Fiche technique LED SMD LTST-108KSKT - Boîtier 3.2x2.8x1.9mm - Tension 1.8-2.4V - Couleur Jaune - Puissance 72mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une diode électroluminescente (LED) pour montage en surface (SMD). Ce composant est conçu pour les processus d'assemblage automatisé de cartes de circuits imprimés (PCB), le rendant adapté à la production en grande série. Son format miniature est idéal pour les applications où l'espace est une contrainte critique. La LED est fabriquée en utilisant la technologie des semi-conducteurs au phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP), connue pour produire une lumière efficace dans le spectre de l'ambre au rouge. La variante spécifique traitée ici émet une lumière jaune.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent sa taille compacte, sa compatibilité avec les équipements automatisés standard de pick-and-place, et son aptitude aux processus de soudage par refusion infrarouge (IR), standards dans la fabrication électronique moderne. Elle est conforme à la directive RoHS, respectant les réglementations environnementales. Le composant est conditionné sur une bande de 8 mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, facilitant une manipulation efficace sur les lignes de production.

Ses applications cibles sont vastes, englobant les indicateurs d'état, le rétroéclairage des panneaux avant, et l'éclairage de signaux ou symboles dans divers équipements électroniques. Les marchés finaux typiques incluent les appareils de télécommunication (ex. : téléphones sans fil et cellulaires), l'équipement de bureau (ex. : ordinateurs portables), les systèmes réseau, les appareils électroménagers et la signalétique intérieure.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une compréhension approfondie des caractéristiques électriques et optiques est essentielle pour une conception de circuit appropriée et pour garantir la fiabilité à long terme.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Elles sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance (Pd) :72 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser ses limites thermiques.
• Courant direct continu (IF) :30 mA DC. Le courant continu maximal en régime permanent qui peut être appliqué.
• Courant direct de crête :80 mA. Ceci n'est permis que dans des conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Dépasser le courant nominal continu, même brièvement, peut provoquer une surchauffe.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le fonctionnement du composant est garanti.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C. La plage de température pour le stockage lorsque le composant n'est pas sous tension.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C et un courant direct (IF) de 20mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend de 180 mcd (minimum) à 450 mcd (maximum), avec une valeur typique dans cette plage. L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain (courbe CIE).
• Angle de vision (2θ1/2) :110 degrés (typique). C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur mesurée sur l'axe central. Un angle de 110 degrés indique un diagramme de rayonnement large.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λp) :Approximativement 591 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la sortie spectrale est la plus forte.
• Longueur d'onde dominante (λd) :Spécifiée entre 584,5 nm et 594,5 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur (jaune). La tolérance est de ±1 nm par bac.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Approximativement 15 nm. Ceci indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifie une lumière plus monochromatique.
• Tension directe (VF) :S'étend de 1,8V (minimum) à 2,4V (maximum) à 20mA. La valeur typique se situe dans cette plage. Une résistance de limitation de courant doit être calculée en fonction de la VF réelle et de la tension d'alimentation.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Ce composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce paramètre est uniquement à des fins de test.

3. Explication du système de classement par bacs

Pour garantir l'uniformité de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en bacs de performance. Les concepteurs peuvent spécifier des bacs pour correspondre aux exigences de l'application.

3.1 Classement par tension directe (VF)

Unités : Volts @ 20mA. Tolérance par bac : ±0,10V.

• Bac D2 :1,8V (Min) à 2,0V (Max)
• Bac D3 :2,0V (Min) à 2,2V (Max)
• Bac D4 :2,2V (Min) à 2,4V (Max)

3.2 Classement par intensité lumineuse (Iv)

Unités : millicandelas (mcd) @ 20mA. Tolérance par bac : ±11%.

• Bac S1 :180 mcd (Min) à 224 mcd (Max)
• Bac S2 :224 mcd (Min) à 280 mcd (Max)
• Bac T1 :280 mcd (Min) à 355 mcd (Max)
• Bac T2 :355 mcd (Min) à 450 mcd (Max)

3.3 Classement par longueur d'onde dominante (WD)

Unités : Nanomètres (nm) @ 20mA. Tolérance par bac : ±1 nm.

• Bac H :584,5 nm (Min) à 587,0 nm (Max)
• Bac J :587,0 nm (Min) à 589,5 nm (Max)
• Bac K :589,5 nm (Min) à 592,0 nm (Max)
• Bac L :592,0 nm (Min) à 594,5 nm (Max)

Un numéro de pièce complet inclut généralement des codes pour les bacs VF, Iv et WD (ex. : LTST-108KSKT-D3T1K).

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques fournissent une compréhension plus approfondie du comportement du composant dans différentes conditions.

4.1 Caractéristique Courant vs. Tension (I-V)

La courbe I-V d'une LED AlInGaP montre une tension directe relativement stable mais qui augmente légèrement avec la température de jonction. La courbe est exponentielle près de la tension de seuil, devenant plus linéaire aux courants plus élevés. Les concepteurs l'utilisent pour déterminer la résistance dynamique et modéliser la dissipation de puissance.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Cette relation est généralement linéaire dans la plage de courant de fonctionnement recommandée (jusqu'à 30mA). Augmenter le courant augmente le flux lumineux, mais aussi la génération de chaleur. Fonctionner au-delà des valeurs maximales absolues entraîne une baisse d'efficacité (diminution du flux lumineux par watt) et une dégradation accélérée.

