Fiche technique de la LED SMD LTST-C28NBEGK-2A - 2.8x3.5x0.25mm - Rouge/Bleu/Vert - 10-20mA - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La LTST-C28NBEGK-2A est une LED à montage en surface (SMD) multicolore et extra-plate, conçue pour les applications électroniques modernes où l'espace est limité. Ce composant intègre trois puces LED distinctes dans un seul boîtier compact, permettant la génération de lumière rouge, bleue et verte à partir d'une même empreinte. Son objectif de conception principal est de faciliter les processus d'assemblage automatisés tout en fournissant une luminosité élevée adaptée à diverses fonctions d'indication et de rétroéclairage.

1.1 Avantages principaux

Le dispositif offre plusieurs avantages clés pour les concepteurs et les fabricants. Son profil ultra-fin de 0,25 mm le rend idéal pour les applications où l'espace vertical est limité, comme dans les appareils mobiles ou les écrans ultra-fins. Le boîtier est conforme aux normes EIA, garantissant la compatibilité avec une large gamme d'équipements automatisés de placement et de soudage par refusion infrarouge, ce qui rationalise la production en grande série. De plus, l'utilisation de matériaux semi-conducteurs avancés InGaN (pour le bleu/vert) et AlInGaP (pour le rouge) offre une efficacité lumineuse élevée et une excellente pureté des couleurs.

1.2 Marché cible et applications

Cette LED cible les marchés de l'électronique grand public, des télécommunications et des équipements industriels. Ses applications typiques incluent, sans s'y limiter : les indicateurs d'état et le rétroéclairage des claviers et pavés tactiles des smartphones, tablettes et ordinateurs portables ; l'éclairage de signaux et symboles dans les équipements réseau et les appareils électroménagers ; et les micro-écrans ou l'éclairage décoratif où plusieurs couleurs à partir d'une seule source sont requises. Sa fiabilité et sa compatibilité en font un choix polyvalent pour les produits électroniques portables et fixes.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une compréhension approfondie des paramètres électriques et optiques est cruciale pour une conception de circuit réussie et une prédiction précise des performances.

2.1 Valeurs maximales absolues

Fonctionner au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents. Le courant continu direct maximal (I_F) est spécifié à 10 mA pour les puces bleue et verte, et à 20 mA pour la puce rouge, le tout à une température ambiante (T_a) de 25°C. La dissipation de puissance maximale est de 38 mW pour le bleu/vert et de 50 mW pour le rouge. Le dispositif peut supporter un courant direct de crête de 40 mA en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). La plage de température de fonctionnement est de -20°C à +80°C, et les conditions de stockage vont de -30°C à +85°C. Le composant est conçu pour le soudage par refusion infrarouge avec une température de crête de 260°C pendant un maximum de 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (T_a=25°C, I_F=2mA). L'intensité lumineuse (I_V) varie selon la couleur : le Bleu a une plage de 18,0-45,0 mcd, le Rouge de 28,0-71,0 mcd, et le Vert de 112,0-280,0 mcd. L'angle de vision typique (2θ_1/2) est de 120 degrés, offrant un motif lumineux large et diffus. La tension directe (V_F) est un autre paramètre critique pour la conception de l'alimentation : les LED Bleue et Verte ont une plage de V_F de 2,2V à 3,0V, tandis que la LED Rouge fonctionne entre 1,2V et 2,2V à 2mA. Le courant de fuite inverse (I_R) est garanti inférieur à 10 μA pour une tension inverse (V_R) de 5V pour toutes les couleurs.

2.3 Caractéristiques spectrales

La couleur de la lumière émise est définie par sa longueur d'onde. La longueur d'onde d'émission de crête typique (λ_P) est de 465 nm pour le bleu, 632 nm pour le rouge et 518 nm pour le vert. La longueur d'onde dominante (λ_d), qui correspond plus étroitement à la couleur perçue, a des bins spécifiés : le Bleu varie de 465-475 nm, et le Vert de 525-535 nm. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ), un indicateur de pureté des couleurs, est typiquement de 25 nm pour le bleu, 20 nm pour le rouge et 35 nm pour le vert. Ces valeurs sont dérivées du diagramme de chromaticité CIE 1931.

3. Explication du système de binning

Pour garantir l'uniformité des couleurs et de la luminosité en production, les LED sont triées en bins selon des métriques de performance clés.

3.1 Binning d'intensité lumineuse

Les LED sont classées selon leur flux lumineux à un courant de test standard de 2mA. Chaque couleur a des codes de bin spécifiques avec des valeurs d'intensité lumineuse minimale et maximale. Par exemple, les LED Bleues sont triées en Bin M (18,0-28,0 mcd) et Bin N (28,0-45,0 mcd). Les LED Rouges utilisent le Bin N (28,0-45,0 mcd) et le Bin P (45,0-71,0 mcd). Les LED Vertes, généralement plus lumineuses, sont triées en Bin R (112,0-180,0 mcd) et Bin S (180,0-280,0 mcd). Une tolérance de ±15% est appliquée au sein de chaque bin d'intensité.

