Fiche technique de la LED SMD multicolore LTST-C19FD1WT - Dimensions 3,2x1,6x0,55mm - Tension 2,0-3,8V - Puissance 0,08W - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La LTST-C19FD1WT est une LED SMD (dispositif monté en surface) multicolore conçue pour les applications électroniques modernes à espace limité. Elle intègre trois puces LED distinctes dans un seul boîtier ultra-mince, permettant de générer plusieurs couleurs à partir d'un seul emplacement de composant. Cette conception est particulièrement avantageuse pour les applications nécessitant une indication d'état, un rétroéclairage ou des éléments d'affichage compacts sans sacrifier la capacité de couleur.

Sa taille miniature et sa compatibilité avec les processus d'assemblage automatisés en font un choix polyvalent pour la fabrication en grande série. Le dispositif est conçu pour être conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses), garantissant ainsi son adhésion aux normes environnementales mondiales pour les composants électroniques.

1.1 Avantages principaux et marché cible

L'avantage principal de cette LED est l'intégration de sources lumineuses Bleue (InGaN), Verte (InGaN) et Orange (AlInGaP) dans un boîtier standard EIA mesurant seulement 0,55 mm de hauteur. Cette configuration multi-puces élimine le besoin de plusieurs LED discrètes pour obtenir une fonctionnalité couleur similaire, économisant ainsi un espace précieux sur le PCB (carte de circuit imprimé).

Le dispositif est spécifiquement ciblé pour les applications dans :

• Équipements de télécommunication :Indicateurs d'état sur routeurs, modems et terminaux.
• Automatisation de bureau :Rétroéclairage pour claviers et pavés numériques d'ordinateurs portables et périphériques.
• Électronique grand public & Électroménager :Indicateurs d'alimentation, de mode ou de fonction.
• Équipements industriels :Indicateurs de panneau et éléments d'interface opérateur.
• Micro-affichages & Signalétique :Luminaires informatifs ou symboliques à petite échelle.

Sa compatibilité avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR) s'aligne avec les lignes d'assemblage standard de la technologie de montage en surface (SMT), facilitant un peuplement de carte efficace et fiable.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des caractéristiques électriques, optiques et thermiques définies dans la fiche technique. Comprendre ces paramètres est essentiel pour une conception de circuit appropriée et pour garantir la fiabilité à long terme.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces limites n'est pas garanti et doit être évité lors de la conception.

• Dissipation de puissance (Pd) :80 mW pour Bleu/Vert, 75 mW pour Orange. C'est la puissance maximale que la LED peut dissiper sous forme de chaleur à une température ambiante (Ta) de 25°C. Dépasser cette limite risque un emballement thermique et une dégradation.
• Courant direct continu (IF) :20 mA pour Bleu/Vert, 30 mA pour Orange. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement normal. La valeur plus élevée pour la puce Orange est typique de la technologie AlInGaP par rapport à l'InGaN.
• Courant direct de crête :100 mA pour Bleu/Vert, 80 mA pour Orange (à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion de 0,1 ms). Cette valeur est uniquement pour un fonctionnement bref et pulsé et ne doit pas être utilisée pour les calculs de conception en courant continu.
• Plages de température :Fonctionnement : -20°C à +80°C ; Stockage : -30°C à +100°C. La fonctionnalité du dispositif est garantie dans la plage de fonctionnement. Un stockage prolongé en dehors de la plage spécifiée peut affecter les propriétés des matériaux.
• Condition de soudage infrarouge :Température de crête de 260°C maximum pendant 10 secondes. Ceci définit la tolérance du profil thermique pour les processus de refusion sans plomb (Pb-free).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C, IF=20mA) et définissent la performance du dispositif.

