Fiche technique LTST-S220KSKT - LED jaune CMS - Boîtier EIA - Tension 2,4V - Puissance 75mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-S220KSKT est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) conçue pour les processus d'assemblage électronique modernes. Il appartient à une famille de LED à puce à émission latérale, ce qui signifie que son émission lumineuse principale est dirigée parallèlement au plan de montage de la carte de circuit imprimé (PCB). Cette orientation est particulièrement utile pour les applications nécessitant un éclairage sur le côté ou des indicateurs d'état visibles depuis le flanc d'un appareil. La LED utilise un matériau semi-conducteur à base de Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP), réputé pour produire une lumière à haut rendement dans le spectre du jaune au rouge. Le composant est encapsulé dans une lentille transparente, qui ne diffuse pas la lumière, ce qui donne un faisceau plus concentré et intense, adapté aux fonctions d'indicateur.

Les avantages principaux de ce composant incluent sa conformité aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), le rendant adapté aux marchés mondiaux soumis à des réglementations environnementales strictes. Il présente des broches étamées pour une meilleure soudabilité et une résistance à la corrosion accrue. Le boîtier est standardisé selon les spécifications EIA (Electronic Industries Alliance), garantissant la compatibilité avec une large gamme d'équipements automatiques de prélèvement et de placement utilisés en production de masse. De plus, il est conçu pour résister aux processus de soudage par refusion infrarouge (IR), qui est la norme pour l'assemblage de joints sans plomb (Pb-free) en technologie CMS.

Le marché cible de cette LED comprend l'électronique grand public, les panneaux de contrôle industriel, l'éclairage intérieur automobile, l'instrumentation, et toute application nécessitant un indicateur d'état jaune, fiable et lumineux, pouvant être intégré à l'aide de lignes d'assemblage automatisées.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti. Les valeurs maximales absolues sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la quantité maximale de puissance 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'endommager le composant par surchauffe.
• Courant direct de crête (IFP) :80 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié dans des 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 (IF) :30 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme. La condition de fonctionnement typique pour tester les caractéristiques optiques est de 20 mA.
• Tension inverse (VR) :5 V. L'application d'une tension inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage et endommager de manière irréversible la jonction PN de la LED.
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C. La LED est conçue pour fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-40°C à +85°C. Le composant peut être stocké sans fonctionnement dans cette plage de température plus large.
• Condition de soudage infrarouge :260°C pendant 10 secondes. Ceci définit la température de pic et la tolérance de temps pour le processus de soudage par refusion, critique pour l'assemblage sans plomb.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C, IF=20mA) et définissent les performances du composant.

• Intensité lumineuse (Iv) :18,0 - 54,0 mcd (Typique). Ceci mesure la luminosité perçue de la LED par l'œil humain (vision photopique). La large plage indique qu'un système de classement (binning) est utilisé (voir Section 3). L'intensité est mesurée avec un filtre simulant la courbe de réponse de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés (Typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur sur l'axe central (0°). Un angle de 130° indique un diagramme d'émission relativement large.
• Longueur d'onde d'émission de pic (λP) :591 nm (Typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie de la LED est maximale. Elle se situe dans la région jaune du spectre visible.
• Longueur d'onde dominante (λd) :589 nm (Typique). Elle est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente la longueur d'onde unique qui décrit le mieux la couleur perçue de la lumière. Elle est très proche de la longueur d'onde de pic pour ce composant.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm (Typique). C'est la largeur du spectre d'émission à la moitié de sa puissance maximale. Une valeur de 20 nm indique une couleur jaune modérément pure.
• Tension directe (VF) :2,0 V (Min), 2,4 V (Typ), (Max non spécifié à 20mA). C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle fonctionne au courant spécifié. Elle est cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (IR) :10 μA (Max) à VR=5V. C'est le faible courant de fuite qui circule lorsque la tension inverse spécifiée est appliquée.

