Fiche technique de la LED CMS LTST-E142TGKEKT - Boîtier 2.0x1.25x0.8mm - Tension 2.8-3.8V/1.7-2.5V - Puissance 76mW/75mW - Vert/Rouge - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'un composant LED à montage en surface conçu pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé. Le dispositif est particulièrement adapté aux applications à espace restreint dans un large éventail d'équipements électroniques. Sa taille miniature et sa compatibilité avec les procédés de fabrication modernes en font un choix polyvalent pour les fonctions d'indicateur et de rétroéclairage.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de ce composant incluent sa conformité aux directives RoHS, son conditionnement en bande standard de 8 mm sur bobine de 7 pouces pour placement automatisé, et sa pleine compatibilité avec les procédés de soudage par refusion infrarouge. Il est préconditionné aux normes de sensibilité à l'humidité JEDEC Niveau 3, garantissant la fiabilité lors de l'assemblage.

Les applications cibles sont diverses, couvrant les télécommunications, l'automatisation de bureau, les appareils électroménagers et l'équipement industriel. Les utilisations spécifiques incluent les indicateurs d'état, les luminaires de signalisation et de symboles, et le rétroéclairage de panneaux avant, où un éclairage compact et fiable est requis.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des caractéristiques électriques, optiques et thermiques du dispositif. Tous les paramètres sont spécifiés à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire.

2.1 Caractéristiques maximales absolues

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

• Dissipation de puissance (Pd) :76 mW (Vert), 75 mW (Rouge). C'est la puissance maximale que la LED peut dissiper en continu.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :80 mA pour les deux couleurs. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1 ms).
• Courant direct continu (I_F) :20 mA (Vert), 30 mA (Rouge). C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable.
• Plage de température :La plage de température de fonctionnement et de stockage est de -40°C à +100°C.

2.2 Caractéristiques thermiques

Comprendre les performances thermiques est crucial pour la fiabilité et la longévité.

• Température maximale de jonction (T_j) :115°C pour les deux couleurs. La jonction du semi-conducteur ne doit pas dépasser cette température.
• Résistance thermique, jonction-ambiante (R_θJA) :Les valeurs typiques sont 145 °C/W (Vert) et 155 °C/W (Rouge). Ce paramètre indique l'efficacité avec laquelle la chaleur est transférée de la jonction de la LED vers l'air ambiant. Une valeur plus basse signifie une meilleure dissipation thermique.

2.3 Caractéristiques électriques et optiques

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

• Intensité lumineuse (I_V) :Vert : 710-1540 mcd (min-max). Rouge : 140-420 mcd (min-max). Mesurée avec un filtre approximant la réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2) :Typiquement 120 degrés pour la LED verte. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur axiale.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :Typique 523 nm (Vert), 630 nm (Rouge).
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Vert : 515-530 nm. Rouge : 619-629 nm. Ceci définit la couleur perçue avec une tolérance de ±1 nm.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Typique 25 nm (Vert), 15 nm (Rouge). Indique la pureté spectrale de la lumière émise.
• Tension directe (V_F) :Vert : 2.8-3.8 V. Rouge : 1.7-2.5 V. Tolérance de ±0.1V. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée à 20mA.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 µA à V_R= 5V. Le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en inverse ; ce paramètre est uniquement pour référence de test infrarouge.

3. Explication du système de tri

Les dispositifs sont triés en catégories (bins) en fonction de paramètres optiques clés pour garantir la cohérence de couleur et de luminosité au sein d'un lot de production.

3.1 Tri par intensité lumineuse (I_V)

Les LED sont catégorisées par leur intensité lumineuse mesurée à 20mA.

Catégories de LED verte :

• V1 : 710 - 910 mcd
• V2 : 910 - 1185 mcd
• W1 : 1185 - 1540 mcd

Tolérance au sein de chaque catégorie : ±11%.

Catégories de LED rouge :

• R2 : 140 - 185 mcd
• S1 : 185 - 240 mcd
• S2 : 240 - 315 mcd
• T1 : 315 - 420 mcd

Tolérance au sein de chaque catégorie : ±11%.

3.2 Tri par longueur d'onde dominante (λ_d)

Pour la LED verte, les dispositifs sont également triés par longueur d'onde dominante pour contrôler la cohérence de couleur.

Catégories de longueur d'onde pour LED verte :

• AP : 515 - 520 nm
• AQ : 520 - 525 nm
• AR : 525 - 530 nm

Tolérance pour chaque catégorie de longueur d'onde : ±1 nm.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par ex., Figure 1 pour la distribution spectrale, Figure 5 pour l'angle de vision), leur interprétation typique est cruciale pour la conception.