3.2 Binning de teinte (Longueur d'onde dominante)

Pour les applications nécessitant une correspondance de couleur précise, comme les affichages multicolores, les LED sont également triées par leur longueur d'onde dominante. Les LED Bleues sont disponibles en Bin B (465,0-470,0 nm) et Bin C (470,0-475,0 nm). Les LED Vertes sont disponibles en Bin C (525,0-530,0 nm) et Bin D (530,0-535,0 nm). La tolérance pour chaque bin de longueur d'onde dominante est serrée à ±1 nm. Le code de bin spécifique pour l'intensité et la longueur d'onde est marqué sur l'emballage du produit, permettant aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à leurs exigences exactes de couleur et de luminosité.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques fournissent une compréhension plus approfondie du comportement du dispositif dans différentes conditions, ce qui est essentiel pour une conception robuste.

4.1 Courant vs. Tension (I-V) et Intensité lumineuse

La tension directe (V_F) d'une LED n'est pas constante ; elle augmente avec le courant direct (I_F). Les courbes typiques montrent la relation pour chaque puce de couleur. La LED rouge a généralement une tension directe plus faible pour un courant donné par rapport aux LED bleue et verte, ce qui est cohérent avec son matériau semi-conducteur différent (AlInGaP vs. InGaN). De même, l'intensité lumineuse augmente de manière super-linéaire avec le courant avant de potentiellement saturer à des courants plus élevés. Les concepteurs doivent utiliser ces courbes pour sélectionner des résistances de limitation de courant ou des pilotes à courant constant appropriés afin d'atteindre la luminosité souhaitée tout en restant dans les limites thermiques et électriques du dispositif.

4.2 Dépendance à la température

Les performances des LED sont significativement affectées par la température de jonction. Lorsque la température augmente, la tension directe diminue généralement légèrement pour un courant donné, tandis que le flux lumineux diminue. La fiche technique fournit des courbes typiques de déclassement qui montrent l'intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante. Comprendre cette relation est critique pour les applications fonctionnant sur une large plage de température ou dans des environnements à gestion thermique médiocre, car cela affecte la stabilité de la luminosité et du point de couleur à long terme.

4.3 Distribution spectrale

Les courbes de distribution spectrale de puissance illustrent l'intensité relative de la lumière émise à différentes longueurs d'onde pour chaque couleur. Les puces InGaN bleue et verte montrent généralement une distribution plus étroite, de type gaussien, centrée autour de leur longueur d'onde de crête. La puce rouge AlInGaP peut avoir une forme spectrale légèrement différente. Ces courbes sont importantes pour les applications impliquant des capteurs de couleur, des filtres, ou lorsque un contenu spectral spécifique est requis, car elles montrent non seulement la couleur dominante mais aussi la quantité de lumière émise aux longueurs d'onde voisines.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et assignation des broches

La LTST-C28NBEGK-2A est conforme à une empreinte SMD standard. Les dimensions du boîtier sont fournies dans un dessin détaillé avec toutes les mesures critiques en millimètres. La tolérance pour la plupart des dimensions est de ±0,1 mm. Le dispositif a quatre broches. La broche 1 est l'anode commune pour les trois puces LED. La broche 2 est la cathode de la puce Rouge, la broche 3 est la cathode de la puce Bleue, et la broche 4 est la cathode de la puce Verte. La lentille est transparente, permettant de voir la couleur native de la puce.

5.2 Conception recommandée des pastilles PCB

Pour un soudage fiable et des performances thermiques optimales, un motif de pastilles spécifique est recommandé pour le PCB. Ce motif inclut les dimensions et l'espacement des pastilles de soudure, conçus pour faciliter la formation d'un bon cordon de soudure pendant la refusion sans provoquer de pontage ou d'effet "tombstoning". Respecter cette disposition recommandée aide à garantir une fixation mécanique solide et une dissipation thermique efficace loin de la jonction de la LED.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion infrarouge

Le dispositif est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge sans plomb (Pb-free). Un profil de température suggéré est fourni, incluant typiquement une phase de préchauffage (ex : 150-200°C), une montée en température contrôlée, un temps au-dessus du liquidus (TAL), une température de crête ne dépassant pas 260°C, et une phase de refroidissement contrôlée. Le paramètre critique est que le corps du composant ne doit pas être exposé à des températures supérieures à 260°C pendant plus de 10 secondes. Il est souligné que le profil optimal peut varier selon l'assemblage PCB spécifique, la pâte à souder et le four utilisés, et une caractérisation au niveau de la carte est recommandée.