Note sur l'ESD :La fiche technique met en garde contre le fait que l'électricité statique et les surtensions peuvent endommager la LED. Des précautions appropriées contre les décharges électrostatiques (ESD), telles que l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de gants antistatiques et la vérification que tout l'équipement est mis à la terre, sont fortement recommandées lors de la manipulation.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir une uniformité de luminosité entre les lots de production, les LED sont triées en classes (bins) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée au courant de test standard (20mA). Le LTST-S220KSKT utilise la liste de codes de classe suivante :

• 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
• Classe R :112,0 - 180,0 mcd

La tolérance sur chaque classe d'intensité est de +/- 15%. Cela signifie qu'une LED étiquetée Classe N pourrait avoir une intensité réelle comprise entre environ 23,8 mcd et 51,75 mcd. Les concepteurs doivent tenir compte de cette variation lors de la spécification des exigences de luminosité pour leur application. La fiche technique n'indique pas de classes séparées pour la longueur d'onde ou la tension directe pour cette référence spécifique, suggérant un contrôle plus serré ou une spécification en classe unique pour ces paramètres.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas détaillés dans le texte fourni, les courbes typiques pour une telle LED incluraient :

• Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct (Courbe I-V) :Cette courbe montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant direct. Elle est généralement linéaire à faible courant mais peut saturer à des courants plus élevés en raison des effets thermiques et de la baisse d'efficacité.
• Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante :Ce graphique illustre la dégradation de la sortie lumineuse lorsque la température ambiante (ou de jonction) augmente. Les LED AlInGaP subissent généralement une diminution de la sortie avec l'augmentation de la température.
• Tension directe en fonction du courant direct :Ceci montre la relation exponentielle caractéristique d'une diode. La tension augmente avec le courant.
• Tension directe en fonction de la température ambiante :La tension directe a généralement un coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'elle diminue légèrement lorsque la température augmente.
• Distribution spectrale :Un tracé de la puissance rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde, montrant un pic autour de 591 nm avec une largeur d'environ 20 nm à mi-hauteur.

Ces courbes sont essentielles pour comprendre le comportement du composant dans des conditions de fonctionnement non standard et pour la conception de la gestion thermique.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme au contour de boîtier CMS standard EIA. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance typique de ±0,10 mm sauf indication contraire. La fiche technique comprend un dessin dimensionnel détaillé montrant la longueur, la largeur, la hauteur, l'espacement des broches et d'autres caractéristiques mécaniques critiques nécessaires à la conception de l'empreinte PCB.

5.2 Conception des pastilles et polarité

La fiche technique fournit les dimensions suggérées pour les pastilles de soudure dans la conception du PCB. Le respect de ces recommandations assure une soudure fiable et un bon alignement pendant la refusion. Le composant possède un marquage de polarité, généralement une encoche ou un indicateur de cathode sur le corps du boîtier. L'orientation correcte est vitale car les LED ne laissent passer le courant que dans un seul sens.

5.3 Conditionnement en bande et bobine

Les LED sont fournies sur bande de 8 mm standard de l'industrie, sur des bobines de 7 pouces de diamètre, pour une compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisés. Les notes clés de conditionnement incluent :

• Les alvéoles vides de composants sont scellées avec un film protecteur supérieur.
• Chaque bobine de 7 pouces contient 4000 pièces.
• La quantité minimale d'emballage pour les restes est de 500 pièces.
• Un maximum de deux LED manquantes consécutives (alvéoles vides) est autorisé par spécification de bobine.
• Le conditionnement suit les spécifications ANSI/EIA 481.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion infrarouge (IR) suggéré est fourni pour les processus de soudage sans plomb (Pb-free). Les paramètres critiques sont :

• Température de préchauffage :150–200°C
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes
• Température de pic :Maximum 260°C
• Durée à la température de pic :Maximum 10 secondes (et maximum deux cycles de refusion autorisés).

Le profil est basé sur les normes JEDEC. La fiche technique souligne que le profil optimal dépend de la conception spécifique du PCB, des composants, de la pâte à souder et du four, une caractérisation est donc nécessaire.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, les limites suivantes s'appliquent :

• Température du fer à souder :Maximum 300°C
• Durée de soudage :Maximum 3 secondes (une seule fois).

