Fiche technique de la LED CMS LTST-E212KRKGWT - Dimensions 2.0x1.25x0.8mm - Tension 1.8-2.5V - Puissance 75mW - Couleurs Rouge/Vert - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La LTST-E212KRKGWT est une LED CMS compacte conçue pour l'assemblage automatisé sur carte de circuit imprimé dans des applications à espace restreint. Elle est dotée d'une lentille diffusante et est disponible avec deux technologies de source lumineuse distinctes : l'AlInGaP pour l'émission rouge et l'InGaN pour l'émission verte. Cette capacité bicolore au sein d'un même boîtier la rend polyvalente pour l'indication d'état, le rétroéclairage et la signalétique où plusieurs couleurs sont requises depuis un emplacement de composant commun.

1.1 Avantages principaux

• Facteur de forme miniaturisé :La petite taille du boîtier est idéale pour les implantations PCB haute densité des appareils électroniques portables et grand public modernes.
• Source bicolore :Offre une flexibilité de conception en proposant des options rouge et verte avec des affectations de broches compatibles, simplifiant ainsi la gestion des stocks et la conception PCB pour les applications bicolores.
• Compatibilité avec l'automatisation :Conditionnée en bande de 8 mm sur bobines de 7 pouces, elle est entièrement compatible avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement à grande vitesse, rationalisant la fabrication.
• Robuste compatibilité de processus :Conçue pour résister aux processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR), y compris ceux requis pour l'assemblage avec soudure sans plomb (Pb-free).
• Conformité environnementale :Le produit est conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses).

1.2 Marchés cibles et applications

Cette LED convient à une large gamme d'équipements électroniques. Les principaux domaines d'application incluent les appareils de télécommunication (téléphones sans fil et cellulaires), l'informatique portable (ordinateurs portables, tablettes), les systèmes réseau, les appareils électroménagers et la signalétique intérieure ou les panneaux d'affichage. Sa fiabilité et sa petite taille en font un choix privilégié pour l'électronique grand public et industrielle où des performances constantes et un assemblage efficace sont critiques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

La section suivante fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques et optiques spécifiés pour la LED LTST-E212KRKGWT, mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement à ces limites ou au-delà n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW pour les deux variantes rouge et verte. Ce paramètre limite la puissance électrique totale (Courant Direct * Tension Directe) pouvant être convertie en lumière et en chaleur au sein de la puce LED.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA, autorisé uniquement en conditions pulsées (rapport cyclique 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms). Le dépasser en fonctionnement continu risque de provoquer une surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Plage de température :La plage de température de fonctionnement et de stockage est de -40°C à +100°C, indiquant une aptitude aux environnements à fortes variations de température.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques dans des conditions de test standard (I_F= 20mA).

• Intensité lumineuse (I_V) :Le flux lumineux typique est de 75 mcd pour la LED rouge et de 65 mcd pour la LED verte, avec une valeur minimale garantie de 28 mcd pour les deux. Cette intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain.
• Angle de vision (2θ_1/2) :Une valeur typique de 120 degrés est spécifiée. Cet angle de vision large, caractéristique d'une lentille diffusante, assure une bonne visibilité sur une large zone, la rendant adaptée aux indicateurs de panneau.
• Longueur d'onde :
  • Rouge (AlInGaP) :La longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) est typiquement de 639 nm. La longueur d'onde dominante (λ_d) est typiquement de 631 nm.
  • Vert (InGaN) :La longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) est typiquement de 574 nm. La longueur d'onde dominante (λ_d) est typiquement de 566 nm.
  La légère différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante est normale et est liée à la forme du spectre d'émission.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Typiquement 20 nm pour les deux couleurs, indiquant la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise.
• Tension directe (V_F) :S'étend de 1.8V (min) à 2.5V (max) à 20mA. La valeur typique pour la conception doit être considérée autour du point médian, mais les circuits doivent pouvoir accommoder toute la plage. Une tolérance de ±0.1V est notée.
• Courant inverse (I_R) :Maximum de 10 µA à une tension inverse (V_R) de 5V. Il est crucial de noter que ce dispositifn'est pas conçu pour fonctionner en inverse ; ce test est uniquement pour la vérification de la qualité.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en classes de performance. La LTST-E212KRKGWT utilise des classes distinctes pour l'intensité lumineuse et, pour la version verte, pour la longueur d'onde dominante.

3.1 Classement par intensité lumineuse (I_V)

Les LED rouges et vertes partagent les mêmes codes de classe d'intensité, mesurés en millicandelas (mcd) à 20mA. Chaque classe a une tolérance de 11%.

• 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

Par exemple, une LED étiquetée Classe Q pour l'intensité aura un flux typique compris entre 71 et 112 mcd. Les concepteurs doivent spécifier la classe requise pour garantir des niveaux de luminosité minimum dans leur application.

3.2 Classement par longueur d'onde dominante (WD) pour le vert

Seule la LED verte a des classes de longueur d'onde spécifiées, mesurées en nanomètres (nm) à 20mA, avec une tolérance de ±1 nm par classe.