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

La relation est exponentielle. Pour la LED verte, V_Fse situe typiquement entre ~2.8V et 3.8V à 20mA. Pour la LED rouge, V_Fest plus basse, entre ~1.7V et 2.5V à 20mA. Les concepteurs doivent utiliser des résistances de limitation de courant ou des pilotes appropriés en fonction de la tension d'alimentation et de la V_Fspécifique de la catégorie de LED utilisée.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

L'intensité lumineuse augmente généralement avec le courant direct mais pas de manière linéaire. Fonctionner au-dessus du courant direct continu recommandé (20mA/30mA) peut entraîner une dépréciation accélérée du flux lumineux, un décalage de couleur et une réduction de la durée de vie en raison d'une chaleur et d'une densité de courant excessives.

4.3 Caractéristiques en fonction de la température

La performance des LED dépend de la température. Typiquement, la tension directe (V_F) diminue avec l'augmentation de la température de jonction. Plus critique, l'intensité lumineuse diminue lorsque la température augmente. Une gestion thermique efficace (via la conception du CI, la surface de cuivre, etc.) est essentielle pour maintenir un flux lumineux stable et la longévité, surtout lors d'un fonctionnement proche des valeurs maximales.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier standard EIA. Les dimensions clés (en millimètres, tolérance ±0.2mm sauf indication) définissent son empreinte : longueur, largeur et hauteur. L'affectation spécifique des broches est : les broches 2 et 3 sont pour la puce LED verte (InGaN), et les broches 1 et 4 sont pour la puce LED rouge (AlInGaP). La lentille est transparente.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure sur CI

Un modèle de pastilles (land pattern) est fourni pour assurer un soudage correct et une stabilité mécanique. Respecter cette empreinte recommandée facilite la formation de bonnes soudures pendant la refusion, prévient l'effet "tombstoning" et aide à la dissipation thermique du boîtier LED vers le CI.

5.3 Identification de la polarité

L'orientation correcte est vitale. La fiche technique spécifie l'affectation des broches (Vert : broches 2,3 ; Rouge : broches 1,4). Le sérigraphie et l'empreinte sur le CI doivent clairement indiquer la cathode/anode ou l'emplacement de la broche 1 pour éviter les erreurs d'assemblage.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion infrarouge

Le composant est compatible avec les procédés de refusion infrarouge sans plomb (Pb-free). Un profil suggéré conforme à J-STD-020B est référencé. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150-200°C maximum.
• Temps au-dessus du liquidus :120 secondes maximum.
• Température de crête :260°C maximum.
• Temps à la crête :10 secondes maximum (maximum deux cycles de refusion).

Les profils doivent être caractérisés pour l'assemblage spécifique du CI.

6.2 Soudage manuel (fer à souder)

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est requise :

• Température du fer :300°C maximum.
• Temps de soudage :3 secondes maximum par joint.
• Limite :Un seul cycle de soudage pour éviter les dommages thermiques.

6.3 Conditions de stockage

La sensibilité à l'humidité est un facteur critique (JEDEC Niveau 3).

• Sac scellé :Stocker à ≤30°C et ≤70% HR. Utiliser dans l'année suivant la date de scellage du sac.
• Après ouverture du sac :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Il est recommandé de terminer la refusion IR dans les 168 heures (7 jours).
• Stockage prolongé (ouvert) :Stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.
• Rebaking (re-séchage) :Si exposé plus de 168 heures, sécher à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant soudage.

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage post-assemblage est requis, utiliser uniquement les solvants spécifiés. Immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Ne pas utiliser de produits chimiques non spécifiés.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le composant est fourni en bande porteuse gaufrée pour les machines de placement automatique.

• Largeur de bande :8 mm.
• Diamètre de bobine :7 pouces (178 mm).
• Quantité par bobine :4000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Standard de conditionnement :Conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. Les poches vides sont scellées avec une bande de couverture.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

La LED nécessite un mécanisme de limitation de courant. La méthode la plus simple est une résistance en série. La valeur de la résistance (R_s) est calculée comme suit : R_s= (V_alimentation- V_F) / I_F. Utiliser la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception conservatrice afin de garantir que I_Fne dépasse pas les limites même avec les tolérances des composants. Pour le dispositif bicolore, un contrôle de courant indépendant pour chaque canal de couleur est nécessaire pour un fonctionnement en couleur mixte ou alterné.

8.2 Considérations et précautions de conception

• Alimentation en courant :Toujours alimenter avec un courant constant ou utiliser une résistance en série. Ne jamais connecter directement à une source de tension.
• Gestion thermique :Maximiser la surface de cuivre connectée aux pastilles de la LED sur le CI pour servir de dissipateur thermique, en particulier pour les catégories haute luminosité ou un fonctionnement continu.
• Protection ESD :Bien que non explicitement déclaré comme sensible, manipuler avec des précautions ESD est une bonne pratique pour tous les dispositifs semi-conducteurs.
• Tension inverse :Le dispositif n'est pas conçu pour un fonctionnement en polarisation inverse. Assurer la polarité correcte dans le circuit.
• Champ d'application :Le composant est destiné aux équipements électroniques standard. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle (par ex., aviation, médical, systèmes de sécurité), une qualification spécifique et une consultation sont nécessaires.

