Fiche technique LED SMD LTST-S320KRKT - Rouge - 639nm Pic - 20mA - 2.4V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-S320KRKT est une LED SMD (Dispositif à Montage en Surface) latérale à haute luminosité, conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant des fonctions d'indicateur ou de rétroéclairage fiables et efficaces. Utilisant une technologie de puce avancée AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), cette LED offre une intensité lumineuse et une pureté de couleur supérieures dans le spectre rouge. Sa conception à émission latérale permet de diriger la lumière parallèlement à la surface de montage, ce qui la rend idéale pour les panneaux à éclairage latéral, les indicateurs d'état sur des cartes verticales, ou les applications à espace restreint où un éclairage de dessus n'est pas réalisable.

Les principaux avantages de ce composant incluent sa conformité aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), le classant comme un produit vert. Le boîtier comporte une lentille transparente qui maximise le flux lumineux et est fourni sur bande standard de 8mm montée sur bobines de 7 pouces, garantissant la compatibilité avec les équipements automatisés de placement à grande vitesse. Le dispositif est également conçu pour résister aux processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR), facilitant son intégration dans les lignes de production optimisées de technologie de montage en surface (SMT).

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. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti et doit être évité pour une performance fiable.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser sa température de jonction maximale.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :80 mA. Ce courant ne peut être appliqué qu'en conditions pulsées, spécifiquement avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0.1ms. Il est utile pour le multiplexage ou de brefs flashs haute intensité.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA DC. C'est le courant maximum recommandé pour un fonctionnement continu, assurant une fiabilité à long terme et une sortie lumineuse stable.
• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une défaillance immédiate et catastrophique de la jonction LED.
• Température de fonctionnement & de stockage :-30°C à +85°C et -40°C à +85°C, respectivement. Ces plages assurent l'intégrité mécanique et la performance de la LED dans diverses conditions environnementales.
• Condition de soudage :Résiste à 260°C pendant 10 secondes, ce qui correspond aux profils typiques de soudage par refusion sans plomb (Pb-free).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à une température ambiante standard (T_a) de 25°C et un courant direct (I_F) de 20 mA, ces paramètres définissent la performance principale de la LED.

• Intensité lumineuse (I_V) :S'étend d'un minimum de 18.0 mcd à une valeur typique de 54.0 mcd. L'intensité réelle est triée (voir Section 3), fournissant des niveaux de luminosité prévisibles pour la conception.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. Cet angle de vision large est caractéristique des LED latérales avec une lentille diffusante, fournissant un motif d'éclairage large et uniforme adapté aux indicateurs d'état.
• Longueur d'onde de pic (λ_P) :639 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale, définissant la teinte perçue de la lumière rouge.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :631 nm. Dérivée du diagramme de chromaticité CIE, c'est la longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue par l'œil humain.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :20 nm. Cette bande passante étroite indique une haute pureté de couleur, la majeure partie de la lumière émise étant concentrée autour de la longueur d'onde de pic.
• Tension directe (V_F) :Typiquement 2.4 V, avec un maximum de 2.4 V à 20mA. Ce paramètre est critique pour la conception du circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 µA à une tension inverse de 5V, indiquant une bonne qualité de jonction.

3. Explication du système de tri

Pour assurer une cohérence de luminosité entre les lots de production, le LTST-S320KRKT utilise un système de tri par intensité lumineuse. Chaque LED est testée et triée dans un code de tri spécifique basé sur son intensité mesurée à 20 mA.

• Code de tri M :18.0 - 28.0 mcd
• Code de tri N :28.0 - 45.0 mcd
• Code de tri P :45.0 - 71.0 mcd
• Code de tri Q :71.0 - 112.0 mcd
• Code de tri R :112.0 - 180.0 mcd

Une tolérance de +/-15% est appliquée à chaque classe d'intensité. Les concepteurs doivent sélectionner la classe appropriée en fonction des exigences de luminosité de leur application. Par exemple, des indicateurs à haute visibilité peuvent nécessiter la classe R ou Q, tandis que des voyants d'état moins critiques peuvent utiliser les classes M ou N. Ce système permet une performance prévisible et simplifie la gestion des stocks pour les fabricants.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (ex. Fig.1, Fig.6), leurs implications sont standard pour les LED AlInGaP. Les concepteurs peuvent s'attendre aux relations générales suivantes :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :La tension directe (V_F) présente une relation logarithmique avec le courant. Elle reste relativement stable autour de la valeur typique de 2.4V dans la plage de courant de fonctionnement recommandée, mais augmente avec des courants plus élevés et la température.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :L'intensité est approximativement proportionnelle au courant direct jusqu'au courant nominal maximum. Cependant, l'efficacité (lumens par watt) atteint généralement un pic à un courant inférieur au maximum absolu et diminue ensuite en raison des effets thermiques.
• Dépendance à la température :L'intensité lumineuse des LED AlInGaP a un coefficient de température négatif. Lorsque la température de jonction augmente, la sortie lumineuse diminue. La tension directe diminue également légèrement avec l'augmentation de la température. Une gestion thermique appropriée est cruciale pour maintenir une luminosité constante.
• Distribution spectrale :Le spectre d'émission est une courbe de type gaussienne centrée à 639 nm (pic) avec une demi-largeur de 20 nm. La longueur d'onde dominante (631 nm) peut se déplacer légèrement (typiquement vers des longueurs d'onde plus longues) avec l'augmentation de la température de jonction et du courant de commande.

