Fiche technique LTST-S220KEKT - LED CMS à émission latérale - Rouge (AlInGaP) - 20mA - 50mcd - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-S220KEKT est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) conçue principalement pour des applications d'éclairage à émission latérale. Sa construction repose sur une puce semi-conductrice en Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP), conçue pour produire une lumière rouge de haute intensité. L'objectif principal de sa conception et son marché clé est l'intégration en tant que source de rétroéclairage pour les panneaux d'affichage à cristaux liquides (LCD), où un éclairage latéral uniforme est requis.

Le composant est conditionné dans un format standard conforme aux normes EIA, fourni sur bande de 8mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre. Ce conditionnement est entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement rapide couramment utilisés dans la fabrication électronique moderne. La LED est également compatible avec les procédés standards de soudage par refusion infrarouge (IR), par refusion en phase vapeur et par soudage à la vague, ce qui la rend adaptée à la production en série.

1.1 Avantages principaux

• Optique spécialisée :La conception de la lentille à émission latérale est optimisée pour diriger la lumière sur le côté, ce qui est idéal pour canaliser la lumière dans les guides lumineux utilisés dans les unités de rétroéclairage LCD (BLU).
• Haute luminosité :L'utilisation de la technologie AlInGaP fournit une intensité lumineuse élevée à partir d'une petite surface de puce.
• Prêt pour la fabrication :Le conditionnement en bande et la compatibilité avec les procédés de refusion permettent un assemblage automatisé efficace, réduisant le temps et le coût de production.
• Fiabilité :Le dispositif est conçu pour fonctionner sur une large plage de température de -55°C à +85°C, supportant des applications dans divers environnements.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Toutes les spécifications sont définies à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire. Comprendre ces paramètres est essentiel pour une conception de circuit fiable et pour garantir des performances à long terme.

2.1 Limites absolues

Ces limites définissent les seuils de contrainte au-delà desquels des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement à ces limites n'est pas garanti et doit être évité pour une opération fiable.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la perte de puissance maximale admissible à l'intérieur du dispositif.
• Courant direct continu (IF) :30 mA. Le courant continu qui peut être appliqué en permanence.
• Courant direct de crête :80 mA. Permis uniquement en conditions pulsées (cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion de 0,1 ms).
• Facteur de déclassement :0,4 mA/°C. Pour chaque degré Celsius au-dessus de 25°C, le courant direct continu maximal admissible doit être réduit de cette valeur.
• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une rupture de jonction.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-55°C à +85°C.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité lumineuse (Iv) :30,0 mcd (Min), 50,0 mcd (Typ) à un courant direct (IF) de 20 mA. L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ½) :130 degrés (Typ). Cet angle de vision large est caractéristique de la conception latérale, indiquant que la lumière est émise sur un large plan latéral.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λPeak) :632 nm (Typ). La longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λd) :624 nm (Typ). C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, dérivée des coordonnées de chromaticité CIE, définissant le point de couleur rouge.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (Typ). La largeur de bande du spectre émis à la moitié de l'intensité de crête, indiquant la pureté de la couleur.
• Tension directe (VF) :2,0 V (Min), 2,4 V (Typ) à IF=20mA. Ce paramètre est crucial pour calculer les valeurs de résistance série et la conception de l'alimentation.
• Courant inverse (IR) :100 µA (Max) à VR=5V.
• Capacité (C) :40 pF (Typ) à VF=0V, f=1MHz. Pertinent pour les applications de commutation haute fréquence.

3. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques ne soient pas fournies dans l'extrait de texte, les courbes typiques pour un tel dispositif seraient essentielles pour l'analyse de conception. Les ingénieurs s'attendraient à examiner les relations suivantes, standard pour la caractérisation des LED :

3.1 Courbe Courant vs. Tension (I-V)

Cette courbe montre la relation exponentielle entre la tension directe et le courant. La tension de seuil (où le courant commence à augmenter brusquement) pour les LED AlInGaP est typiquement autour de 1,8-2,0V. La courbe est essentielle pour déterminer la résistance dynamique de la LED et pour concevoir un circuit de limitation de courant approprié.

3.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Ce graphique montre généralement une relation quasi-linéaire entre le courant direct et la sortie lumineuse dans la plage de fonctionnement recommandée. Il aide les concepteurs à choisir le courant de commande pour atteindre un niveau de luminosité souhaité tout en restant dans les limites thermiques.

3.3 Dépendance à la température

Des paramètres clés comme la tension directe et l'intensité lumineuse varient avec la température de jonction. VF diminue généralement avec l'augmentation de la température (coefficient de température négatif), tandis que l'intensité lumineuse diminue généralement. Comprendre ces variations est vital pour les conceptions fonctionnant sur une large plage de température ou à des niveaux de puissance élevés.