6.2 Précautions de stockage et de manipulation

Une manipulation appropriée est essentielle pour prévenir les dommages dus aux décharges électrostatiques (ESD). Il est recommandé d'utiliser des bracelets ou des gants antistatiques et de s'assurer que tout l'équipement est mis à la terre. Pour le stockage, les dispositifs sensibles à l'humidité non ouverts (MSL 3) doivent être conservés à ≤30°C et ≤90% d'humidité relative (HR) et utilisés dans l'année. Une fois l'emballage scellé d'origine ouvert, les LED doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% HR. Les composants retirés de leur emballage sec pendant plus d'une semaine doivent être cuits à environ 60°C pendant au moins 20 heures 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 de l'isopropanol à température ambiante pendant moins d'une minute est acceptable. L'utilisation de nettoyants chimiques non spécifiés ou agressifs peut endommager le boîtier plastique ou la lentille, entraînant une réduction du flux lumineux ou des problèmes de fiabilité.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies emballées dans une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre, conformément aux spécifications ANSI/EIA-481. Chaque bobine contient 3000 pièces. La bande a un pas et des dimensions de poche conçus pour la compatibilité avec les chargeurs automatiques standard. Une bande de couverture scelle les poches des composants. Les spécifications d'emballage indiquent également qu'un maximum de deux composants manquants consécutifs (poches vides) est autorisé, et que la quantité minimale de commande pour les lots restants est de 500 pièces.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Conception du circuit

Chaque canal de couleur (Rouge, Vert, Bleu) doit être piloté indépendamment via son propre circuit de limitation de courant connecté à l'anode commune (Broche 1) et à la broche cathode respective. En raison des différentes caractéristiques de tension directe, des calculs de réglage de courant séparés sont nécessaires pour chaque couleur afin d'obtenir une luminosité perçue uniforme ou des mélanges de couleurs spécifiques. Un pilote à courant constant est souvent préféré à une simple résistance série pour une meilleure stabilité face aux variations de température et de tension d'alimentation, en particulier dans les appareils alimentés par batterie.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit relativement faible (38-50 mW par puce), une gestion thermique efficace reste importante pour maintenir les performances et la longévité, surtout lorsque les LED sont pilotées à ou près de leur courant nominal maximal. Le PCB agit comme le dissipateur thermique principal. Assurer une bonne connexion thermique via la conception de pastille recommandée et, si nécessaire, utiliser des vias thermiques ou un remplissage de cuivre sous le boîtier, aide à évacuer la chaleur de la jonction de la LED.

8.3 Intégration optique

Le large angle de vision de 120 degrés rend cette LED adaptée aux applications nécessitant un éclairage large et uniforme plutôt qu'un faisceau focalisé. Pour les panneaux de rétroéclairage ou les guides de lumière, les matériaux de couplage optique et de diffusion doivent être sélectionnés pour fonctionner efficacement avec le modèle d'émission et les points de couleur de la LED. Les concepteurs doivent également considérer le potentiel de mélange des couleurs lorsque plusieurs LED sont placées à proximité, ce qui peut être utilisé pour créer des couleurs secondaires comme le cyan, le magenta, le jaune ou le blanc.

9. Comparaison et différenciation techniques

La LTST-C28NBEGK-2A se différencie sur le marché par sa combinaison de caractéristiques. Son principal avantage est l'intégration de trois puces haute luminosité de couleurs distinctes dans un boîtier extra-fin (0,25 mm) conforme aux standards de l'industrie. Cela contraste avec les alternatives telles que l'utilisation de trois LED monochromes séparées (consommant plus d'espace sur la carte), ou d'une seule LED blanche avec filtres de couleur (moins efficace et offrant des couleurs moins saturées). L'utilisation d'AlInGaP pour le rouge offre une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité thermique par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP, résultant en une sortie rouge plus lumineuse et plus constante. Sa conformité aux standards d'assemblage automatisé et de refusion en fait un choix rentable pour la production de masse par rapport aux LED nécessitant un soudage manuel.

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

10.1 Puis-je piloter les trois couleurs simultanément à leur courant maximal ?

Non, pas sans dépasser les limites de dissipation de puissance totale du boîtier. Si les trois puces étaient pilotées à leur courant continu maximal (Rouge : 20mA, Bleu : 10mA, Vert : 10mA) et aux tensions directes typiques, la puissance totale pourrait approcher ou dépasser la capacité thermique combinée du petit boîtier, entraînant une surchauffe et une réduction de la durée de vie. La conception doit considérer le cycle de service et l'environnement thermique. Pour une lumière blanche complète (les trois allumées), il est courant de piloter chaque canal à un courant plus faible pour gérer la chaleur totale.

