Fiche technique de la LED SMD bicolore LTST-C195TBJRKT-2A - Dimensions du boîtier - Bleu 3,0V / Rouge 2,0V - 20mA/30mA - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED à montage en surface (SMD) bicolore de haute luminosité. Le composant intègre deux puces semi-conductrices distinctes dans un seul boîtier : l'une émettant de la lumière bleue et l'autre de la lumière rouge. Cette conception est optimisée pour les applications nécessitant des solutions d'indication ou d'éclairage bicolores et compactes. Le dispositif est conforme aux directives RoHS et est classé comme produit vert. Il est fourni sur bande de 8 mm standard de l'industrie, enroulée sur bobines de 7 pouces, facilitant la compatibilité avec les équipements de placement automatique et les processus de fabrication en grande série.

1.1 Caractéristiques principales et applications cibles

Les principales caractéristiques de cette LED incluent sa sortie ultra-lumineuse utilisant la technologie InGaN pour l'émetteur bleu et la technologie AlInGaP pour l'émetteur rouge. Cette combinaison offre une efficacité lumineuse élevée. Le boîtier est conforme aux normes EIA, garantissant une large compatibilité. Le dispositif est conçu pour être piloté par des circuits intégrés (compatible I.C.) et peut résister aux processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR) et en phase vapeur, le rendant adapté aux lignes d'assemblage de cartes de circuits imprimés modernes. Les applications typiques couvrent l'électronique grand public, les panneaux de contrôle industriel, l'éclairage intérieur automobile, les indicateurs d'état dans les dispositifs de communication et le rétroéclairage pour interrupteurs ou affichages où une fonctionnalité bicolore est requise.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Faire fonctionner le dispositif au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents. À une température ambiante (Ta) de 25°C, la dissipation de puissance maximale est de 76 mW pour la puce bleue et de 75 mW pour la puce rouge. Le courant direct de crête, admissible en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms), est de 100 mA pour le bleu et de 80 mA pour le rouge. Le courant continu direct maximal est de 20 mA pour la LED bleue et de 30 mA pour la LED rouge. Un facteur de déclassement linéaire est spécifié : 0,25 mA/°C pour le bleu et 0,4 mA/°C pour le rouge, ce qui signifie que le courant continu maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante dépasse 25°C. La tension inverse maximale pour les deux couleurs est de 5V, bien qu'un fonctionnement continu en polarisation inverse soit interdit. Le dispositif peut être stocké et fonctionner dans une plage de température de -55°C à +85°C.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Toutes les mesures sont définies à Ta=25°C et un courant de test standard (IF) de 2mA. L'intensité lumineuse (Iv) a une valeur minimale de 4,50 mcd pour les deux couleurs. Les valeurs typiques sont de 20,0 mcd pour le bleu et 18,0 mcd pour le rouge. L'angle de vision (2θ1/2), où l'intensité est la moitié de la valeur sur l'axe, est typiquement de 130 degrés pour les deux émetteurs, fournissant un faisceau large. La LED bleue a une longueur d'onde d'émission de crête typique (λP) de 468 nm et une longueur d'onde dominante (λd) de 470 nm. La LED rouge a une λP typique de 639 nm et une λd de 631 nm. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 25 nm pour le bleu et de 20 nm pour le rouge. La tension directe (VF) est typiquement de 3,00V pour le bleu (max 3,15V) et de 2,00V pour le rouge (max 2,20V) à 2mA. Le courant inverse maximal (IR) à VR=5V est de 10 µA pour les deux.

3. Explication du système de binning

Pour garantir l'uniformité en production, les LED sont triées en catégories de performance (bins). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants correspondant à des exigences de circuit spécifiques.

3.1 Binning de la tension directe (LED bleue)

Les puces LED bleues sont triées en fonction de leur tension directe à 2mA. Le code de bin E6 couvre 2,55V à 2,75V, E7 couvre 2,75V à 2,95V, et E8 couvre 2,95V à 3,15V. Une tolérance de ±0,1V est appliquée à chaque bin.

