Fiche technique LED SMD bicolore LTST-C155TBKFKT - Bleu & Orange - 20mA & 30mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED à montage en surface (SMD) bicolore. Le composant intègre deux puces semi-conductrices distinctes dans un seul boîtier : une puce InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) émettant une lumière bleue et une puce AlInGaP (Phosphures d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) émettant une lumière orange. Cette conception permet de créer deux sources lumineuses indépendantes ou, via un pilotage contrôlé, un mélange potentiel de couleurs dans les applications. La LED est conditionnée en bande et bobine, compatible avec les systèmes automatisés d'assemblage par placement, conformément à l'emballage standard EIA. Elle est conçue comme un produit conforme RoHS et écologique.

1.1 Caractéristiques principales et applications cibles

Le principal avantage de cette LED est sa capacité bicolore dans un format SMD compact. Les caractéristiques clés incluent une luminosité ultra-élevée des deux technologies de puces, une compatibilité avec les procédés de soudure par refusion infrarouge (IR) et en phase vapeur, et une conception pour l'intégration avec des équipements d'assemblage automatisés. Sa compatibilité I.C. indique qu'elle peut être pilotée directement par des signaux logiques standard avec une limitation de courant appropriée. Les applications typiques incluent les indicateurs d'état, le rétroéclairage des interrupteurs et des panneaux, l'éclairage décoratif et l'électronique grand public où l'espace est limité et où plusieurs couleurs d'indication sont requises à partir d'un seul emplacement de composant.

2. Valeurs maximales absolues

Faire fonctionner ou stocker le dispositif au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents.

• Dissipation de puissance :Bleu : 76 mW, Orange : 75 mW (à Ta=25°C)
• Courant direct de crête :Bleu : 100 mA, Orange : 80 mA (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms)
• Courant direct continu :Bleu : 20 mA, Orange : 30 mA
• Déclassement thermique :Bleu : 0.25 mA/°C, Orange : 0.4 mA/°C (linéaire à partir de 25°C)
• Tension inverse :5 V pour les deux couleurs (Note : Ne peut pas fonctionner en polarisation inverse en continu)
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-55°C à +85°C
• Température de soudure :Onde/IR : 260°C max. pendant 5 secondes ; Phase vapeur : 215°C max. pendant 3 minutes.

3. Caractéristiques électriques et optiques

Mesurées à une température ambiante (Ta) de 25°C dans des conditions de test spécifiées.

3.1 Paramètres optiques (à IF=20mA)

• Intensité lumineuse (Iv) :
  
  Bleu : Min. 28.0 mcd, Typ. 45.0 mcd.
  
  Orange : Min. 45.0 mcd, Typ. 90.0 mcd.
  
  Mesurée avec un capteur/filtre approximant la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ1/2) :Typique 130 degrés pour les deux couleurs. C'est l'angle total pour lequel l'intensité chute à la moitié de sa valeur sur l'axe.
• Longueur d'onde de crête (λP) :Bleu : Typ. 468 nm, Orange : Typ. 611 nm.
• Longueur d'onde dominante (λd) :Bleu : Typ. 470 nm, Orange : Typ. 605 nm. Dérivée du diagramme de chromaticité CIE, elle définit la couleur perçue.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Bleu : Typ. 25 nm, Orange : Typ. 17 nm.

3.2 Paramètres électriques

• Tension directe (VF) à IF=20mA :
  
  Bleu : Min. 2.80V, Typ. 3.50V, Max. 3.80V.
  
  Orange : Min. 1.80V, Typ. 2.00V, Max. 2.40V.
• Courant inverse (IR) :Max. 10 μA pour les deux à VR=5V.
• Capacité (C) :Typique 40 pF pour l'Orange à VF=0V, f=1MHz.

4. Système de classement (Binning)

Les LED sont triées en classes basées sur l'intensité lumineuse pour assurer l'homogénéité au sein d'un lot de production.

4.1 Classement par intensité lumineuse

Puce Bleue (@20mA) :

Code N : 28.0 - 45.0 mcd

Code P : 45.0 - 71.0 mcd

Code Q : 71.0 - 112.0 mcd

Code R : 112.0 - 180.0 mcd

Puce Orange (@20mA) :

Code P : 45.0 - 71.0 mcd

Code Q : 71.0 - 112.0 mcd

Code R : 112.0 - 180.0 mcd

La tolérance au sein de chaque classe d'intensité est de +/-15%.

5. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques qui illustreraient normalement la relation entre les paramètres clés. Les concepteurs doivent prendre en compte ces relations non linéaires.

5.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

Les deux LED présentent une caractéristique I-V exponentielle de type diode. La LED Bleue (InGaN) a une tension directe typique significativement plus élevée (~3.5V) que la LED Orange (AlInGaP) (~2.0V) à 20mA. Cette différence de tension est cruciale pour la conception du circuit, en particulier lors du pilotage des deux couleurs à partir d'une même tension d'alimentation, car elle nécessite des valeurs de résistance série différentes pour atteindre le même courant cible.

