Fiche technique LED SMD LTST-C170KEKT - Rouge AlInGaP - Angle de vision 130° - 1,6-2,4V - 25mA - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C170KEKT est une lampe LED à montage en surface (SMD) conçue pour l'assemblage automatisé sur carte de circuit imprimé (PCB). Il appartient à une famille de composants conçus pour des applications à espace restreint nécessitant une indication fiable et de haute luminosité. Le dispositif utilise un matériau semi-conducteur à base de phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP) pour produire une lumière rouge à haut rendement.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Cette LED offre plusieurs avantages clés pour la fabrication électronique moderne. Sa luminosité ultra-élevée garantit une bonne visibilité même dans des environnements bien éclairés. Le boîtier est conforme aux normes EIA, assurant une compatibilité avec une large gamme d'équipements automatisés de prélèvement, de placement et d'assemblage. De plus, il est conçu pour résister aux processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR), le rendant adapté aux lignes de production à grand volume. Les marchés cibles principaux incluent les équipements de télécommunication (tels que les téléphones cellulaires et sans fil), les appareils de bureautique (ordinateurs portables, systèmes réseau), les appareils électroménagers et diverses applications de signalisation intérieure ou d'indication d'état. Son aptitude pour le rétroéclairage de clavier et les micro-affichages souligne sa polyvalence.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Les performances du LTST-C170KEKT sont définies par un ensemble de paramètres électriques, optiques et thermiques mesurés dans des conditions standards (Ta=25°C).

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

L'intensité lumineuse (Iv) est un paramètre critique, spécifiant la quantité de lumière visible émise par la LED. Pour ce dispositif, l'intensité peut varier d'un minimum de 11,2 millicandelas (mcd) à un maximum de 180,0 mcd lorsqu'elle est alimentée par un courant direct (IF) de 20mA. Cette large plage est gérée via un système de classement (binning). L'angle de vision, défini comme 2θ1/2, est de 130 degrés. Cela indique un faisceau très large, rendant la LED idéale pour les applications nécessitant un éclairage de zone plutôt qu'un point focalisé. La longueur d'onde dominante (λd) varie de 617 nm à 631 nm, ce qui se situe dans la partie rouge du spectre visible. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 632 nm.

2.2 Caractéristiques électriques

La tension directe (VF) est la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. Pour le LTST-C170KEKT, VF varie typiquement de 1,6V à 2,4V à IF=20mA. Cette tension relativement basse est bénéfique pour la conception de circuits à faible consommation. Le courant inverse (IR) est spécifié à un maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée, indiquant les caractéristiques de fuite du dispositif sous polarisation inverse.

2.3 Valeurs maximales absolues et considérations thermiques

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Le courant direct continu maximal absolu est de 25 mA. Un courant direct de crête plus élevé de 60 mA est autorisé en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1ms). La dissipation de puissance maximale est de 62,5 mW. Le dispositif peut fonctionner dans une plage de température ambiante de -30°C à +85°C et peut être stocké de -40°C à +85°C. La tension inverse maximale admissible est de 5V. Dépasser l'une de ces limites peut dégrader les performances ou provoquer une défaillance.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en classes de performance. Le LTST-C170KEKT utilise un système de classement principalement basé sur l'intensité lumineuse.

3.1 Classement par intensité lumineuse

L'intensité est catégorisée en plusieurs classes, chacune désignée par un code lettre (L, M, N, P, Q, R). Chaque classe couvre une plage spécifique d'intensité lumineuse mesurée en mcd à 20mA. Par exemple, la classe 'L' couvre 11,2 à 18,0 mcd, tandis que la classe 'R' couvre 112,0 à 180,0 mcd. Une tolérance de +/-15% est appliquée à chaque classe. Ce système permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec le niveau de luminosité requis pour leur application spécifique, assurant une cohérence visuelle lorsque plusieurs LED sont utilisées ensemble.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique, les courbes de performance typiques pour de tels dispositifs fournissent des informations précieuses sur leur comportement dans des conditions variables.

