Fiche technique LED SMD LTST-S220KGKT - Émission latérale - Vert (568nm) - 2.4V - 75mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications techniques d'une LED SMD (Dispositif à Montage en Surface) à haute luminosité et à émission latérale. Le dispositif utilise une puce semi-conductrice avancée AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière verte. Il est conçu pour les processus d'assemblage automatisés et est compatible avec le soudage par refusion infrarouge (IR), le rendant adapté à la production en grande série. Le boîtier est fourni sur bande porteuse standard de 8mm enroulée sur bobine de 7 pouces.

1.1 Avantages principaux

• Haute luminosité :Intègre une puce AlInGaP ultra-lumineuse pour une intensité lumineuse supérieure.
• Émission latérale :Le boîtier est conçu pour émettre la lumière sur le côté, idéal pour les applications nécessitant un éclairage latéral ou une indication d'état sur des appareils à profil fin.
• Adapté à la fabrication :Compatible avec les équipements automatiques de pick-and-place et les profils de soudage par refusion IR standard.
• Conformité environnementale :Le produit est conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).
• Construction fiable :Broches étamées pour une bonne soudabilité et une longue durée de vie.

1.2 Applications cibles

Cette LED est destinée à être utilisée dans des équipements électroniques standards. Les applications typiques incluent, sans s'y limiter :

• Rétroéclairage pour écrans LCD dans l'électronique grand public.
• Lumière d'état et témoins dans les dispositifs de communication, équipements de bureau et électroménagers.
• Éclairage de tableau de bord automobile ou de panneaux de contrôle (pour fonctions non critiques, sous réserve de qualification spécifique).
• Toute application nécessitant une source lumineuse verte, fiable, lumineuse et à émission latérale dans un boîtier SMD compact.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Tous les paramètres sont spécifiés à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA. C'est le courant instantané maximal, autorisé uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms).
• Courant direct continu (I_F) :30 mA DC. C'est le courant maximal recommandé pour un fonctionnement continu.
• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut endommager la jonction de la LED.
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C. La plage de température ambiante pour un fonctionnement fiable.
• Plage de température de stockage :-40°C à +85°C.
• Température de soudage :Résiste au soudage par refusion IR avec une température de pic de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test standard (I_F= 20mA).

• Intensité lumineuse (I_V) :18.0 - 35.0 mcd (millicandela). La quantité de lumière visible émise, mesurée sur l'axe. La valeur réelle est triée (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête (sur l'axe). Un large angle de 130° indique un profil d'émission diffus et étendu, adapté à l'éclairage latéral.
• Longueur d'onde de crête (λ_P) :574 nm. La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :568 nm. C'est la longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue de la LED par l'œil humain, dérivée des coordonnées chromatiques CIE. Cela définit la couleur "verte".
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :15 nm. La largeur du spectre d'émission à mi-hauteur de sa puissance maximale (FWHM). Une bande passante plus étroite indique une couleur spectralement plus pure.
• Tension directe (V_F) :2.0V - 2.4V. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée à 20mA. Ce paramètre est également trié.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (max). Le courant de fuite lorsque 5V sont appliqués en polarisation inverse.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour assurer l'uniformité en production de masse, les LED sont triées (binnées) en fonction de paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de couleur, de luminosité et de tension.

3.1 Tri par tension directe

Les bacs garantissent que les LED d'un circuit ont des chutes de tension similaires, favorisant une luminosité uniforme lorsqu'elles sont alimentées en parallèle. La tolérance dans chaque bac est de ±0.1V.

• Bac 4 :1.90V - 2.00V
• Bac 5 :2.00V - 2.10V
• Bac 6 :2.10V - 2.20V
• Bac 7 :2.20V - 2.30V
• Bac 8 :2.30V - 2.40V

3.2 Tri par intensité lumineuse

Les bacs classent les LED selon leur intensité lumineuse. La tolérance dans chaque bac est de ±15%.

• Bac M :18.0 mcd - 28.0 mcd
• Bac N :28.0 mcd - 45.0 mcd
• Bac P :45.0 mcd - 71.0 mcd

3.3 Tri par longueur d'onde dominante

Cela assure la constance de la couleur. La tolérance dans chaque bac est de ±1nm.

• Bac C :567.5 nm - 570.5 nm
• Bac D :570.5 nm - 573.5 nm
• Bac E :573.5 nm - 576.5 nm

La référence spécifique LTST-S220KGKT implique une combinaison de ces bacs (probablement un bac spécifique pour V_F, I_V, et λ_d).

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique (ex. Fig.1, Fig.5), l'analyse suivante est basée sur le comportement standard d'une LED et les paramètres fournis.

