Fiche technique LED SMD LTST-M140KSKT - Jaune AlInGaP - 30mA - 72mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes du LTST-M140KSKT, une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD). Ce composant appartient à une famille de LED conçues pour l'assemblage automatisé sur cartes de circuits imprimés (PCB), avec des dimensions miniatures adaptées aux applications à espace restreint. La LED utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour produire une lumière jaune, encapsulée dans un boîtier à lentille transparente.

La philosophie de conception centrale repose sur la compatibilité avec la fabrication électronique moderne à grand volume. Le dispositif est conçu pour être compatible avec les équipements automatiques de préhension et de placement et pour résister au profil thermique des processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR), ce qui le rend idéal pour les lignes de production rationalisées.

Les marchés et applications cibles sont vastes, reflétant la polyvalence et la fiabilité du composant. Les applications principales incluent les indicateurs d'état, le rétroéclairage des panneaux avant, ainsi que l'éclairage de signaux ou symboles dans les équipements de télécommunication, les dispositifs de bureau, les appareils électroménagers et divers équipements industriels.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. Le courant direct continu (DC) maximal est de 30 mA. En conditions pulsées avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms, le dispositif peut supporter un courant direct crête de 80 mA. La tension inverse maximale applicable à la LED est de 5 V. La dissipation de puissance totale ne doit pas dépasser 72 mW. Le dispositif est conçu pour fonctionner dans une plage de température de -40°C à +85°C et peut être stocké dans des environnements allant de -40°C à +100°C.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les performances électriques et optiques typiques sont mesurées à Ta=25°C avec un courant direct (IF) de 20 mA, qui est la condition de test standard. Les paramètres clés incluent :

• Flux lumineux (Φv) :S'étend d'un minimum de 0,42 lumens (lm) à un maximum typique de 1,35 lm. Cela mesure la puissance lumineuse totale perçue émise.
• Intensité lumineuse (Iv) :Correspond au flux lumineux, avec un minimum de 140 millicandelas (mcd) et un maximum typique de 450 mcd. L'intensité est mesurée le long de l'axe central.
• Angle de vision (2θ1/2) :L'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de la valeur axiale est typiquement de 120 degrés, indiquant un diagramme d'émission large.
• Longueur d'onde de crête (λP) :La longueur d'onde à laquelle l'émission spectrale est la plus forte est typiquement de 591 nanomètres (nm).
• Longueur d'onde dominante (λd) :La longueur d'onde unique qui définit la couleur perçue, spécifiée entre 584,5 nm et 594,5 nm, garantissant une teinte jaune constante.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Typiquement de 15 nm, décrivant la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise.
• Tension directe (VF) :S'étend de 1,8 V à 2,4 V à 20 mA, avec une tolérance de ±0,1 V pour les composants triés.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 microampères (μA) lorsqu'une tension inverse de 5 V est appliquée.

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en catégories (bins) selon des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques pour leur application.

3.1 Tri par tension directe (VF)

Les LED sont catégorisées en trois bins de tension (D2, D3, D4) à 20 mA. Le bin D2 couvre 1,8V à 2,0V, D3 couvre 2,0V à 2,2V, et D4 couvre 2,2V à 2,4V. Chaque bin a une tolérance de ±0,1V. Sélectionner un bin de tension plus serré peut aider à concevoir des circuits d'alimentation plus uniformes, surtout lorsque plusieurs LED sont connectées en série.

3.2 Tri par flux lumineux et intensité

La sortie lumineuse est triée en cinq codes principaux (C2, D1, D2, E1, E2). Par exemple, le bin C2 spécifie un flux lumineux entre 0,42 lm et 0,54 lm (correspondant à 140-180 mcd), tandis que le bin de sortie le plus élevé, E2, couvre 1,07 lm à 1,35 lm (355-450 mcd). La tolérance pour chaque bin d'intensité est de ±11%. Ce tri est crucial pour les applications nécessitant une luminosité uniforme sur plusieurs indicateurs ou réseaux de rétroéclairage.

