Fiche technique LED CMS LTST-E142KGKEKT - Boîtier 2.0x1.25x0.8mm - Tension 1.7-2.5V - Puissance 75mW - Bicolore Vert/Rouge - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications du LTST-E142KGKEKT, une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS). Ce composant intègre deux puces LED distinctes dans un seul boîtier compact : l'une émettant de la lumière verte et l'autre de la lumière rouge. L'objectif de conception principal est de fournir une solution fiable et économe en espace pour l'indication d'état, le rétroéclairage et l'éclairage symbolique dans les assemblages électroniques modernes.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Le dispositif est conçu pour les processus d'assemblage automatisés, avec une compatibilité avec le soudage par refusion infrarouge et les équipements standard de pick-and-place. Son empreinte miniature le rend adapté aux applications où l'espace sur la carte est limité. Les marchés cibles clés incluent les infrastructures de télécommunications (par exemple, commutateurs réseau, routeurs), l'électronique grand public (ordinateurs portables, appareils mobiles), les équipements de bureautique, les appareils électroménagers et les panneaux de contrôle industriel. Sa fonction principale est de servir d'indicateur visuel d'état ou de signal.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Les sections suivantes fournissent une analyse détaillée des limites opérationnelles et des caractéristiques de performance du dispositif dans des conditions de test standard (Ta=25°C).

2.1 Caractéristiques absolues maximales

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti. Pour les deux puces, verte et rouge : le courant continu direct maximal est de 30 mA ; le courant direct crête (en conditions pulsées : cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) est de 80 mA ; et la dissipation de puissance maximale est de 75 mW. Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement et de stockage de -40°C à +100°C.

La gestion thermique est cruciale pour la longévité et la stabilité des performances des LED. La température de jonction maximale admissible (Tj) pour les deux puces est de 115°C. La résistance thermique typique de la jonction à l'ambiance (Rθja) est de 155 °C/W. Ce paramètre indique l'efficacité avec laquelle le boîtier peut dissiper la chaleur ; une valeur plus basse est préférable. Dépasser la température de jonction maximale accélérera la dépréciation du flux lumineux et peut entraîner une défaillance catastrophique.

2.3 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à un courant de test standard de 20 mA. L'intensité lumineuse (Iv) pour la puce verte varie d'un minimum de 56 mcd à un maximum de 180 mcd. Pour la puce rouge, la plage est de 140 mcd à 420 mcd. L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle total pour lequel l'intensité chute à la moitié de sa valeur axiale, est typiquement de 120 degrés, indiquant un diagramme d'émission large.

La longueur d'onde dominante (λd), qui définit la couleur perçue, est spécifiée pour la puce verte entre 564 nm et 576 nm, et pour la puce rouge entre 616 nm et 626 nm. La tension directe (Vf) pour les deux couleurs varie de 1,7 V à 2,5 V à 20 mA. Le courant inverse (Ir) est spécifié à un maximum de 10 µA lorsqu'une tension inverse (Vr) de 5V est appliquée. Il est crucial de noter que le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; cette condition de test est uniquement à titre informatif.

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité de la production, les LED sont triées en catégories de performance. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de luminosité et de couleur.

3.1 Tri par intensité lumineuse (Iv)

Les puces LED vertes sont classées en cinq catégories d'intensité : P2 (56-71 mcd), Q1 (71-90 mcd), Q2 (90-112 mcd), R1 (112-140 mcd) et R2 (140-180 mcd). Les puces LED rouges sont classées en quatre catégories : P (140-185 mcd), Q (185-240 mcd), R (240-315 mcd) et S (315-420 mcd). Une tolérance de ±11 % est appliquée à l'intérieur de chaque catégorie.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante (WD)

Pour la LED verte, les catégories de longueur d'onde dominante sont définies comme G1 (564-568 nm), G2 (568-572 nm) et G3 (572-576 nm). La tolérance pour chaque catégorie de longueur d'onde est de ±1 nm. Les informations de tri pour la longueur d'onde dominante de la LED rouge ne sont pas explicitement détaillées dans l'extrait fourni, mais suivent un principe similaire de contrôle strict de la longueur d'onde.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans le document (par exemple, Figure 1 pour le spectre de sortie, Figure 5 pour l'angle de vision), les caractéristiques typiques peuvent être déduites des données tabulées. La relation entre le courant direct (If) et la tension directe (Vf) est non linéaire, typique d'une diode. L'intensité lumineuse est directement proportionnelle au courant direct jusqu'aux limites maximales spécifiées. Les performances se dégraderont à mesure que la température de jonction augmente ; par conséquent, la conception thermique de l'application est primordiale pour maintenir le flux lumineux et le point de couleur spécifiés tout au long de la durée de vie du dispositif.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et assignation des broches

