Fiche technique de la LED SMD orange LTST-C150KFKT - Boîtier EIA - 20mA - 90mcd - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C150KFKT est une LED à montage en surface de haute luminosité, conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant un éclairage indicateur orange fiable et efficace. Il utilise une puce semi-conductrice avancée en AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), réputée pour produire une intensité lumineuse élevée avec une bonne efficacité dans le spectre orange-rouge. Ce composant est conditionné dans un format standard conforme à la norme EIA, le rendant compatible avec les systèmes d'assemblage automatisés par pick-and-place couramment utilisés dans la fabrication en grande série. Le dispositif est fourni sur bande de 8mm montée sur bobines de 7 pouces de diamètre, facilitant la manutention et le traitement efficaces.

Ses objectifs de conception principaux sont de fournir une performance optique constante, une compatibilité avec les procédés de soudure sans plomb (Pb-free) et le respect des normes environnementales telles que RoHS (Restriction des Substances Dangereuses). Le matériau de lentille "Water Clear" (transparent) permet à la couleur intrinsèque de la puce d'être émise sans diffusion significative ni décalage de couleur, résultant en une sortie orange saturée.

2. Analyse 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. Un fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti et doit être évité pour une performance fiable à long terme.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la puissance totale maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur à une température ambiante (Ta) de 25°C. Dépasser cette limite risque de surchauffer la jonction semi-conductrice.
• Courant direct continu (IF) :30 mA. Le courant direct continu maximal qui peut être appliqué.
• Courant direct de crête :80 mA. Ceci n'est permis que dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms) pour gérer de brèves surtensions de courant.
• Facteur de déclassement :0,4 mA/°C au-dessus de 25°C. Pour chaque degré Celsius d'augmentation de la température ambiante au-dessus de 25°C, le courant direct continu maximal autorisé doit être réduit de 0,4 mA pour éviter une surcontrainte thermique.
• Tension inverse (VR) :5 V. L'application d'une tension inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage et une défaillance.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-55°C à +85°C. Le dispositif peut fonctionner et être stocké dans cette plage complète.
• Tolérance à la température de soudure :Le dispositif peut résister à une soudure à la vague ou infrarouge à 260°C pendant 5 secondes, et à une soudure en phase vapeur à 215°C pendant 3 minutes.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C et un IF de 20mA, qui est la condition de test standard.

• Intensité lumineuse (Iv) :45,0 mcd (Min), 90,0 mcd (Typ). C'est la sortie lumineuse mesurée en millicandelas. La valeur est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique (œil humain) de la CIE.
• Angle de vision (2θ1/2) :130° (Typ). Cet angle de vision large indique que la lumière est émise selon un motif large, de type lambertien, adapté aux applications nécessitant une large visibilité.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λP) :611 nm (Typ). La longueur d'onde spécifique à laquelle la sortie spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λd) :605 nm (Typ). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur de la LED, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :17 nm (Typ). Ceci indique la pureté spectrale ; une largeur plus étroite signifie une sortie plus monochromatique (couleur pure).
• Tension directe (VF) :2,0V (Min), 2,4V (Typ) à IF=20mA. La chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. Ceci est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (IR) :10 µA (Max) à VR=5V. Un faible courant de fuite lorsque le dispositif est polarisé en inverse.
• Capacité (C) :40 pF (Typ) à VF=0V, f=1MHz. La capacité de jonction, qui peut être pertinente dans les applications de commutation à haute vitesse.

3. Explication du système de classement (Binning)

L'intensité lumineuse des LED peut varier d'un lot à l'autre. Pour garantir une cohérence pour l'utilisateur final, les produits sont triés en "bins" (classes) basés sur la performance mesurée. Pour le LTST-C150KFKT, le classement principal concerne l'intensité lumineuse à 20mA.

• Code de bin P :45,0 - 71,0 mcd
• Code de bin Q :71,0 - 112,0 mcd
• Code de bin R :112,0 - 180,0 mcdCode de bin S :180,0 - 280,0 mcd

Une tolérance de +/-15% est appliquée à chaque bin d'intensité. Lors de la conception d'un système où l'uniformité de la luminosité est critique (par exemple, affichages multi-LED ou rétroéclairages), spécifier un seul code de bin ou comprendre la plage de bin est essentiel pour éviter des disparités de luminosité visibles.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique (Fig.1, Fig.6), leurs caractéristiques implicites sont standard pour les LED AlInGaP et cruciales pour la conception.

