Fiche technique LED SMD LTST-C190KEKT - Rouge AlInGaP - Angle de vision 130° - 1,7-2,5V - 30mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C190KEKT est une lampe LED à montage en surface (SMD) conçue pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé (PCB). Il appartient à une famille de LED miniatures destinées aux applications à espace restreint dans un large éventail d'équipements électroniques.

1.1 Avantages clés et marché cible

Cette LED offre plusieurs avantages majeurs la rendant adaptée à la fabrication électronique moderne. Ses principales caractéristiques incluent la conformité aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), l'utilisation d'une puce semi-conductrice AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) ultra-lumineuse pour une émission de lumière rouge efficace, et un conditionnement en bande de 8mm enroulée sur bobine de 7 pouces de diamètre compatible avec les équipements standards de placement automatique. Le composant est également conçu pour être compatible avec les procédés de soudure par refusion infrarouge (IR), standard de l'industrie pour l'assemblage SMD en grande série.

Les applications cibles sont variées, reflétant la polyvalence du composant. Les marchés clés incluent les équipements de télécommunication (ex. : téléphones sans fil et cellulaires), les appareils de bureautique (ex. : ordinateurs portables, systèmes réseau), les appareils électroménagers, ainsi que les applications de signalisation ou d'affichage intérieur. Les utilisations fonctionnelles spécifiques au sein de ces dispositifs englobent le rétroéclairage de clavier, l'indication d'état, les micro-affichages et l'éclairage de signaux ou symboles.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Les performances du LTST-C190KEKT sont définies par un ensemble de valeurs maximales absolues et de caractéristiques électriques/optiques standard, toutes spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Elles ne doivent en aucun cas être dépassées en conditions de fonctionnement.

• 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.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :80 mA. C'est le courant direct instantané maximal, autorisé uniquement en conditions pulsées avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. C'est le courant direct continu maximal pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage de la jonction.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-55°C à +85°C.
• Condition de soudure infrarouge :Résiste à une température de crête de 260°C pendant 10 secondes, ce qui est typique pour les profils de refusion sans plomb (Pb-free).

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test standard.

• Intensité lumineuse (I_V) :28,0 à 112,0 mcd (millicandela) à un courant direct (I_F) de 20mA. L'intensité est mesurée à l'aide d'une combinaison capteur/filtre qui approxime la courbe de réponse photopique (CIE) de l'œil humain.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur mesurée sur l'axe central (0°). Un angle de vision large comme celui-ci convient aux applications nécessitant un éclairage large et diffus plutôt qu'un faisceau focalisé.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :632,0 nm (nanomètres). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :617,0 à 631,0 nm à I_F=20mA. 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. La plage indique une variation potentielle entre les unités individuelles.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm. Cela indique la largeur de bande spectrale, mesurée comme la largeur à mi-hauteur (FWHM) du pic d'émission.
• Tension directe (V_F) :1,7 à 2,5 V à I_F=20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. La plage tient compte des variances normales de fabrication du matériau semi-conducteur.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (microampères) maximum à une tension inverse (V_R) de 5V.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir une luminosité uniforme dans les produits finis, les LED sont souvent triées en classes de performance après fabrication.

3.1 Code de classe d'intensité lumineuse

Pour le LTST-C190KEKT de couleur rouge, l'intensité lumineuse est classée comme suit, mesurée à 20mA :

• Classe N :Minimum 28,0 mcd, Maximum 45,0 mcd.
• Classe P :Minimum 45,0 mcd, Maximum 71,0 mcd.
• Classe Q :Minimum 71,0 mcd, Maximum 112,0 mcd.

Une tolérance de +/-15% est appliquée aux limites de chaque classe. Ce classement permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une luminosité minimale garantie pour leur application, ce qui est crucial pour obtenir un aspect uniforme dans les réseaux à plusieurs LED.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (ex. : page 5/11), leurs implications typiques sont analysées ici.

4.1 Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V)

La caractéristique I-V d'une LED est non linéaire. Pour le matériau AlInGaP utilisé ici, la tension directe typique varie de 1,7V à 2,5V à 20mA. La courbe montre qu'une faible augmentation de tension au-delà du seuil de conduction entraîne une augmentation rapide du courant. Par conséquent, les LED doivent être pilotées par une source à courant limité, et non par une source de tension constante, pour éviter l'emballement thermique et la destruction.

4.2 Intensité lumineuse vs Courant direct

Le flux lumineux (intensité lumineuse) est approximativement proportionnel au courant direct sur une plage de fonctionnement significative. Cependant, le rendement peut chuter à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la génération de chaleur dans la puce. Un fonctionnement à ou en dessous de la condition de test recommandée de 20mA garantit des performances et une longévité optimales.

