Fiche technique de la LED CMS LTST-C990KSKT-BL - Dimensions 3,2x2,8x1,9mm - Tension 1,8-2,4V - Puissance 62,5mW - Jaune - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes de la LTST-C990KSKT-BL, une lampe LED de type composant monté en surface (CMS). Conçue pour l'assemblage automatisé sur carte de circuit imprimé (PCB), ce composant est idéal pour les applications où l'espace est limité, dans un large éventail d'appareils électroniques grand public et industriels.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent son encombrement miniature, sa haute luminosité issue d'une puce semi-conductrice AlInGaP, et sa pleine compatibilité avec les machines de placement automatique et les processus de soudage par refusion infrarouge (IR). Elle est conçue pour être conforme aux normes RoHS. Ses applications cibles sont variées, englobant les équipements de télécommunication (ex. : téléphones sans fil et cellulaires), les appareils de bureautique comme les ordinateurs portables, les systèmes réseau, les appareils électroménagers, et l'éclairage de signalisation ou de symboles intérieurs. Les utilisations spécifiques incluent le rétroéclairage de clavier, les indicateurs d'état, les micro-affichages et les luminaires de signalisation généraux.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Les sections suivantes détaillent les paramètres électriques, optiques et thermiques critiques qui définissent les limites de performance de la LED.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs spécifient les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées au fonctionnement normal. À une température ambiante (Ta) de 25°C : Le courant continu direct maximal (IF) est de 25 mA. Le composant peut supporter un courant direct de crête plus élevé de 60 mA, mais uniquement en conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. La tension inverse maximale admissible (VR) est de 5 V. La dissipation de puissance totale ne doit pas dépasser 62,5 mW. La plage de température de fonctionnement est de -30°C à +85°C, tandis que la plage de température de stockage s'étend de -40°C à +85°C. Le composant peut résister au soudage par refusion infrarouge avec une température de pic de 260°C pendant une durée de 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces caractéristiques sont mesurées dans des conditions de test standard (Ta=25°C, IF=20 mA) et représentent les performances typiques. L'intensité lumineuse (Iv), une mesure de la luminosité perçue, varie d'un minimum de 450,0 mcd à un maximum de 1120,0 mcd. L'angle de vision, défini comme 2θ1/2 où l'intensité est la moitié de la valeur axiale, est de 75 degrés, indiquant un faisceau relativement large. La longueur d'onde d'émission de pic (λP) est typiquement de 591,0 nm. La longueur d'onde dominante (λd), qui définit le point de couleur perçu sur le diagramme de chromaticité CIE, est spécifiée entre 584,5 nm et 594,5 nm, la plaçant fermement dans la région jaune du spectre. La demi-largeur de la raie spectrale (Δλ) est d'environ 15 nm. La tension directe (VF) à 20 mA varie de 1,8 V à 2,4 V. Le courant inverse (IR) à 5 V est de 10 µA maximum.

2.3 Considérations thermiques

Bien que non explicitement détaillées par des courbes dans l'extrait fourni, la dissipation de puissance maximale de 62,5 mW et la plage de température de fonctionnement spécifiée sont des paramètres thermiques clés. Les concepteurs doivent s'assurer que la conception du PCB et l'environnement d'application permettent une dissipation thermique adéquate pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres, car dépasser les valeurs maximales dégradera les performances et la durée de vie.

3. Explication du système de classement par bin

Pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en bins en fonction des paramètres mesurés. Ce système permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences d'application spécifiques.

3.1 Classement par tension directe (VF)

Pour la variante jaune, la tension directe est triée en deux bins à un courant de test de 20 mA : Bin F2 (1,80 V à 2,10 V) et Bin F3 (2,10 V à 2,40 V). La tolérance pour chaque bin est de ±0,1 V. Sélectionner des LED du même bin VF aide à maintenir une distribution de courant uniforme lorsque plusieurs dispositifs sont connectés en parallèle.