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

La relation est exponentielle. Une faible augmentation de la tension au-delà du seuil de conduction (~1,8V) provoque une forte augmentation du courant. C'est pourquoi les LED doivent être pilotées par une source à courant limité, et non par une source de tension constante, pour éviter l'emballement thermique et la destruction.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

La sortie lumineuse est généralement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement. Cependant, l'efficacité (lumens par watt) atteint généralement un pic à un courant inférieur au maximum nominal et diminue à des courants plus élevés en raison de l'augmentation de la chaleur.

4.3 Dépendance à la température

L'intensité lumineuse et la tension directe dépendent de la température. Lorsque la température de jonction augmente :

• L'intensité lumineuse diminue :La sortie peut chuter significativement, un facteur qui doit être pris en compte dans la gestion thermique.
• La tension directe diminue :Le VF a un coefficient de température négatif (typiquement environ -2 mV/°C pour l'AlInGaP). Cela peut affecter le courant dans un circuit simple limité par une résistance si la température ambiante varie largement.

4.4 Distribution spectrale

La courbe de sortie spectrale sera centrée autour du pic de 611 nm. La demi-largeur de 17 nm indique un spectre relativement étroit, caractéristique des semi-conducteurs à bande interdite directe comme l'AlInGaP, résultant en une couleur orange pure.

5. Informations mécaniques et d'emballage

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier à montage en surface standard EIA. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions principales sont en millimètres.Une tolérance standard de ±0,10 mm s'applique sauf indication contraire.

La fiche technique inclut des dessins dimensionnés détaillés du corps de la LED, essentiels pour créer l'empreinte PCB (land pattern). Une disposition de pastilles de soudure suggérée est également fournie pour assurer une soudure fiable et un bon alignement pendant la refusion. La polarité est indiquée par une marque de cathode sur le dispositif, généralement une encoche, une ligne verte ou un autre indicateur visuel sur un côté du boîtier.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profils de soudure par refusion

La fiche technique fournit deux profils de refusion infrarouge (IR) suggérés :

1. Pour procédé normal :Un profil standard adapté à la soudure étain-plomb (SnPb).
2. Pour procédé sans plomb :Un profil optimisé pour les pâtes à souder sans plomb comme le SAC (Sn-Ag-Cu). Ce profil a typiquement une température de pic plus élevée (jusqu'à 260°C) pour s'adapter au point de fusion plus élevé des alliages sans plomb. Le temps au-dessus du liquidus (TAL) et les taux de montée en température sont critiques pour éviter le choc thermique et assurer une bonne formation du joint de soudure sans endommager le boîtier époxy de la LED.

6.2 Conditions de stockage

Les LED sont des dispositifs sensibles à l'humidité. Une exposition prolongée à l'humidité ambiante peut entraîner un "effet pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant le processus de soudure par refusion à haute température en raison de la vaporisation rapide de l'humidité absorbée.

• Stockage recommandé :Ne pas dépasser 30°C et 70% d'humidité relative.
• Temps hors sac :Si retirées de leur sac barrière à l'humidité d'origine, les LED doivent être refondues dans la semaine.
• Stockage prolongé / Séchage :Pour un stockage au-delà d'une semaine hors de l'emballage d'origine, stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans une atmosphère d'azote. Les LED stockées ainsi pendant plus d'une semaine doivent être séchées à environ 60°C pendant au moins 24 heures avant soudure pour éliminer l'humidité.

6.3 Nettoyage

Seuls les agents de nettoyage spécifiés doivent être utilisés. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille époxy ou le boîtier. Si un nettoyage est nécessaire après soudure, une immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute est recommandée.

7. Informations d'emballage et de commande

Le produit est fourni dans un emballage standard de l'industrie pour l'assemblage automatisé :

• Bande et bobine :Bande porteuse gaufrée de 8mm de large.
• Taille de bobine :Diamètre de 7 pouces.
• Quantité par bobine :3000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Normes d'emballage :Conforme aux spécifications ANSI/EIA-481-1-A-1994. Les poches vides de la bande sont scellées avec une bande de couverture.

Le numéro de pièce LTST-C150KFKT suit un système de codage typique du fabricant où les éléments indiquent probablement la série, la couleur, le bin d'intensité, le type de lentille et l'emballage.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED convient à un large éventail d'applications nécessitant une indication d'état orange, un rétroéclairage ou un éclairage décoratif, y compris :

• Électronique grand public (équipements audio/vidéo, appareils électroménagers).
• Panneaux de contrôle industriel et instrumentation.
• Éclairage intérieur automobile (non critique).
• Signalisation et éclairage décoratif.
• Voyants indicateurs à usage général sur PCB.

