Fiche technique LTST-S320KFKT - LED SMD orange latérale - Boîtier EIA - 20mA - Puce AlInGaP - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) latérale et haute luminosité. Le composant utilise une puce semi-conductrice en phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP), réputée pour produire une lumière efficace et brillante dans le spectre orange-rouge. Le boîtier est doté d'une lentille transparente pour maximiser le flux lumineux et possède des terminaisons étamées offrant une excellente soudabilité. Il est entièrement conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses), ce qui le classe comme un produit vert adapté à la fabrication électronique moderne.

La LED est fournie sur bande standard de 8 mm enroulée sur bobine de 7 pouces de diamètre, la rendant totalement compatible avec les équipements automatisés de placement à grande vitesse. Sa conception est également compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge (IR), standard pour la production en série de cartes à montage en surface. Ses caractéristiques électriques sont conçues pour être compatibles avec les niveaux logiques standard des circuits intégrés (CI), simplifiant ainsi la conception du circuit de commande.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Un fonctionnement à ces limites n'est pas garanti et doit être évité dans une conception fiable.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la puissance maximale que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dégrader ses performances ou sa durée de vie. Dépasser cette limite risque d'entraîner un emballement thermique et une défaillance.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter une élévation excessive de la température de jonction.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme. La condition de fonctionnement typique spécifiée dans les caractéristiques optiques est de 20 mA.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage et une défaillance catastrophique de la jonction de la LED.
• Température de fonctionnement et de stockage :-30°C à +85°C (fonctionnement), -40°C à +85°C (stockage). Ces valeurs définissent respectivement les limites environnementales pour le fonctionnement du composant et son stockage hors service.
• Condition de soudage infrarouge :260°C pendant 10 secondes. Ceci définit la température de pic et la tolérance de temps pour le procédé de soudage par refusion, critique pour les assemblages sans plomb.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à une température ambiante (T_a) de 25°C, ces paramètres définissent les performances du composant dans des conditions de test standard.

• Intensité lumineuse (I_V) :45,0 - 90,0 mcd (millicandela) à I_F= 20 mA. C'est la luminosité perçue de la LED, mesurée par un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain (courbe CIE). La large plage indique qu'un système de classement est utilisé (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 mesurée sur l'axe. Un angle de 130° indique un diagramme d'émission très large, typique des LED à émission latérale avec lentille transparente.
• Longueur d'onde de crête (λ_P) :611 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale émise par la LED est maximale. C'est une propriété physique du matériau de la puce AlInGaP.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :605 nm. Dérivée du diagramme de chromaticité CIE, c'est la longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue de la LED par l'œil humain. C'est le paramètre clé pour la spécification de la couleur.
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :17 nm. Ceci indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise, mesurée comme la largeur du spectre à mi-puissance. Une valeur de 17 nm est typique pour les LED AlInGaP.
• Tension directe (V_F) :2,0 V (Min), 2,4 V (Typ) à I_F= 20 mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. Elle est cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (Max) à V_R= 5 V. C'est le faible courant de fuite qui circule lorsque le composant est polarisé en inverse dans les limites de sa valeur maximale.

3. Explication du système de classement

Pour garantir une couleur et une luminosité constantes en production, les LED sont triées en classes de performance. Pour ce produit, le classement s'applique à l'Intensité lumineuse.

La liste des codes de classe spécifie l'intensité lumineuse minimale et maximale pour chaque code, avec un courant de test standard de 20 mA :

• Classe P :45,0 - 71,0 mcd
• Classe Q :71,0 - 112,0 mcd
• Classe R :112,0 - 180,0 mcd
• Classe S :180,0 - 280,0 mcd

Une tolérance de +/-15 % est appliquée à chaque classe d'intensité. Cela signifie qu'une LED étiquetée Classe Q peut mesurer entre environ 60,4 mcd et 128,8 mcd, garantissant un regroupement plus serré que ne le suggèrent les limites brutes des classes. Les concepteurs doivent tenir compte de cette variation d'intensité lors de la conception pour des exigences de luminosité minimale.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes de performance typiques essentielles pour comprendre le comportement du composant dans des conditions non standard. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits dans le texte, leurs implications sont standard.

