Fiche technique LED SMD bicolore LTST-C195TGKRKT - Dimensions 2.0x1.25x0.55mm - Vert 3.5V / Rouge 2.4V - 76mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C195TGKRKT est une LED à montage en surface (SMD) bicolore conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une taille compacte et des performances fiables. Ce composant intègre deux puces semi-conductrices distinctes dans un seul boîtier : une puce InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) pour l'émission verte et une puce AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour l'émission rouge. Son objectif de conception principal est de fournir une solution d'indication colorée à haute luminosité dans un facteur de forme exceptionnellement fin, le rendant adapté aux conceptions à espace limité telles que l'électronique grand public ultra-mince, les dispositifs portables et les indicateurs de panneau avancés.

L'avantage principal de cette LED réside dans sa capacité bicolore à partir d'un seul boîtier standard EIA, éliminant le besoin de deux composants séparés. C'est un produit vert conforme RoHS, garantissant le respect de l'environnement. Le boîtier est fourni sur bande de 8mm montée sur bobines de 7 pouces de diamètre, entièrement compatible avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement à grande vitesse utilisés dans la fabrication en volume. De plus, il est conçu pour résister aux processus standard de soudage par refusion infrarouge (IR), facilitant l'intégration dans les lignes d'assemblage automatisées de cartes de circuits imprimés.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Pour un fonctionnement fiable, les conditions ne doivent pas dépasser ces valeurs. Les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance (Pd) :76 mW pour la puce verte, 75 mW pour la puce rouge. Ce paramètre indique la puissance maximale que la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dégradation.
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA pour le vert, 80 mA pour le rouge. Il s'agit du courant pulsé maximal autorisé, généralement spécifié avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0.1ms, utilisé pour des flashs brefs et de haute intensité.
• Courant direct continu (I_F) :20 mA pour le vert, 30 mA pour le rouge. C'est le courant de fonctionnement continu recommandé pour une luminosité standard.
• Plages de température :Fonctionnement de -20°C à +80°C ; Stockage de -30°C à +100°C.
• Condition de refusion IR :Résiste à une température de crête de 260°C pendant 10 secondes, ce qui est une condition standard pour les processus de soudage sans plomb.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C et I_F=20mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :La puce verte a un minimum de 112 mcd et un maximum de 450 mcd. La puce rouge a un minimum de 112 mcd et un maximum de 280 mcd. La valeur typique n'est pas spécifiée, indiquant que la performance est gérée via le système de classement.
• Angle de vision (2θ_1/2) :Un angle de vision large typique de 130 degrés pour les deux couleurs, défini comme l'angle hors axe où l'intensité tombe à la moitié de sa valeur sur l'axe.
• Longueur d'onde de crête (λ_P) :Typiquement 525 nm (Vert) et 639 nm (Rouge). C'est la longueur d'onde au point le plus élevé du spectre d'émission.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Typiquement 525 nm (Vert) et 631 nm (Rouge). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, dérivée du diagramme de chromaticité CIE, et elle est cruciale pour la définition de la couleur.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Typiquement 35 nm (Vert) et 20 nm (Rouge). Cela indique la pureté spectrale ; une demi-largeur plus étroite signifie une couleur plus saturée et pure.
• Tension directe (V_F) :Typiquement 3.30V (max 3.50V) pour le vert et 2.00V (max 2.40V) pour le rouge à 20mA. C'est un paramètre critique pour la conception du circuit de commande et la sélection de l'alimentation.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 µA pour les deux à une tension inverse (V_R) de 5V. La fiche technique indique explicitement que le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement inverse ; ce test est uniquement pour la caractérisation des fuites.

3. Explication du système de classement

Le produit utilise un système de classement pour catégoriser les LED en fonction de paramètres optiques clés, assurant l'homogénéité au sein d'un lot. La tolérance pour chaque classe d'intensité est de ±15%, et pour les classes de longueur d'onde dominante de ±1 nm.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

Couleur verte (@20mA) :

Code de classe R : 112.0 – 180.0 mcd

Code de classe S : 180.0 – 280.0 mcd

Code de classe T : 280.0 – 450.0 mcd

Couleur rouge (@20mA) :

Code de classe R : 112.0 – 180.0 mcd

Code de classe S : 180.0 – 280.0 mcd

3.2 Classement de la longueur d'onde dominante (vert uniquement)

Code de classe AP : 520.0 – 525.0 nm

Code de classe AQ : 525.0 – 530.0 nm

Code de classe AR : 530.0 – 535.0 nm

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), leur interprétation typique est cruciale pour la conception.