4.3 Distribution spectrale

Le spectre d'émission est centré autour de 632 nm (crête) avec une demi-largeur d'environ 20 nm. Cela définit une couleur rouge relativement pure. La longueur d'onde dominante (617-631 nm) détermine la teinte perçue. Les variations dans cette plage sont normales et sont gérées par le processus de fabrication.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et identification de la polarité

La LED est logée dans un boîtier SMD standard. La couleur du dôme est incolore, tandis que la source lumineuse émet une lumière rouge provenant de la puce AlInGaP. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance standard de ±0,1 mm sauf indication contraire. Le boîtier inclut des repères pour une orientation correcte (polarité) lors du placement, généralement indiqués par un marquage sur le corps ou une forme asymétrique. La polarité correcte est essentielle au fonctionnement du composant.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure sur PCB

Un motif de pastilles (empreinte) recommandé pour le PCB est fourni pour assurer une formation correcte des joints de soudure, une stabilité mécanique et une gestion thermique pendant et après le processus de refusion. Respecter cette conception est critique pour obtenir des connexions soudées fiables et gérer la dissipation de la chaleur de la jonction de la LED via les pistes du PCB.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudure par refusion

Le composant est compatible avec les procédés de soudure par refusion infrarouge, essentiels pour l'assemblage sans plomb (Pb-free). Un profil suggéré est fourni, conforme aux normes JEDEC. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150°C à 200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus (à la crête) :Maximum 10 secondes. Le composant peut supporter ce profil un maximum de deux fois.

Il est souligné que le profil optimal dépend de la conception spécifique du PCB, des composants, de la pâte à souder et du four. Une caractérisation pour l'application spécifique est recommandée.

6.2 Soudure manuelle (Fer à souder)

Si une soudure manuelle est nécessaire, une extrême prudence est requise :

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Durée de soudure :Maximum 3 secondes par pastille.
• Fréquence :Cette opération ne doit être effectuée qu'une seule fois pour éviter les contraintes thermiques.

6.3 Conditions de stockage

Un stockage approprié est vital pour maintenir la soudabilité et l'intégrité du composant.

• Emballage scellé (sac barrière à l'humidité) :Stocker à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR). La durée de conservation est d'un an lorsqu'il est stocké dans le sac étanche à l'humidité d'origine avec dessiccant.
• Emballage ouvert :L'ambiance ne doit pas dépasser 30°C ou 60% HR. Les composants retirés de leur emballage d'origine doivent être refondus par IR dans la semaine (correspondant au Niveau de Sensibilité à l'Humidité 3, MSL 3). Pour un stockage plus long hors du sac d'origine, utiliser un contenant scellé avec dessiccant ou un dessiccateur à azote. Les composants stockés à l'air libre pendant plus d'une semaine nécessitent un séchage (baking) à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant soudure pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet \"pop-corn\" pendant la refusion.

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage après soudure est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou isopropylique à température normale pendant moins d'une minute est acceptable. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier plastique ou le dôme.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Conception du circuit de pilotage

Une LED est un composant piloté en courant. Pour garantir une luminosité uniforme, surtout lorsque plusieurs LED sont utilisées en parallèle, chaque LED devrait avoir sa propre résistance de limitation de courant connectée en série. La valeur de la résistance (R) est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe de la LED au courant désiré I_F. L'utilisation d'une résistance commune pour plusieurs LED en parallèle n'est pas recommandée en raison des variations individuelles de V_F, ce qui peut entraîner des différences significatives de courant et donc de luminosité.

7.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit relativement faible (75mW max), une conception thermique appropriée prolonge la durée de vie de la LED et maintient un flux lumineux stable. S'assurer que la configuration recommandée des pastilles sur PCB est utilisée aide à évacuer la chaleur de la jonction de la LED. Faire fonctionner la LED à des courants inférieurs au maximum de 30mA continu réduira la température de jonction et améliorera la fiabilité à long terme.

7.3 Précautions contre les Décharges Électrostatiques (ESD)

Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques et aux surtensions. Des précautions de manipulation sont nécessaires pour éviter des dommages latents ou catastrophiques. Il est recommandé d'utiliser un bracelet antistatique relié à la terre ou des gants antistatiques lors de la manipulation des composants. Tout l'équipement, y compris les postes de travail et les fers à souder, doit être correctement mis à la terre.

8. Conditionnement et informations de commande

8.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le LTST-C190KEKT est fourni standard sur bande porteuse gaufrée de 8mm de large enroulée sur bobine de 7 pouces (178mm) de diamètre. Ce conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481 pour la manipulation automatisée.

• Quantité par bobine :4000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) pour les restes :500 pièces.
• Couvercle de poche :Les poches de composants vides sur la bande sont scellées avec une bande de couverture supérieure.
• Composants manquants :Le nombre maximum autorisé de lampes manquantes consécutives sur une bobine est de deux.

Des dessins dimensionnels détaillés pour la poche de la bande et la bobine sont fournis dans la fiche technique pour la configuration machine et la vérification de compatibilité.

9. Comparaison et différenciation technique

Le LTST-C190KEKT utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium). Comparé aux technologies plus anciennes comme les LED rouges standard GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée, ce qui se traduit par une sortie plus lumineuse pour le même courant de pilotage. Il offre également généralement une meilleure stabilité thermique du flux lumineux et de la longueur d'onde. Le large angle de vision de 130 degrés est un choix de conception qui le différencie des LED à faisceaux plus étroits, le rendant idéal pour l'éclairage de zone et les indicateurs d'état qui doivent être visibles sous un large éventail d'angles.