5. Informations mécaniques & sur le boîtier

La LED est conforme aux dimensions de boîtier standard EIA (Electronic Industries Alliance) pour les LED SMD latérales. Les caractéristiques mécaniques clés incluent :

• Type de boîtier :Boîtier SMD latéral standard.
• Lentille :Transparente, non diffusante (pour la variante KRKT), maximisant le flux lumineux.
• Terminaison :Broches plaquées étain (Sn), offrant une bonne soudabilité et compatibilité avec les processus sans plomb.
• Identification de polarité :La cathode est généralement identifiée par un marquage sur le boîtier, tel qu'une encoche, un point ou une broche coupée. La fiche technique inclut un diagramme montrant la disposition et l'orientation recommandées des pastilles de soudure pour assurer un placement correct.
• Bande et bobine :Conditionné en bande porteuse gaufrée de 8mm de large sur des bobines de 7 pouces (178mm) de diamètre. La quantité standard par bobine est de 3000 pièces. Cet emballage est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481 pour la manipulation automatisée.

6. Directives de soudage & d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion infrarouge (IR) suggéré pour l'assemblage sans plomb est fourni. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150-200°C pendant un maximum de 120 secondes pour chauffer progressivement la carte et les composants, minimisant le choc thermique.
• Température de pic :Maximum de 260°C. Le composant est spécifié pour 10 secondes à cette température de pic.
• Temps au-dessus du liquidus (TAL) :Le profil doit être caractérisé pour assurer une formation correcte des joints de soudure sans surchauffer la LED. Le profil exemple est basé sur les normes JEDEC.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, utilisez un fer à souder à température contrôlée réglé au maximum à 300°C. Limitez le temps de contact à 3 secondes par broche, et effectuez cette opération une seule fois pour éviter d'endommager le boîtier plastique et les fils de liaison internes.

6.3 Stockage & Manipulation

• Sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD) :Les LED sont sensibles aux ESD. Utilisez des précautions antistatiques appropriées comme des bracelets de mise à la terre, des tapis conducteurs et un emballage protégé contre les ESD pendant la manipulation.
• Sensibilité à l'humidité :Bien que la bobine scellée offre une protection, les composants retirés de leur emballage d'origine doivent être utilisés dans la semaine. Pour un stockage plus long, conservez-les dans un environnement sec (< 30°C, < 60% HR) ou dans un conteneur scellé avec dessiccant. S'ils sont stockés non emballés pendant plus d'une semaine, un séchage à 60°C pendant 20+ heures est recommandé avant soudage pour éviter l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier due à l'humidité vaporisée pendant la refusion).
• Nettoyage :Si un nettoyage post-soudure est requis, utilisez uniquement des solvants spécifiés comme l'alcool isopropylique (IPA) ou l'alcool éthylique à température ambiante pendant moins d'une minute. Évitez les produits chimiques agressifs ou non spécifiés qui pourraient endommager la lentille époxy ou le boîtier.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Électronique grand public :Indicateurs d'état d'alimentation, de batterie ou de fonction sur smartphones, tablettes, routeurs et équipements audio.
• Contrôles industriels :Indicateurs montés sur panneau pour l'état des machines, alarmes de défaut ou modes opératoires.
• Intérieur automobile :Rétroéclairage pour boutons, interrupteurs ou affichages d'état mineurs (sous réserve de qualifications spécifiques de grade automobile que cette pièce standard peut ne pas avoir).
• Instrumentation :Voyants indicateurs sur équipements de test, dispositifs médicaux (pour fonctions non critiques) et matériel de communication.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Commandez toujours la LED avec une source de courant constant ou une résistance de limitation de courant en série avec une source de tension. Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_source- V_F) / I_F. Pour une alimentation de 5V et un I_Fcible de 20mA avec V_F=2.4V : R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω. Utilisez la valeur standard la plus proche (ex. 120Ω ou 150Ω) et vérifiez le courant réel.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurez une surface de cuivre de PCB adéquate ou des vias thermiques autour des pastilles de soudure pour évacuer la chaleur de la jonction LED, surtout lors d'un fonctionnement près du courant maximum ou à des températures ambiantes élevées.
• Conception optique :La nature à émission latérale nécessite que la conception intègre un guide de lumière ou une fenêtre de visualisation correctement positionnée pour canaliser la lumière vers l'emplacement souhaité sur le boîtier du produit.

