Fiche technique LED SMD LTST-C216TGKT - 3,2x1,6x1,2mm - 3,2V Typ - 76mW - Lentille transparente Lumière verte - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes du LTST-C216TGKT, une lampe LED de type composant monté en surface (CMS). Ce composant est conçu pour l'assemblage automatisé sur carte de circuit imprimé (PCB) et convient aux applications où l'espace est une contrainte critique. La LED utilise une puce semi-conductrice ultra-lumineuse à base de Nitrure de Gallium-Indium (InGaN) pour produire une lumière verte, logée dans un boîtier à lentille transparente.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent sa conformité à la directive sur la restriction des substances dangereuses (RoHS), sa haute intensité lumineuse et sa compatibilité de conception avec les procédés d'assemblage industriels standards. Elle est conditionnée sur bande de 8mm enroulée sur bobine de 7 pouces de diamètre, conforme aux normes de l'Electronic Industries Alliance (EIA), ce qui la rend idéale pour la fabrication automatisée en grande série par placement automatique.

Les applications cibles couvrent un large éventail d'équipements électroniques grand public et industriels. Les marchés clés incluent les équipements de télécommunication (ex. : téléphones sans fil et cellulaires), les dispositifs informatiques portables (ex. : ordinateurs portables), les systèmes d'infrastructure réseau, divers appareils électroménagers et les applications de signalisation ou d'affichage intérieur. Ses fonctions principales dans ces systèmes sont l'indication d'état, le rétroéclairage de clavier, l'intégration dans des micro-affichages et l'illumination générale de signaux ou symboles.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les performances du LTST-C216TGKT sont définies dans des conditions environnementales et électriques spécifiques, principalement 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. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti et doit être évité.

• Dissipation de puissance (Pd) :76 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant de crête en direct (I_F(PEAK)) :100 mA. Ce courant n'est autorisé qu'en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms.
• Courant continu en direct (I_F) :20 mA. C'est le courant maximum recommandé pour un fonctionnement continu en courant continu.
• Plage de température de fonctionnement :-20°C à +80°C. Le dispositif est conçu pour fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-30°C à +100°C.
• Condition de soudure par refusion infrarouge :Supporte une température de pic de 260°C pendant un maximum de 10 secondes, ce qui est critique pour les procédés d'assemblage sans plomb.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test standard (I_F= 20mA, Ta=25°C sauf indication contraire).

• Intensité lumineuse (I_V) :S'étend d'un minimum de 71,0 millicandelas (mcd) à un maximum de 450,0 mcd. L'intensité est mesurée à l'aide d'une combinaison capteur/filtre qui se rapproche de la courbe de réponse photopique standard (œil humain) de la CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur mesurée sur l'axe central (0 degré). Cela indique un diagramme de rayonnement large.
• Longueur d'onde d'émission de pic (λ_P) :530 nanomètres (nm). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :525 nm. Dérivée du diagramme de chromaticité CIE, cette longueur d'onde unique représente le mieux la couleur perçue (verte) de la LED par l'œil humain.
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :35 nm. Ce paramètre indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise, mesurée comme la largeur à mi-hauteur de l'intensité maximale.
• Tension directe (V_F) :Typiquement 3,2V, avec une plage de 2,80V à 3,60V lorsqu'elle est parcourue par un courant de 20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit.
• Courant inverse (I_R) :Maximum de 10 microampères (μA) lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5V est appliquée. Le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse.

3. Explication du système de classement par bacs

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en catégories de performance ou "bacs" basés sur des paramètres clés. Le LTST-C216TGKT utilise un système de tri tridimensionnel.

3.1 Tri par tension directe (V_F)

Les LED sont catégorisées par leur chute de tension directe à 20mA. Ceci est crucial pour concevoir les circuits de limitation de courant et assurer une luminosité uniforme dans les réseaux en parallèle.

• Code de bac D7 : V_F= 2,80V à 3,00V
• Code de bac D8 : V_F= 3,00V à 3,20V
• Code de bac D9 : V_F= 3,20V à 3,40V
• Code de bac D10 : V_F= 3,40V à 3,60V

La tolérance dans chaque bac est de ±0,1V.

3.2 Tri par intensité lumineuse (I_V)

Ce tri classe les LED en fonction de leur puissance lumineuse, mesurée en millicandelas.

• Code de bac Q : I_V= 71,0 mcd à 112,0 mcd
• Code de bac R : I_V= 112,0 mcd à 180,0 mcd
• Code de bac S : I_V= 180,0 mcd à 280,0 mcd
• Code de bac T : I_V= 280,0 mcd à 450,0 mcd

La tolérance dans chaque bac est de ±15%.