3.2 Classement par intensité lumineuse (Iv)

L'intensité lumineuse est catégorisée en deux bins : Bin U (450,0 mcd à 710,0 mcd) et Bin V (710,0 mcd à 1120,0 mcd). La tolérance est de ±15% de la plage du bin. Cela permet une sélection basée sur les niveaux de luminosité requis, le Bin V offrant un rendement plus élevé.

3.3 Classement par teinte (Longueur d'onde dominante)

La longueur d'onde dominante, déterminant la nuance précise de jaune, est divisée en quatre bins : Bin H (584,5 nm à 587,0 nm), Bin J (587,0 nm à 589,5 nm), Bin K (589,5 nm à 592,0 nm), et Bin L (592,0 nm à 594,5 nm). La tolérance pour chaque bin est de ±1 nm. Ce classement précis est crucial pour les applications nécessitant un appariement de couleurs strict, comme les affichages multi-LED ou les indicateurs d'état où l'uniformité de couleur est primordiale.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que les courbes graphiques spécifiques soient référencées mais non affichées dans le texte, les tracés typiques pour un tel dispositif incluraient les suivants, fournissant un aperçu plus approfondi des performances dans des conditions variables.

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

Cette courbe montre la relation non linéaire entre le courant traversant la LED et la chute de tension à ses bornes. Elle est essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant (ex. : résistance série ou pilote à courant constant) afin d'assurer un fonctionnement stable au niveau de luminosité souhaité sans dépasser le courant maximal nominal.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Ce tracé illustre comment le flux lumineux augmente avec le courant direct. Il est typiquement linéaire sur une plage mais saturera à des courants plus élevés. Fonctionner près du courant continu maximal peut offrir une luminosité plus élevée mais peut réduire l'efficacité et accélérer la dépréciation des lumens dans le temps.

4.3 Intensité lumineuse vs. Température ambiante

Cette courbe caractéristique démontre l'impact négatif de l'augmentation de la température de jonction sur le flux lumineux. Lorsque la température augmente, l'intensité lumineuse diminue généralement. Comprendre cette déclassement est critique pour les applications fonctionnant dans des environnements à température élevée afin de garantir le maintien d'une luminosité suffisante.

4.4 Distribution spectrale

Un tracé spectral montrerait la puissance rayonnante relative émise en fonction de la longueur d'onde, centrée autour du pic de 591 nm avec une demi-largeur d'environ 15 nm. Ceci confirme l'émission monochromatique jaune de la puce AlInGaP.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier CMS standard conforme à l'EIA. Les dimensions clés incluent une longueur de 3,2 mm, une largeur de 2,8 mm et une hauteur de 1,9 mm. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0,1 mm sauf indication contraire. Le dispositif comporte une lentille dôme transparente qui contribue à obtenir l'angle de vision de 75 degrés.

5.2 Configuration recommandée des plots de soudure sur PCB

Un motif de pastilles (empreinte) suggéré pour la conception de PCB est fourni pour assurer un soudage fiable et un alignement mécanique correct. Respecter cette géométrie de plot recommandée est crucial pour obtenir de bons cordons de soudure et éviter le phénomène de "tombstoning" pendant la refusion.

5.3 Identification de la polarité

La borne cathode (négative) est typiquement marquée sur le corps du dispositif, souvent par une encoche, un point vert ou un coin coupé sur la lentille ou le boîtier. L'orientation correcte de la polarité doit être respectée pendant l'assemblage pour assurer un fonctionnement correct.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion infrarouge

Pour les processus de soudure sans plomb, un profil de refusion spécifique est recommandé. La température de pic du corps ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 260°C doit être limité à un maximum de 10 secondes. Le dispositif ne doit être soumis qu'à un maximum de deux cycles de refusion dans ces conditions. Une étape de préchauffage entre 150°C et 200°C pendant jusqu'à 120 secondes est conseillée pour minimiser le choc thermique. Ces paramètres sont conformes aux normes JEDEC pour assurer des joints de soudure fiables sans endommager le boîtier de la LED.

