Fiche technique LED SMD bicolore LTST-C155TBJSKT-5A - Boîtier 3.2x1.6x1.9mm - Bleu/Jaune - Tension 3.6V/2.4V - Puissance 76mW/75mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'un composant LED bicolore pour montage en surface. Le dispositif intègre deux puces semi-conductrices distinctes dans un seul boîtier : une puce InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) pour l'émission bleue et une puce AlInGaP (Phosphures d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour l'émission jaune. Cette configuration permet de générer deux couleurs distinctes à partir d'un encombrement compact, ce qui la rend adaptée aux applications nécessitant une indication d'état, un rétroéclairage ou un éclairage décoratif dans une conception à espace limité. Le composant est conçu pour être compatible avec les systèmes automatisés d'assemblage par placement et avec les processus standards de soudage par refusion, respectant les normes courantes de conditionnement de l'industrie.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Pour la puce bleue, le courant continu direct maximal est de 20 mA, avec un courant de crête admissible de 100 mA en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms). Sa dissipation de puissance maximale est de 76 mW. La puce jaune a un courant continu nominal légèrement supérieur de 30 mA mais un courant de crête nominal inférieur de 80 mA et une dissipation de puissance de 75 mW. Les deux puces partagent une tension inverse maximale de 5V, bien qu'un fonctionnement continu à cette tension ne soit pas conseillé. La plage de température de fonctionnement est spécifiée de -20°C à +80°C, avec une plage de stockage plus large de -30°C à +100°C. Le dispositif peut résister à un soudage à la vague ou infrarouge à 260°C pendant 5 secondes, ou à un soudage en phase vapeur à 215°C pendant 3 minutes.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les paramètres de performance clés sont mesurés à un courant de test standard de 5 mA et à une température ambiante de 25°C. L'intensité lumineuse pour les puces bleue et jaune a une valeur minimale de 4,50 millicandelas (mcd) et peut aller jusqu'à un maximum de 45,0 mcd, les valeurs typiques dépendant du code de bin spécifique. L'angle de vision (2θ1/2) est large de 130 degrés pour les deux couleurs, indiquant un modèle d'émission diffus. La longueur d'onde dominante typique de la puce bleue est de 470 nm (pic à 468 nm) avec une demi-largeur spectrale de 25 nm, caractéristique de la technologie InGaN. Celle de la puce jaune est de 589 nm (pic à 591 nm) avec une demi-largeur plus étroite de 15 nm, typique de l'AlInGaP. La tension directe (VF) est typiquement de 3,10V pour le bleu (max 3,60V) et de 2,00V pour le jaune (max 2,40V). Le courant inverse est limité à un maximum de 10 µA sous une polarisation inverse de 5V.

3. Explication du système de binning

Le produit utilise un système de binning pour catégoriser les unités en fonction de leur intensité lumineuse au courant de test standard de 5 mA. Les puces bleue et jaune partagent la même structure de code de bin. Les bins sont étiquetés J, K, L, M et N. Le bin J couvre la plage d'intensité de 4,50 mcd à 7,10 mcd. Le bin K va de 7,10 mcd à 11,20 mcd. Le bin L couvre 11,20 mcd à 18,00 mcd. Le bin M s'étend de 18,00 mcd à 28,00 mcd. Le bin de sortie le plus élevé, N, inclut les dispositifs de 28,00 mcd jusqu'au maximum de 45,00 mcd. Une tolérance de +/-15% est appliquée aux limites de chaque bin d'intensité. Ce système permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec des niveaux de luminosité cohérents pour leur application, assurant une uniformité visuelle dans les réseaux multi-LED.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans le document source (ex. : Figure 1 pour l'émission de pic, Figure 6 pour l'angle de vision), les courbes de performance typiques pour de tels dispositifs illustreraient plusieurs relations clés. La courbe courant vs tension (I-V) montrerait la relation exponentielle caractéristique d'une diode, la tension de seuil étant plus élevée pour la puce bleue InGaN (~3,1V) que pour la puce jaune AlInGaP (~2,0V). Les courbes d'intensité lumineuse vs courant direct (I-L) démontreraient une augmentation quasi-linéaire de la sortie lumineuse avec le courant dans la plage de fonctionnement normale, saturant finalement à des courants plus élevés en raison de l'affaiblissement thermique et d'efficacité. La courbe intensité vs température montrerait typiquement une diminution de la sortie lorsque la température de jonction augmente, les facteurs de déclassement fournis (0,25 mA/°C pour le bleu, 0,4 mA/°C pour le jaune) permettant de calculer le courant maximal à températures élevées. Le tracé de distribution spectrale montrerait les bandes d'émission étroites centrées autour des longueurs d'onde de pic.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier standard pour montage en surface. Les dimensions clés incluent la longueur, la largeur et la hauteur du corps. L'affectation des broches est clairement définie : pour la référence LTST-C155TBJSKT-5A, les broches 1 et 3 sont attribuées à la puce bleue InGaN, tandis que les broches 2 et 4 sont attribuées à la puce jaune AlInGaP. Cette configuration à 4 broches permet un contrôle électrique indépendant des deux couleurs. La lentille est claire comme de l'eau, ce qui est optimal pour maintenir la pureté des couleurs émises sans introduire de teinte.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure

