Fiche technique LED SMD LTST-S110KRKT - Vue latérale - Rouge - 20mA - 2,4V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-S110KRKT est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) conçue pour les applications nécessitant une source lumineuse à émission latérale. Son application principale se trouve dans les modules de rétroéclairage LCD où l'espace est restreint et où la lumière doit être dirigée latéralement. Le composant utilise une puce semi-conductrice Ultra Bright AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), réputée pour son efficacité et sa luminosité élevées dans le spectre de couleur rouge. Le boîtier est incolore, permettant un rendement lumineux maximal sans altération de teinte par le matériau de la lentille.

Les principaux avantages de cette LED incluent sa conformité aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), ce qui en fait un "Produit Vert" respectueux de l'environnement. Elle est conditionnée sur bande de 8mm enroulée sur bobines de 7 pouces de diamètre, compatible avec le conditionnement standard EIA (Electronic Industries Alliance) et les équipements automatisés de placement. Cette compatibilité garantit une fabrication efficace en grande série. Le composant est également conçu pour résister aux procédés de soudage courants, y compris la refusion infrarouge (IR) et en phase vapeur, standards dans l'assemblage électronique moderne.

2. Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. Le courant direct continu (DC) maximal est de 30 mA. En fonctionnement pulsé, un courant direct crête de 80 mA est autorisé sous conditions spécifiques : un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. La dissipation de puissance maximale est de 75 mW. Pour garantir un fonctionnement fiable à des températures plus élevées, un facteur de déclassement de 0,4 mA/°C est appliqué linéairement à partir de 50°C. Cela signifie que le courant direct admissible diminue lorsque la température augmente au-delà de 50°C.

Le composant peut supporter une tension inverse allant jusqu'à 5 V. La plage de température de fonctionnement et de stockage est spécifiée de -55°C à +85°C, indiquant une aptitude à une large gamme de conditions environnementales. Pour le soudage, la LED peut tolérer un soudage à la vague à 260°C pendant 5 secondes, une refusion infrarouge à 260°C pendant 5 secondes, et une refusion en phase vapeur à 215°C pendant 3 minutes. Le respect de ces limites est crucial pour préserver l'intégrité du composant pendant le processus d'assemblage.

3. Caractéristiques électro-optiques

Les caractéristiques électro-optiques sont mesurées à Ta=25°C et un courant de fonctionnement (IF) de 20 mA, qui est la condition de test standard. L'intensité lumineuse (Iv), une mesure de la luminosité perçue, a une valeur typique de 54,0 millicandelas (mcd) avec un minimum de 18,0 mcd. L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle total pour lequel l'intensité chute à la moitié de sa valeur axiale, est de 130 degrés, offrant un faisceau très large adapté au rétroéclairage.

La longueur d'onde d'émission de crête (λP) est de 639 nanomètres (nm), la situant dans la région rouge du spectre visible. La longueur d'onde dominante (λd), qui définit la couleur perçue, est de 631 nm. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 20 nm, indiquant la pureté spectrale de la lumière émise. La tension directe (VF) mesure typiquement 2,4 V avec un maximum de 2,4 V à 20 mA. Le courant inverse (IR) est au maximum de 10 microampères (μA) sous une tension inverse (VR) de 5 V. La capacité du composant (C) est de 40 picofarads (pF) mesurée à polarisation nulle et une fréquence de 1 MHz.

4. Système de classement (Binning)

L'intensité lumineuse des LED est catégorisée en classes (bins) pour garantir une uniformité de luminosité dans les applications de production. Le classement est basé sur les valeurs minimales et maximales d'intensité lumineuse mesurées à 20 mA. Les codes de classe et leurs plages correspondantes sont les suivants : Classe M (18,0-28,0 mcd), Classe N (28,0-45,0 mcd), Classe P (45,0-71,0 mcd), Classe Q (71,0-112,0 mcd) et Classe R (112,0-180,0 mcd). Une tolérance de +/- 15% est appliquée à chaque classe d'intensité. Ce système permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une plage de luminosité garantie pour leur application spécifique, assurant un éclairage uniforme lorsque plusieurs LED sont utilisées.

5. Recommandations de soudage et d'assemblage

5.1 Profils de soudage par refusion

La fiche technique fournit des profils de refusion infrarouge (IR) suggérés pour les procédés de soudure standard (étain-plomb) et sans plomb. Pour le procédé sans plomb, qui utilise typiquement une pâte à souder SnAgCu, le profil doit rester entre la ligne d'assemblage et la ligne de résistance thermique du composant. Le respect de ces profils température-temps est critique pour éviter les dommages thermiques au boîtier de la LED, tels que le délaminage ou la fissuration, tout en assurant une bonne formation des joints de soudure.

