Fiche technique LED SMD LTST-C171TBKT-5A - Hauteur 0,8mm - Tension directe 2,8V-3,05V - Bleu - Puissance 76mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes du LTST-C171TBKT-5A, une puce de diode électroluminescente (LED) pour montage en surface (SMD). Ce produit appartient à une famille de LED bleues super-minces et haute luminosité conçues pour les processus d'assemblage électronique modernes. L'application principale de ce composant est celle d'un témoin lumineux, d'une source de rétroéclairage ou d'un affichage d'état dans une large gamme de dispositifs électroniques compacts où l'encombrement et la hauteur sont des contraintes critiques.

L'avantage principal de cette LED est son profil minimal, avec une hauteur de seulement 0,80 millimètre. Cela la rend adaptée aux applications dans l'électronique grand public ultra-mince, les appareils portables et les cartes de circuits imprimés à haute densité. Elle est fabriquée pour être compatible avec les équipements automatiques de pick-and-place, garantissant une efficacité d'assemblage en grande série. Le dispositif est également conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), le classant comme un produit vert adapté aux marchés mondiaux avec des réglementations environnementales strictes.

Le marché cible comprend les fabricants d'équipements de bureautique, de dispositifs de communication, d'appareils électroménagers et de divers panneaux de contrôle industriel. Sa compatibilité avec les processus de soudure par refusion infrarouge (IR) et à phase vapeur l'aligne avec les lignes d'assemblage standard et sans plomb (Pb-free) utilisées en production de masse.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation objective et détaillée des principaux paramètres techniques spécifiés dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les Valeurs Maximales Absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement normal.

• Dissipation de puissance (Pd) :76 mW. C'est la quantité maximale de puissance que la LED peut dissiper sous forme de chaleur à une température ambiante (Ta) de 25°C. Dépasser cette limite risque d'endommager thermiquement la jonction semi-conductrice.
• Courant direct continu (IF) :20 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Courant direct de crête :100 mA. Cette valeur s'applique uniquement dans des conditions d'impulsions avec un rapport cyclique très faible (1/10) et une largeur d'impulsion courte (0,1 ms). Elle est pertinente pour des flashs brefs et de haute intensité, mais pas pour un éclairage constant.
• Tension inverse (VR) :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse dépassant cette valeur peut provoquer un claquage et une défaillance de la jonction PN de la LED.
• Plage de température de fonctionnement :-20°C à +80°C. Le dispositif est garanti de fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-30°C à +100°C. Le dispositif peut être stocké sans dégradation dans ces limites.
• Tolérance à la température de soudure :La fiche technique spécifie les conditions pour la soudure à la vague (260°C pendant 5 sec), la refusion IR (260°C pendant 5 sec) et la refusion à phase vapeur (215°C pendant 3 min). Ces paramètres sont critiques pour l'assemblage sur PCB sans endommager le boîtier de la LED.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C) et définissent les performances du dispositif.

• Intensité lumineuse (Iv) :15,0 mcd (typique) à un courant direct (IF) de 5 mA. La valeur minimale garantie est de 11,2 mcd. Cela mesure la luminosité perçue de la LED par l'œil humain, en utilisant un filtre qui se rapproche de la courbe de réponse photopique CIE.
• Tension directe (VF) :2,80 V (typique) avec un maximum de 3,05 V à IF=5mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant. C'est un paramètre crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés (typique). Cet angle de vision large indique que la LED émet de la lumière sur un large cône, la rendant adaptée aux applications où la visibilité sous plusieurs angles est importante.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λP) :468 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λd) :470,0 nm à 475,0 nm à IF=5mA. 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. C'est un paramètre plus pertinent pour la spécification de la couleur que la longueur d'onde de crête.
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :25 nm (typique). Cela mesure la largeur de bande du spectre de lumière émis à la moitié de son intensité maximale. Une valeur de 25 nm est caractéristique d'une LED bleue InGaN.
• Courant inverse (IR) :10 μA (maximum) à VR=5V. C'est le faible courant de fuite qui circule lorsque la LED est polarisée en inverse dans les limites de sa valeur maximale.