4.3 Distribution spectrale

La courbe de sortie spectrale est centrée autour de 591 nm (crête) avec une demi-largeur typique de 15 nm. La longueur d'onde dominante, qui définit la couleur perçue, se situera dans la plage du bac (ex. : 589,5-592,0 nm pour le bac K). Le spectre est relativement étroit, caractéristique des matériaux AlInGaP, résultant en une couleur jaune saturée.

4.4 Dépendance à la température

Les paramètres clés sont affectés par la température :

• Tension directe (VF) :Diminue lorsque la température de jonction augmente. Elle a un coefficient de température négatif, typiquement d'environ -2 mV/°C pour l'AlInGaP.
• Intensité lumineuse (Iv) :Diminue également avec l'augmentation de la température. La courbe de déclassement est importante pour les applications fonctionnant à haute température ambiante pour garantir une luminosité suffisante.
• Longueur d'onde dominante (λd) :Peut se décaler légèrement avec la température, généralement vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge).

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est logée dans un boîtier standard pour montage en surface. Les dimensions clés (en millimètres) sont :

• Longueur : 3,2 mm (tolérance ±0,2 mm)
• Largeur : 2,8 mm (tolérance ±0,2 mm)
• Hauteur : 1,9 mm (tolérance ±0,2 mm)

Des dessins mécaniques détaillés doivent être consultés pour l'espacement des pastilles, la forme de la lentille et la marque d'identification de la cathode/anode. La cathode est généralement indiquée par un marquage vert sur le boîtier ou un coin chanfreiné.

5.2 Patron de pastilles recommandé pour le PCB

Pour un soudage fiable, la conception des pastilles sur le PCB est critique. Le patron recommandé comprend deux pastilles rectangulaires pour l'anode et la cathode, dimensionnées pour fournir un cordon de soudure suffisant pour la résistance mécanique et la connexion électrique tout en évitant les ponts de soudure. La conception des pastilles est optimisée pour les processus de soudage par refusion infrarouge et en phase vapeur.

5.3 Conditionnement en bande et bobine

Les composants sont fournis dans une bande porteuse gaufrée avec une bande de protection. Spécifications clés :

• Largeur de la bande porteuse : 8 mm
• Diamètre de la bobine : 7 pouces (178 mm)
• Quantité par bobine : 4 000 pièces
• Quantité minimale de commande : 500 pièces pour les bobines restantes
• Pas des alvéoles : Selon le dessin dimensionnel
• Normes : Conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR (sans plomb)

Le composant est compatible avec les processus de soudure sans plomb. Un profil de refusion recommandé, conforme à la J-STD-020, comprend :

• Préchauffage :Montée de la température ambiante à 150-200°C sur un maximum de 120 secondes.
• Palier/Activation :Maintenir entre 150-200°C pour permettre l'activation du flux et l'égalisation de la température.
• Refusion :Montée à une température de crête ne dépassant pas 260°C. Le temps au-dessus de 217°C (liquidus pour la soudure SnAgCu) doit être contrôlé.
• Refroidissement :Phase de refroidissement contrôlé.

Le profil spécifique doit être caractérisé pour l'assemblage réel du PCB, en tenant compte de l'épaisseur de la carte, de la densité des composants et des spécifications de la pâte à souder.

6.2 Soudage manuel

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

• Température du fer à souder : Maximum 300°C.
• Temps de soudage par broche : Maximum 3 secondes.
• Tentatives : Une seule tentative de soudage par pastille est recommandée pour éviter les contraintes thermiques.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés pour éviter d'endommager la lentille en plastique ou le boîtier. Les nettoyants acceptables incluent l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique. La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute. Les nettoyants chimiques agressifs doivent être évités.

7. Précautions de stockage et de manipulation

7.1 Sensibilité à l'humidité

Le boîtier en plastique de la LED est sensible à l'humidité. Livré dans un sac barrière à l'humidité (MBB) scellé avec dessiccant, il a une durée de conservation d'un an lorsqu'il est stocké à ≤30°C et ≤70% HR. Une fois le sac d'origine ouvert, les composants sont exposés à l'humidité ambiante.

7.2 Durée de vie hors sac et étuvage

• Durée de vie hors sac :Après ouverture du MBB, les composants doivent être soumis au soudage par refusion IR dans les 168 heures (7 jours) dans des conditions de ≤30°C et ≤60% HR.
• Stockage prolongé :Pour un stockage au-delà de 168 heures en dehors du MBB, les composants doivent être stockés dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.
• Étuvage :Si la durée de vie hors sac de 168 heures est dépassée, un étuvage est requis avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier pendant la refusion). Condition d'étuvage recommandée : 60°C pendant au moins 48 heures.