9. Comparaison et différenciation technique

Cette LED CMS bicolore offre une solution compacte en un seul boîtier pour les applications nécessitant deux couleurs d'indicateur distinctes (Vert et Rouge), économisant de l'espace sur le CI par rapport à l'utilisation de deux LED monochromes séparées. L'utilisation d'InGaN pour le vert et d'AlInGaP pour le rouge fournit des couleurs efficaces et saturées. Sa compatibilité avec l'assemblage automatisé par refusion IR en grande série la différencie des LED nécessitant un soudage manuel ou à la vague. La structure de tri détaillée permet aux concepteurs de sélectionner des niveaux de cohérence adaptés à leurs objectifs de coût et de performance.

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

10.1 Puis-je alimenter simultanément les LED verte et rouge à leur courant nominal maximal ?

Non, pas à partir des mêmes broches. Les puces verte et rouge sont électriquement séparées, connectées à des paires de broches différentes (2,3 pour le Vert ; 1,4 pour le Rouge). Elles doivent être alimentées par des sources de courant indépendantes ou avec des résistances en série séparées. La dissipation de puissance totale du boîtier ne doit pas être dépassée, ce qui nécessiterait de considérer la chaleur combinée des deux puces si elles fonctionnent simultanément.

10.2 Pourquoi la tension directe est-elle différente pour le vert et le rouge ?

La tension directe est une propriété fondamentale de la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. La lumière verte de l'InGaN a une énergie de photon plus élevée (longueur d'onde plus courte) que la lumière rouge de l'AlInGaP, ce qui correspond à une largeur de bande interdite plus grande. Une largeur de bande interdite plus grande entraîne typiquement une tension directe plus élevée, expliquant la plage de V_Fplus élevée de la LED verte (2.8-3.8V) par rapport à la LED rouge (1.7-2.5V).

10.3 Que signifie "Préconditionnement au niveau JEDEC 3" ?

Cela signifie que le composant a été classé au Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) 3 selon les normes JEDEC. Cela indique que le dispositif peut être exposé aux conditions d'atelier (≤30°C/60% HR) jusqu'à 168 heures (7 jours) après l'ouverture du sac protecteur contre l'humidité sans nécessiter de séchage avant le soudage par refusion. Dépasser cette durée de vie en atelier nécessite la procédure de séchage décrite dans la section stockage.

10.4 Comment interpréter les codes de tri d'intensité lumineuse (V1, W1, R2, T1, etc.) ?

Ce sont des étiquettes arbitraires attribuées à des plages spécifiques de flux lumineux mesuré. Par exemple, une LED verte de la catégorie "W1" aura une intensité comprise entre 1185 et 1540 mcd lorsqu'elle est alimentée à 20mA. Commander un code de catégorie spécifique garantit de recevoir des LED dont la luminosité se situe dans cette plage définie, favorisant la cohérence de l'apparence de votre produit.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Indicateur double état pour un routeur réseau
Un concepteur a besoin d'un seul composant pour afficher "Alimentation/Activité" (Vert) et "Défaut/Alerte" (Rouge) sur le panneau avant d'un routeur. L'utilisation du LTST-E142TGKEKT économise de l'espace. Les broches GPIO du microcontrôleur pilotent chaque couleur via des résistances de limitation de courant séparées. La LED verte (alimentée depuis la broche 2, avec la broche 3 à la masse) indique un fonctionnement normal avec une lumière fixe ou clignotante. La LED rouge (alimentée depuis la broche 1, avec la broche 4 à la masse) s'allume en cas d'erreur système. L'angle de vision de 120 degrés assure une visibilité sur un large champ. Le concepteur sélectionne une catégorie d'intensité moyenne (par ex., V2 pour le Vert, S1 pour le Rouge) pour une luminosité adéquate sans consommation excessive. La conception du CI suit le modèle de pastilles recommandé et inclut une large liaison thermique connectée à un plan de masse.

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 du matériau de type n se recombinent avec les trous du matériau de type p dans la région 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 des matériaux semi-conducteurs utilisés. Dans ce composant, le Nitrure de Gallium Indium (InGaN) est utilisé pour l'émetteur vert, et le Phosphure d'Aluminium Indium Gallium (AlInGaP) est utilisé pour l'émetteur rouge, chacun choisi pour son efficacité et ses caractéristiques de couleur dans leurs régions spectrales respectives.

13. Tendances technologiques

Le domaine des LED CMS continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), un rendu des couleurs amélioré et une plus grande miniaturisation. Il existe une tendance à intégrer plusieurs puces de couleur (RGB, RGBW) dans un seul boîtier pour des applications à blanc réglable ou en couleur complète. De plus, les progrès dans les matériaux de boîtier et les techniques de gestion thermique repoussent les limites de la densité de puissance et de la fiabilité, permettant aux LED CMS d'être utilisées dans des applications de plus en plus exigeantes, y compris l'éclairage automobile et les indicateurs industriels spécialisés. La quête de durabilité met également l'accent sur les matériaux et procédés ayant un impact environnemental réduit.