• Courbe IV :La relation entre la tension directe (V_F) et le courant direct (I_F) est non linéaire. Pour les deux puces, V_Faugmentera avec I_Fet diminuera avec l'augmentation de la température de jonction. Un pilote à courant constant est fortement recommandé plutôt qu'une source de tension constante pour assurer une sortie lumineuse stable.
• Caractéristiques thermiques :L'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. La plage de température de fonctionnement de -20°C à +80°C définit les conditions ambiantes où la performance spécifiée est garantie. Les concepteurs doivent considérer la gestion thermique sur la carte de circuit imprimé pour éviter une élévation excessive de la température à des courants élevés ou dans des espaces confinés.
• Distribution spectrale :La puce verte (InGaN) a une demi-largeur spectrale plus large (35nm) comparée à la puce rouge (AlInGaP) (20nm). Cela influence le mélange des couleurs si elle est utilisée avec d'autres LED et affecte la saturation de couleur perçue.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier standard EIA. Les dimensions clés incluent une taille de corps d'environ 2.0mm x 1.25mm, avec une hauteur de profil extrêmement basse de 0.55mm (typique). Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0.10mm sauf indication contraire. Le boîtier dispose d'une lentille incolore, optimale pour obtenir l'angle de vision large spécifié et ne colore pas la lumière émise.

5.2 Affectation des broches et polarité

La LED a quatre bornes. La puce verte est connectée entre les broches 1 et 3. La puce rouge est connectée entre les broches 2 et 4. Cette configuration permet un contrôle indépendant de chaque couleur. La désignation cathode/anode pour chaque puce doit être vérifiée à partir du diagramme de pastille de soudure recommandé pour assurer une orientation correcte lors de la conception et de l'assemblage de la carte de circuit imprimé.

5.3 Dimensions suggérées des pastilles de soudure

La fiche technique fournit un motif de pastille (empreinte) recommandé pour la conception de carte de circuit imprimé. Respecter ces dimensions est essentiel pour obtenir des soudures fiables, un alignement correct et une dissipation thermique efficace pendant le processus de refusion. La conception des pastilles aide également à prévenir le phénomène de "tombstoning" (composant dressé sur une extrémité) pendant le soudage.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion IR suggéré pour les processus sans plomb est fourni. Les paramètres clés incluent :

- Préchauffage :150°C à 200°C.

- Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes pour chauffer progressivement la carte et les composants, activer la flux et minimiser le choc thermique.

- Température de crête :Maximum 260°C.

- Temps au-dessus du liquidus :Le composant doit être exposé à la température de crête pendant un maximum de 10 secondes, et ce cycle de refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois.

Le profil est basé sur les normes JEDEC pour assurer la fiabilité. Cependant, la fiche technique note correctement que le profil optimal dépend de la conception spécifique de la carte, des composants, de la pâte à souder et du four, donc une caractérisation est recommandée.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, utilisez un fer à souder avec une température ne dépassant pas 300°C, et limitez le temps de contact à un maximum de 3 secondes par joint. Cela ne doit être fait qu'une seule fois pour éviter les dommages thermiques à la puce LED et au boîtier plastique.

6.3 Conditions de stockage

Les LED sont des dispositifs sensibles à l'humidité (MSD).

- Emballage scellé :Stocker à ≤ 30°C et ≤ 90% HR. Utiliser dans l'année suivant l'ouverture du sac anti-humidité.

- Emballage ouvert :Stocker à ≤ 30°C et ≤ 60% HR. Il est recommandé de terminer la refusion IR dans la semaine suivant l'ouverture. Pour un stockage plus long hors du sac d'origine, utiliser un conteneur scellé avec dessiccant ou un dessiccateur à azote. Les composants stockés plus d'une semaine doivent être cuits à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier due à la pression de vapeur pendant la refusion).

6.4 Nettoyage

Utiliser uniquement les agents de nettoyage spécifiés. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier plastique. Si un nettoyage est nécessaire après soudage, immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute. Ne pas utiliser le nettoyage par ultrasons à moins que sa compatibilité ne soit vérifiée, car cela peut causer des contraintes mécaniques.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le dispositif est fourni dans une bande porteuse gaufrée avec une bande de couverture protectrice supérieure, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178mm) de diamètre. La quantité standard par bobine est de 4000 pièces. Une quantité d'emballage minimale de 500 pièces est disponible pour les restes. L'emballage est conforme aux spécifications ANSI/EIA 481-1-A-1994. Un maximum de deux composants manquants consécutifs (poches vides) est autorisé par bobine.