10. Questions Fréquemment Posées (Basées sur les paramètres techniques)

10.1 Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de Crête et la Longueur d'onde Dominante ?

Longueur d'onde de Crête (λ_P) :La longueur d'onde spécifique à laquelle la LED émet le plus de puissance optique. C'est une mesure physique issue du spectre.
Longueur d'onde Dominante (λ_d) :Une valeur calculée à partir du diagramme de couleur CIE qui correspond à la couleur perçue de la lumière par l'œil humain. Pour une source monochromatique comme une LED rouge, elles sont souvent proches, mais λ_dest le paramètre utilisé pour la spécification et le classement des couleurs.

10.2 Pourquoi une résistance de limitation de courant est-elle nécessaire même si j'alimente la LED à sa tension directe typique ?

La tension directe (V_F) a une plage de tolérance (1,7V à 2,5V). Si vous appliquez une tension constante de 2,0V, une LED avec un V_Fbas de 1,7V pourrait tirer un courant excessif, tandis qu'une avec un V_Fhaut de 2,5V pourrait ne pas s'allumer du tout. Plus critique encore, V_Fdiminue avec l'augmentation de la température. Une source de tension constante peut conduire à un emballement thermique : à mesure que la LED chauffe, V_Fbaisse, le courant augmente, provoquant plus de chaleur, faisant encore baisser V_F, jusqu'à la défaillance. Une résistance en série (ou, mieux, un pilote à courant constant) fournit une contre-réaction négative, stabilisant le point de fonctionnement.

10.3 Puis-je piloter cette LED directement avec un signal logique 3,3V ou 5V ?

Non. La connecter directement à une broche de sortie numérique 3,3V ou 5V appliquerait cette tension aux bornes de la LED. Avec un V_Ftypique de ~2,0V, l'excès de tension provoquerait un courant très élevé, limité uniquement par la faible résistance interne de la puce et de la broche de sortie, détruisant probablement la LED instantanément. Vous devez toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série lorsque vous pilotez une LED à partir d'une source de tension.

11. Exemple d'application pratique

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état à plusieurs LED pour un routeur réseau.
Le panneau nécessite 5 LED d'état rouges pour indiquer l'alimentation, la connexion internet, l'activité Wi-Fi, etc. Le système utilise une alimentation de 3,3V.
Étapes de conception :
1. Choisir le courant de fonctionnement :Sélectionner I_F= 20mA, qui est la condition de test standard et fournit une bonne luminosité dans la zone de fonctionnement sûre.
2. Calculer la valeur de la résistance :Utiliser le V_Fmaximum de la fiche technique (2,5V) pour une conception conservatrice assurant que toutes les LED s'allument même avec les composants à V_Félevé. R = (3,3V - 2,5V) / 0,020A = 40 Ohms. La valeur standard la plus proche est 39 Ohms ou 43 Ohms.
3. Vérifier la puissance dans la résistance : P_R= I_F²* R = (0,02)²* 39 = 0,0156W. Une résistance standard de 1/10W (0,1W) est largement suffisante.
4. Schéma du circuit :Implémenter cinq circuits identiques, chacun avec une LED et une résistance de 39 ohms en série, tous connectés entre l'alimentation 3,3V et des broches GPIO individuelles du microcontrôleur configurées en sortie. Mettre une broche à l'état BAS (0V) complétera le circuit et allumera la LED.
5. Conception PCB :Utiliser le motif de pastilles recommandé de la fiche technique. S'assurer d'une largeur de piste adéquate pour le courant de 20mA.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Les Diodes Électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par un processus appelé électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée aux bornes de la jonction p-n du matériau semi-conducteur (dans ce cas, l'AlInGaP), les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsqu'un électron se recombine avec un trou, il passe d'un état d'énergie plus élevé dans la bande de conduction à un état d'énergie plus bas dans la bande de valence. La différence d'énergie est libérée sous forme de photon (particule de lumière). La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur, qui est une propriété fondamentale du composé AlInGaP utilisé ici, résultant en une émission de lumière rouge.

13. Tendances technologiques

L'industrie de l'optoélectronique continue d'évoluer avec plusieurs tendances clés impactant les LED SMD comme le LTST-C190KEKT. Il y a une constante recherche d'une efficacité lumineuse accrue (plus de lumière par watt électrique), ce qui améliore l'efficacité énergétique. La miniaturisation reste critique, poussant vers des tailles de boîtier plus petites tout en maintenant ou améliorant les performances optiques. Une fiabilité accrue et des durées de vie opérationnelle plus longues dans diverses conditions environnementales sont également des objectifs majeurs de développement. De plus, des tolérances de classement plus serrées pour la couleur et la luminosité deviennent standard pour répondre aux exigences des applications d'affichage et d'éclairage de haute qualité où la constance des couleurs est primordiale.