8. Comparaison & différenciation technique

Le LTST-S320KRKT se différencie sur le marché par plusieurs caractéristiques clés :

• Technologie de puce :L'utilisation de l'AlInGaP, comparée aux anciennes technologies GaAsP ou GaP standard, offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée et une meilleure stabilité thermique, résultant en une lumière rouge plus brillante et plus constante.
• Boîtier latéral :Offre une alternative de conception aux LED à émission de dessus, résolvant des défis de placement spécifiques où la lumière doit voyager parallèlement à la carte.
• Tri haute luminosité :La disponibilité de classes jusqu'à 180 mcd (Classe R) permet des applications nécessitant une très haute visibilité.
• Compatibilité de processus robuste :La compatibilité explicite avec la refusion IR et le placement automatique rationalise la fabrication, réduisant le coût et la complexité d'assemblage par rapport aux alternatives à trous traversants.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je commander cette LED directement depuis une broche GPIO d'un microcontrôleur ?

A : Cela dépend de la capacité de fourniture de courant de la GPIO. De nombreuses broches MCU ne peuvent fournir que 10-25mA. À 20mA, vous êtes probablement à la limite ou au-dessus. Il est plus sûr d'utiliser la GPIO pour commander un transistor (ex. un MOSFET) qui commute le courant plus élevé de la LED.

Q : Pourquoi y a-t-il une différence entre la Longueur d'onde de pic (639nm) et la Longueur d'onde dominante (631nm) ?

A : La longueur d'onde de pic est le maximum physique du spectre d'émission. La longueur d'onde dominante est une valeur calculée basée sur la perception des couleurs humaine (diagramme CIE). La sensibilité de l'œil humain (réponse photopique) provoque ce décalage, faisant correspondre la couleur "apparente" à 631nm.

Q : Que se passe-t-il si je fais fonctionner la LED à 30mA en continu ?

A : Bien que ce soit la valeur DC maximale, fonctionner au maximum absolu générera plus de chaleur, réduira l'efficacité lumineuse avec le temps et pourrait raccourcir la durée de vie de la LED. Pour une fiabilité optimale, une déclassement à 15-20mA est recommandé pour la plupart des applications.

Q : Comment interpréter le code de tri lors de la commande ?

A : Spécifiez le code de tri d'intensité lumineuse requis (ex. "P") dans votre bon de commande pour vous assurer de recevoir des LED avec une luminosité dans la plage 45-71 mcd. Cela garantit la cohérence de l'apparence de votre produit.

10. Étude de cas d'intégration

Scénario :Conception d'un indicateur d'état pour un module capteur IoT compact. La carte est densément peuplée et l'indicateur doit être visible depuis le côté de l'unité fermée.

Mise en œuvre :Le LTST-S320KRKT est sélectionné pour sa propriété d'émission latérale. Il est placé au bord de la carte. Une résistance de limitation de courant de 120Ω est connectée en série à une ligne de 3.3V, résultant en un courant direct approximatif de (3.3V - 2.4V)/120Ω = 7.5mA. Cela fournit une luminosité suffisante pour une utilisation en intérieur tout en minimisant la consommation d'énergie, un facteur critique pour les dispositifs IoT alimentés par batterie. L'angle de vision large de la LED assure la visibilité même si le point de vue de l'utilisateur n'est pas parfaitement aligné. Le composant est placé en utilisant l'assemblage SMT standard, et le profil de refusion IR est ajusté pour rester dans la limite de 260°C pendant 10s, assurant un joint de soudure fiable sans dommage thermique.

11. Introduction au principe technologique

Le LTST-S320KRKT est basé sur la technologie semi-conductrice AlInGaP. Ce matériau est un semi-conducteur composé du groupe III-V. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Là, ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure dans la couche active détermine l'énergie de bande interdite du semi-conducteur, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Pour cette LED rouge, la bande interdite est conçue pour produire des photons avec une énergie correspondant à environ 639 nm. La lentille époxy transparente encapsule la puce, fournissant une protection mécanique, façonnant le motif de sortie lumineuse (angle de vision de 130 degrés) et améliorant l'extraction de lumière du matériau semi-conducteur.

12. Tendances de l'industrie

La tendance pour les LED indicatrices comme le LTST-S320KRKT continue vers une efficacité plus élevée, des boîtiers plus petits et une plus grande intégration. Alors que l'AlInGaP reste la technologie dominante pour les LED rouges et ambre haute efficacité, la technologie InGaN (Nitrures d'Indium Gallium) a progressé pour couvrir tout le spectre visible avec une haute efficacité, incluant le vert, le bleu et le blanc. Les développements futurs pourraient voir une miniaturisation accrue des boîtiers latéraux et une adoption croissante des LED en boîtier à l'échelle de la puce (CSP), qui éliminent le boîtier plastique traditionnel pour une empreinte encore plus petite et potentiellement de meilleures performances thermiques. De plus, l'accent est de plus en plus mis sur l'accord précis des couleurs et un tri plus serré pour répondre aux exigences d'applications comme les matrices d'indicateurs couleur et les interfaces homme-machine sophistiquées où la cohérence de couleur et de luminosité est primordiale.