3.3 Tri par teinte (Longueur d'onde dominante)

Cette classification assure l'uniformité de couleur en regroupant les LED ayant des longueurs d'onde dominantes similaires.

• Code de bac AP : λ_d= 520,0 nm à 525,0 nm
• Code de bac AQ : λ_d= 525,0 nm à 530,0 nm
• Code de bac AR : λ_d= 530,0 nm à 535,0 nm

La tolérance dans chaque bac est de ±1 nm.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique, les courbes de performance typiques pour ce type de LED fournissent des informations critiques aux ingénieurs de conception.

4.1 Caractéristique Courant vs. Tension (I-V)

La courbe I-V est non linéaire, similaire à une diode standard. La tension directe (V_F) présente un coefficient de température positif, ce qui signifie qu'elle diminue légèrement lorsque la température de jonction augmente pour un courant donné. La courbe montre une caractéristique de seuil abrupte au-dessus de la tension de seuil.

4.2 Intensité lumineuse relative vs. Courant direct

Cette courbe montre généralement une relation quasi-linéaire entre le courant direct (I_F) et la puissance lumineuse (I_V) dans la plage de fonctionnement recommandée (jusqu'à 20mA). Faire fonctionner la LED au-delà de ses valeurs maximales absolues peut entraîner une baisse d'efficacité super-linéaire et une dégradation accélérée.

4.3 Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante

La puissance lumineuse d'une LED InGaN diminue généralement lorsque la température ambiante (et par conséquent, de jonction) augmente. Cette courbe de déclassement est essentielle pour les applications fonctionnant à haute température ambiante afin de garantir le maintien d'une luminosité suffisante.

4.4 Distribution spectrale

La courbe de sortie spectrale est centrée autour de la longueur d'onde de pic de 530 nm avec une demi-largeur caractéristique de 35 nm, définissant l'émission de couleur verte. La forme est typiquement gaussienne.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme à un profil de boîtier CMS standard. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance générale de ±0,1 mm sauf indication contraire. Le boîtier comporte une lentille transparente. La cathode est généralement identifiée par un marqueur visuel tel qu'une encoche, un point vert ou un coin coupé sur le boîtier, qui doit être recoupé avec l'empreinte PCB recommandée.

5.2 Schéma recommandé des plots de fixation sur PCB

Un diagramme de pastilles est fourni pour assurer une formation correcte des joints de soudure et une stabilité mécanique. Respecter cette empreinte recommandée est essentiel pour réussir la soudure par refusion et éviter le phénomène de "tombstoning" (composant dressé sur la tranche). La conception inclut généralement des connexions de décharge thermique pour gérer la dissipation de chaleur pendant le soudage.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion infrarouge

Le dispositif est entièrement compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge (IR), qui est la norme pour l'assemblage en surface. Un profil de température spécifique est recommandé pour les pâtes à souder sans plomb :

• Zone de préchauffage :Montée en température jusqu'à 150-200°C.
• Temps de maintien/préchauffage :Maximum 120 secondes pour activer le flux et égaliser la température de la carte.
• Température de pic :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus (TAL) :Le corps du composant doit être exposé à la température de pic pendant un maximum de 10 secondes. La LED peut supporter ce cycle de refusion un maximum de deux fois.

Ces paramètres sont conformes aux normes industrielles JEDEC courantes pour les dispositifs montés en surface.

6.2 Soudage manuel

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

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Temps de soudage :Maximum 3 secondes par joint de soudure.
• Limite :Le soudage manuel ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter les dommages thermiques au boîtier époxy et à la puce semi-conductrice.

6.3 Nettoyage

Le nettoyage après soudure doit être effectué avec soin. Seuls les solvants à base d'alcool spécifiés doivent être utilisés, tels que l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique (IPA). La LED doit être immergée à température ambiante normale pendant moins d'une minute. Les nettoyants chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager la lentille plastique et le matériau du boîtier.

6.4 Conditions de stockage et de manipulation

Sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD) :La LED est sensible aux décharges électrostatiques et aux courants de surtension. Des précautions ESD appropriées sont obligatoires pendant la manipulation. Cela inclut l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de gants antistatiques et de s'assurer que tous les postes de travail et équipements sont correctement mis à la terre.