3.2 Binning de l'intensité lumineuse

Les LED bleues et rouges partagent la même structure de binning d'intensité lumineuse à 2mA. Le code de bin J couvre 4,50 à 7,10 mcd, K couvre 7,10 à 11,2 mcd, L couvre 11,2 à 18,0 mcd, et M couvre 18,0 à 28,0 mcd. Une tolérance de ±15% est appliquée à chaque bin d'intensité.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans différentes conditions. Celles-ci incluent la relation entre le courant direct (IF) et la tension directe (VF), qui est exponentielle et diffère entre les puces bleue et rouge en raison de leurs matériaux semi-conducteurs différents. Les courbes montrant l'intensité lumineuse en fonction du courant direct sont cruciales pour déterminer le courant de pilotage nécessaire pour atteindre un niveau de luminosité souhaité. Bien que non détaillées graphiquement dans le texte fourni, ces courbes montrent typiquement que l'intensité augmente avec le courant mais peut saturer à des niveaux plus élevés, et est également affectée inversement par l'augmentation de la température de jonction.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier et assignation des broches

Le dispositif utilise un boîtier SMD standard. L'assignation des broches est critique pour un fonctionnement correct : Les broches 1 et 3 sont assignées à l'Anode et à la Cathode de la puce LED bleue. Les broches 2 et 4 sont assignées à l'Anode et à la Cathode de la puce LED rouge. Cette configuration permet un contrôle indépendant de chaque couleur. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,10 mm sauf indication contraire.

5.2 Patron de pastilles de soudure recommandé et bande & bobine

Un patron de pastilles de soudure (dimensions des plots de soudure) recommandé est fourni pour assurer la formation fiable des joints de soudure et un bon alignement pendant la refusion. Le composant est fourni sur bande porteuse gaufrée de 8 mm de large enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 4000 pièces. Les spécifications de la bande et de la bobine sont conformes à la norme ANSI/EIA 481-1-A-1994. Les notes importantes concernant la bobine incluent : les emplacements vides sont scellés avec un ruban de couverture, la quantité minimale de commande pour les restes est de 500 pièces, et un maximum de deux composants manquants consécutifs est autorisé par bobine.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profils de soudage par refusion

Deux profils de refusion infrarouge (IR) sont suggérés : un pour le processus de soudure standard (étain-plomb) et un pour le processus de soudure sans plomb (par ex., SnAgCu). Le profil sans plomb nécessite une température de crête plus élevée. La condition générale spécifiée pour le soudage IR et à la vague est une température de crête de 260°C pendant un maximum de 5 secondes. Pour le soudage en phase vapeur, la condition est de 215°C pendant 3 minutes. Un profil graphique détaillé est référencé, décrivant les étapes de préchauffage, stabilisation, refusion et refroidissement avec des contraintes de temps et de température spécifiques pour éviter les chocs thermiques.

6.2 Précautions de stockage et de manipulation

Les LED doivent être stockées dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 70% d'humidité relative. Les composants retirés de leur sachet barrière à l'humidité d'origine doivent être refondus par IR dans la semaine. Pour un stockage plus long hors de l'emballage d'origine, ils doivent être conservés dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote. S'ils sont stockés plus d'une semaine hors du sachet, un séchage à 60°C pendant au moins 24 heures est requis avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Conception du circuit de pilotage

Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Pour garantir une luminosité uniforme lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance limitatrice de courant individuelle en série avec chaque LED (Modèle de circuit A). Compter sur une seule résistance pour un réseau parallèle (Modèle de circuit B) est déconseillé car de petites variations dans les caractéristiques de tension directe (Vf) entre les LED individuelles causeront des différences significatives dans le partage du courant et, par conséquent, dans l'intensité lumineuse. La valeur de la résistance est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Vcc - Vf) / If, où Vcc est la tension d'alimentation, Vf est la tension directe de la LED au courant souhaité, et If est le courant direct cible.

7.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les puces LED sont sensibles aux décharges électrostatiques et aux surtensions. Pour éviter les dommages, des contrôles ESD appropriés doivent être mis en œuvre pendant la manipulation et l'assemblage. Cela inclut l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de gants antistatiques, et de s'assurer que tous les postes de travail, outils et machines sont correctement mis à la terre. Les dispositifs doivent être manipulés dans des zones protégées contre l'ESD.

7.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le boîtier. La méthode recommandée est d'immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute. Un nettoyage agressif ou aux ultrasons n'est pas conseillé à moins d'être spécifiquement validé.