Note importante :La fiche technique indique explicitement que cette LED est destinée à un "équipement électronique ordinaire". Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger des vies ou la santé (aviation, médical, systèmes de sécurité des transports), une consultation avec le fabricant est requise avant l'intégration dans la conception.

8.2 Considérations de conception et configuration du circuit

Méthode de pilotage :Les LED sont des dispositifs à commande de courant. La règle de conception la plus critique est de contrôler le courant direct.

• Circuit recommandé (Circuit A) :Utiliser une résistance de limitation de courant en série pour chaque LED. Ceci est essentiel lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle, car cela compense les variations naturelles de la tension directe (VF) des LED individuelles. Sans résistances individuelles, les LED avec un VF légèrement inférieur tireront un courant disproportionné, entraînant une luminosité inégale et une possible défaillance par surintensité.
• Circuit non recommandé (Circuit B) :La connexion de plusieurs LED directement en parallèle avec une seule résistance de limitation de courant partagée est déconseillée en raison du risque d'accaparement de courant décrit ci-dessus.

La valeur de la résistance série (R) est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (V_alimentation - VF_LED) / I_souhaitée. Utilisez toujours le VF typique ou maximal de la fiche technique pour une conception conservatrice.

8.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques. L'ESD peut causer des dommages latents ou catastrophiques, se manifestant par un courant de fuite inverse élevé, une tension directe basse ou un défaut d'allumage à faible courant.

Les mesures de prévention incluent :

• Utiliser des bracelets conducteurs ou des gants antistatiques lors de la manipulation.
• S'assurer que tous les postes de travail, équipements et rayonnages de stockage sont correctement mis à la terre.
• Utiliser des ioniseurs pour neutraliser la charge statique qui peut s'accumuler sur la lentille en plastique.

Pour tester les dommages ESD potentiels, vérifiez si la LED s'allume et mesurez son VF à un faible courant de test (par exemple, 1-5mA). Des lectures anormales indiquent un dommage possible.

9. Comparaison et différenciation techniques

Les principaux points de différenciation du LTST-C150KFKT sont ancrés dans son système de matériaux et sa conception de boîtier :

• Technologie de puce AlInGaP :Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaAsP standard, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse et une luminosité significativement plus élevées, une meilleure stabilité thermique et une durée de vie opérationnelle plus longue. Cela la rend supérieure pour les applications exigeant une haute visibilité et fiabilité.
• Lentille "Water Clear" (transparente) :Fournit une couleur plus saturée et vive comparée aux lentilles diffusantes ou teintées, qui diffusent la lumière et peuvent atténuer la pureté de la couleur. C'est idéal pour les applications où la définition de la couleur est importante.
• Conformité sans plomb et RoHS :Satisfait aux réglementations environnementales modernes, ce qui est une exigence obligatoire pour la plupart des produits électroniques vendus aujourd'hui.
• Angle de vision large (130°) :Offre une excellente visibilité hors axe, ce qui est avantageux pour les indicateurs de panneau qui doivent être vus sous différents angles.

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

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

La longueur d'onde de crête (λP)est la longueur d'onde physique où la LED émet le plus de puissance optique, mesurée directement à partir du spectre.La longueur d'onde dominante (λd)est une valeur calculée basée sur la perception des couleurs humaine (diagramme CIE) qui représente le mieux la couleur unique que nous voyons. Pour les LED monochromatiques comme cette LED orange, elles sont souvent proches, mais λd est le paramètre le plus pertinent pour la spécification de couleur en conception.

10.2 Pourquoi un courant de test de 20mA est-il utilisé ?

20mA a historiquement été un courant de pilotage standard pour de nombreuses LED petit signal, offrant un bon équilibre entre luminosité, efficacité et dissipation de puissance. Il sert de point de référence commun pour comparer différents modèles de LED. Votre application peut utiliser un courant différent, mais tous les paramètres de performance (Iv, VF) évolueront en conséquence, et vous devez rester dans les Valeurs Maximales Absolues.

10.3 Comment choisir le bon classement d'intensité (bin) ?

Sélectionnez un bin en fonction des exigences de luminosité de votre application et de la tolérance d'uniformité. Pour un indicateur unique, n'importe quel bin peut suffire. Pour un réseau où toutes les LED doivent apparaître également brillantes, vous devez spécifier un seul bin serré (par exemple, Bin Q) et potentiellement mettre en œuvre une diffusion optique pour masquer les variations mineures restantes.