Sensibilité à l'humidité :Le boîtier a un niveau de sensibilité à l'humidité (MSL). Comme indiqué, si le sachet scellé étanche à l'humidité d'origine est ouvert, les composants doivent être soumis à la soudure par refusion IR dans un délai d'une semaine (MSL 3). Pour un stockage au-delà d'une semaine en dehors de l'emballage d'origine, les composants doivent être stockés dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans une atmosphère d'azote. Les composants stockés dans ces conditions pendant plus d'une semaine nécessitent un séchage à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant l'assemblage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter le phénomène de "popcorning" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

Stockage général :Pour les emballages non ouverts, stocker à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR), avec une durée de conservation recommandée d'un an à partir du code date. Pour les emballages ouverts, l'environnement ne doit pas dépasser 30°C et 60% HR.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée standard pour l'assemblage automatisé.

• Largeur de bande :8 mm.
• Diamètre de la bobine :7 pouces (178 mm).
• Quantité par bobine :3000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Scellement des alvéoles :Les alvéoles vides sont scellées avec une bande de couverture supérieure.
• Composants manquants :Un maximum de deux LED manquantes consécutives est autorisé selon la spécification de la bande.

Ces spécifications sont conformes aux normes ANSI/EIA-481.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Circuits d'application typiques

La LED doit être pilotée par une source de courant constant ou, plus couramment, par une résistance de limitation de courant en série avec une source de tension. La valeur de la résistance série (R_S) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_S= (V_ALIMENTATION- V_F) / I_F. En utilisant la V_Ftypique de 3,2V et un I_Fsouhaité de 20mA avec une alimentation de 5V, R_S= (5V - 3,2V) / 0,02A = 90 Ohms. Une résistance standard de 91 Ohm ou 100 Ohm serait appropriée, dissipant également (5V-3,2V)*0,02A = 36mW de puissance.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (76mW max), une gestion thermique efficace via le PCB reste importante pour la fiabilité à long terme et le maintien d'une puissance lumineuse constante. La conception recommandée des pastilles PCB aide à évacuer la chaleur de la jonction de la LED. Dans les applications à haute température ambiante ou où plusieurs LED sont regroupées de manière dense, des considérations de conception thermique supplémentaires pour le PCB peuvent être nécessaires.

8.3 Considérations de conception optique

Le large angle de vision de 130 degrés rend cette LED adaptée aux applications nécessitant une illumination de grande surface ou une visibilité sous de grands angles, comme les indicateurs d'état. Pour les applications nécessitant un faisceau plus focalisé, des optiques secondaires (ex. : lentilles, guides de lumière) devraient être conçues et placées sur la LED.

8.4 Limitations d'application et avertissements

Ce composant est destiné à être utilisé dans des équipements électroniques commerciaux et industriels standards. Il n'est pas conçu ou qualifié pour des applications critiques pour la sécurité où une défaillance pourrait directement mettre en danger la vie ou la santé. Ces applications incluent, sans s'y limiter, les systèmes d'aviation, les contrôles de transport, les dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales et les équipements de sécurité critiques. Pour ces applications, des composants avec les certifications de sécurité appropriées doivent être sélectionnés.

9. Comparaison et différenciation techniques

Le LTST-C216TGKT se positionne sur le marché des LED vertes CMS standard. Ses principaux points de différenciation sont sa combinaison d'une intensité lumineuse typique élevée (jusqu'à 450 mcd) avec une taille de boîtier standard, sa conformité RoHS pour l'accès au marché mondial, et sa compatibilité éprouvée avec les procédés de refusion à haute température sans plomb. Le tri tridimensionnel (V_F, I_V, λ_d) offre aux concepteurs la possibilité de sélectionner des composants pour des applications nécessitant un appariement serré des paramètres, comme dans les réseaux multi-LED ou les affichages où l'uniformité de couleur et de luminosité est primordiale.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de pic et la Longueur d'onde dominante ?

La Longueur d'onde de pic (λ_P) est la longueur d'onde physique à laquelle la LED émet le plus de puissance optique. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée à partir de la colorimétrie qui représente la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur que la sortie de la LED pour l'œil humain. Pour les LED vertes, λ_dest souvent légèrement plus courte ("plus bleue") que λ_Pen raison de la forme de la courbe de sensibilité de l'œil.

10.2 Puis-je piloter cette LED avec une source de tension constante ?

Non, ce n'est pas recommandé. Une LED est un dispositif piloté en courant. Sa tension directe a une tolérance et varie avec la température. La connecter directement à une source de tension, même à sa V_Ftypique, entraînerait un courant non contrôlé qui pourrait facilement dépasser la valeur maximale et détruire le dispositif. Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série ou un circuit pilote à courant constant dédié.

10.3 Pourquoi la sensibilité à l'humidité lors du stockage et de la manipulation est-elle importante ?

Les boîtiers plastiques CMS peuvent absorber l'humidité de l'atmosphère. Pendant le processus de soudure par refusion à haute température, cette humidité piégée se transforme rapidement en vapeur, créant une pression interne élevée. Cela peut provoquer une délamination à l'intérieur du boîtier ou une défaillance catastrophique comme une fissuration ("popcorning"), entraînant des problèmes de fiabilité immédiats ou latents. Suivre les directives MSL prévient cela.