2.3 Caractéristiques thermiques

La performance thermique est indiquée par le facteur de déclassement. Le courant direct continu doit être réduit linéairement de 0,25 mA pour chaque degré Celsius d'augmentation de la température ambiante au-dessus de 50°C. Ceci est essentiel pour garantir la fiabilité à des températures de fonctionnement élevées. Par exemple, à la température de fonctionnement maximale de 80°C, le courant continu maximal autorisé serait : 20 mA - [0,25 mA/°C * (80°C - 50°C)] = 20 mA - 7,5 mA = 12,5 mA.

3. Explication du système de binning

Pour gérer les variations naturelles du processus de fabrication des semi-conducteurs, les LED sont triées en catégories de performance (bins). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec des caractéristiques étroitement contrôlées pour leur application.

3.1 Binning de la tension directe

Les LED sont catégorisées en quatre bins en fonction de leur tension directe (VF) mesurée à 5 mA.

• Bin 1 : 2,65 V - 2,75 V
• Bin 2 : 2,75 V - 2,85 V
• Bin 3 : 2,85 V - 2,95 V
• Bin 4 : 2,95 V - 3,05 V

La tolérance au sein de chaque bin est de ±0,1 V. Utiliser des LED du même bin de tension dans un circuit parallèle aide à obtenir un partage de courant et une luminosité plus uniformes.

3.2 Binning de l'intensité lumineuse

Les LED sont triées en six bins en fonction de l'intensité lumineuse (Iv) à 5 mA, allant de L1 (la plus faible) à N2 (la plus élevée).

• L1 : 11,2 mcd - 14,0 mcd
• L2 : 14,0 mcd - 18,0 mcd
• M1 : 18,0 mcd - 22,4 mcd
• M2 : 22,4 mcd - 28,0 mcd
• N1 : 28,0 mcd - 35,5 mcd
• N2 : 35,5 mcd - 45,0 mcd

La tolérance sur chaque bin d'intensité est de ±15%. Ce binning est critique pour les applications nécessitant des niveaux de luminosité cohérents sur plusieurs indicateurs.

3.3 Binning de la longueur d'onde dominante

Pour cette référence spécifique, tous les dispositifs appartiennent à un seul bin de longueur d'onde dominante : AD, avec une plage de 470,0 nm à 475,0 nm. La tolérance pour ce bin est de ±1 nm, garantissant une sortie de couleur bleue très homogène.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (Fig.1, Fig.6), leur comportement typique peut être décrit sur la base de la physique standard des LED et des paramètres fournis.

4.1 Caractéristique Courant vs. Tension (I-V)

La courbe I-V pour une LED bleue InGaN comme celle-ci est non linéaire. En dessous du seuil de tension directe (environ 2,6-2,7V), très peu de courant circule. Lorsque la tension approche et dépasse la VF typique de 2,8V, le courant augmente rapidement. C'est pourquoi les LED doivent être pilotées par une source à courant limité, et non par une source de tension constante. La légère variation de VF entre les unités individuelles (comme on le voit dans le binning) est due à de légères différences dans la couche épitaxiale du semi-conducteur et le traitement de la puce.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

La sortie lumineuse (intensité lumineuse) est approximativement proportionnelle au courant direct sur une plage significative. Cependant, à des courants très élevés, l'efficacité diminue en raison d'une augmentation de la génération de chaleur (effet de droop). Le courant direct continu nominal de 20 mA est choisi comme un compromis entre une bonne luminosité et une fiabilité à long terme.

4.3 Distribution spectrale

La courbe de sortie spectrale montrera un pic principal autour de 468 nm (bleu). La demi-largeur de 25 nm indique la pureté spectrale. Il n'y aura pas de pics secondaires significatifs dans la sortie d'une LED bleue InGaN bien fabriquée. La longueur d'onde dominante de 470-475 nm place la couleur de cette LED dans la région bleue standard.