3.3 Tri par teinte (longueur d'onde dominante)

La longueur d'onde dominante, qui définit la nuance précise de jaune, est triée en quatre catégories : H (584,5-587,0 nm), J (587,0-589,5 nm), K (589,5-592,0 nm) et L (592,0-594,5 nm). Chaque bin a une tolérance de ±1 nm. Cela permet un appariement précis des couleurs dans les applications où des tons jaunes spécifiques sont requis, comme dans les signaux de circulation ou des indicateurs d'état spécifiques.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des données graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique, les courbes de performance typiques pour de telles LED fournissent des informations de conception essentielles. Elles incluent généralement :

• Courbe Courant vs. Tension (I-V) :Montre la relation exponentielle entre la tension directe et le courant. La courbe est cruciale pour déterminer le point de fonctionnement et concevoir le circuit de limitation de courant.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct (Courbe I-L) :Démontre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, généralement selon une relation quasi-linéaire dans la plage de fonctionnement recommandée. Elle aide à sélectionner le courant d'alimentation pour la luminosité souhaitée.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :Illustre la diminution de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente. Comprendre cette déclassement est vital pour les applications fonctionnant dans des environnements à température élevée.
• Courbe de distribution spectrale :Trace l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, montrant le pic à ~591 nm et la demi-largeur de 15 nm, confirmant l'émission monochromatique jaune.
• Diagramme d'angle de vision :Un diagramme polaire montrant la distribution angulaire de l'intensité lumineuse, confirmant typiquement l'angle de vision de 120 degrés avec un diagramme d'émission Lambertien ou similaire.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est fournie dans un boîtier SMD standard. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance générale de ±0,2 mm sauf indication contraire. La fiche technique inclut un dessin mécanique détaillé montrant la vue de dessus, la vue de côté et l'empreinte, incluant les dimensions clés comme la longueur, largeur, hauteur du corps, et le placement et la taille des pastilles de soudure.

5.2 Conception des pastilles et identification de la polarité

Un motif de pastilles (land pattern) recommandé pour PCB est fourni pour les processus de soudage par refusion infrarouge et en phase vapeur. Ce motif est optimisé pour une formation fiable des joints de soudure et une stabilité mécanique. Le composant comporte des marquages de polarité, généralement indiqués par un marqueur de cathode sur le boîtier lui-même (comme une encoche, un point ou une broche coupée). L'orientation correcte est essentielle car les LED sont des diodes et ne laissent passer le courant que dans un sens.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

La fiche technique fournit un profil de refusion IR suggéré conforme à la norme J-STD-020B pour les processus sans plomb. Les paramètres clés incluent une zone de préchauffage, une montée en température contrôlée jusqu'à un pic, et une phase de refroidissement contrôlée. La température de pic maximale recommandée est de 260°C, avec le temps au-dessus de 217°C (température de liquidus pour la soudure sans plomb typique) soigneusement contrôlé pour éviter les dommages thermiques au boîtier de la LED ou à la puce semi-conductrice.

6.2 Précautions de stockage et de manipulation

Les LED sont des dispositifs sensibles à l'humidité. Lorsqu'elles sont scellées dans leur emballage étanche à l'humidité d'origine avec dessiccant, elles doivent être stockées à ≤30°C et ≤70% d'humidité relative (HR) et utilisées dans l'année. Une fois le sachet scellé ouvert, la "durée de vie au sol" commence. Les composants doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% HR et il est recommandé de les souder par refusion IR dans les 168 heures (Niveau 3 JEDEC). Pour un stockage au-delà de cette période, un séchage à environ 60°C pendant au moins 48 heures est requis avant soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. Il est recommandé d'immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le matériau du boîtier.

7. Conditionnement et informations de commande

Le conditionnement standard pour l'assemblage automatisé est une bande porteuse gaufrée de 12 mm de large enroulée sur une bobine de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les spécifications de la bande et de la bobine sont conformes aux normes ANSI/EIA-481. Une quantité d'emballage minimale de 500 pièces est disponible pour les commandes de reste. La bande inclut une bande de couverture pour sceller les alvéoles des composants, et le nombre maximum autorisé de composants manquants consécutifs dans une bobine est de deux.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

La méthode d'alimentation la plus courante est une source de courant constant ou une simple résistance en série. La valeur de la résistance (R) est calculée avec la formule : R = (Valim - VF) / IF, où VF est la tension directe de la LED au courant IF souhaité. Par exemple, avec une alimentation de 5V, une VF de 2,0V et un IF cible de 20mA, la résistance série requise est (5V - 2,0V) / 0,02A = 150 Ohms. Une résistance d'une puissance nominale d'au moins (5V-2,0V)*0,02A = 0,06W doit être sélectionnée, une résistance de 1/8W ou 1/10W étant typique.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Toujours utiliser un dispositif de limitation de courant (résistance ou circuit intégré pilote). Une connexion directe à une source de tension provoquera un courant excessif et une défaillance immédiate.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre de PCB adéquate ou des vias thermiques autour des pastilles de soudure peut aider à dissiper la chaleur, surtout dans des conditions de température ambiante élevée ou lors d'un fonctionnement à des courants plus élevés.
• Protection ESD :Bien que non explicitement déclarée comme très sensible, les précautions standard de manipulation ESD doivent être observées pendant l'assemblage.
• Conception optique :Le large angle de vision de 120 degrés la rend adaptée aux applications nécessitant une visibilité étendue. Pour une lumière focalisée, des optiques secondaires (lentilles) seraient nécessaires.