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct :Cette courbe montrerait que la lumière émise est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement normale, mais finira par saturer ou diminuer à des courants très élevés en raison d'effets thermiques et d'efficacité.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Pour les LED AlInGaP, l'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe est critique pour les applications fonctionnant dans des environnements à température élevée.
• Tension directe en fonction du courant direct :Cette courbe exponentielle montre la relation qui définit le V_F de la LED. Elle est non linéaire, soulignant la nécessité d'un contrôle en courant, et non en tension.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant la puissance relative émise en fonction des longueurs d'onde, avec un pic à 611 nm, une forme caractéristique et une demi-largeur de 17 nm.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le composant est conforme à un contour de boîtier standard EIA (Electronic Industries Alliance) pour LED latérales. Des dessins cotés détaillés sont fournis dans la fiche technique, incluant des mesures clés telles que la longueur, largeur et hauteur totales, l'espacement des broches et la position de la lentille. Un schéma de pastilles de soudure recommandé ("land pattern") est également fourni pour assurer une soudure fiable et un bon alignement pendant la refusion. La polarité du composant est clairement indiquée, généralement par un marquage sur le boîtier ou une caractéristique asymétrique dans l'empreinte. Les dimensions de l'emballage en bande et bobine sont spécifiées, confirmant la compatibilité avec la bande porteuse standard de 8 mm et les bobines de 7 pouces.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion infrarouge suggéré est fourni pour les procédés de soudage sans plomb. Les paramètres critiques incluent une phase de préchauffage, une vitesse de montée en température définie, une température de pic ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus du liquidus (TAL) suffisant pour une bonne formation du joint de soudure. Le profil est basé sur les normes JEDEC pour garantir la fiabilité du boîtier. Il est souligné que le profil optimal dépend de la conception spécifique du PCB, de la pâte à souder et du four, c'est pourquoi une caractérisation au niveau de la carte est recommandée.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, il doit être effectué avec une température de panne de fer à souder ne dépassant pas 300°C, et le temps de soudage doit être limité à un maximum de 3 secondes par broche. Cela ne doit être fait qu'une seule fois pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et à la puce semi-conductrice.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. La fiche technique recommande d'immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques de nettoyage non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le matériau du boîtier.

6.4 Stockage et manipulation

• Précautions ESD :Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). La manipulation doit être effectuée en utilisant des bracelets antistatiques, des gants antistatiques et un équipement correctement mis à la terre.
• Sensibilité à l'humidité :Bien que la bobine scellée offre une protection, une fois le sachet étanche à l'humidité d'origine ouvert, les LED doivent être utilisées dans la semaine ou stockées dans un environnement contrôlé (<30°C, <60% HR). Pour un stockage prolongé hors du sachet, un séchage à 60°C pendant 20 heures ou plus avant le soudage est recommandé pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Emballage et informations de commande

L'emballage standard est de 3000 pièces par bobine de 7 pouces. La bande est scellée avec un film de couverture. Il existe des spécifications pour le nombre maximum d'emplacements vides consécutifs (deux) et une quantité minimale d'emballage pour les bobines restantes (500 pièces). L'emballage suit les spécifications ANSI/EIA-481. La référence LTST-S320KFKT identifie de manière unique ce produit : une LED orange, latérale, AlInGaP dans ce boîtier spécifique.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED orange latérale haute luminosité est bien adaptée aux applications nécessitant une indication d'état à grand angle, un rétroéclairage pour petits afficheurs ou panneaux, et un éclairage décoratif où une teinte orange spécifique est souhaitée. Son format SMD et sa compatibilité avec le soudage par refusion la rendent idéale pour les cartes de circuits imprimés (PCB) modernes et densément peuplées dans l'électronique grand public, les panneaux de contrôle industriel, l'éclairage intérieur automobile et l'instrumentation.

8.2 Considérations de conception

• Alimentation en courant :Alimentez toujours une LED avec une source de courant constant ou une source de tension avec une résistance de limitation de courant en série. Le courant de fonctionnement recommandé est de 20 mA, mais il peut être poussé jusqu'au maximum continu de 30 mA pour une luminosité plus élevée, au détriment d'une durée de vie réduite et d'une chaleur accrue.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre de PCB adéquate ou des vias thermiques autour des pastilles de soudure peut aider à dissiper la chaleur, surtout lors d'un fonctionnement à des courants plus élevés ou dans des environnements chauds. Cela maintient la luminosité et la longévité.
• Conception optique :L'angle de vision de 130 degrés fournit un diagramme d'émission très large. Pour les applications nécessitant un faisceau plus directionnel, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.