• Classe G1 :566.0 – 569.0 nm
• Classe G2 :569.0 – 572.0 nm
• Classe G3 :572.0 – 575.0 nm

Ce classement permet un contrôle plus précis de la teinte exacte du vert, ce qui peut être important pour l'homogénéité des couleurs dans les affichages multi-LED ou pour des exigences esthétiques spécifiques.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique (par exemple, Figure 1 pour la distribution spectrale, Figure 6 pour l'angle de vision), leurs implications générales sont analysées ici.

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

La caractéristique I-V d'une LED est non linéaire. Pour la LTST-E212KRKGWT, au courant de fonctionnement typique de 20mA, la tension directe se situe entre 1.8V et 2.5V. La courbe montre une augmentation rapide du courant une fois que la tension directe dépasse le seuil de conduction de la diode. Cela nécessite l'utilisation d'une résistance limitant le courant ou d'un pilote à courant constant en série avec la LED lorsqu'elle est alimentée par une source de tension, afin d'éviter l'emballement thermique.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Le flux lumineux (intensité lumineuse) est généralement proportionnel au courant direct dans la plage de fonctionnement du dispositif. Cependant, l'efficacité peut chuter à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la chaleur. Fonctionner au courant recommandé de 20mA assure un équilibre optimal entre luminosité et longévité.

4.3 Distribution spectrale

Les graphiques spectraux référencés montreraient un pic dominant unique pour chaque couleur (environ 639nm pour le rouge, 574nm pour le vert) avec une demi-largeur typique de 20nm. La LED rouge AlInGaP a généralement un spectre plus étroit que certaines autres technologies rouges, tandis que le spectre vert InGaN est standard pour son type. La lentille diffusante élargit légèrement la distribution angulaire de ces longueurs d'onde mais n'altère pas significativement le pic de sortie spectrale.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

Le boîtier CMS a un encombrement nominal. Les dimensions critiques incluent la taille du corps et l'espacement des broches. L'affectation des broches est cruciale pour une orientation correcte :

• LED rouge (AlInGaP) :L'anode et la cathode sont affectées aux broches 1 et 3.
• LED verte (InGaN) :L'anode et la cathode sont affectées aux broches 1 et 4.

Cette différence signifie qu'une seule empreinte PCB peut accueillir l'une ou l'autre couleur, mais le circuit de pilotage doit être connecté aux bonnes broches. Le dessin du contour du boîtier (implicite dans la fiche technique) doit toujours être consulté pour les dimensions exactes et le positionnement des pastilles.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure PCB

Un motif de pastilles (land pattern) est suggéré pour assurer un soudage correct et une stabilité mécanique. La conception des pastilles inclut généralement des découpes thermiques pour faciliter le soudage tout en fournissant une surface de cuivre suffisante pour la dissipation thermique et une adhérence solide. Suivre cette recommandation aide à prévenir l'effet "tombstoning" (soulèvement d'une extrémité pendant la refusion) et assure des soudures fiables.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

La fiche technique fait référence à la norme J-STD-020B pour les conditions de processus sans plomb. Un profil générique est suggéré avec des limites clés :

• Préchauffage :150°C à 200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes pour augmenter lentement la température et activer la flux.
• Température de crête :Maximum 260°C. Le temps au-dessus du liquidus (par exemple, 217°C) doit être contrôlé selon les spécifications de la pâte à souder.
• Durée de soudage à la crête :Maximum 10 secondes, et la refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.

Il est souligné que le profil optimal dépend de l'assemblage PCB spécifique, et une caractérisation est nécessaire.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, la température du fer à souder ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à un maximum de 3 secondes pour une seule opération uniquement. Une chaleur ou un temps excessif peut endommager le boîtier de la LED ou les fils de liaison internes.

6.3 Stockage et manipulation

Les LED sont sensibles à l'humidité. Les règles de stockage clés incluent :

• Emballage scellé :Stocker à ≤ 30°C et ≤ 70% HR. Utiliser dans l'année suivant la date de conditionnement sec.
• Emballage ouvert :Pour les composants retirés du sac barrière à l'humidité, l'ambiance doit être ≤ 30°C et ≤ 60% HR.
• Durée de vie en atelier :Il est recommandé de terminer la refusion IR dans les 168 heures (7 jours) après ouverture de l'emballage d'origine.
• Rebaking (séchage) :Si le temps d'exposition dépasse 168 heures, un séchage à environ 60°C pendant au moins 48 heures est requis avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "popcorning" (fissuration du boîtier pendant la refusion).

