de comprendre les performances clés. La relation entre le courant direct (IF) et l'intensité lumineuse (Iv) est généralement linéaire dans la plage de fonctionnement ; alimenter la LED au courant continu maximal de 30mA produirait proportionnellement plus de lumière qu'au point de test standard de 20mA, bien que la gestion thermique devienne plus importante. La tension directe (VF) montre une variation minimale entre les deux puces, simplifiant la conception du circuit de commande. Le large angle de vision de 130 degrés est une caractéristique constante, non significativement affectée par les variations typiques de courant ou de température dans la plage spécifiée. La courbe de déclassement impliquée par le facteur de 0,4 mA/°C est linéaire, indiquant une réduction prévisible du courant maximal admissible lorsque la température ambiante augmente.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

Le dispositif est conforme à un boîtier SMD LED standard de l'industrie. L'affectation des broches est cruciale pour une conception de circuit correcte : Les broches 1 et 3 sont attribuées à la puce LED rouge, tandis que les broches 2 et 4 sont attribuées à la puce LED jaune. Cette configuration permet typiquement un contrôle indépendant de chaque couleur. Toutes les cotes sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,10 mm sauf indication contraire. Le composant est fourni sur bande porteuse gaufrée d'une largeur de 8mm, enroulée sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces (178mm). Chaque bobine complète contient 4000 pièces. Une bande de couverture scelle les alvéoles du composant pour le protéger pendant la manutention et l'expédition.

6. Recommandations 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 procédés de soudure normaux (étain-plomb) et sans plomb. Pour l'assemblage sans plomb (utilisant une pâte à souder SnAgCu), le profil recommandé inclut une étape de préchauffage, une montée contrôlée jusqu'à une température de crête, et une phase de refroidissement. Les paramètres critiques sont : une température de corps maximale ne dépassant pas 260°C, et le temps au-dessus de 240°C limité à un maximum de 10 secondes. Le soudage à la vague et le soudage manuel au fer sont également abordés, avec des limites strictes sur la température (260°C max pour la vague, 300°C max pour le fer) et le temps d'exposition (10 sec max pour la vague, 3 sec max par joint pour le fer).

6.2 Stockage et manutention

Les LED doivent être stockées dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 70% d'humidité relative. Une fois retirés de leur emballage d'origine protégeant de l'humidité, les composants destinés au soudage par refusion doivent être traités dans la semaine. Si un stockage au-delà d'une semaine est nécessaire, ils doivent être stockés dans une atmosphère sèche (par ex., un conteneur scellé avec dessiccant ou un dessiccateur à azote) et être "séchés" (baked) à environ 60°C pendant au moins 24 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudure est nécessaire, seuls les solvants à base d'alcool spécifiés doivent être utilisés. La LED peut être immergée dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute. L'utilisation de nettoyants chimiques non spécifiés ou agressifs peut endommager la lentille en époxy ou le boîtier de la LED.

7. Recommandations d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED bicolore est idéale pour les indicateurs multi-états sur l'électronique grand public, les panneaux de contrôle industriel, l'éclairage intérieur automobile et la signalétique. Exemples : voyants d'état d'alimentation/charge (rouge pour la charge, jaune pour plein), indicateurs de mode sur les appareils électroménagers, ou éclairage d'ambiance décoratif où un changement de couleur est souhaité.

7.2 Considérations de conception de circuit

Les LED sont des dispositifs commandés en courant. Pour assurer une luminosité uniforme, en particulier lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance limitatrice de courant en série avec chaque puce LED (Modèle de circuit A). Il n'est pas recommandé d'alimenter plusieurs LED en parallèle sans résistances individuelles (Modèle de circuit B), car de légères variations des caractéristiques de tension directe (VF) entre les LED individuelles peuvent entraîner des différences significatives dans le partage du courant et, par conséquent, de la luminosité. La VF typique de 2,0V à 20mA doit être prise en compte lors de la conception de l'alimentation du circuit de commande.