6.2 Instructions pour le soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, la température de la pointe du fer à souder doit être maintenue à 300°C ou en dessous. Le temps de contact pour chaque joint de soudure doit être limité à un maximum de 3 secondes, et cela ne doit être effectué qu'une seule fois par joint pour éviter un transfert de chaleur excessif vers la puce semi-conductrice.

6.3 Conditions de stockage

Les sachets sensibles à l'humidité non ouverts (MSL 3) doivent être stockés à ≤ 30°C et ≤ 90% d'humidité relative (HR) et utilisés dans un délai d'un an. Une fois l'emballage scellé d'origine ouvert, les LED doivent être stockées dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 60% HR. Il est fortement recommandé de terminer le processus de refusion IR dans la semaine suivant l'ouverture. Pour un stockage plus long hors du sachet d'origine, les composants doivent être conservés dans un conteneur scellé avec un dessiccant ou dans un dessiccateur purgé à l'azote. Si stockés plus d'une semaine hors de l'emballage d'origine, un dégazage à environ 60°C pendant au moins 20 heures est requis avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir le phénomène de "popcorning" pendant la refusion.

6.4 Procédures de nettoyage

Si un nettoyage après soudage est requis, seuls des solvants à base d'alcool spécifiés tels que l'alcool isopropylique (IPA) ou l'alcool éthylique doivent être utilisés. La LED doit être immergée à température ambiante normale pendant moins d'une minute. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse embossée sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces (178 mm), conformément aux normes ANSI/EIA-481. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les dimensions des alvéoles de la bande sont conçues pour maintenir fermement le composant de 3,2x2,8mm. Une bande de couverture scelle les alvéoles. Le nombre maximum autorisé de composants manquants consécutifs dans la bande est de deux. Pour des quantités inférieures à une bobine complète, une quantité d'emballage minimale de 500 pièces est disponible pour les commandes de reste.

8. Recommandations d'application

8.1 Circuits d'application typiques

La LED doit être pilotée par un courant constant ou via une résistance de limitation de courant connectée 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_alim - V_F) / I_F, où V_F est la tension directe de la LED au courant souhaité I_F (ex. : 20 mA). Utiliser la V_F maximale de 2,4 V garantit que la résistance est dimensionnée de manière conservatrice pour limiter le courant dans toutes les conditions de bin.

8.2 Considérations et précautions de conception

Sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD) :La LED est sensible aux décharges électrostatiques (ESD). Des contrôles ESD appropriés doivent être en place pendant la manipulation et l'assemblage, y compris l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de tapis antistatiques et d'équipements sécurisés contre les ESD.
Contrôle du courant :Ne jamais connecter la LED directement à une source de tension sans limitation de courant, car cela provoquera un courant excessif, une surchauffe immédiate et une défaillance catastrophique.
Gestion thermique :Assurez-vous que la conception du PCB prévoit un dégagement thermique adéquat, en particulier lors d'un fonctionnement à ou près du courant continu maximal. Évitez de placer la LED près d'autres sources de chaleur importantes.
Champ d'application :Ce composant est conçu pour les équipements électroniques à usage général. Il n'est pas prévu pour des applications où une défaillance pourrait présenter un risque direct pour la vie ou la sécurité, comme dans l'aviation, les dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales, ou les systèmes de contrôle de transport critiques, sans consultation et qualification préalables.

9. Comparaison et différenciation technique

La LTST-C990KSKT-BL se différencie par l'utilisation d'un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour la puce émettrice de lumière. Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaP standard, l'AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée, résultant en une plus grande luminosité (jusqu'à 1120 mcd) pour un courant donné. La lentille transparente, par opposition à une lentille diffusante ou colorée, maximise l'extraction de la lumière et contribue à l'angle de vision bien défini de 75 degrés. Sa pleine compatibilité avec les processus d'assemblage SMT automatisés à grand volume, y compris les profils de refusion IR agressifs, en fait un choix rentable et fiable pour la fabrication électronique moderne.