7.2 Interprétation du numéro de pièce

Le numéro de pièce LTST-C195TGKRKT suit le système de codage interne du fabricant, qui encode généralement des informations sur la série, la taille, la couleur, les codes de classe et l'emballage. Dans ce cas, "TG" et "KR" indiquent probablement les combinaisons couleur/classement vert et rouge, respectivement.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs d'état :La capacité bicolore permet plusieurs signaux d'état (par ex., Vert=OK/Marche, Rouge=Défaut/Alerte, Les deux=Veille/Avertissement) à partir d'un seul point de composant.
• Rétroéclairage pour claviers et icônes :Son profil fin est idéal pour le rétroéclairage de boutons fins ou de symboles dans l'électronique grand public, les appareils électroménagers et les intérieurs automobiles.
• Indicateurs montés sur panneau :Pour les panneaux de contrôle industriel, les équipements réseau et l'instrumentation où l'espace est limité et une différenciation claire des couleurs est nécessaire.
• Dispositifs portables et portés :Les montres intelligentes, les traqueurs d'activité et les moniteurs médicaux bénéficient de la faible hauteur et de l'indicateur à double fonction.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série ou un pilote à courant constant pour chaque canal de couleur. Calculer la valeur de la résistance en fonction de la tension d'alimentation (V_CC), la V_Ftypique de la LED au courant souhaité, et le I_Fsouhaité (par ex., 20mA). Exemple pour le vert : R = (V_CC - 3.3V) / 0.020A.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Mettre en œuvre des mesures de protection ESD sur la carte de circuit imprimé (par ex., diodes TVS) près des connexions de la LED si la longueur de la piste est significative ou si l'environnement est sujet aux ESD. Toujours manipuler les composants avec les précautions ESD appropriées (bracelets, postes de travail mis à la terre).
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre adéquate autour des pastilles thermiques (le cas échéant) ou des pattes pour évacuer la chaleur, surtout en fonctionnement à des températures ambiantes élevées ou près du courant maximal.
• Conception optique :La lentille incolore et l'angle de vision de 130 degrés fournissent une lumière large et diffuse. Pour une lumière dirigée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.

9. Comparaison et différenciation techniques

La différenciation principale du LTST-C195TGKRKT réside dans sa combinaison de caractéristiques :

1. Profil ultra-fin (0.55mm) :Plus fin que de nombreuses LED bicolores standard, permettant la conception dans des produits de plus en plus minces.

2. Technologie de puce :Utilise l'InGaN haute efficacité pour le vert et l'AlInGaP pour le rouge, offrant une bonne luminosité et performance de couleur.

3. Intégration double puce :Combine deux couleurs dans une empreinte de boîtier standard de l'industrie, économisant de l'espace sur la carte de circuit imprimé et le coût d'assemblage par rapport à l'utilisation de deux LED séparées.

4. Compatibilité de fabrication :Une compatibilité totale avec les processus de bande-bobine, placement automatique et refusion IR sans plomb en fait un choix idéal pour la production automatisée en volume.

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

Q1 : Puis-je alimenter simultanément les LED verte et rouge à leur courant continu maximal ?

R : Les valeurs maximales absolues spécifient la dissipation de puissance par puce (76mW vert, 75mW rouge). Un fonctionnement simultané à 20mA (vert) et 30mA (rouge) entraîne des consommations de puissance approximatives de 66mW (3.3V*0.02A) et 60mW (2.0V*0.03A) respectivement, ce qui est dans les limites. Cependant, la chaleur totale générée dans le minuscule boîtier doit être prise en compte, et une déclassement peut être nécessaire à des températures ambiantes élevées.

Q2 : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

R : La longueur d'onde de crête (λ_P) est la longueur d'onde physique au point d'intensité le plus élevé du spectre émis. La longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée basée sur la perception des couleurs humaine (diagramme CIE) qui représente la "couleur" que nous voyons. Pour les LED monochromatiques, elles sont souvent proches, mais pour des spectres plus larges (comme la puce verte ici), elles peuvent différer légèrement. λ_dest plus pertinente pour la spécification de la couleur.

Q3 : Pourquoi le test du courant inverse est-il effectué à 5V si le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement inverse ?