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier CMS standard de l'industrie. Les dimensions clés incluent une taille de corps d'environ 2,0 mm de longueur et 1,25 mm de largeur, avec une hauteur typique de 0,8 mm. Les tolérances sont de ±0,2 mm sauf indication contraire. L'assignation des broches est critique pour un fonctionnement correct : les broches 2 et 3 sont assignées à la puce verte AlInGaP, tandis que les broches 1 et 4 sont assignées à la puce rouge AlInGaP. La lentille est transparente.

5.2 Configuration recommandée des plots de soudure sur CI

Un motif de pastilles recommandé (empreinte) pour le circuit imprimé est fourni pour garantir une soudure fiable et un alignement mécanique correct. Respecter cette conception minimise l'effet "tombstoning" et assure un transfert thermique optimal du boîtier LED vers le CI.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Conditions de soudage par refusion IR

Le dispositif est compatible avec les processus de soudure sans plomb (Pb-free). Un profil de refusion infrarouge (IR) suggéré est fourni, conforme à la norme J-STD-020B. Les paramètres clés incluent une température de préchauffage de 150-200°C, une température de corps maximale ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus du liquidus (TAL) adapté à l'assemblage spécifique de la carte. Le temps total de soudure à la température de pic doit être limité à un maximum de 10 secondes, et la refusion doit être effectuée au maximum deux fois.

6.2 Stockage et manipulation

Les LED sont sensibles à l'humidité. Lorsqu'elles sont stockées dans leur sac d'origine étanche à l'humidité avec dessiccant, elles doivent être conservées à ≤30°C et ≤70% HR et utilisées dans un délai d'un an. Une fois le sac ouvert, la "durée de vie au sol" est de 168 heures (7 jours) dans des conditions ne dépassant pas 30°C et 60% HR (niveau JEDEC 3). Si elles sont exposées au-delà de cette période, un séchage à environ 60°C pendant au moins 48 heures est requis avant la soudure pour éviter les fissures "popcorn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudure est nécessaire, seuls des solvants à base d'alcool spécifiés tels que l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique doivent être utilisés. Les LED doivent être immergées à température normale pendant moins d'une minute. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager la résine époxy du boîtier ou la lentille.

7. Conditionnement et informations de commande

Les dispositifs sont fournis conditionnés pour l'assemblage automatisé. Ils sont montés sur une bande porteuse de 8 mm de large et enroulés sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine complète contient 4000 pièces. La bande est scellée avec une bande de couverture pour protéger les composants. Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED bicolore est idéale pour les applications nécessitant une indication à plusieurs états. Par exemple, elle peut afficher le vert pour "sous tension/prêt", le rouge pour "défaut/veille", ou les deux pour un mode spécifique. Les utilisations courantes incluent les indicateurs d'état sur les équipements réseau, les alimentations et l'électronique grand public ; le rétroéclairage pour les inscriptions ou boutons de panneau avant ; et les luminaires de signalisation de faible niveau.

8.2 Considérations de conception

Limitation de courant :

Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire pour chaque puce LED pour éviter de dépasser le courant direct maximal. La valeur de la résistance est calculée en fonction de la tension d'alimentation (Vs), de la tension directe de la LED (Vf) au courant souhaité, et du courant cible (If) : R = (Vs - Vf) / If. Utilisez toujours la Vf maximale de la fiche technique pour une conception conservatrice.Conception thermique :
Assurez-vous d'une surface de cuivre adéquate sur le CI (dégagement thermique) connectée aux plots de la LED pour aider à dissiper la chaleur, surtout si le fonctionnement est proche des valeurs maximales.Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :
Bien que non explicitement indiqué, les précautions standard de manipulation ESD doivent être observées pendant l'assemblage.9. Comparaison et différenciation technique

Le principal différentiateur de ce composant est l'intégration de deux puces LED monochromatiques distinctes (AlInGaP pour les deux couleurs) dans un seul boîtier CMS miniature. La technologie AlInGaP offre une efficacité lumineuse élevée et une bonne saturation des couleurs pour les teintes rouges et ambre/vertes par rapport aux technologies plus anciennes. L'angle de vision de 120 degrés fournit un diagramme d'émission large adapté aux applications de panneau avant. La conception à deux puces économise de l'espace sur la carte et simplifie l'assemblage par rapport à l'utilisation de deux LED monochromes séparées.