3.4 Distribution spectrale

Un graphique de l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde montrerait un pic autour de 632nm avec une demi-largeur typique de 20nm, confirmant la sortie rouge monochromatique de la puce AlInGaP.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions du dispositif

La LED est conforme à un contour de boîtier standard EIA. Les dimensions critiques incluent la longueur, la largeur, la hauteur du corps, et le placement de l'identifiant de cathode (généralement une encoche ou une marque verte sur la bande). Les dimensions exactes en millimètres et les tolérances (±0,1mm) sont fournies dans le dessin du boîtier dans la fiche technique.

4.2 Identification de la polarité

L'orientation correcte est obligatoire. La cathode est généralement marquée sur le corps du dispositif ou indiquée par une caractéristique spécifique dans l'alvéole de la bande. Une mauvaise orientation empêchera la LED de s'allumer et l'application d'une polarisation inverse peut l'endommager.

4.3 Schéma de pastilles de soudure recommandé

Une empreinte recommandée pour les plots de PCB est fournie pour assurer une formation correcte des joints de soudure, une stabilité mécanique et un dégagement thermique pendant la refusion. Respecter cette disposition minimise les effets de "pierre tombale" et autres défauts d'assemblage.

4.4 Spécifications de la bande et de la bobine

Le composant est fourni dans une bande porteuse emboutie avec une bande de protection. Les spécifications clés incluent : largeur de bande de 8mm, diamètre de bobine de 7 pouces, et 4000 pièces par bobine. Le conditionnement suit les normes ANSI/EIA 481-1-A-1994. Un maximum de deux composants manquants consécutifs (alvéoles vides) est autorisé par bobine.

5. Directives de soudage et d'assemblage

5.1 Conditions de soudage par refusion

La LED est conçue pour les procédés de soudage courants. La fiche technique spécifie les conditions d'exposition maximales pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et aux fils de liaison :

• Soudage infrarouge (IR) / à la vague :Température de crête de 260°C pendant un maximum de 5 secondes.
• Soudage en phase vapeur :215°C pendant un maximum de 3 minutes.

Un profil de refusion détaillé (préchauffage, stabilisation, refusion, refroidissement) avec des contraintes de temps et de température est généralement suggéré pour assurer des joints de soudure fiables sans dégrader la LED.

5.2 Nettoyage

Le nettoyage après soudure nécessite de la prudence. Seuls les produits chimiques spécifiés doivent être utilisés. La fiche technique recommande explicitement :

• Immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante normale.
• Le temps d'immersion doit être inférieur à une minute.
• Les liquides chimiques non spécifiés doivent être évités car ils peuvent endommager la lentille en époxy ou le boîtier de la LED.

5.3 Stockage et manipulation

Les dispositifs doivent être stockés dans leurs sacs barrières d'humidité d'origine scellés avec un dessiccant dans un environnement contrôlé (dans la plage de -55°C à +85°C). L'exposition à une humidité excessive avant le soudage peut entraîner un "effet pop-corn" pendant la refusion. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation.

6. Notes d'application et considérations de conception

6.1 Application principale : Rétroéclairage LCD

La conception latérale est idéale pour les unités de rétroéclairage par les bords. Plusieurs LED sont placées le long d'un ou plusieurs bords d'une plaque guide de lumière (LGP). La lumière des LED est injectée dans le bord de la LGP, où elle se propage par réflexion interne totale et est extraite vers le haut vers le panneau LCD par des motifs de surface imprimés ou moulés, créant une source de lumière de surface uniforme.

6.2 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Une résistance série limitant le courant est la méthode de commande la plus simple. La valeur de la résistance (R) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Vcc - VF) / IF, où Vcc est la tension d'alimentation, VF est la tension directe de la LED (utiliser la valeur typique ou max pour la fiabilité), et IF est le courant direct souhaité (par ex., 20mA). Pour une luminosité constante sur plusieurs LED ou avec des températures variables, un circuit de commande à courant constant est recommandé.

6.3 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (75mW max), une gestion thermique efficace est cruciale pour la longévité et une sortie lumineuse stable. Le PCB agit comme un dissipateur thermique. Assurez une surface de cuivre adéquate connectée aux plots thermiques de la LED (le cas échéant) ou aux pastilles de soudure pour évacuer la chaleur de la jonction. Respectez la courbe de déclassement du courant au-dessus de 25°C ambiant.

6.4 Intégration optique

Pour les applications de rétroéclairage, l'alignement mécanique précis et la distance entre la surface émettrice de la LED et le bord de la plaque guide de lumière sont critiques pour maximiser l'efficacité de couplage et minimiser les pertes optiques. Le large angle de vision de 130 degrés facilite ce couplage.