• Intensité lumineuse (Iv) :Mesurée en millicandelas (mcd). La fiche technique fournit des valeurs minimales et maximales pour chaque couleur, subdivisées en classes (voir section 3). Les valeurs typiques sont : Bleu : 28-180 mcd, Vert : 71-450 mcd, Orange : 45-180 mcd. La puce Verte présente généralement une efficacité plus élevée.
• Angle de vision (2θ1/2) :Typiquement 130 degrés. Cet angle de vision large indique une lentille diffuse, répartissant la lumière sur une large zone plutôt qu'en un faisceau focalisé, ce qui est idéal pour les indicateurs d'état destinés à être vus sous différents angles.
• Tension directe (VF) :La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit 20mA. Typique/Max : Bleu/Vert : 3,5V/3,8V ; Orange : 2,0V/2,4V. C'est un paramètre crucial pour la conception du pilote. La VF plus basse de la puce Orange nécessite des considérations de limitation de courant différentes si les couleurs sont pilotées indépendamment.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λp) & Longueur d'onde dominante (λd) :λp est la longueur d'onde au point le plus haut du spectre d'émission. λd est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain. Valeurs typiques : Bleu : λp=468nm, λd=470nm ; Vert : λp=520nm, λd=525nm ; Orange : λp=611nm, λd=605nm. La différence entre λp et λd est due à la forme du spectre d'émission et à la réponse photopique de l'œil.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :La largeur du spectre d'émission à la moitié de son intensité maximale. Typique : Bleu : 26nm, Vert : 35nm, Orange : 17nm. Un Δλ plus étroit, comme pour l'Orange, indique une couleur plus pure spectralement.
• Courant inverse (IR) :Maximum 10 µA à VR=5V. Les LED ne sont pas conçues pour fonctionner en polarisation inverse. Ce paramètre de test indique une fuite très mineure. L'application d'une tension inverse significative endommagera le dispositif.

3. Explication du système de classement

Pour gérer les variations naturelles de la fabrication des semi-conducteurs, les LED sont triées en classes de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences de luminosité spécifiques.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

La LTST-C19FD1WT utilise un système de classement alphabétique pour l'intensité lumineuse, avec une tolérance de +/-15% dans chaque classe. Les classes disponibles diffèrent par couleur en raison des efficacités matérielles inhérentes.

• Bleu (InGaN) :Classes N (28-45 mcd), P (45-71 mcd), Q (71-112 mcd), R (112-180 mcd).
• Vert (InGaN) :Classes Q (71-112 mcd), R (112-180 mcd), S (180-280 mcd), T (280-450 mcd). Notez la plage supérieure plus élevée par rapport au Bleu.
• Orange (AlInGaP) :Classes P (45-71 mcd), Q (71-112 mcd), R (112-180 mcd).

Lors de la commande, spécifier le code de classe garantit une cohérence de luminosité sur une série de production. Par exemple, spécifier "Vert, Classe T" garantit les puces vertes les plus lumineuses disponibles pour ce produit.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que la fiche technique fasse référence à des courbes typiques, leur interprétation générale est basée sur la physique standard des LED.

• Courbe IV (Courant vs. Tension) :La tension directe (VF) augmente de manière logarithmique avec le courant. La courbe pour la puce Orange (AlInGaP) aura typiquement une tension de coude plus basse (~1,8-2,0V) que les puces Bleue/Verte (InGaN, ~3,0-3,2V). Au-delà du coude, la tension augmente de manière plus linéaire.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :L'intensité est approximativement proportionnelle au courant direct jusqu'au courant nominal maximal. Cependant, l'efficacité (lumens par watt) diminue souvent à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la chaleur.
• Caractéristiques de température :L'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. La tension directe diminue également avec l'augmentation de la température (coefficient de température négatif pour VF).
• Distribution spectrale :Chaque puce émet de la lumière sur une bande étroite de longueurs d'onde, avec un pic à λp. Le spectre Orange AlInGaP est typiquement plus étroit que les spectres InGaN pour le Bleu et le Vert.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et assignation des broches

Le dispositif est conforme à un encombrement SMD standard de l'industrie. Les dimensions clés incluent une taille de corps d'environ 3,2 mm x 1,6 mm avec une hauteur de seulement 0,55 mm. L'assignation des broches est cruciale pour une orientation correcte : Broche 1 : Anode Bleue (InGaN), Broche 2 : Anode Orange (AlInGaP), Broche 3 : Anode Verte (InGaN). Les cathodes des trois puces sont connectées en interne aux bornes restantes. La disposition exacte des pastilles doit être suivie comme indiqué dans le diagramme "Recommandation de pastille de fixation sur circuit imprimé" de la fiche technique pour garantir un soudage et un dégagement thermique appropriés.