10.4 Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 3,3V ou 5V ?

Non, pas directement.Une broche GPIO de microcontrôleur est une source de tension, pas une source de courant, et ne peut généralement pas fournir un courant constant de 20mA tout en maintenant sa tension de sortie. Plus important encore, elle ne fournit aucune protection contre le coefficient de température négatif de la LED. Vousdevezutiliser une résistance de limitation de courant en série comme décrit dans la section 8.2. La valeur de la résistance pour une alimentation de 3,3V et une cible de 20mA serait approximativement (3,3V - 2,4V) / 0,02A = 45 Ohms. Une résistance standard de 47 Ohms serait un choix approprié.

11. Étude de cas pratique : conception et utilisation

Scénario :Conception d'un panneau d'indicateurs de statut pour un équipement industriel nécessitant trois LED orange brillantes et uniformes pour signaler "Système Actif".

1. Sélection des composants :Le LTST-C150KFKT est choisi pour sa haute luminosité (jusqu'à 280mcd dans le Bin S), sa couleur orange et son boîtier SMD adapté à l'assemblage automatisé.
2. Conception du circuit :Le rail d'alimentation du système est de 5V. Pour garantir une luminosité uniforme, trois circuits de pilotage identiques sont utilisés, un pour chaque LED. En utilisant le VF typique de 2,4V et un courant de conception de 20mA, la valeur de la résistance série est calculée : R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohms. La valeur standard la plus proche de 130 ou 120 Ohms est sélectionnée. La puissance nominale de la résistance est (5V-2,4V)*0,02A = 0,052W, donc une résistance standard de 1/8W (0,125W) est plus que suffisante.
3. Conception du PCB :Les dimensions de pastilles de soudure suggérées par le fabricant dans la fiche technique sont utilisées pour créer l'empreinte PCB. Un espacement adéquat est maintenu entre les LED pour la dissipation thermique.
4. Considération thermique :Le panneau est dans un boîtier. Pour atténuer l'élévation de température, qui réduirait la sortie lumineuse, de petites vias de décharge thermique sont placées près des pastilles de LED pour conduire la chaleur vers les autres couches du PCB, et le boîtier est ventilé.
5. Approvisionnement :Pour garantir une uniformité visuelle, le bon de commande spécifie "Code de bin S" pour les 3 000 unités requises pour la production.

12. Principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans le LTST-C150KFKT est basée sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice en matériaux AlInGaP. 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 à travers la jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent dans la région active du semi-conducteur, ils libèrent de l'énergie. Dans un matériau à bande interdite directe comme l'AlInGaP, cette énergie est libérée principalement 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, qui est conçue pendant le processus de croissance cristalline pour être d'environ 2,03 eV, correspondant à une lumière orange autour de 611 nm. L'encapsulant époxy "Water Clear" protège la puce, assure une stabilité mécanique et agit comme une lentille pour façonner le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances technologiques

Le développement de la technologie LED continue de se concentrer sur plusieurs domaines clés pertinents pour des composants comme le LTST-C150KFKT :

• Efficacité accrue (lm/W) :La recherche continue en science des matériaux vise à réduire la recombinaison non radiative et à améliorer l'extraction de lumière de la puce, conduisant à des LED plus brillantes au même courant ou à la même luminosité à puissance inférieure.
• Amélioration de la cohérence des couleurs et du classement (binning) :Les progrès dans la croissance épitaxiale et le contrôle des processus de fabrication conduisent à des distributions de paramètres plus serrées, réduisant le besoin d'un classement extensif et fournissant une performance plus cohérente directement depuis la production.
• Miniaturisation :La tendance vers des dispositifs électroniques plus petits pousse à des LED dans des empreintes de boîtier toujours plus petites tout en maintenant ou en améliorant la sortie optique.
• Fiabilité et durée de vie accrues :Les améliorations des matériaux d'encapsulation (époxys, silicones) et des techniques de collage de la puce améliorent la résistance aux cycles thermiques, à l'humidité et autres contraintes environnementales, prolongeant la durée de vie opérationnelle.
• Intégration :Une tendance vers l'intégration de plusieurs puces LED (par exemple, RVB), de circuits de contrôle, voire de pilotes dans un seul boîtier pour simplifier la conception de l'utilisateur final et réduire l'espace PCB.

Des composants comme le LTST-C150KFKT représentent un point mature et optimisé dans cette évolution, offrant une solution fiable et performante pour les applications d'indicateurs standard.