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

Q : Puis-je alimenter les LED verte et rouge simultanément à leur plein 20 mA chacune ?

A : Oui, mais vous devez considérer la dissipation de puissance totale. À 20 mA, si nous supposons une Vf typique de 2,1V pour chacune, la puissance totale serait de (2,1V * 0,02A)*2 = 84 mW. Cela dépasse la dissipation de puissance absolue maximale de 75 mW par puce (mais notez, la spécification est par puce, pas pour la somme du boîtier ; le couplage thermique doit être considéré). Il est plus sûr de déclasser le courant ou d'utiliser un fonctionnement pulsé pour rester dans les limites thermiques.
Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

A : La longueur d'onde de crête (λp) est la longueur d'onde au point le plus haut de la courbe de distribution spectrale de puissance de la LED. La longueur d'onde dominante (λd) est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente la longueur d'onde unique d'une lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur que la LED. λd est plus pertinente pour la couleur perçue.
Q : Pourquoi la spécification du courant inverse est-elle importante si je ne dois pas l'utiliser en inverse ?

A : Le test de courant inverse (typiquement à 5V) est un test de qualité et de fuite. Un courant inverse élevé peut indiquer des défauts potentiels dans la jonction semi-conductrice.
11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario :

Conception d'un indicateur à double état pour un appareil alimenté par USB 5V. La LED verte doit indiquer "actif", et la LED rouge doit indiquer "en charge/erreur".Étapes de conception :
Sélection du courant :
1. Choisissez un courant de commande de 15 mA pour une bonne luminosité tout en conservant une marge de sécurité en dessous du maximum de 30 mA.Calcul de la résistance pour la LED verte :
2. En utilisant une Vf_verte typique de 2,1V et Vs=5V. R_verte = (5V - 2,1V) / 0,015A ≈ 193 Ω. Utilisez la valeur standard la plus proche, par exemple 200 Ω.Calcul de la résistance pour la LED rouge :
3. En utilisant une Vf_rouge typique de 2,0V. R_rouge = (5V - 2,0V) / 0,015A = 200 Ω.Implantation sur CI :
4. Placez la LED et ses résistances de limitation de courant proches les unes des autres. Utilisez la configuration de plots recommandée dans la fiche technique. Incluez une modeste zone de cuivre connectée aux plots de cathode pour la dissipation thermique.Contrôle logiciel :
5. Utilisez les broches GPIO d'un microcontrôleur pour contrôler indépendamment l'anode de chaque LED (avec les résistances en série).12. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes sont des dispositifs à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n se recombinent avec les trous de la région de type p dans la couche active. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par le gap énergétique du matériau semi-conducteur utilisé. Le LTST-E142KGKEKT utilise du Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP) pour ses deux puces, rouge et verte, un système de matériau connu pour sa haute efficacité dans le spectre du rouge au vert-jaune. Le boîtier en résine époxy transparente agit comme une lentille, façonnant le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances technologiques

La tendance générale des LED d'indication CMS continue vers une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique), des tailles de boîtier plus petites pour une densité accrue, et une meilleure uniformité des couleurs grâce à un tri plus strict. Il y a également un accent sur l'amélioration de la fiabilité sous les profils de refusion à plus haute température requis pour le soudage sans plomb. L'intégration de plusieurs puces ou même de puces de couleurs différentes dans un seul boîtier, comme on le voit dans ce dispositif, répond au besoin d'indicateurs multifonctionnels dans des conceptions compactes. La recherche fondamentale en science des matériaux vise à développer des composés semi-conducteurs plus efficaces et stables sur tout le spectre visible.

The general trend in SMD indicator LEDs continues toward higher luminous efficacy (more light output per electrical watt), smaller package sizes for increased density, and improved color consistency through tighter binning. There is also a focus on enhancing reliability under higher temperature reflow profiles required for lead-free soldering. The integration of multiple chips or even different colored chips in a single package, as seen in this device, addresses the need for multifunctional indicators in compact designs. The underlying material science research aims to develop more efficient and stable semiconductor compounds across the visible spectrum.