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est requis, seuls des solvants alcooliques spécifiés comme l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique doivent être utilisés à température normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille plastique ou le matériau du boîtier.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le produit est fourni standard en bande porteuse gaufrée avec une bande de couverture protectrice, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178mm) de diamètre. La quantité standard par bobine est de 3000 pièces. Une quantité d'emballage minimum de 500 pièces est disponible pour les commandes de reste. Les dimensions de la bande et de la bobine sont conformes aux spécifications ANSI/EIA-481, garantissant la compatibilité avec les chargeurs standards des équipements d'assemblage automatisé.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Circuits d'application typiques

La méthode de pilotage la plus courante est une source de tension (V_CC) en série avec une résistance limitant le courant (R_S). La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Par exemple, avec une alimentation de 5V, une V_Ftypique de 2.2V, et un I_Fsouhaité de 20mA : R_S= (5 - 2.2) / 0.02 = 140 Ω. La valeur standard la plus proche (par exemple, 150 Ω) serait choisie, réduisant légèrement le courant. La puissance nominale de la résistance doit être au moins I_F²* R_S.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (75mW max), une conception thermique appropriée prolonge la durée de vie de la LED. Assurez-vous que la pastille PCB recommandée est connectée à une surface de cuivre adéquate pour servir de dissipateur thermique. Évitez de fonctionner au courant maximal absolu (30mA continu) en continu dans des températures ambiantes élevées, car cela accélère la dépréciation du flux lumineux.

8.3 Protection contre la tension inverse

Comme le dispositif n'est pas conçu pour une polarisation inverse, l'intégration d'une protection est judicieuse dans les circuits où une tension inverse est possible (par exemple, dans des configurations LED tête-bêche ou avec des charges inductives). Une simple diode en parallèle avec la LED (cathode à anode) peut fournir cette protection.

9. Comparaison et différenciation techniques

La différenciation principale de la LTST-E212KRKGWT réside dans sa capacité bi-source (AlInGaP/InGaN) et bicolore au sein d'un boîtier CMS standardisé. Comparée aux LED monochromes, elle offre une flexibilité de conception. Face à d'autres LED bicolores, son utilisation de matériaux semi-conducteurs matures et efficaces (AlInGaP pour le rouge, InGaN pour le vert) se traduit généralement par une bonne efficacité lumineuse et des performances stables en température. Le large angle de vision de 120 degrés de sa lentille diffusante est une caractéristique clé par rapport aux LED à angle étroit, la rendant supérieure pour les applications nécessitant une visibilité sur une large zone.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 3.3V ou 5V ?

Réponse :Non, pas directement. Les broches GPIO des microcontrôleurs sont des sources de tension avec une capacité de fourniture/absorption de courant limitée (souvent 20-25mA). Connecter une LED directement risque de dépasser à la fois le courant maximum de la LED et la capacité de la broche GPIO, pouvant endommager les deux. Utilisez toujours une résistance limitant le courant en série ou un circuit de pilotage par transistor.

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

Réponse :La longueur d'onde de crête (λ_P) est la longueur d'onde unique à laquelle la distribution de puissance spectrale est maximale. La longueur d'onde dominante (λ_d) est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui, combinée à une référence blanche spécifiée, correspond à la couleur perçue de la LED. λ_dest plus étroitement liée à la perception humaine de la couleur.

10.3 Pourquoi les conditions de stockage sont-elles si strictes ?

Réponse :Le boîtier plastique de la LED peut absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut se vaporiser rapidement, créant une pression interne qui peut délaminer le boîtier ou fissurer la puce (effet "popcorning"). Les procédures strictes de stockage et de séchage contrôlent la teneur en humidité pour prévenir ce mode de défaillance.

11. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un routeur réseau nécessitant des indicateurs rouge (défaut/erreur) et vert (opérationnel/prêt) dans un espace très compact.

Mise en œuvre :L'utilisation de la LTST-E212KRKGWT permet d'utiliser une seule empreinte PCB pour les deux couleurs d'état. Le layout PCB inclut le motif de pastilles recommandé. Le firmware du microcontrôleur contrôle deux broches GPIO, chacune connectée via une résistance limitant le courant appropriée (par exemple, 150Ω pour une alimentation 5V) à la broche 1 (anode commune) de la LED. Une broche GPIO pilote la broche 3 (cathode rouge), et une autre pilote la broche 4 (cathode verte). Cette conception réduit de moitié l'espace PCB requis par rapport à l'utilisation de deux LED monochromes séparées et simplifie l'assemblage.

12. 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 se recombinent avec les trous de la région de type p au sein de la couche active. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé. La LTST-E212KRKGWT utilise l'AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour la lumière rouge et l'InGaN (Nitrures d'Indium Gallium) pour la lumière verte, chaque matériau étant choisi pour son efficacité et sa pureté de couleur dans son spectre respectif.

13. Tendances technologiques

La tendance générale pour les LED CMS comme celle-ci va vers une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt d'entrée électrique), une meilleure cohérence des couleurs grâce à un classement plus strict, et une miniaturisation encore plus poussée permettant des conceptions PCB à densité encore plus élevée. Il y a également un accent croissant sur une fiabilité améliorée dans des conditions de température et d'humidité plus élevées pour répondre aux normes automobiles et industrielles. La science des matériaux sous-jacente continue de progresser, avec des recherches en cours sur de nouveaux composés semi-conducteurs et nanostructures pour repousser les limites d'efficacité et permettre de nouvelles couleurs.