8. Comparaison et différenciation technique

Le principal différentiateur de cette LED bicolore est le co-encapsulage de puces InGaN (bleu) et AlInGaP (rouge) à haute efficacité. La technologie InGaN est connue pour sa haute luminosité dans le spectre bleu/vert, tandis qu'AlInGaP offre une efficacité et une stabilité thermique supérieures dans le spectre rouge/ambre par rapport aux technologies plus anciennes comme GaAsP. L'intégration des deux dans un boîtier SMD standard EIA économise de l'espace sur la carte de circuit imprimé par rapport à l'utilisation de deux LED monochromes séparées. Le large angle de vision de 130 degrés convient aux applications nécessitant une visibilité étendue. La compatibilité spécifiée avec les profils de refusion sans plomb s'aligne sur les réglementations environnementales modernes et les tendances de fabrication.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je piloter les LED bleue et rouge simultanément à leur courant continu maximal ?

A : Non. Les limites de dissipation de puissance (76mW bleu, 75mW rouge) et les considérations thermiques du boîtier partagé doivent être respectées. Un fonctionnement simultané à 20mA (bleu) et 30mA (rouge) peut dépasser la capacité de dissipation de puissance totale du boîtier selon les tensions directes. Un déclassement à température ambiante élevée est également requis.

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 à laquelle le spectre d'émission a son intensité maximale. La longueur d'onde dominante (λd) est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente la couleur perçue de la lumière — la longueur d'onde unique qui correspondrait à la couleur de la LED pour l'œil humain. λd est souvent plus pertinente pour les applications basées sur la couleur.

Q : Comment interpréter les codes de bin lors de la commande ?

A : Vous devez spécifier les codes de bin requis pour la Tension (pour le bleu, par ex. E7) et l'Intensité lumineuse (pour les deux couleurs, par ex. K). Cela garantit que vous recevez des LED avec des caractéristiques électriques et optiques dans la plage souhaitée pour une performance cohérente dans votre produit.

10. Étude de cas d'intégration

Considérons un indicateur d'état double pour un routeur réseau : bleu fixe pour "opérationnel" et rouge clignotant pour "erreur". En utilisant cette LED, une seule empreinte sur la carte est nécessaire. Le microcontrôleur pilote la broche 1 (anode bleue) via une résistance de 150Ω (pour une alimentation ~3V et un courant cible de 20mA) pour l'état stable. La LED rouge (broche 2 anode) est pilotée via une résistance de 100Ω (pour une alimentation ~3V et un courant cible de 30mA) et est contrôlée par une broche GPIO différente configurée pour clignoter en condition d'erreur. Les broches de cathode communes (3 & 4) sont connectées à la masse. Cette conception minimise le nombre de composants, économise de l'espace sur la carte et utilise l'assemblage SMT standard.

11. Principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans une LED est basée sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, l'énergie est libérée 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. La LED bleue utilise un composé de Nitrure de Gallium-Indium (InGaN), qui a une bande interdite plus large adaptée aux longueurs d'onde plus courtes (lumière bleue). La LED rouge utilise un composé de Phosphure d'Aluminium-Indium-Gallium (AlInGaP), qui a une bande interdite plus étroite conçue pour les longueurs d'onde plus longues (lumière rouge). La lentille en époxy sert à protéger la puce, à façonner le faisceau de sortie lumineux et à améliorer l'extraction de la lumière.

12. Tendances technologiques

Le marché des LED SMD continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance accrue dans des boîtiers plus petits et un rendu des couleurs amélioré. Il existe une forte tendance à la miniaturisation, avec les LED en boîtier à l'échelle de la puce (CSP) qui deviennent plus répandues. Pour les dispositifs multicolores, les avancées incluent des tolérances de binning plus serrées pour une meilleure uniformité des couleurs et l'intégration de plus de deux puces (par ex., RVB ou RVB+Blanc) dans un seul boîtier pour un éclairage à couleur réglable. De plus, la poussée vers l'IoT et les dispositifs intelligents augmente la demande pour des LED indicatrices fiables et à longue durée de vie, compatibles avec les processus d'assemblage automatisés et à grande vitesse, un segment où des composants comme celui-ci sont bien positionnés.