9. Comparaison et différenciation technique

Les principaux points différenciants de cette LED sont la combinaison de ses technologies : l'utilisation d'une puce AlInGaP pour une lumière orange à haut rendement, une géométrie de boîtier latérale pour une émission à grand angle, et des broches étamées pour une excellente soudabilité avec les procédés avec ou sans plomb. Comparée à des technologies plus anciennes comme le GaAsP, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse nettement supérieure et une meilleure stabilité thermique. Le boîtier standard EIA garantit une compatibilité mécanique et un approvisionnement facile en pièces de remplacement ou alternatives auprès d'autres fabricants.

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

Q : Quelle valeur de résistance dois-je utiliser avec une alimentation de 5 V ?

R : En utilisant le V_F typique de 2,4 V à 20 mA, la résistance doit chuter 5 V - 2,4 V = 2,6 V. En utilisant la loi d'Ohm (R = V/I), R = 2,6 V / 0,02 A = 130 Ohms. Une résistance standard de 130 Ω ou 150 Ω serait appropriée. Calculez toujours en fonction du V_F maximum possible pour garantir que le courant ne dépasse pas la valeur maximale.

Q : Puis-je faire clignoter cette LED pour une luminosité plus élevée ?

R : Oui, la fiche technique spécifie un Courant direct de crête de 80 mA avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Une impulsion à un courant plus élevé (par exemple, 60-80 mA) avec un faible cycle de service peut atteindre une luminosité de crête perçue plus élevée sans dépasser les limites de dissipation de puissance moyenne. Le circuit de commande doit garantir que les paramètres d'impulsion sont dans les spécifications.

Q : Pourquoi la Longueur d'onde dominante (605 nm) est-elle différente de la Longueur d'onde de crête (611 nm) ?

R : La longueur d'onde de crête est une mesure physique du point le plus haut du spectre. La longueur d'onde dominante est une valeur calculée basée sur la façon dont l'œil humain perçoit la couleur à partir de l'ensemble du spectre émis. La différence tient compte de la forme et de la largeur du spectre d'émission.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un contrôleur industriel.Un concepteur a besoin de plusieurs LED d'état orange sur un PCB de face avant. Il choisit cette LED pour son grand angle de vision (130°), garantissant la visibilité sous différents angles dans une salle de contrôle. Il conçoit le PCB avec le schéma de pastilles de soudure recommandé pour assurer l'auto-alignement pendant la refusion. Il alimente chaque LED à 20 mA en utilisant un circuit intégré pilote de LED à courant constant pour garantir une luminosité uniforme sur toutes les unités, en tenant compte de la tolérance de classe de +/-15 %. Il spécifie la Classe Q ou supérieure auprès du fabricant pour garantir un niveau de luminosité minimale pour une indication claire. La carte est assemblée en utilisant le profil de refusion sans plomb suggéré, et le produit final subit des tests de cyclage thermique pour vérifier sa fiabilité dans l'environnement de fonctionnement cible allant jusqu'à 70°C.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED est une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée à ses bornes (anode positive par rapport à la cathode), les électrons du matériau semi-conducteur de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p au niveau de leur jonction. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie 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. Dans ce composant, le semi-conducteur composé AlInGaP (phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium) a une largeur de bande interdite qui correspond à l'émission de lumière orange (~605-611 nm). La lentille en époxy transparente encapsule la puce, fournit une protection mécanique et façonne le diagramme de sortie lumineuse.

13. Tendances technologiques

La tendance générale de la technologie LED va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), un meilleur rendu des couleurs, une densité de puissance plus élevée et des tailles de boîtier plus petites. Pour les LED SMD de type indicateur comme celle-ci, les tendances incluent le développement d'angles de vision encore plus larges, des tensions de fonctionnement plus basses pour correspondre à la logique basse consommation moderne, et une fiabilité accrue dans des conditions environnementales sévères (température, humidité plus élevées). Il y a également une volonté continue d'optimiser les procédés de fabrication pour réduire les coûts tout en maintenant les performances. L'utilisation de l'AlInGaP pour les couleurs orange/rouge reste standard en raison de son haut rendement, bien que des recherches sur les pérovskites et d'autres matériaux novateurs soient en cours pour les applications futures.