10.2 Pourquoi la tension directe est-elle différente pour chaque couleur ?

La tension directe est une propriété fondamentale de l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. Les LED bleues et vertes utilisent du Nitrure de Gallium-Indium (InGaN) qui a une bande interdite plus large, nécessitant une tension plus élevée (typiquement ~2,8V) pour "pousser" les électrons à la traverser et provoquer l'émission de lumière. Les LED rouges utilisent du Phosphure d'Aluminium-Indium-Gallium (AlInGaP), qui a une bande interdite plus petite, résultant en une tension directe plus faible (typiquement ~1,8V).

10.3 Comment interpréter les codes de bin lors de la commande ?

Lors de la passation d'une commande, vous pouvez spécifier les codes de bin souhaités pour l'intensité lumineuse et la longueur d'onde dominante pour chaque couleur. Par exemple, commander "Bleu : Bin N, Bin B" demande des LED Bleues avec une intensité lumineuse entre 28,0-45,0 mcd et une longueur d'onde dominante entre 465,0-470,0 nm. Spécifier des bins permet un contrôle plus serré de l'uniformité des couleurs et de la correspondance de luminosité entre plusieurs unités dans votre produit, ce qui est critique pour les applications d'affichage et d'indication.

11. Étude de cas pratique de conception et d'utilisation

Considérons un appareil de jeu portable qui utilise la LTST-C28NBEGK-2A pour l'indication d'état multicolore autour de ses boutons de contrôle. Le défi de conception consiste à fournir des couleurs vives, sélectionnables par l'utilisateur (Rouge, Vert, Bleu, Cyan, Magenta, Jaune, Blanc) tout en minimisant la consommation d'énergie de la batterie de l'appareil. L'ingénieur sélectionne un circuit intégré pilote LED triple sortie à faible courant de repos. En utilisant les courbes V_F et I_V de la fiche technique, il programme le pilote pour fournir 5mA au canal Rouge et 3mA aux canaux Bleu et Vert pour créer une lumière blanche équilibrée au courant total le plus bas. Il choisit des LED du Bin P pour le rouge et du Bin S pour le vert pour garantir une luminosité élevée, et spécifie des bins de longueur d'onde serrés (B pour le bleu, C pour le vert) pour garantir une couleur cohérente sur toutes les unités. Le layout PCB suit la conception de pastille recommandée et inclut une petite liaison de décharge thermique vers un plan de masse pour la dissipation de chaleur. L'assemblage final utilise le profil de refusion IR spécifié, résultant en des voyants indicateurs fiables, lumineux et cohérents qui améliorent l'expérience utilisateur.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les Diodes Électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par un processus appelé électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n du matériau semi-conducteur, les électrons de la région de type n gagnent suffisamment d'énergie pour traverser la jonction et se recombiner avec les trous dans la région de type p. Cet événement de recombinaison libère de l'énergie. Dans une LED, le matériau semi-conducteur est choisi de sorte que cette énergie soit libérée principalement sous forme de photons (particules de lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur : une bande interdite plus large produit une lumière de longueur d'onde plus courte (plus bleue), et une bande interdite plus petite produit une lumière de longueur d'onde plus longue (plus rouge). Le système de matériau InGaN est utilisé pour les LED bleues et vertes, tandis que l'AlInGaP est utilisé pour les LED rouges et ambrées à haute efficacité. Le boîtier SMD encapsule la minuscule puce semi-conductrice, fournit les connexions électriques via des pattes métalliques et inclut une lentille plastique moulée qui façonne le faisceau lumineux.

13. Tendances et évolutions technologiques

Le domaine des LED SMD continue d'évoluer, poussé par les demandes de plus grande efficacité, de taille plus réduite, de meilleur rendu des couleurs et de coût moindre. Les tendances observables dans des composants comme la LTST-C28NBEGK-2A incluent la miniaturisation continue des boîtiers tout en maintenant ou en augmentant le flux lumineux (efficacité plus élevée en lumens par watt). Il y a une amélioration continue dans la science des matériaux derrière les puces InGaN et AlInGaP, conduisant à une réduction de la chute d'efficacité à des courants plus élevés et de meilleures performances à des températures élevées. Une autre tendance significative est l'intégration de plus de fonctionnalités, comme la combinaison de LED RGB avec un circuit intégré pilote dédié ou une logique de contrôle dans un seul boîtier ("LED intelligente"). De plus, les avancées dans la technologie des phosphores pour les LED blanches et la poursuite des micro-LED pour les écrans de nouvelle génération représentent des voies de développement parallèles qui influencent l'écosystème optoélectronique plus large dans lequel opèrent les LED SMD multicolores.