5.2 Nettoyage

Le nettoyage des LED après soudage nécessite de la prudence. Des liquides chimiques non spécifiés ne doivent pas être utilisés car ils pourraient endommager le boîtier plastique. Si un nettoyage est nécessaire, il est recommandé d'immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante normale pendant moins d'une minute. Une exposition prolongée ou l'utilisation de solvants agressifs peut dégrader le matériau de la lentille ou l'encapsulant époxy.

5.3 Stockage et manipulation

Pour un stockage à long terme, les LED doivent être conservées dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 70% d'humidité relative. Si elles sont retirées de leur emballage d'origine barrière à l'humidité, les LED doivent subir un soudage par refusion IR dans la semaine. Pour un stockage au-delà d'une semaine hors de l'emballage d'origine, elles doivent être placées dans un contenant hermétique avec dessiccant ou dans une atmosphère d'azote. Les LED stockées ainsi pendant plus d'une semaine doivent être séchées (baking) à environ 60°C pendant au moins 24 heures avant l'assemblage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6. Informations mécaniques et de conditionnement

La LED est fournie au format bande et bobine compatible avec l'assemblage automatisé. La largeur de la bande est de 8mm, et elle est enroulée sur une bobine standard de 7 pouces (178mm) de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Pour des quantités inférieures à une bobine complète, une quantité minimale d'emballage de 500 pièces est spécifiée pour les restes. Le conditionnement suit les spécifications ANSI/EIA 481-1-A-1994. Les poches de composants vides sur la bande sont scellées avec une bande de couverture supérieure. Le nombre maximum de composants manquants consécutifs (poches vides) autorisé est de deux, assurant la fiabilité d'alimentation dans les machines automatisées. Des dessins dimensionnels détaillés pour la bande, la bobine et la disposition suggérée des pastilles de soudure sur le PCB sont fournis pour faciliter la conception du PCB et la configuration du processus d'assemblage.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs commandés en courant. Pour garantir une luminosité uniforme lors de la commande de plusieurs LED en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance limitatrice de courant en série avec chaque LED (Modèle de circuit A). La commande directe de LED en parallèle sans résistances individuelles (Modèle de circuit B) n'est pas conseillée. De petites variations dans la caractéristique de tension directe (VF) entre les LED individuelles peuvent provoquer un déséquilibre de courant significatif, entraînant des différences notables de luminosité et potentiellement une surcontrainte de certains dispositifs.

7.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

La LED est sensible aux décharges électrostatiques (ESD) et aux surtensions, qui peuvent causer des dommages immédiats ou latents. Pour prévenir les dommages ESD, des procédures de manipulation appropriées doivent être suivies : Le personnel doit utiliser des bracelets conducteurs ou des gants antistatiques. Tout l'équipement, les postes de travail et les rayonnages de stockage doivent être correctement mis à la terre. Un ioniseur (souffleur ionique) peut être utilisé pour neutraliser les charges statiques qui peuvent s'accumuler sur la lentille plastique en raison des frottements lors de la manipulation. Les LED endommagées par l'ESD peuvent présenter un comportement anormal tel qu'une réduction du flux lumineux, une augmentation du courant de fuite ou une défaillance complète.

7.3 Champ d'application et fiabilité

Ces LED sont destinées à être utilisées dans des équipements électroniques ordinaires, y compris les équipements de bureau, les dispositifs de communication et les appareils ménagers. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé—comme dans l'aviation, les transports, les systèmes médicaux ou les dispositifs de sécurité—une consultation et une qualification supplémentaires sont nécessaires avant utilisation.

8. Courbes de performance et caractéristiques typiques

La fiche technique fait référence à des courbes de performance typiques qui représentent graphiquement la relation entre divers paramètres. Ces courbes, généralement tracées en fonction du courant direct ou de la température ambiante, incluent la tension directe (VF) en fonction du courant direct (IF), l'intensité lumineuse (Iv) en fonction du courant direct (IF), et l'intensité lumineuse en fonction de la température ambiante. L'analyse de ces courbes aide les concepteurs à comprendre le comportement du dispositif dans différentes conditions de fonctionnement. Par exemple, l'intensité lumineuse diminue typiquement lorsque la température ambiante augmente, ce qui doit être pris en compte dans la gestion thermique. La tension directe a un coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'elle diminue légèrement lorsque la température de jonction augmente.