4.1 Caractéristique Courant vs. Tension (I-V)

La courbe I-V illustre la relation entre le courant direct et la tension directe. Pour les LED AlInGaP, cette courbe présente une tension de seuil suivie d'une région où le courant augmente rapidement avec une faible augmentation de tension. Faire fonctionner la LED dans la plage de courant spécifiée (par ex., 20mA) garantit qu'elle se situe sur la partie stable et efficace de cette courbe.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Cette courbe montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant d'alimentation. Elle est généralement linéaire sur une plage mais saturera à des courants plus élevés. Alimenter la LED au courant recommandé de 20mA assure une efficacité et une longévité optimales, évitant le stress thermique associé à un fonctionnement au courant maximal absolu.

4.3 Distribution spectrale

La courbe de sortie spectrale montre l'intensité de la lumière émise à chaque longueur d'onde. Pour une LED rouge AlInGaP, cette courbe est typiquement étroite, centrée autour de la longueur d'onde dominante (617-631 nm), avec une demi-largeur spectrale (Δλ) d'environ 20 nm. Ceci définit la pureté de couleur de la lumière émise.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et identification de la polarité

La LED est logée dans un boîtier SMD standard. Les dimensions critiques incluent la longueur, la largeur et la hauteur, ainsi que l'emplacement et la taille des pastilles de soudure. La cathode est généralement identifiée par un marqueur visuel sur le boîtier, tel qu'une encoche, un point ou un marquage vert. Une orientation correcte de la polarité lors de l'assemblage est essentielle pour un fonctionnement adéquat.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de fixation sur PCB

Un motif de pastilles (empreinte) suggéré pour le PCB est fourni pour assurer une soudure fiable et une stabilité mécanique. Ce motif définit la taille, la forme et l'espacement des pastilles de cuivre sur lesquelles la LED est placée avant le soudage par refusion. Respecter cette recommandation aide à prévenir le phénomène de "tombstoning" (soulèvement d'une extrémité) et assure de bons cordons de soudure.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion IR

Le dispositif est compatible avec les processus de soudage sans plomb (Pb-free). La température de crête de refusion recommandée est de 260°C, et le temps au-dessus de cette température ne doit pas dépasser 10 secondes. Une étape de préchauffage (150-200°C) est également spécifiée. Ces paramètres sont basés sur les normes JEDEC pour prévenir les dommages thermiques au boîtier plastique de la LED et à sa puce interne.

6.2 Conditions de stockage et de manipulation

Les LED sont sensibles à l'humidité et aux décharges électrostatiques (ESD). Lorsqu'elles sont stockées dans leur sac d'origine étanche à l'humidité avec dessiccant, elles ont une durée de conservation. Une fois le sac ouvert, les dispositifs ont une durée de vie spécifique en atelier (par ex., 672 heures pour MSL 2a) avant de devoir être refondus ou reséchés pour éliminer l'humidité absorbée, ce qui peut provoquer un "effet pop-corn" pendant le soudage. Des précautions ESD appropriées, telles que l'utilisation de bracelets et de postes de travail mis à la terre, sont obligatoires pour prévenir les dommages dus à l'électricité statique.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. Il est recommandé d'immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Pour l'assemblage automatisé, les LED sont fournies sur une bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces. Chaque bobine contient typiquement 3000 pièces. Les dimensions de la bande, l'espacement des alvéoles et la taille du moyeu de la bobine sont conformes aux normes industrielles comme ANSI/EIA 481, assurant la compatibilité avec les équipements d'alimentation standards.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Pour une luminosité constante, surtout lorsque plusieurs LED sont utilisées en parallèle, il est recommandé d'alimenter chaque LED avec sa propre résistance de limitation de courant ou d'utiliser un circuit d'alimentation à courant constant. Il est déconseillé de connecter des LED directement en parallèle à une source de tension unique avec une seule résistance en raison des variations de tension directe (VF) entre les dispositifs individuels, ce qui peut entraîner un déséquilibre significatif de luminosité.