Un motif de pastilles (conception des plots de soudure) suggéré pour la disposition PCB est fourni pour assurer la formation fiable des joints de soudure pendant la refusion. Respecter ces dimensions recommandées aide à prévenir des problèmes comme le "tombstoning" (composant dressé sur la tranche) ou des ménisques de soudure insuffisants, ce qui est critique pour la résistance mécanique et la connectivité électrique en assemblage automatisé.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profils de soudage par refusion

Deux profils de refusion infrarouge (IR) suggérés sont détaillés : un pour le processus standard de soudure à l'étain-plomb (SnPb) et un pour le processus sans plomb (Pb-free), utilisant typiquement des alliages SAC (Sn-Ag-Cu). Le profil sans plomb nécessite une température de pic plus élevée, comme indiqué. Les deux profils incluent des paramètres critiques : température et durée de préchauffage, temps au-dessus du liquidus (TAL), température de pic et temps dans la zone de température critique. Suivre ces profils est essentiel pour éviter un choc thermique au boîtier LED, qui peut causer un délaminage interne ou des dommages à la puce, tout en assurant une bonne refusion de la soudure.

6.2 Stockage et manipulation

Les LED sont sensibles à l'absorption d'humidité. Si elles sont retirées de leur emballage barrière à l'humidité d'origine, elles doivent subir un soudage par refusion dans la semaine. Pour un stockage plus long hors du sachet d'origine, elles doivent être stockées dans un environnement sec, comme un conteneur scellé avec dessiccant ou un dessiccateur à azote. Si stockées non emballées pendant plus d'une semaine, une procédure de séchage (ex. : 60°C pendant 24 heures) est recommandée avant soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. Immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est acceptable. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le matériau du boîtier, entraînant une décoloration, des fissures ou une réduction de la sortie lumineuse.

7. Conditionnement et informations de commande

Les composants sont fournis conditionnés en bande porteuse gaufrée de 8 mm de large sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les alvéoles de la bande sont scellées avec une bande de couverture protectrice supérieure. Pour l'efficacité de production, le conditionnement suit les normes industrielles (ANSI/EIA 481-1-A), assurant la compatibilité avec les alimenteurs automatiques standards. Une quantité d'emballage minimale de 500 pièces est spécifiée pour les commandes de reste. Le contrôle qualité permet un maximum de deux composants manquants consécutifs dans la bande.

8. Recommandations d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Les LED sont des dispositifs à commande par courant. Pour assurer une luminosité uniforme, surtout lorsque plusieurs LED sont utilisées en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance de limitation de courant en série pour chaque LED ou chaque canal de couleur au sein de la LED double. Le schéma de circuit fourni (Circuit A) montre cette configuration : une résistance en série avec la LED. Connecter des LED directement en parallèle sans résistances individuelles (Circuit B) n'est pas recommandé, car de légères variations de la tension directe (Vf) entre les LED individuelles causeront un déséquilibre de courant significatif, entraînant une luminosité inégale et un risque de surintensité dans certains dispositifs.

8.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les puces semi-conductrices à l'intérieur de la LED sont sensibles aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Des mesures de contrôle ESD appropriées doivent être mises en œuvre pendant la manipulation et l'assemblage. Cela inclut l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de tapis antistatiques et de s'assurer que tout l'équipement est correctement mis à la terre. Le dispositif doit être manipulé dans une zone protégée contre l'ESD.

8.3 Champ d'application et limitations

Cette LED est conçue pour être utilisée dans des équipements électroniques ordinaires tels que l'électronique grand public, les équipements de bureau et les dispositifs de communication. Elle n'est pas spécifiquement conçue ou qualifiée pour des applications où une haute fiabilité est critique pour la sécurité, comme l'aviation, le contrôle des transports, les systèmes médicaux de maintien de la vie ou les dispositifs de sécurité. Pour de telles applications, des composants avec les qualifications de fiabilité appropriées doivent être sélectionnés.