9. Comparaison technique et avantages

L'utilisation de la technologie AlInGaP pour la puce rouge offre des avantages distincts par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium). Les LED AlInGaP offrent généralement une efficacité lumineuse plus élevée, une meilleure stabilité thermique et une durée de vie opérationnelle plus longue. La géométrie du boîtier à émission latérale est un facteur différenciant clé, permettant une émission de lumière parallèle au plan de montage. Ceci est essentiel pour les systèmes de rétroéclairage par bord couramment utilisés dans les écrans LCD pour l'électronique grand public, les tableaux de bord automobiles et les panneaux industriels, où l'espace vertical est extrêmement limité. Le large angle de vision de 130 degrés assure une bonne diffusion et une bonne uniformité de la lumière sur la zone rétroéclairée.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

R : La longueur d'onde de crête (λP) est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est maximale. La longueur d'onde dominante (λd) est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente la longueur d'onde unique qui correspond le mieux à la couleur perçue de la lumière. Pour les LED monochromatiques comme cette LED rouge, elles sont souvent proches mais pas identiques.

Q : Puis-je commander cette LED à son courant continu maximal de 30mA en continu ?

R : Bien que possible, ce n'est pas recommandé pour une durée de vie et une fiabilité optimales, sauf si nécessaire pour l'application. Fonctionner à la condition typique de 20mA ou moins réduira la contrainte thermique et augmentera la longévité. Tenez toujours compte du déclassement au-dessus de 50°C ambiant.

Q : Pourquoi une résistance série est-elle nécessaire pour chaque LED en parallèle ?

R : La tension directe (VF) des LED a une tolérance de fabrication. Sans résistances individuelles, les LED avec une VF légèrement inférieure tireront un courant disproportionné, entraînant un déséquilibre de luminosité et une défaillance potentielle par surintensité. La résistance agit comme un régulateur de courant simple et efficace pour chaque LED.

Q : Le séchage (baking) est-il toujours requis avant le soudage ?

R : Le séchage n'est requis que si les LED ont été retirées de leur emballage d'origine barrière à l'humidité et stockées dans un environnement non contrôlé pendant plus d'une semaine. Ce processus élimine l'humidité absorbée pour prévenir les dommages par pression de vapeur pendant le processus de soudage par refusion à haute température.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Considérons la conception d'un rétroéclairage pour un petit afficheur LCD monochrome dans un dispositif médical portable. L'afficheur nécessite un rétroéclairage rouge uniforme pour une lisibilité nocturne. Le LTST-S110KRKT est sélectionné pour son profil à émission latérale, s'intégrant dans un cadre mince. Quatre LED sont placées le long d'un bord d'une plaque guide de lumière. Sur la base de la luminosité requise et de l'efficacité du guide de lumière, le concepteur sélectionne des LED de la Classe N (28-45 mcd) pour garantir une intensité suffisante. Un pilote à courant constant est utilisé, chaque LED ayant sa propre résistance série de 100 ohms calculée pour un courant de commande de 20mA à partir d'une alimentation de 5V. Le layout du PCB suit les dimensions suggérées des pastilles pour assurer un soudage et un alignement corrects. Pendant l'assemblage, les précautions ESD sont strictement suivies, et le profil de refusion sans plomb recommandé est utilisé. Le produit final atteint un éclairage uniforme avec une faible consommation d'énergie et une haute fiabilité.

12. Principe de fonctionnement

Une LED est une diode à 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 de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, de l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. Le système de matériau AlInGaP utilisé dans cette LED a une largeur de bande interdite correspondant à la lumière rouge. Le boîtier à vue latérale intègre une lentille plastique moulée qui façonne la lumière émise, la dirigeant latéralement depuis la surface supérieure du composant.

13. Tendances technologiques

La tendance générale de la technologie LED va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), un rendu des couleurs amélioré et une fiabilité accrue. Pour les applications d'indicateur et de rétroéclairage, la miniaturisation se poursuit, avec des tailles de boîtier plus petites devenant la norme. L'accent est également mis sur l'amélioration de la compatibilité avec les procédés de soudage avancés à basse température pour s'adapter aux substrats sensibles à la chaleur. De plus, la recherche d'une luminosité plus élevée dans des boîtiers plus petits pousse les avancées dans la conception des puces et la gestion thermique au sein du boîtier lui-même. Le format de LED à vue latérale reste critique pour les conceptions d'affichage ultra-minces dans l'électronique mobile et portable.