4.4 Dépendance à la température

Lorsque la température de jonction augmente, la tension directe diminue généralement légèrement (coefficient de température négatif), tandis que l'intensité lumineuse et la longueur d'onde dominante peuvent se décaler. La spécification de déclassement répond directement au besoin de réduire le courant à des températures ambiantes élevées pour gérer la température de jonction et maintenir les performances et la durée de vie.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est un boîtier standard EIA. La caractéristique mécanique clé est son profil super-mince avec une hauteur (H) de 0,80 mm. Toutes les autres dimensions (longueur, largeur, espacement des broches) sont conformes à l'empreinte standard pour ce type de boîtier, garantissant la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisés et les empreintes de pastilles de soudure PCB standard. Le matériau de la lentille est spécifié comme "Water Clear", c'est-à-dire une résine époxy incolore et transparente qui ne diffuse pas la lumière, ce qui donne un faisceau clair et focalisé provenant de la puce.

5.2 Identification de la polarité

La fiche technique comprend un dessin du contour du boîtier qui indique clairement les bornes cathode et anode. Typiquement, la cathode est marquée par une encoche, un point vert ou une patte/onglet plus court sur le corps du boîtier. La polarité correcte doit être respectée lors de l'assemblage sur PCB, car l'application d'une polarisation inverse peut endommager le dispositif.

5.3 Schéma de pastilles de soudure recommandé

Un schéma de pastilles recommandé (dimensions et espacement des pastilles de soudure) est fourni pour assurer une formation correcte des joints de soudure, une stabilité mécanique et un dégagement thermique pendant le processus de refusion. Suivre cette recommandation est essentiel pour obtenir un rendement d'assemblage élevé et une bonne fiabilité.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Profils de soudure par refusion

La fiche technique fournit deux profils de refusion infrarouge (IR) suggérés : un pour le processus de soudure normal (étain-plomb) et un pour le processus sans plomb. Les paramètres clés sont :

• Préchauffage :Une montée en température progressive pour activer la flux et minimiser le choc thermique.
• Temps de stabilisation/Préchauffage :Maximum de 120 secondes pour éviter une oxydation excessive.
• Température de crête :Maximum de 260°C. La LED peut supporter cette température pendant un temps très limité.
• Temps au-dessus du liquidus (TAL) :Pour le processus sans plomb, le profil doit garantir que la pâte à souder est fondue pendant la durée correcte pour former un joint fiable, généralement référencée entre des lignes de température spécifiques (par exemple, 217°C pour SnAgCu).

Le respect de ces profils est critique. Un temps ou une température excessive pendant la refusion peut endommager la lentille en époxy de la LED, dégrader la puce semi-conductrice ou affaiblir les liaisons internes par fil.

6.2 Conditions de stockage

Les LED sont des dispositifs sensibles à l'humidité. Si elles sont retirées de leur emballage barrière à l'humidité d'origine, elles doivent être utilisées dans les 672 heures (28 jours) ou être séchées (baked) avant la soudure pour éliminer l'humidité absorbée. Un stockage prolongé hors de l'emballage d'origine nécessite un environnement contrôlé : un conteneur scellé avec dessiccant ou un dessiccateur rempli d'azote. Le non-respect de ces procédures peut entraîner un "effet pop-corn" pendant la refusion, où la pression de vapeur interne fissure le boîtier.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. La fiche technique recommande l'immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent rendre terne, fissurer ou autrement endommager la lentille en époxy de la LED.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée standard de l'industrie, sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces (178 mm). Cet emballage est compatible avec les machines de placement automatique à grande vitesse.

• Pièces par bobine :3000 unités.
• Quantité d'emballage minimale :500 pièces pour les quantités restantes.
• Bande de couverture :Les alvéoles vides de composants sont scellées avec une bande de couverture supérieure.
• LED manquantes :Le nombre maximum de composants manquants consécutifs dans la bande est de deux, conformément aux normes de qualité.
• Norme :L'emballage est conforme aux spécifications ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs d'état :Témoins de mise sous tension, veille, charge ou erreur dans l'électronique grand public, les appareils électroménagers et les équipements réseau.
• Rétroéclairage :Pour les petits afficheurs LCD, claviers ou interrupteurs à membrane dans les appareils fins.
• Éclairage de panneaux :Éclairage pour les groupes d'instruments, panneaux de contrôle et dispositifs HMI industriels.
• Éclairage décoratif :Éclairage d'accentuation dans des espaces compacts où un facteur de forme mince est primordial.