9. Comparaison et différenciation techniques

La caractéristique différenciante clé de ce composant est l'intégration de deux puces de couleur distincte (bleue et jaune) dans un boîtier SMD standard. Comparé à l'utilisation de deux LED monochromes séparées, cela économise de l'espace PCB, réduit le nombre de composants et simplifie l'assemblage par placement. L'utilisation d'InGaN pour le bleu et d'AlInGaP pour le jaune représente des technologies semi-conductrices standard et efficaces pour ces couleurs respectives, offrant une bonne luminosité et stabilité. Le large angle de vision de 130 degrés fournit un motif de lumière diffus adapté à l'indication sur panneau où une visualisation sous des angles obliques est requise.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

A : Non. Les valeurs nominales de dissipation de puissance (76 mW pour le bleu, 75 mW pour le jaune) et le déclassement thermique doivent être pris en compte. Alimenter les deux puces simultanément à leur courant continu max (20mA pour le bleu, 30mA pour le jaune) générerait une chaleur significative. Les courants admissibles réels dépendent de la capacité du PCB à dissiper la chaleur (gestion thermique) et de la température ambiante. Des calculs utilisant les facteurs de déclassement sont nécessaires.

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

A : La longueur d'onde de pic (λP) est la longueur d'onde à laquelle la distribution de puissance spectrale est maximale. La longueur d'onde dominante (λd) est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente la longueur d'onde unique d'une lumière monochromatique pure qui correspondrait à la couleur perçue de la LED. C'est le paramètre le plus étroitement lié à la perception humaine des couleurs.

Q : Pourquoi une résistance de limitation de courant est-elle nécessaire même si mon alimentation est régulée en tension ?

A : La tension directe d'une LED a une tolérance et varie avec la température. Une source de tension connectée directement tenterait de délivrer le courant nécessaire pour atteindre cette tension aux bornes de la diode, ce qui pourrait être excessivement élevé et détruire la LED. La résistance en série fournit une relation linéaire et prévisible entre la tension d'alimentation et le courant de la LED, stabilisant le fonctionnement.

11. Étude de cas de conception pratique

Considérons une conception pour un indicateur d'état double sur un routeur réseau. Une seule LED LTST-C155TBJSKT-5A peut afficher le bleu pour "alimentation activée/réseau actif" et le jaune pour "activité des données". Les broches GPIO du microcontrôleur contrôleraient deux circuits de pilotage séparés. Pour le canal bleu, avec une alimentation de 5V (Vcc) et un courant cible de 10 mA (bien en dessous du max de 20mA pour la marge), la valeur de la résistance série est calculée comme R = (Vcc - Vf_bleu) / I = (5V - 3,1V) / 0,01A = 190 Ohms. Une résistance standard de 200 Ohms serait sélectionnée. Un calcul similaire pour le canal jaune à 15 mA : R = (5V - 2,0V) / 0,015A = 200 Ohms. Cette conception utilise un espace carte minimal, fournit des indications claires et lumineuses, et est facile à assembler.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs à jonction p-n semi-conductrice qui émettent de la lumière par un processus appelé électroluminescence. 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 active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans une diode standard, cette énergie est libérée sous forme de chaleur. Dans une LED, le matériau semi-conducteur (comme l'InGaN ou l'AlInGaP) a un gap direct, ce qui signifie que cette énergie est libérée principalement sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie du gap du matériau semi-conducteur, comme décrit par l'équation E = hc/λ, où E est l'énergie du gap, h est la constante de Planck, c est la vitesse de la lumière et λ est la longueur d'onde.

13. Tendances technologiques

Le domaine de l'optoélectronique continue de progresser avec des tendances axées sur plusieurs domaines clés. Les améliorations d'efficacité sont en cours, avec des recherches sur de nouvelles structures de matériaux (comme les puits quantiques et les nanofils) et des substrats pour réduire les pertes internes et augmenter l'extraction de lumière. La miniaturisation reste un moteur, poussant les boîtiers vers des empreintes plus petites et des profils plus bas tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques. Il y a aussi une forte tendance vers une fiabilité plus élevée et des durées de vie opérationnelle plus longues, surtout pour les applications dans l'éclairage automobile et l'éclairage général. De plus, l'intégration de multiples fonctions, comme combiner des LED avec des capteurs ou des circuits de pilotage dans un seul boîtier (système en boîtier ou SiP), est un domaine de développement actif pour fournir plus de valeur et simplifier la conception du système final.