6.3 Nettoyage

Les nettoyants chimiques non spécifiés ne doivent pas être utilisés car ils pourraient endommager le boîtier de la LED. Si un nettoyage est nécessaire, il est recommandé de l'immerger dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute.

6.4 Conditions de stockage

• Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR). La durée de conservation est d'un an lorsqu'elle est stockée dans le sac étanche à l'humidité d'origine avec dessiccant.
• Emballage ouvert :L'ambiance de stockage ne doit pas dépasser 30°C ou 60% HR. Les LED retirées de leur emballage d'origine doivent être refondues par IR dans la semaine.
• Stockage prolongé (ouvert) :Pour un stockage au-delà d'une semaine, placer les LED dans un récipient hermétique avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote. Les LED stockées hors emballage pendant plus d'une semaine doivent être "cuites" (baked) à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant soudage pour éliminer l'absorption d'humidité et éviter le phénomène de "popcorning" pendant la refusion.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED jaune latérale est idéale pour les applications où l'espace est limité sur la face supérieure d'un PCB, ou lorsque l'indicateur doit être vu depuis le côté. Les utilisations courantes incluent :

• Indicateurs d'état sur l'électronique grand public (routeurs, décodeurs, chargeurs).
• Rétroéclairage pour claviers à membrane ou panneaux éclairés latéralement.
• Éclairage des combinés d'instruments et des tableaux de bord dans les intérieurs automobiles.
• Indicateurs d'état et de défaut pour équipements industriels.
• Indicateurs de niveau de batterie ou de charge dans les appareils portables.

7.2 Considérations de conception

• Alimentation en courant :Les LED sont des dispositifs à commande en courant. Pour garantir une luminosité uniforme, surtout lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, un mécanisme de limitation de courant est essentiel. Ceci est généralement réalisé en utilisant une résistance en série ou un circuit d'alimentation à courant constant. La valeur de la résistance peut être calculée à l'aide de la formule : R = (Vcc - VF) / IF, où Vcc est la tension d'alimentation, VF est la tension directe de la LED (utiliser la valeur max ou typ pour la sécurité), et IF est le courant direct souhaité (par ex. 20mA).
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, maintenir la température de jonction dans les limites est crucial pour la longévité et la stabilité de la sortie lumineuse. Assurez une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques si le fonctionnement a lieu à des températures ambiantes élevées ou près du courant maximal.
• Protection ESD :Intégrer des diodes de protection ESD sur les lignes de signal sensibles connectées à la LED, ou s'assurer que le circuit de commande a une protection inhérente, particulièrement si la LED est accessible à l'utilisateur.
• Conception optique :La lentille transparente produit un faisceau focalisé. Si un diagramme d'illumination diffus ou plus large est nécessaire, des diffuseurs externes ou des guides de lumière doivent être envisagés dans la conception mécanique.

8. Comparaison et différenciation technique

Comparée à d'autres LED d'indication jaune, les principaux points de différenciation du LTST-S220KSKT sont :

• Boîtier à émission latérale :Contrairement aux LED à émission supérieure, ce facteur de forme économise de l'espace vertical et permet des géométries d'éclairage uniques, ce qui est un avantage mécanique distinct.
• Technologie AlInGaP :Offre un rendement plus élevé et une meilleure stabilité thermique par rapport aux anciennes LED jaunes à base de Phosphure de Gallium (GaP), ce qui se traduit par une sortie plus lumineuse et plus constante.
• Compatibilité totale avec les processus :Sa conception pour le conditionnement en bande et bobine, le placement automatique et le soudage par refusion IR en fait un choix privilégié pour une fabrication automatisée de masse et rentable.
• Conformité RoHS :Satisfait aux normes environnementales modernes, ce qui est une exigence obligatoire pour de nombreux marchés.

9. Questions fréquemment posées (Basées sur les paramètres techniques)

Q1 : Quelle résistance ai-je besoin pour une alimentation de 5V ?

R : En utilisant la tension directe typique (VF) de 2,4V et un courant cible (IF) de 20mA, la valeur de la résistance série est R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohms. Une résistance standard de 130Ω ou 150Ω conviendrait. Vérifiez toujours la luminosité réelle et envisagez d'utiliser la VF maximale pour une conception plus conservatrice.