7.3 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

La LED est sensible aux décharges électrostatiques. Des mesures de contrôle ESD appropriées doivent être mises en œuvre pendant la manutention et l'assemblage : utiliser des bracelets et des surfaces de travail reliés à la terre, employer des ioniseurs pour neutraliser la charge statique, et s'assurer que tout l'équipement est correctement mis à la terre. La lentille en plastique peut accumuler une charge statique par frottement, qu'un souffleur ionique peut aider à dissiper en toute sécurité.

8. Comparaison et différenciation technique

La différenciation principale de ce composant réside dans sa capacité bicolore au sein d'un seul boîtier SMD standard, économisant de l'espace sur la carte par rapport à l'utilisation de deux LED séparées. L'utilisation de la technologie AlInGaP pour les deux couleurs offre une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité thermique par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaP standard. Le large angle de vision de 130 degrés est un avantage significatif par rapport aux LED à angle plus étroit lorsque un éclairage large et uniforme est nécessaire. La compatibilité explicite avec les profils de refusion sans plomb et à haute température le rend adapté aux processus de fabrication modernes conformes à la RoHS.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je alimenter simultanément les puces rouge et jaune à leur courant maximal ?

R : Les caractéristiques maximales sont par puce. Cependant, un fonctionnement simultané à 30mA chacune signifie une dissipation de puissance totale allant jusqu'à 150mW pour le boîtier. Le concepteur doit s'assurer que la conception du PCB et les conditions ambiantes permettent une dissipation thermique adéquate pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres.

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 (λP) est la longueur d'onde à laquelle le spectre d'émission a son intensité la plus élevée. La longueur d'onde dominante (λd) est dérivée des coordonnées de couleur sur le diagramme de chromaticité CIE et représente la couleur perçue de la lumière. λd est souvent plus pertinente pour les applications d'indication de couleur.

Q : Comment interpréter le code de classe lors de la commande ?

R : Vous devez spécifier un code de classe pour chaque couleur (par ex., Rouge : P, Jaune : Q). Cela garantit que vous recevez des LED dont les deux puces se situent dans les plages d'intensité lumineuse spécifiées, assurant ainsi une uniformité de luminosité dans votre produit.

10. Étude de cas d'intégration

Considérons un appareil portable nécessitant un indicateur de batterie à plusieurs états. Un seul LTST-C195KRKSKT peut remplir cette fonction : la puce rouge s'allume lorsque la batterie est faible (<20%), la puce jaune s'allume pendant la charge, et les deux puces alimentées à un courant plus faible pourraient créer une teinte orange pour un état intermédiaire (par ex., batterie moyenne). Cette conception économise de l'espace, réduit le nombre de composants et simplifie l'assemblage par rapport à l'utilisation de deux LED discrètes. Le circuit nécessiterait deux canaux de commande indépendants (par ex., depuis un microcontrôleur) avec leurs propres résistances limitatrices de courant connectées aux paires de broches correctes (1&3 pour le rouge, 2&4 pour le jaune). Le large angle de vision garantit que l'indicateur est visible sous différents angles.

11. Principe de fonctionnement

Une LED est une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe supérieure à sa tension de seuil caractéristique (Vf) est appliquée, les électrons et les trous se recombinent à la jonction p-n au sein du matériau AlInGaP. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'Aluminium, de l'Indium, du Gallium et du Phosphure dans le réseau cristallin du semi-conducteur détermine l'énergie de la bande interdite, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Le boîtier bicolore contient deux puces semi-conductrices physiquement séparées, chacune conçue avec une composition matérielle différente pour émettre respectivement de la lumière rouge et jaune.

12. Tendances technologiques

L'industrie de l'optoélectronique continue de se concentrer sur l'augmentation de l'efficacité lumineuse (lumens par watt), l'amélioration de la restitution des couleurs et de la saturation, et l'amélioration de la fiabilité. Il existe une tendance vers une densité de puissance plus élevée dans des boîtiers plus petits. Le passage au soudage sans plomb et à haute température est désormais la norme. De plus, l'intégration est une tendance clé, avec des boîtiers multi-puces (comme cette LED bicolore) et même des pilotes LED intégrés dans des modules pour simplifier la conception et l'assemblage du produit final. La technologie sous-jacente AlInGaP reste un choix performant pour les LED rouges, oranges et jaunes en raison de son efficacité et de sa stabilité.