8. Considérations de conception pour l'application

8.1 Limitation du courant

Une résistance en série est obligatoire pour limiter le courant direct à une valeur sûre, typiquement 20mA pour des performances et une longévité optimales. La valeur de la résistance (R) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation - VF_LED) / I_souhaitée. Utilisez toujours la VF maximale de la fiche technique (2,4V) pour une conception en pire cas afin de garantir que le courant ne dépasse pas les limites.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (72 mW max), une conception thermique appropriée prolonge la durée de vie de la LED et maintient sa luminosité. Assurez-vous que le PCB a une surface de cuivre adéquate connectée aux pastilles de la LED pour servir de dissipateur thermique. Évitez de placer la LED près d'autres composants générant de la chaleur. Pour les applications à haute température ambiante, déclasser le courant direct maximal.

8.3 Conception optique

Le large angle de vision de 110 degrés la rend adaptée aux applications nécessitant une visibilité étendue. Pour une lumière focalisée ou dirigée, des optiques secondaires (lentilles, guides de lumière) peuvent être nécessaires. La lentille transparente permet de voir directement la couleur jaune intrinsèque de la puce AlInGaP.

9. Comparaison et différenciation

Comparé à d'autres technologies de LED jaunes :

• vs. GaAsP traditionnel :L'AlInGaP offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée et une meilleure stabilité thermique, résultant en un flux lumineux plus brillant et plus constant.
• vs. LED jaune/blanche à conversion de phosphore :Il s'agit d'un semi-conducteur à émission directe, donc il a un spectre plus étroit (couleur plus saturée) et ne souffre pas de la dégradation du phosphore dans le temps.
• Avantage clé :La combinaison d'une empreinte de boîtier standard EIA, de la compatibilité avec la refusion sans plomb et de la haute luminosité dans un format miniature en fait un choix polyvalent pour l'électronique moderne.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

La longueur d'onde de crête (λp) est la longueur d'onde physique où la LED émet le plus de puissance optique. La longueur d'onde dominante (λd) est une valeur calculée basée sur le système colorimétrique CIE qui représente la longueur d'onde unique que l'œil humain perçoit comme la couleur. Pour une source monochromatique comme cette LED jaune, elles sont proches mais pas identiques. Les concepteurs soucieux de l'appariement des couleurs doivent utiliser le bac de longueur d'onde dominante.

10.2 Puis-je piloter cette LED sans résistance de limitation de courant ?

Non. Une LED est une diode avec une caractéristique I-V non linéaire. La connecter directement à une source de tension dépassant sa tension directe fera monter le courant de manière incontrôlable, dépassant rapidement le maximum admissible et détruisant le composant. Une résistance en série ou un pilote à courant constant est toujours requis.

10.3 Pourquoi existe-t-il des exigences de stockage et d'étuvage ?

L'époxy plastique utilisé dans le boîtier 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 "pop-corn"). Les procédures de stockage et d'étuvage contrôlent la teneur en humidité pour prévenir ce mode de défaillance.

11. Exemple d'application pratique

Scénario :Conception d'un indicateur d'état pour un appareil portable alimenté par une tension de 3,3V.

1. Sélection du courant :Choisir 20mA pour un bon équilibre entre luminosité et consommation d'énergie.
2. Calcul de la résistance :En utilisant la VF en pire cas (Max) = 2,4V. R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ohms. La valeur standard la plus proche est 47 Ohms. Recalculer le courant réel : I = (3,3V - 2,2V_Typ) / 47 = ~23,4mA (sûr).
3. Implantation PCB :Placer la résistance de 47Ω près de la LED. Utiliser le patron de pastilles recommandé. Prévoir une petite zone de cuivre sous la LED pour la dissipation thermique.
4. Fabrication :S'assurer que l'atelier d'assemblage suit les recommandations du profil de refusion sans plomb. Conserver les bobines ouvertes dans un cabinet sec si elles ne sont pas utilisées dans les 168 heures.

12. Introduction au principe technique

Cette LED est basée sur un matériau semi-conducteur au phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP) cultivé sur un substrat. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans un semi-conducteur à bande interdite directe comme l'AlInGaP, 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, qui est ajustée pendant le processus de croissance cristalline en modifiant les proportions d'aluminium, d'indium, de gallium et de phosphore. La lentille en époxy transparent encapsule la puce, fournissant une protection mécanique, façonnant le faisceau lumineux et améliorant l'extraction de la lumière.

13. Tendances de l'industrie

La tendance pour les LED SMD dans les applications d'indication continue vers une efficacité plus élevée (plus de flux lumineux par mA), des tailles de boîtier plus petites pour une flexibilité de conception accrue, et une fiabilité améliorée dans des conditions sévères (température, humidité plus élevées). Il y a également un accent sur des tolérances de classement plus serrées pour la couleur et la luminosité afin de permettre des résultats esthétiques plus cohérents dans les produits grand public. La poussée vers la miniaturisation stimule le développement des LED en boîtier à l'échelle de la puce (CSP), bien que les boîtiers standards comme celui-ci restent dominants pour les applications en grande série sensibles au coût en raison de leurs processus de fabrication matures et de leur compatibilité avec l'infrastructure d'assemblage existante.