10.4 Comment interpréter les codes de bac lors de la commande ?

Lors de la spécification de cette LED pour achat, vous pouvez demander des codes de bac spécifiques pour V_F, I_V, et λ_dpour garantir que les caractéristiques de performance correspondent aux exigences de votre conception. Par exemple, demander les bacs D8 (V_F), T (I_V), et AQ (λ_d) sélectionnerait des LED avec une tension directe autour de 3,1V, une luminosité très élevée et une longueur d'onde dominante centrée à 527,5 nm.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

11.1 Étude de cas : Panneau indicateur multi-LED

Considérons la conception d'un panneau avec 20 LED vertes pour indiquer l'état opérationnel de divers sous-systèmes dans un routeur réseau. L'uniformité de la luminosité et de la couleur est critique pour l'expérience utilisateur.

Étapes de conception :

1. Réglage du courant :Choisir I_F= 15 mA (en dessous du max de 20mA) pour garantir une longue durée de vie et fournir une marge de sécurité. Cela réduit également la consommation d'énergie et la génération de chaleur.
2. Circuit de pilotage :Utiliser un rail commun de 3,3V. Calculer la résistance série : R_S= (3,3V - 3,2V) / 0,015A ≈ 6,7 Ohms. Utiliser une résistance standard de 6,8 Ohm. Vérifier la puissance de la résistance : P = I²R = (0,015)²*6,8 ≈ 1,5 mW.
3. Assurer l'uniformité :Pour obtenir un aspect uniforme, spécifiez un tri serré lors de la commande. Demandez que toutes les LED proviennent d'un même bac d'intensité lumineuse (ex. : Bac S) et d'un même bac de teinte (ex. : Bac AQ). Le bac de tension directe est moins critique pour l'uniformité visuelle lors de l'utilisation de résistances série individuelles.
4. Implantation PCB :Suivre l'empreinte de pastilles recommandée. Router les pistes pour fournir des chemins de courant égaux à chaque LED. Inclure un plan de masse suffisant pour la dissipation thermique.
5. Assemblage :Suivre précisément le profil de refusion IR. Si les panneaux sont assemblés par lots, assurez-vous que les composants des bobines ouvertes sont utilisés dans la fenêtre d'une semaine ou sont correctement séchés.

Cette approche aboutit à un panneau indicateur fiable et d'apparence professionnelle avec des performances cohérentes sur toutes les unités.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTST-C216TGKT est une source de lumière semi-conductrice basée sur le principe de l'électroluminescence dans un matériau à bande interdite directe. La région active utilise un semi-conducteur composé de Nitrure de Gallium-Indium (InGaN). Lorsqu'une tension de polarisation directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Là, ils se recombinent, libérant 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 InGaN, qui est conçue pour être d'environ 2,34 eV, correspondant à une lumière verte autour de 530 nm. La lentille époxy transparente encapsule la puce semi-conductrice, fournit une protection mécanique et façonne le diagramme de sortie lumineuse.

13. Tendances technologiques et contexte

Ce composant représente une technologie mature et largement adoptée dans le domaine plus large de l'éclairage à semi-conducteurs. Les LED à base d'InGaN sont la norme pour produire de la lumière bleue et verte. Les principales tendances actuelles de l'industrie qui fournissent un contexte pour ce dispositif incluent :

• Efficacité accrue :La R&D continue vise à améliorer l'efficacité quantique interne (IQE) et l'efficacité d'extraction de la lumière (LEE) des LED InGaN, conduisant à une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par watt électrique).
• Miniaturisation :La tendance vers des électroniques plus petites et plus denses pousse vers des LED dans des empreintes de boîtier encore plus petites tout en maintenant ou en améliorant la puissance optique.
• Fiabilité améliorée :Les améliorations dans les matériaux de boîtier, les techniques de fixation des puces et la technologie des phosphores (pour les LED blanches) visent à prolonger la durée de vie opérationnelle et la stabilité dans des conditions difficiles.
• Intégration intelligente :Une tendance croissante est l'intégration de circuits de contrôle, de capteurs ou d'interfaces de communication directement avec les boîtiers LED, dépassant le stade de simples composants discrets.

Le LTST-C216TGKT, avec sa conformité RoHS, sa compatibilité refusion et son tri détaillé, est un produit conçu pour répondre aux exigences actuelles d'une fabrication électronique efficace, fiable et en grande série.