Q2 : Puis-je piloter cette LED avec une broche de microcontrôleur à 3,3V ?

R : Oui, mais la marge de tension disponible est faible. VF_min est de 2,0V, VF_typ est de 2,4V. À 3,3V, le calcul de la résistance devient R = (3,3V - 2,4V) / 0,02A = 45 Ohms. C'est faisable, mais les variations de VF et de tension d'alimentation peuvent entraîner des changements de courant significatifs. Un pilote à courant constant ou une caractérisation minutieuse est conseillé pour les applications critiques.

Q3 : Pourquoi l'angle de vision est-il si large (130°) ?

R : Le boîtier à émission latérale et la conception de la lentille transparente sont optimisés pour émettre de la lumière sur un large hémisphère. Ceci est bénéfique pour les indicateurs qui doivent être visibles sous différents angles sans nécessiter de lentille diffusante.

Q4 : Comment interpréter le code de classe (par ex., N) sur une commande ?

R : Le code de classe spécifie la plage garantie d'intensité lumineuse. Commander la Classe N garantit de recevoir des LED avec une intensité comprise entre 28,0 et 45,0 mcd à 20mA. Pour les applications nécessitant une luminosité minimale, spécifiez la classe appropriée ou consultez le fournisseur pour la disponibilité.

10. Cas d'utilisation pratique

Scénario : Conception d'un indicateur d'état pour un routeur réseau

Un concepteur a besoin d'un indicateur d'alimentation/activité visible depuis l'avant d'un routeur fin. Le PCB est monté verticalement, donc une LED latérale est parfaite. Il place le LTST-S220KSKT au bord du PCB, face à un guide de lumière qui canalise la lumière vers une petite fenêtre sur la façade du routeur. Il l'alimente depuis la ligne système 3,3V en utilisant une résistance série de 47Ω, ce qui donne un courant d'environ 19mA ((3,3V-2,4V)/47Ω). Il sélectionne des LED de Classe P pour garantir une luminosité suffisante visible à travers le guide de lumière. La conception utilise le processus automatisé de prélèvement/placement et de refusion spécifié dans la fiche technique, assurant un assemblage fiable et rapide.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière lorsqu'un courant électrique les traverse. Ce phénomène est appelé électroluminescence. Dans le LTST-S220KSKT, la région active est constituée de Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP). Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons du semi-conducteur de type n et les trous du semi-conducteur de type p sont injectés dans la région active. Lorsqu'un électron se recombine avec un trou, il passe d'un état d'énergie supérieur à un état inférieur, libérant de l'énergie sous forme de photon (particule de lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour dicte la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le jaune (~589-591 nm). Le boîtier latéral intègre une cavité réfléchissante et une lentille en époxy moulée pour diriger la lumière générée latéralement hors du boîtier.

12. Tendances d'évolution

La tendance pour les LED d'indication CMS comme celle-ci continue dans plusieurs domaines clés :

• Rendement accru :Les améliorations continues en science des matériaux visent à produire plus de lumens par watt (efficacité), réduisant la consommation d'énergie pour une même luminosité.
• Miniaturisation :Les tailles de boîtier continuent de diminuer (par ex., de 0603 à 0402 en tailles métriques) tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques, permettant des conceptions PCB plus denses.
• Fiabilité et stabilité accrues :Les améliorations des matériaux de conditionnement et des technologies de collage de la puce améliorent la durée de vie et la stabilité des couleurs dans le temps et avec la température.
• Gamme de couleurs et uniformité élargies :Des tolérances de classement plus serrées pour la longueur d'onde et l'intensité deviennent la norme, offrant aux concepteurs des performances plus prévisibles.
• Intégration :Il y a une tendance croissante à intégrer plusieurs LED (par ex., RVB), des circuits de commande et même des composants passifs dans des boîtiers modulaires uniques et plus intelligents.

Des composants comme le LTST-S220KSKT représentent une solution mature et hautement optimisée dans ce paysage en évolution, équilibrant performance, coût et aptitude à la fabrication.