8.2 Considérations et mises en garde pour la conception

Ce produit est conçu pour les équipements électroniques à usage général. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle ou où une défaillance pourrait mettre en danger la sécurité (par ex., aviation, dispositifs médicaux de maintien de la vie), des qualifications et consultations supplémentaires sont nécessaires. Les concepteurs doivent s'assurer que le point de fonctionnement (courant, tension, dissipation de puissance) reste dans les limites spécifiées, en tenant compte de la température ambiante maximale de l'application. Une disposition de PCB adéquate pour la dissipation thermique peut être requise pour les applications à courant élevé ou à haute densité.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED rouges à base de phosphure d'arséniure de gallium (GaAsP), la technologie AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée, résultant en une sortie plus brillante à courant d'alimentation identique. Le large angle de vision de 130 degrés est un différenciateur clé par rapport aux LED conçues pour des applications à faisceau étroit, la rendant supérieure pour l'éclairage de zone et les indicateurs d'état qui doivent être vus sous différents angles. Sa compatibilité avec les processus automatisés de refusion IR la différencie des composants nécessitant un soudage manuel ou à la vague.

10. Questions fréquemment posées basées sur les paramètres techniques

10.1 Pourquoi y a-t-il une si large plage d'intensité lumineuse (11,2 à 180 mcd) ?

Cette plage représente l'étendue totale sur toutes les unités de production. Grâce au système de classement (de L à R), les fabricants trient les LED en groupes beaucoup plus restreints. Les concepteurs spécifient le code de classe requis lors de la commande pour s'assurer de recevoir des LED avec une luminosité cohérente pour leur application.

10.2 Puis-je alimenter cette LED à 30mA pour plus de luminosité ?

Non. Le courant direct continu maximal absolu est spécifié à 25 mA. Fonctionner à 30mA dépasse cette valeur, ce qui peut entraîner une dégradation accélérée, une réduction de la durée de vie et une défaillance potentielle catastrophique due à une surchauffe. Pour une luminosité plus élevée, sélectionnez une LED d'une classe d'intensité supérieure ou un produit conçu pour un courant d'alimentation plus élevé.

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

La longueur d'onde de crête (λp) est la longueur d'onde unique à laquelle le spectre d'émission a son intensité maximale. La longueur d'onde dominante (λd) est une valeur calculée à partir des coordonnées de couleur sur le diagramme de chromaticité CIE ; elle représente la couleur perçue de la lumière comme une longueur d'onde unique. Pour une source monochromatique comme une LED rouge, elles sont souvent proches, mais λd est plus pertinente pour la spécification de la couleur.

11. Étude de cas d'application pratique

Scénario : Rétroéclairage pour un clavier à membrane.Un concepteur crée un panneau d'interface utilisateur avec 20 boutons nécessitant un rétroéclairage rouge pour une utilisation en conditions de faible luminosité. Le panneau a un espace limité, nécessitant un composant à profil bas. Le LTST-C170KEKT est sélectionné pour son format SMD, son large angle de vision (assurant un éclairage uniforme sous chaque bouton) et sa luminosité adaptée. Le concepteur choisit des LED de la classe 'M' (18,0-28,0 mcd) pour obtenir une luminosité uniforme et de niveau moyen sur toutes les touches. Un circuit intégré d'alimentation à courant constant est utilisé pour fournir 20mA à chaque LED individuellement, garantissant une correspondance parfaite de la luminosité malgré les variations mineures de VF. La disposition du PCB suit la conception de pastilles recommandée, et l'assemblage est réalisé en utilisant un profil de refusion sans plomb standard avec une crête à 250°C.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à 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 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 utilisé. Pour le LTST-C170KEKT, le système de matériau AlInGaP a une largeur de bande interdite qui correspond à la lumière rouge.

13. Tendances et évolutions 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 LED d'indication, la miniaturisation se poursuit tout en maintenant ou en augmentant la sortie lumineuse. Il y a également un accent sur l'élargissement de la gamme de couleurs disponibles et l'amélioration de la cohérence de la couleur et de la luminosité grâce à des techniques de fabrication et de classement avancées. La conformité RoHS et la compatibilité avec les processus de soudage sans plomb et à haute température sont désormais une exigence standard dans l'industrie. La recherche sur de nouveaux matériaux et nanostructures promet des gains d'efficacité supplémentaires et de nouvelles fonctionnalités à l'avenir.