R : Le test I_Rà V_R=5V est un test de qualité et de fuite pour la jonction semi-conductrice. Il vérifie l'intégrité de la puce. Appliquer une tension inverse dans un circuit réel n'est pas recommandé et peut endommager rapidement la LED, car elle n'est pas conçue pour bloquer une tension inverse significative.

Q4 : Comment sélectionner le code de classe approprié pour mon application ?

R : Pour les applications nécessitant une luminosité constante sur plusieurs unités (par ex., indicateurs d'état sur un panneau), spécifiez une classe d'intensité plus serrée (par ex., classe S ou T). Pour les applications critiques en couleur (par ex., mélange de couleurs), spécifiez la classe de longueur d'onde dominante (AP, AQ, AR pour le vert). Consultez le fournisseur lors de l'approvisionnement pour vous assurer que le lot livré répond à vos exigences de classement.

11. Cas d'utilisation pratique

Scénario : Conception d'un indicateur double état pour un module de capteur IoT

Un module de capteur IoT compact doit indiquer l'alimentation (Vert) et l'activité de transmission de données (Rouge) en utilisant une seule LED en raison de contraintes d'espace. Le LTST-C195TGKRKT est sélectionné.

1. Implantation de la carte de circuit imprimé :L'empreinte de pastille de soudure recommandée est utilisée. Les broches 1&3 (Vert) sont connectées à une broche GPIO configurée en sortie haute pour "ON" via une résistance de 100Ω (pour une alimentation 3.3V : (3.3V-3.3V)/0.02A ≈ 0Ω, donc une petite résistance limite le courant d'appel). Les broches 2&4 (Rouge) sont connectées à une autre broche GPIO via une résistance de 68Ω (pour alimentation 3.3V : (3.3V-2.0V)/0.02A = 65Ω).

2. Firmware :La LED verte est allumée en continu lorsque l'alimentation est bonne. La LED rouge clignote brièvement pendant les paquets de transmission de données.

3. Résultat :Le module fournit une indication double état claire à partir d'un seul point de 2.0x1.25mm, consommant un espace et une hauteur de carte minimaux, et est assemblé en utilisant des processus SMT standard.

12. Introduction au principe

L'émission de lumière dans les 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 active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie 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 utilisé dans la région active.

- LaLED verteutilise un semi-conducteur composéInGaN(Nitrures de Gallium et d'Indium). L'ajustement du rapport Indium/Gallium permet d'ajuster la bande interdite pour produire de la lumière verte (~525 nm).

- LaLED rougeutilise un semi-conducteur composéAlInGaP(Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium). Ce système de matériau est efficace pour produire de la lumière rouge, orange et ambre. Ici, il est réglé pour l'émission rouge (~631-639 nm).

Les deux puces sont logées dans un seul boîtier plastique avec une lentille en époxy incolore qui protège les puces, assure la stabilité mécanique et façonne le motif de sortie lumineuse.

13. Tendances de développement

Le marché des LED SMD comme le LTST-C195TGKRKT continue d'évoluer sous l'impulsion de plusieurs tendances clés :

1. Miniaturisation :La demande de composants plus fins et plus petits persiste, poussant les hauteurs de boîtier en dessous de 0.5mm et les empreintes encore plus petites.

2. Intégration accrue :Au-delà du bicolore, les tendances incluent l'intégration RVB (trois puces) ou RVB+blanc (trois puces + blanc) dans des boîtiers uniques, et même l'incorporation de circuits intégrés pilotes dans le boîtier LED ("LED intelligentes").

3. Efficacité et luminance plus élevées :Les améliorations continues dans la croissance épitaxiale et la conception des puces produisent une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique), permettant une consommation d'énergie plus faible ou une luminosité plus élevée au même courant.

4. Fiabilité et performance thermique améliorées :Les progrès dans les matériaux d'encapsulation (composés de moulage, porteurs) améliorent la résistance à l'humidité, aux hautes températures et aux cycles thermiques, prolongeant la durée de vie opérationnelle, en particulier dans les applications automobiles et industrielles.

5. Cohérence des couleurs et classement avancé :Des tolérances de classement plus serrées pour le flux lumineux, les coordonnées de chromaticité (x, y sur le diagramme CIE) et la tension directe deviennent des exigences standard pour des applications comme le rétroéclairage d'affichage et l'éclairage architectural, conduisant à des tests de production et un tri plus sophistiqués.