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

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de pic et la longueur d'onde dominante ?
R : La longueur d'onde de pic (λP) est la longueur d'onde unique à laquelle la puissance optique émise est maximale (591 nm typique). La longueur d'onde dominante (λd) est dérivée des coordonnées de couleur CIE et représente la longueur d'onde unique d'une lumière monochromatique pure qui correspondrait à la couleur perçue de la LED (584,5-594,5 nm). λd est plus pertinente pour la spécification de la couleur.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation de 3,3V ?
R : Oui, mais une résistance série est obligatoire. En utilisant la V_F maximale de 2,4V et un I_F cible de 20mA, la valeur de la résistance serait R = (3,3V - 2,4V) / 0,02A = 45 Ohms. Une résistance standard de 47 Ohms serait un choix approprié, résultant en un courant légèrement inférieur.

Q : Pourquoi le classement par bin est-il important ?
R : Le classement par bin assure la cohérence en production. Par exemple, utiliser des LED toutes du Bin V pour l'intensité lumineuse et du Bin K pour la longueur d'onde garantit que tous les indicateurs d'un panneau auront une luminosité presque identique et la même nuance de jaune, ce qui est critique pour la qualité et l'esthétique du produit.

Q : Que signifie "MSL 3" pour le stockage ?
R : Le Niveau de Sensibilité à l'Humidité 3 indique que le dispositif emballé peut être exposé aux conditions d'atelier (≤ 30°C/60% HR) pendant jusqu'à 168 heures (7 jours) avant de nécessiter un dégazage pour éliminer l'humidité qui pourrait causer des dommages internes pendant le processus de soudage par refusion à haute température.

11. Exemple pratique d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un routeur réseau.
Le panneau nécessite quatre LED jaunes pour indiquer les états "Alimentation", "Internet", "Wi-Fi" et "Ethernet". Pour garantir une apparence uniforme, le concepteur spécifie des LED du Bin V (pour une luminosité élevée et constante) et du Bin J (pour une teinte jaune spécifique). Le circuit est alimenté par la ligne 5V du routeur. Une résistance série est calculée en utilisant la V_F maximale pour être sûr : R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohms. Une résistance de 130 Ohms, 1/8W est placée en série avec chaque LED. La conception du PCB utilise l'empreinte de plot recommandée et inclut de petites branches de dégagement thermique sur les plots de cathode. L'atelier d'assemblage suit le profil de refusion IR fourni. Le produit final présente quatre indicateurs jaunes brillants et parfaitement assortis, clairement visibles sous un large angle.

12. Introduction au principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans cette LED est basée sur l'électroluminescence dans une puce semi-conductrice composée d'AlInGaP. Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de bande interdite de la puce (environ 2V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active depuis les couches semi-conductrices de type n et p, respectivement. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le jaune. La lentille en époxy transparente encapsule la puce, fournissant une protection mécanique, façonnant le faisceau lumineux (angle de vision de 75 degrés) et améliorant l'extraction de la lumière du matériau semi-conducteur.

13. Tendances et contexte technologiques

L'utilisation du matériau AlInGaP pour les LED jaunes, oranges et rouges représente une technologie haute performance établie, offrant une efficacité et une luminosité supérieures par rapport aux anciennes solutions GaAsP et GaP. Les tendances actuelles des LED CMS se concentrent sur l'augmentation de l'efficacité (lumens par watt), l'atteinte de courants de pilotage et de puissances nominales maximales plus élevés dans des boîtiers plus petits, l'amélioration du rendu et de la saturation des couleurs, et l'amélioration de la fiabilité dans des conditions environnementales sévères. De plus, l'intégration avec des pilotes intelligents et le développement de LED à boîtier à l'échelle de la puce (CSP) qui éliminent le boîtier plastique traditionnel sont des domaines d'avancement en cours. Le composant décrit ici utilise une technologie éprouvée et fiable, optimisée pour une fabrication rentable à grand volume dans les applications grand public et industrielles grand public.