7. Comparaison et différenciation techniques

Comparé à d'autres technologies de LED pour l'émission rouge :

• vs. GaAsP traditionnel :L'AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée et une meilleure stabilité thermique, résultant en une lumière rouge plus brillante et plus constante.
• vs. LED AlInGaP à vue de dessus :Le différenciateur clé est le diagramme de faisceau. Cette variante latérale émet la lumière parallèlement au plan du PCB, tandis que les LED standard émettent perpendiculairement. Cela la rend inadaptée à l'indication directe mais optimale pour l'éclairage par les bords.
• vs. LED blanches pour rétroéclairage :Les LED monochromatiques rouges comme celle-ci sont souvent utilisées dans les systèmes de rétroéclairage multicolores (RGB) pour créer une large gamme de couleurs, ou dans les affichages monochromes nécessitant un éclairage rouge spécifique.

8. Questions fréquemment posées (FAQ)

8.1 Puis-je commander cette LED directement depuis une sortie logique 5V ou 3,3V ?

Non. Vous devez utiliser une résistance série ou un pilote à courant constant pour limiter le courant au maximum spécifié (30mA continu). La connecter directement à une source de tension provoquera un courant excessif, risquant de détruire la LED.

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

La longueur d'onde de crête (λPeak) est la longueur d'onde physique où la puissance spectrale est la plus élevée. La longueur d'onde dominante (λd) est une mesure perceptuelle dérivée de la science des couleurs (diagramme CIE) qui représente la longueur d'onde unique que l'œil humain percevrait comme correspondant à la couleur de la LED. Pour les LED monochromatiques, elles sont souvent proches mais pas identiques.

8.3 Combien de LED puis-je connecter en série ?

Le nombre dépend de votre tension d'alimentation (Vcc) et de la tension directe (VF) de chaque LED. La somme des VF de toutes les LED de la chaîne doit être inférieure à Vcc, avec une marge suffisante pour l'élément de limitation de courant (résistance ou régulateur). Par exemple, avec une alimentation de 12V et VF=2,4V, vous pourriez théoriquement connecter 4 LED en série (4 * 2,4V = 9,6V), laissant 2,4V pour la résistance de limitation de courant.

8.4 Cette LED est-elle adaptée aux applications automobiles ?

La plage de température de fonctionnement (-55°C à +85°C) couvre de nombreuses exigences automobiles. Cependant, les composants véritablement de qualité automobile nécessitent généralement une qualification supplémentaire pour les vibrations, l'humidité et une durée de vie prolongée dans des conditions difficiles. Cette fiche technique ne spécifie pas de qualifications automobiles AEC-Q101 ou similaires, elle peut donc ne pas être adaptée à l'éclairage automobile critique pour la sécurité ou extérieur sans vérification supplémentaire.

9. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un indicateur d'état simple pour un appareil portable nécessitant un éclairage latéral d'un petit guide de lumière en acrylique.

Mise en œuvre :Le LTST-S220KEKT est un excellent choix. Il est placé sur le PCB principal avec sa surface émettrice alignée sur le bord du guide de lumière en acrylique. Une résistance série est calculée pour un système 3,3V : R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ohms. Une résistance standard de 47 Ohms est sélectionnée, résultant en un courant direct d'environ 19,1mA, bien dans les limites. Le large angle de vision assure un couplage efficace dans le guide de lumière, fournissant une lueur rouge vive et uniforme au point de sortie de l'indicateur sur le boîtier de l'appareil.

10. Introduction au principe technologique

Le LTST-S220KEKT est basé sur la technologie semi-conductrice au Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP). Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans l'AlInGaP, cet événement de recombinaison libère principalement de l'énergie sous forme de photons (lumière) dans le spectre du rouge à l'orange-jaune, selon la composition exacte de l'alliage. Le boîtier latéral intègre une lentille en époxy moulée façonnée pour réfracter et diriger la lumière émise latéralement, parallèlement au plan de montage, plutôt que vers le haut. Ceci est réalisé grâce à une courbure spécifique de la lentille et au positionnement de la puce semi-conductrice à l'intérieur du boîtier.

11. Tendances et évolutions de l'industrie

Le marché des LED à émission latérale continue d'évoluer. Les tendances clés incluent :

• Efficacité accrue :Les améliorations continues en science des matériaux visent à augmenter les lumens par watt (efficacité) pour l'AlInGaP et d'autres LED de couleur, réduisant la consommation d'énergie dans les unités de rétroéclairage.
• Miniaturisation :Il y a une constante poussée vers des tailles de boîtier plus petites (par ex., 0603, 0402 métrique) pour permettre des écrans plus fins et des appareils plus compacts.
• Solutions intégrées :Les tendances vont vers des modules multi-LED ou des "barres lumineuses" qui combinent plusieurs couleurs (RGB) ou des LED blanches avec des pilotes et de l'optique dans une unité pré-assemblée, simplifiant la conception et l'assemblage pour le rétroéclairage.
• Technologies alternatives :Pour le rétroéclairage blanc, les LED bleues avec conversion de phosphore restent dominantes. Cependant, pour les affichages couleur, les LED à émission directe rouge, verte et bleue (RGB) ou les réseaux de mini/micro-LED gagnent du terrain pour leur gamme de couleurs supérieure et leurs capacités de gradation locale dans les écrans haut de gamme.