5.2 Identification de la polarité

La polarité est généralement indiquée par un marquage sur le boîtier de la LED, tel qu'un point, une encoche ou un chanfrein près de la broche 1. La sérigraphie du PCB doit clairement refléter ce marquage pour éviter les erreurs d'assemblage. Une polarité incorrecte empêchera la LED de s'allumer et pourra solliciter le dispositif si un circuit de pilotage applique une tension inverse élevée.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

Le dispositif est conçu pour le soudage par refusion infrarouge sans plomb (Pb-free). Le profil recommandé comprend une zone de préchauffage (150-200°C), une montée contrôlée jusqu'à une température de crête maximale de 260°C, et un temps au-dessus du liquidus (TAL) où la température de crête est maintenue pendant un maximum de 10 secondes. Le temps total de préchauffage ne doit pas dépasser 120 secondes. Ces paramètres sont basés sur les normes JEDEC pour éviter les chocs thermiques et les dommages au boîtier époxy et aux liaisons internes par fils. Le profil doit être caractérisé pour l'assemblage spécifique du PCB.

6.2 Stockage et manipulation

• Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD) :La LED est sensible aux décharges électrostatiques (ESD). La manipulation doit être effectuée sur un poste de travail protégé contre les ESD en utilisant des bracelets antistatiques mis à la terre et de la mousse conductrice.
• Niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) :Le dispositif est classé MSL 3. Lorsque le sachet barrière à l'humidité d'origine est ouvert, les composants doivent être soudés dans les 168 heures (1 semaine) suivant l'exposition aux conditions d'atelier (<30°C/60% HR). Si ce délai est dépassé, un séchage à 60°C pendant au moins 20 heures est requis pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.
• Stockage à long terme :Les sachets non ouverts doivent être stockés à ≤30°C et ≤90% HR. Les dispositifs ouverts doivent être stockés dans un armoire sèche ou un conteneur scellé avec un dessiccant.

6.3 Nettoyage

Le nettoyage après soudure, si nécessaire, doit utiliser des solvants doux à base d'alcool comme l'alcool isopropylique (IPA) ou l'éthanol. L'immersion doit être brève (moins d'une minute) à température ambiante. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager le matériau de la lentille ou les marquages du boîtier.

7. Conditionnement et informations de commande

La LTST-C19FD1WT est fournie sur bande porteuse gaufrée standard de l'industrie, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les dimensions de la bande et de la bobine sont conformes aux spécifications ANSI/EIA-481, garantissant la compatibilité avec les équipements automatisés de prélèvement et de placement. Pour des quantités inférieures à une bobine complète, une quantité minimale d'emballage de 1000 pièces est typique pour les restes.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Chaque puce de couleur doit être pilotée indépendamment avec sa propre résistance de limitation de courant ou son pilote à courant constant. La valeur de la résistance (R) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - VF_LED) / IF. Par exemple, pour piloter la LED Bleue à partir d'une alimentation de 5V avec un IF cible de 20mA et une VF typique de 3,5V : R = (5V - 3,5V) / 0,02A = 75 Ohms. Une résistance standard de 75Ω ou 82Ω conviendrait. La puissance nominale de la résistance doit être au moins de I²R = (0,02)² * 75 = 0,03W, donc une résistance de 1/10W (0,1W) est suffisante. Des microcontrôleurs ou des circuits intégrés pilotes de LED dédiés peuvent être utilisés pour l'atténuation par MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion) ou le mélange dynamique de couleurs.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre adéquate sur le PCB autour des pastilles de la LED aide à évacuer la chaleur de la jonction, maintenant ainsi la luminosité et la longévité.
• Égalisation des courants :Pour une luminosité apparente uniforme lorsque plusieurs couleurs sont allumées simultanément, les différentes intensités lumineuses et la sensibilité de l'œil humain (réponse photopique) doivent être prises en compte. Les courants de pilotage peuvent devoir être ajustés indépendamment (par exemple, un courant plus faible pour la puce Verte plus lumineuse) pour obtenir une lumière blanche équilibrée ou d'autres mélanges de couleurs.
• Protection contre la tension inverse :Dans les circuits où la LED pourrait être exposée à une polarisation inverse (par exemple, dans des matrices multiplexées), il est recommandé de placer une diode en parallèle avec chaque chaîne de LED pour protéger les dispositifs.