4.1 Caractéristique Courant vs. Tension (I-V)

La tension directe (V_F) a un coefficient de température positif et augmente de manière logarithmique avec le courant. Fonctionner au courant typique de 20mA assure une performance stable dans la plage V_F spécifiée de 2.0-2.4V. Alimenter la LED au-delà du courant continu maximal absolu (30mA) générera une chaleur excessive, réduira l'efficacité (efficacité lumineuse) et raccourcira la durée de vie.

4.2 Dépendance à la température

Les LED AlInGaP présentent des variations de performance avec la température. Typiquement, l'intensité lumineuse diminue lorsque la température de jonction augmente. La plage de fonctionnement spécifiée de -30°C à +85°C définit les conditions ambiantes dans lesquelles la LED fonctionnera conformément à ses spécifications publiées. Pour une longévité optimale et une sortie lumineuse stable, il est recommandé de maintenir une température de fonctionnement plus basse grâce à une conception thermique adéquate du PCB.

4.3 Distribution spectrale

Avec une longueur d'onde dominante de 568nm et une largeur de bande spectrale de 15nm, cette LED émet une lumière verte relativement pure. La longueur d'onde de crête (574nm) est légèrement supérieure à la longueur d'onde dominante, ce qui est typique pour les LED vertes AlInGaP. Le large angle de vision de 130° résulte de la conception de la lentille du boîtier, qui diffuse la lumière émise par la puce à émission latérale.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

La LED est conforme à un contour de boîtier standard EIA pour LED à vue latérale. Des dessins dimensionnels détaillés sont fournis dans la fiche technique, incluant la longueur, largeur, hauteur du corps et l'espacement des broches. La cathode est généralement identifiée par un marqueur visuel sur le boîtier, tel qu'une encoche, un point vert ou une broche plus courte. La polarité correcte doit être respectée lors de l'assemblage pour éviter tout dommage.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure

Un motif de pastilles (land pattern) suggéré pour le PCB est fourni pour assurer un soudage fiable et un bon alignement. Respecter ce motif aide à obtenir de bons cordons de soudure, une bonne résistance mécanique et un positionnement correct de la lentille à émission latérale. La fiche technique suggère également une orientation optimale pour le processus de soudure à la vague ou par refusion afin de minimiser les défauts de soudure potentiels.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

La LED est qualifiée pour les processus de soudage sans plomb. Un profil de température de refusion détaillé est suggéré, conforme aux normes JEDEC. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150-200°C pendant un maximum de 120 secondes pour chauffer progressivement l'assemblage et activer la flux.
• Température de pic :Maximum de 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus (TAL) :Le temps à moins de 5°C de la température de pic doit être limité à un maximum de 10 secondes.
• Nombre de cycles :La LED peut supporter un maximum de deux cycles de refusion dans ces conditions.

Il est crucial de noter que le profil optimal dépend de la conception spécifique du PCB, de la pâte à souder et du four. Le profil fourni sert de point de départ qui doit être validé pour la configuration de production réelle.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est requise :

• Utiliser un fer à souder à température contrôlée réglé au maximum à 300°C.
• Limiter le temps de soudage par broche à un maximum de 3 secondes.
• Appliquer la chaleur sur la pastille du PCB, et non directement sur le corps de la LED.
• Laisser un temps de refroidissement suffisant entre les soudures.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est requis, n'utiliser que les solvants spécifiés pour éviter d'endommager la lentille plastique et le boîtier. Les agents recommandés sont l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique (IPA). La LED doit être immergée à température ambiante normale pendant moins d'une minute. Les produits chimiques agressifs ou non spécifiés doivent être évités.

6.4 Stockage et manipulation

Précautions ESD :Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Des contrôles ESD appropriés doivent être mis en place pendant la manipulation, y compris l'utilisation de bracelets antistatiques reliés à la terre, de tapis antistatiques et de conteneurs conducteurs.

Sensibilité à l'humidité :Le boîtier est sensible à l'humidité. Les bobines non ouvertes (scellées avec dessiccant) doivent être stockées à ≤30°C et ≤90% HR et utilisées dans l'année. Une fois l'emballage d'origine ouvert, les LED doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% HR. Pour un stockage prolongé hors du sachet d'origine, stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant. Les composants stockés à l'air libre pendant plus d'une semaine doivent être "baked" (séchés) à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter le phénomène de "popcorning" pendant la refusion.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse emboutie pour l'assemblage automatisé.

• Largeur de bande :8 mm.
• Diamètre de la bobine :7 pouces (178 mm).
• Quantité par bobine :4000 pièces (bobine pleine standard).
• Quantité minimale d'emballage :500 pièces pour les bobines partielles ou les restes.
• Standard d'emballage :Conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.
• Bande de couverture :Les poches vides sur la bande porteuse sont scellées avec une bande de couverture supérieure.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Limitation de courant

Une LED est un dispositif piloté en courant. Une résistance série limitant le courant est obligatoire lorsqu'elle est alimentée par une source de tension. La valeur de la résistance peut être calculée avec la loi d'Ohm : R = (V_source- V_F) / I_F. Toujours utiliser la V_F maximale de la fiche technique (2.4V) pour une conception en pire cas afin de s'assurer que le courant ne dépasse pas le niveau souhaité (ex. 20mA). Pour une précision ou une stabilité à long terme, envisager l'utilisation d'un circuit pilote à courant constant.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (75mW max), une gestion thermique efficace est cruciale pour la fiabilité et le maintien de la sortie lumineuse. S'assurer que le PCB dispose d'une surface de cuivre adéquate connectée au plot thermique de la LED (le cas échéant) ou aux pastilles de soudure pour évacuer la chaleur de la jonction. Éviter de placer la LED près d'autres composants générateurs de chaleur.