8.2 Considérations de conception de circuit

Critique : Les LED sont des dispositifs pilotés en courant.La règle de conception la plus importante est de contrôler le courant direct.

• Résistance de limitation de courant (Modèle de circuit A) :Lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle, une résistance de limitation de courant séparée doit être utilisée en série avecchaqueLED. En effet, la tension directe (VF) peut varier légèrement d'une LED à l'autre (comme défini par le binning). Sans résistances individuelles, les LED avec une VF plus faible tireront un courant disproportionné, entraînant une luminosité inégale et une surcontrainte potentielle de ces unités. La valeur de la résistance est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (Valim - VF_LED) / Idesiré.
• Connexion en parallèle sans résistances (Modèle de circuit B) :Cette configuration estdéconseilléecar elle conduit à une luminosité non uniforme et à un fonctionnement peu fiable en raison de la variance naturelle des caractéristiques I-V.
• Connexion en série :Connecter les LED en série garantit qu'elles passent toutes le même courant. Une seule résistance de limitation de courant peut être utilisée pour toute la chaîne en série. La tension d'alimentation doit être suffisamment élevée pour surmonter la somme de toutes les tensions directes de la chaîne.

8.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

La LED est sensible aux décharges électrostatiques. Des précautions doivent être prises lors de la manipulation et de l'assemblage :

• Les opérateurs doivent porter des bracelets de mise à la terre ou des gants antistatiques.
• Tous les postes de travail, outils et équipements doivent être correctement mis à la terre.
• Stocker et transporter les LED dans un emballage protégé contre l'ESD.

9. Comparaison et différenciation technique

Les principaux facteurs de différenciation de cette LED par rapport aux puces LED bleues génériques ou plus anciennes sont :

• Profil ultra-fin (0,8mm H) :Permet la conception de produits finaux plus minces, une exigence clé dans les smartphones, tablettes et ultrabooks modernes.
• Boîtier EIA standardisé :Garantit la compatibilité avec les lignes d'assemblage automatisées et les empreintes de bibliothèque PCB existantes, réduisant le temps de conception et les risques.
• Compatibilité avec les deux processus de soudure :Certifiée pour les processus de refusion standard (SnPb) et sans plomb (SnAgCu), assurant la pérennité des conceptions face aux réglementations environnementales mondiales.
• Binning complet :Offre aux concepteurs la possibilité de sélectionner des composants avec une luminosité (Iv) et une tension directe (VF) étroitement contrôlées, conduisant à des performances plus cohérentes dans les biens produits en masse.
• Options haute luminosité :La disponibilité de bins allant jusqu'à N2 (45,0 mcd) offre une flexibilité pour les applications nécessitant une visibilité plus élevée.

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

10.1 Puis-je piloter cette LED directement à partir d'une alimentation logique 3,3V ou 5V ?

Non, pas directement.Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série. Par exemple, avec une alimentation de 3,3V et un courant cible de 5mA, en utilisant une VF typique de 2,8V : R = (3,3V - 2,8V) / 0,005A = 100 Ohms. Sans la résistance, la LED tenterait de tirer un courant excessif, limité uniquement par l'alimentation et la résistance interne de la LED, risquant de la détruire.

10.2 Pourquoi y a-t-il un courant de crête (100mA) bien supérieur au courant continu (20mA) ?

Le courant de crête est destiné à des impulsions très courtes (0,1 ms) avec un rapport cyclique faible (10%). Dans ces conditions, la jonction semi-conductrice n'a pas le temps de chauffer significativement. Pour un fonctionnement continu (DC), l'accumulation de chaleur est le facteur limitant, d'où la valeur inférieure de 20 mA pour garantir la fiabilité à long terme et éviter l'emballement thermique.