9. Comparaison et différenciation technique

Le principal facteur de différenciation de la LTST-C19FD1WT est sa capacité "multicolore" dans un boîtier ultra-mince de 0,55 mm. Par rapport à l'utilisation de trois LED monochromes séparées 0603 ou 0402, cette solution intégrée offre des économies d'espace significatives, simplifie le prélèvement et le placement (un composant contre trois) et permet potentiellement un meilleur mélange des couleurs en raison de la proximité des sources lumineuses. L'utilisation d'InGaN pour le bleu/vert et d'AlInGaP pour l'orange offre une haute efficacité et une bonne saturation des couleurs sur tout le spectre. Des solutions alternatives pourraient utiliser une LED blanche avec des filtres de couleur ou un boîtier LED RGB dédié, qui peuvent être plus épais ou avoir des exigences de tension de pilotage différentes.

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

10.1 Puis-je piloter les trois couleurs simultanément pour créer de la lumière blanche ?

Oui, en pilotant les puces Rouge (Orange), Verte et Bleue avec des rapports de courant appropriés, vous pouvez mélanger la lumière pour créer diverses couleurs, y compris le blanc. Cependant, la longueur d'onde orange spécifique (dominante 605-611nm) n'est pas un rouge profond, donc le "blanc" résultant peut avoir une gamme de couleurs légèrement chaude ou limitée par rapport à une LED utilisant une vraie puce rouge. Atteindre un point blanc spécifique (par exemple, D65) nécessite un contrôle précis du courant et peut impliquer un étalonnage.

10.2 Pourquoi le courant direct maximal est-il différent pour la puce Orange ?

La puce Orange utilise la technologie semi-conductrice AlInGaP, tandis que les puces Bleue et Verte utilisent l'InGaN. Ces différents systèmes matériels ont des différences inhérentes dans la gestion de la densité de courant, l'efficacité interne et les caractéristiques thermiques, ce qui conduit le fabricant à spécifier un courant continu sûr plus élevé (30mA contre 20mA) pour la puce Orange sous les mêmes contraintes thermiques de boîtier.

10.3 Que se passe-t-il si je dépasse la spécification de refusion à 260°C pendant 10 secondes ?

Dépasser le profil thermique recommandé peut provoquer de multiples défaillances : délaminage du boîtier époxy, fissuration de la puce de silicium ou du substrat, dégradation du phosphore (si présent) ou rupture des liaisons internes par fils d'or. Cela entraînera probablement une défaillance immédiate (aucune émission de lumière) ou une fiabilité à long terme considérablement réduite.

11. Exemple pratique d'utilisation

Scénario : Indicateur de statut multifonction pour un routeur réseau.Une seule LTST-C19FD1WT peut remplacer trois LED séparées pour indiquer l'alimentation (Orange fixe), l'activité réseau (Vert clignotant) et l'état d'erreur (Bleu clignotant). Les broches GPIO d'un microcontrôleur, chacune avec une résistance de limitation de courant en série calculée comme dans la section 8.1, contrôlent indépendamment chaque couleur. Le large angle de vision de 130 degrés garantit que l'indicateur est visible de n'importe où dans une pièce. Le profil ultra-mince lui permet de s'adapter derrière un cadre de panneau fin. En utilisant la MLI sur le microcontrôleur, la luminosité de chaque couleur peut être ajustée pour une visibilité optimale dans différentes conditions d'éclairage ambiant.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. La LTST-C19FD1WT utilise deux systèmes matériels : le Nitrure de Gallium-Indium (InGaN) pour les puces bleue et verte, qui a une bande interdite plus large, et le Phosphure d'Aluminium-Indium-Gallium (AlInGaP) pour la puce orange, qui a une bande interdite plus étroite correspondant à des longueurs d'onde plus longues (rouge/orange). La lentille blanche diffuse encapsule les puces, fournissant une protection mécanique, façonnant le faisceau de sortie lumineux et mélangeant les couleurs lorsque plusieurs puces sont actives.

13. Tendances technologiques

Le développement des LED SMD comme la LTST-C19FD1WT suit les tendances plus larges de l'optoélectronique : intégration accrue, miniaturisation et efficacité. Les futures itérations pourraient présenter des boîtiers encore plus fins, une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt) et des indices de rendu des couleurs (IRC) améliorés pour les applications de blanc mélangé. Il y a également une tendance vers des tolérances de classement plus strictes pour fournir une couleur et une luminosité plus cohérentes pour les applications d'affichage haut de gamme. La recherche d'un fonctionnement à plus basse tension pour être compatible avec la logique numérique basse consommation avancée (par exemple, systèmes 1,8V ou 3,3V) est un autre domaine de développement en cours.