5.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

L'intensité lumineuse 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 spécifications de déclassement thermique (0.25 mA/°C pour le Bleu, 0.4 mA/°C pour l'Orange) indiquent comment le courant continu maximal autorisé doit être réduit lorsque la température ambiante dépasse 25°C pour éviter la surchauffe et assurer la longévité.

5.3 Distribution spectrale

La puce Bleue émet dans la plange ~468-470 nm avec une largeur de bande spectrale relativement large de 25 nm (Typ.). La puce Orange émet dans la plage ~605-611 nm avec une largeur de bande plus étroite de 17 nm (Typ.). Les valeurs de longueur d'onde dominante sont cruciales pour les applications critiques en termes de couleur.

6. Informations mécaniques et d'emballage

6.1 Affectation des broches et polarité

Le dispositif possède quatre broches. Pour la variante LTST-C155TBKFKT :

- La puce InGaN Bleue est connectée aux broches 1 et 3.

- La puce AlInGaP Orange est connectée aux broches 2 et 4.

Cette configuration permet généralement un contrôle indépendant de chaque couleur. La lentille est transparente.

6.2 Dimensions du boîtier et bande/bobine

La LED est fournie en bande porteuse gaufrée de 8 mm de large sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. La quantité standard par bobine est de 4000 pièces. La fiche technique inclut des dessins dimensionnels détaillés du corps de la LED, la disposition recommandée des pastilles de soudure (land pattern), et les spécifications de la bande et de la bobine, conformes à la norme ANSI/EIA 481-1-A-1994. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0.10 mm sauf indication contraire. Une conception correcte des pastilles est essentielle pour une soudure fiable et une stabilité mécanique.

7. Directives de soudure et d'assemblage

7.1 Profils de soudure par refusion

Le composant est compatible avec les procédés de refusion standard. Deux profils de refusion infrarouge (IR) sont suggérés : un pour le procédé de soudure normal (étain-plomb) et un pour le procédé sans plomb (par ex., SnAgCu). Les paramètres critiques incluent :

- Préchauffage :Montée en température jusqu'à 120-150°C.

- Temps de maintien/Préchauffage :Maximum 120 secondes.

- Température de crête :Maximum 260°C.

- Temps au-dessus du liquidus :5 secondes maximum à la température de crête.

Le respect de ces profils prévient le choc thermique et les dommages au boîtier ou à la puce de la LED.

7.2 Soudure à la vague et manuelle

Pour la soudure à la vague, le préchauffage ne doit pas dépasser 100°C pendant un maximum de 60 secondes, avec la vague de soudure à un maximum de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes. Si une soudure manuelle au fer est nécessaire, la température de la panne ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes par joint, une seule fois, pour éviter un transfert de chaleur excessif.

7.3 Nettoyage et stockage

Nettoyage :Seuls les agents de nettoyage spécifiés doivent être utilisés. L'alcool isopropylique ou l'alcool éthylique à température normale pendant moins d'une minute est recommandé. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

Stockage :Pour un stockage à long terme en dehors du sac barrière d'humidité d'origine, les LED doivent être conservées dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 70% d'humidité relative. Pour un stockage prolongé, utilisez un conteneur scellé avec un dessiccant ou une atmosphère d'azote. Les composants exposés à l'air ambiant pendant plus d'une semaine doivent être cuits à environ 60°C pendant au moins 24 heures avant la soudure pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet \"pop-corn\" pendant la refusion.

8. Considérations de conception d'application

8.1 Conception du circuit de pilotage

Les LED sont des dispositifs à commande par courant. Pour assurer une luminosité uniforme et prévenir les dommages, un mécanisme de limitation de courant est obligatoire. Le circuit recommandé (Circuit A) utilise une résistance série pour chaque LED. La valeur de la résistance (R) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alim - V_F_LED) / I_F, où V_F_LED est la tension directe de la LED spécifique au courant désiré I_F. En raison de la variance de V_F (voir le classement et les plages typiques), le pilotage de plusieurs LED en parallèle à partir d'une seule source de tension avec une résistance commune (Circuit B) n'est pas recommandé, car cela peut entraîner un déséquilibre de courant important et une luminosité inégale.

8.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

La LED est sensible aux décharges électrostatiques et aux surtensions. Des précautions doivent être prises pendant la manipulation et l'assemblage :

- Utilisez des bracelets de mise à la terre ou des gants antistatiques.

- Assurez-vous que tous les postes de travail, outils et équipements sont correctement mis à la terre.

- Mettez en œuvre des procédures d'emballage et de transport sécurisées contre l'ESD.

Le non-respect des précautions ESD peut entraîner une défaillance immédiate ou des dommages latents qui réduisent la fiabilité à long terme.

8.3 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit relativement faible, une conception thermique appropriée prolonge la durée de vie et maintient les performances optiques. Les courbes de déclassement spécifient comment le courant maximal doit diminuer avec l'augmentation de la température ambiante. Assurer une surface de cuivre adéquate sur le PCB autour des pastilles thermiques de la LED (le cas échéant) ou des vias vers les couches internes peut aider à dissiper la chaleur, en particulier dans les applications à température ambiante élevée ou fermées.