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

La Longueur d'onde de crête (λP)est le point littéralement le plus haut sur la courbe de sortie spectrale (468 nm).La Longueur d'onde dominante (λd)est une valeur calculée (470-475 nm) qui correspond à la couleur perçue par l'œil humain sur le diagramme de chromaticité CIE. Pour spécifier la couleur dans les applications, la longueur d'onde dominante est le paramètre le plus pertinent.

10.4 La LED fonctionnait après la soudure mais a cessé de fonctionner plus tard. Quelle pourrait en être la cause ?

Les causes courantes incluent : des dommages ESD lors de la manipulation, une surcontrainte thermique pendant la soudure (dépassement du profil temps/température), une polarité incorrecte sur le PCB, un pilotage avec un courant excessif dû à une résistance de limitation de courant manquante ou mal calculée, ou des dommages induits par l'humidité (effet pop-corn) dus à un stockage incorrect des dispositifs sensibles à l'humidité.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un panneau de contrôle avec quatre indicateurs d'état bleus. Le panneau est alimenté par un rail 5V. Une luminosité uniforme est critique pour l'esthétique.

1. Sélection des LED :Choisir des LED du même bin d'intensité lumineuse (par exemple, toutes du bin M1 : 18,0-22,4 mcd) et du même bin de tension directe (par exemple, toutes du Bin 2 : 2,75-2,85V) pour minimiser la variation inhérente.
2. Conception du circuit :Utiliser le Modèle de circuit A. Placer chaque LED en parallèle avec sa propre résistance en série. Pour un courant cible de 5mA et une VF conservatrice de 2,85V (max du Bin 2), calculer R = (5V - 2,85V) / 0,005A = 430 Ohms. La valeur standard la plus proche est 430Ω ou 470Ω.
3. Conception du PCB :Suivre les dimensions de pastilles de soudure suggérées dans la fiche technique. S'assurer de l'alignement correct de la polarité en fonction du marquage du boîtier.
4. Assemblage :Utiliser le profil de refusion sans plomb recommandé. S'assurer que les LED sont utilisées dans les 672 heures suivant l'ouverture du sac barrière à l'humidité ou qu'elles sont correctement séchées.
5. Résultat :Quatre indicateurs avec une luminosité et une couleur cohérentes, un fonctionnement fiable à long terme et un rendement de fabrication élevé.

12. Principe de fonctionnement

Le LTST-C171TBKT-5A est un dispositif semi-conducteur basé sur le matériau Nitrure de Gallium-Indium (InGaN). Lorsqu'une tension de polarisation directe dépassant le potentiel interne de la jonction est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage InGaN dans la couche active détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour dicte la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Pour ce dispositif, la bande interdite est conçue pour produire des photons dans le spectre bleu (~470 nm). La lentille en époxy transparent encapsule et protège la puce semi-conductrice, fournit une stabilité mécanique et façonne le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances technologiques

Le développement des LED SMD comme celle-ci suit plusieurs tendances claires de l'industrie :

• Miniaturisation :Réduction continue de la taille du boîtier (empreinte et hauteur) pour permettre des produits électroniques plus fins et plus compacts.
• Efficacité accrue :Améliorations continues de l'efficacité quantique interne (IQE) et de l'efficacité d'extraction de la lumière pour fournir une intensité lumineuse plus élevée aux mêmes courants de pilotage ou inférieurs, améliorant l'autonomie des batteries dans les appareils portables.
• Standardisation et automatisation :Respect des contours de boîtiers standardisés et des formats bande/bobine pour rationaliser les processus de fabrication automatisés à grande échelle dans le monde entier.
• Conformité environnementale :L'élimination des substances dangereuses (RoHS, REACH) et la compatibilité avec les processus d'assemblage sans plomb (Pb-free) sont désormais des exigences standard.
• Cohérence des couleurs :Des tolérances de binning plus strictes pour l'intensité lumineuse, la tension directe et les coordonnées de chromaticité sont exigées pour les applications où l'uniformité visuelle est primordiale, comme dans les écrans et la signalétique.