8.3 Conception optique

L'émission latérale et l'angle de vision de 130° rendent cette LED adaptée aux applications où la lumière doit être dirigée parallèlement à la surface du PCB, comme dans un guide de lumière pour écrans à rétroéclairage latéral ou pour l'éclairage de composants adjacents. Prendre en compte le profil de la lentille et le motif d'émission lors de la conception de guides de lumière, diffuseurs ou ouvertures pour obtenir l'effet optique souhaité.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux anciennes technologies comme les LED vertes GaP (Phosphure de Gallium), AlInGaP offre une luminosité et une efficacité nettement supérieures. Comparée aux LED vertes basées sur InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium), AlInGaP offre généralement des performances supérieures dans le spectre du vert vrai au vert-jaune (autour de 570nm) avec une efficacité plus élevée et une longueur d'onde plus stable en fonction de la température et du courant. Le boîtier à émission latérale la différencie des LED à émission supérieure, résolvant des contraintes spatiales spécifiques en conception.

10. Questions Fréquemment Posées (FAQ)

10.1 Quelle résistance dois-je utiliser avec une alimentation de 5V ?

En utilisant la V_F max de 2.4V et un I_F cible de 20mA : R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohms. La valeur standard la plus proche est 130Ω ou 150Ω. Une résistance de 150Ω donnerait un courant légèrement inférieur, ce qui est sûr et économise de l'énergie.

10.2 Puis-je alimenter cette LED sans résistance limitant le courant ?

Non. Connecter une LED directement à une source de tension provoquera un courant excessif, une surchauffe rapide et la destruction du dispositif. Une résistance série ou un circuit à courant constant est toujours requis.

10.3 Pourquoi existe-t-il un système de tri (binning) ?

La fabrication des semi-conducteurs présente des variations naturelles. Le tri classe les LED en groupes avec des paramètres étroitement contrôlés (couleur, luminosité, tension), permettant aux concepteurs de s'approvisionner en composants aux performances cohérentes pour leur application, assurant ainsi une apparence et un fonctionnement uniformes dans le produit final.

10.4 Comment identifier la cathode ?

Se référer au dessin du contour du boîtier dans la fiche technique. Pour ce boîtier à vue latérale, la cathode est généralement marquée par un point vert sur le dessus du boîtier ou une encoche/chanfrein à une extrémité du corps. La broche connectée à la cathode peut également être légèrement plus courte.

11. Exemple d'application pratique

Scénario : Indicateur d'état sur un appareil portable

Un concepteur crée un scanner portable fin. Il a besoin d'une lumière verte basse consommation et lumineuse pour indiquer l'état "prêt". L'espace est extrêmement limité sur le bord du PCB principal.

Solution :Le LTST-S220KGKT est un choix idéal. Son émission latérale permet de le monter à plat sur le PCB, avec sa lentille positionnée juste au bord de la carte. Un petit guide de lumière ou une fenêtre transparente dans le boîtier peut canaliser la lumière vers l'extérieur. Le concepteur l'alimente à 15mA (en dessous du 20mA typique) en utilisant une broche GPIO d'un microcontrôleur avec une résistance série, préservant l'autonomie de la batterie tout en fournissant une luminosité suffisante. La compatibilité avec le soudage par refusion simplifie l'assemblage automatisé de l'ensemble du PCB.

12. Introduction au principe technologique

Cette LED est basée sur la technologie semi-conductrice AlInGaP. La puce est composée de couches d'alliages d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure cultivées par épitaxie sur un substrat. Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le vert à 568nm. Le boîtier à vue latérale intègre la puce montée sur un cadre de broches, connectée par fil bonding, et encapsulée dans une lentille plastique moulée qui façonne la sortie lumineuse.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance générale de la technologie LED va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance accrue et une meilleure constance et maîtrise des couleurs. Pour les applications d'indication et de rétroéclairage, la miniaturisation se poursuit tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques. L'accent est également mis sur des plages de température de fonctionnement plus larges et une fiabilité accrue pour les applications automobiles et industrielles. Bien que cette référence spécifique représente une technologie mature et fiable, les innovations continues en science des matériaux et en packaging continuent de repousser les limites du possible dans l'éclairage et l'indication à l'état solide.