9. Comparaison et différenciation technique

La différenciation principale de cette LED bicolore réside dans ses deux puces distinctes et à haute luminosité dans un boîtier SMD standard. Par rapport à l'utilisation de deux LED monochromes séparées, elle économise de l'espace sur le PCB, réduit le nombre de composants et simplifie l'assemblage par placement. L'utilisation d'InGaN pour le bleu offre une efficacité et une luminosité plus élevées que les anciennes technologies comme le GaP. La technologie AlInGaP pour l'orange offre une haute efficacité et une excellente pureté de couleur dans le spectre rouge-orange-ambre. La combinaison permet une flexibilité de conception dans l'indication d'état (par ex., bleu pour veille, orange pour actif/défaut) ou un simple mélange de couleurs.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Puis-je piloter simultanément les LED bleue et orange à leur courant nominal complet ?

R1 : Les valeurs maximales absolues sont spécifiées par puce. La dissipation de puissance totale du boîtier serait la somme de la dissipation de chaque puce active. Vous devez vous assurer que la charge thermique combinée ne dépasse pas la capacité du boîtier à dissiper la chaleur, en particulier à haute température ambiante. Consultez les spécifications de déclassement thermique.

Q2 : Pourquoi les tensions directes sont-elles si différentes entre les puces bleue et orange ?

R2 : La tension directe est une propriété fondamentale de la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. L'InGaN (bleu) a une largeur de bande interdite plus large (~3.4 eV) que l'AlInGaP (orange/rouge, ~2.0 eV), ce qui résulte directement en une tension directe plus élevée requise pour obtenir la conduction et l'émission de lumière.

Q3 : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

R3 : La longueur d'onde de crête (λP) est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale. La longueur d'onde dominante (λd) est la longueur d'onde unique d'une lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur que la sortie de la LED lorsqu'elle est comparée à une référence blanche standard. Pour les LED avec un spectre symétrique, elles sont souvent proches. Pour les spectres asymétriques, λd est plus représentative de la couleur perçue.

Q4 : Comment interpréter les codes de classe d'intensité lors de la commande ?

R4 : Le code de classe (par ex., N, P, Q, R) définit une plage d'intensité lumineuse minimale et maximale garantie pour la LED au courant de test. Spécifier un code de classe garantit que vous recevez des LED avec une luminosité cohérente dans cette plage. Par exemple, commander la classe \"P\" pour la puce orange garantit une intensité entre 45.0 et 71.0 mcd à 20mA.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Indicateur double état pour un routeur réseau

Un concepteur a besoin de deux indications d'état (\"Alimentation/Veille\" et \"Activité réseau\") mais n'a de la place que pour un seul trou d'indicateur LED sur le panneau avant. L'utilisation du LTST-C155TBKFKT offre une solution élégante.

Mise en œuvre :La LED bleue est connectée au signal \"Alimentation\" via une résistance de limitation de courant calculée pour 15mA (par ex., R = (3.3V - 3.5V)/0.015A, nécessitant un léger ajustement de la tension d'alimentation ou de la valeur de la résistance basé sur le Vf typique). La LED orange est connectée à un signal d'impulsion du contrôleur réseau, clignotant pour indiquer l'activité des données. Le micrologiciel du microcontrôleur peut être programmé pour utiliser également les deux LED pour un troisième état (par ex., orange fixe pour une condition de défaut). Ce composant unique remplit plusieurs rôles, économisant de l'espace, réduisant les coûts d'assemblage et simplifiant la nomenclature par rapport à une solution à deux LED.

12. Principes technologiques

L'émission de lumière dans ces LED est basée sur l'électroluminescence dans des matériaux semi-conducteurs à bande interdite directe. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. L'énergie libérée pendant la recombination est émise sous forme de photon. La longueur d'onde (couleur) de ce photon est déterminée par l'énergie de la bande interdite (Eg) du matériau semi-conducteur, selon l'équation λ ≈ 1240/Eg (nm), où Eg est en électron-volts (eV). Les matériaux InGaN sont utilisés pour les longueurs d'onde plus courtes (bleu, vert, blanc), tandis que les matériaux AlInGaP sont utilisés pour les longueurs d'onde plus longues (jaune, orange, rouge). La lentille \"transparente\" est typiquement en époxy ou en silicone transparente aux longueurs d'onde émises.

13. Tendances de l'industrie

La tendance pour les LED d'indication SMD continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par unité de puissance électrique), des tailles de boîtier plus petites et une intégration accrue. Les LED bi- et multi-couleurs dans des boîtiers uniques deviennent plus courantes pour supporter des indications d'état complexes et la miniaturisation. Il y a également une forte poussée pour une fiabilité améliorée dans des conditions difficiles (température, humidité plus élevées) et une compatibilité avec les procédés de soudure sans plomb (Pb-free) et à haute température requis par la fabrication électronique moderne. De plus, la demande pour une cohérence de couleur précise et des tolérances de classement plus serrées augmente pour les applications dans les intérieurs automobiles, les appareils grand public et l'équipement professionnel où l'identité de marque et l'expérience utilisateur sont liées à des signaux visuels précis.