9. Comparaison et différenciation techniques

Le LTST-M140KSKT se différencie par son utilisation de la technologie AlInGaP pour l'émission jaune. Comparée aux technologies plus anciennes comme le GaAsP, les LED AlInGaP offrent une efficacité lumineuse significativement plus élevée, résultant en une sortie plus brillante à courant d'alimentation égal, et une meilleure stabilité thermique. Le large angle de vision de 120 degrés est une caractéristique clé pour les applications d'indicateurs. Sa compatibilité avec les processus standards de refusion IR et le conditionnement en bande et bobine en font un choix rentable pour la fabrication automatisée à grand volume par rapport aux LED traversantes nécessitant une insertion manuelle.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre le flux lumineux (lm) et l'intensité lumineuse (mcd) ?

R : Le flux lumineux mesure la quantité totale de lumière visible émise dans toutes les directions. L'intensité lumineuse mesure la luminosité dans une direction spécifique (typiquement l'axe central). Pour une LED grand angle comme celle-ci, la valeur en mcd est un point de référence, mais la sortie lumineuse totale est mieux représentée par la valeur en lumen.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 3,3V ?

R : Oui. En utilisant la formule avec une VF typique de 2,0V et un courant cible de 20mA, la résistance série requise serait (3,3V - 2,0V) / 0,02A = 65 Ohms. Assurez-vous que la puissance nominale de la résistance est suffisante.

Q : Pourquoi le tri (binning) est-il important ?

R : Le tri garantit l'uniformité de la couleur et de la luminosité. Si vous utilisez plusieurs LED dans un produit (par exemple, un réseau de voyants), commander dans les mêmes bins de tension, d'intensité et de longueur d'onde garantit un aspect uniforme.

Q : Que se passe-t-il si je dépasse la tension inverse maximale absolue de 5V ?

R : L'application d'une tension inverse au-delà de la valeur nominale peut provoquer une rupture soudaine et catastrophique de la jonction PN de la LED, entraînant une défaillance immédiate et permanente.

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 l'activité de liaison sur différents ports. Une luminosité et une couleur uniformes sont critiques pour l'expérience utilisateur.

Étapes de conception :

1. Sélectionner le LTST-M140KSKT pour sa couleur jaune, sa luminosité adaptée et son facteur de forme SMD.

2. Spécifier les bins : Choisir un seul bin d'intensité lumineuse (par ex. D2 pour 224-280 mcd) et un seul bin de longueur d'onde dominante (par ex. J pour 587,0-589,5 nm) pour garantir l'uniformité. Un bin de tension de milieu de gamme (D3) est acceptable.

3. Conception du circuit : Utiliser une ligne commune 3,3V sur le PCB du routeur. Calculer la résistance série pour chaque LED. En supposant une VF de 2,1V (milieu du bin D3) et un cible de 20mA : R = (3,3V - 2,1V) / 0,02A = 60 Ohms. Utiliser une résistance standard de 62 ohms, 1/10W.

4. Implantation : Placer les LED symétriquement sur le panneau avant du PCB. Suivre le motif de pastilles recommandé de la fiche technique pour assurer une bonne soudabilité.

5. Assemblage : Suivre le profil de refusion recommandé. S'assurer que la bobine ouverte de LED est utilisée dans les 168 heures de durée de vie au sol ou est correctement séchée si stockée plus longtemps.

12. Principe de fonctionnement

L'émission de lumière dans cette LED est basée sur l'électroluminescence dans une jonction PN semi-conductrice en matériaux AlInGaP. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction est appliquée, les électrons de la région de type N et les trous de la région de type P sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le jaune (~591 nm). La lentille en époxy transparente encapsule la puce semi-conductrice, fournit une protection mécanique et façonne le diagramme de sortie lumineuse.

13. Tendances technologiques

Le développement de LED SMD comme le LTST-M140KSKT fait partie de la tendance plus large en électronique vers la miniaturisation, une fiabilité accrue et la fabrication automatisée. La technologie AlInGaP représente une solution mature et efficace pour les LED rouges, oranges et jaunes. Les tendances actuelles dans l'industrie incluent la recherche d'une efficacité lumineuse encore plus élevée (plus de lumière par watt d'entrée électrique), une meilleure uniformité des couleurs grâce à un tri plus serré, et le développement de boîtiers de plus en plus petits (par ex., boîtiers à l'échelle de la puce) pour permettre une intégration plus dense. De plus, l'accent est mis sur l'amélioration de la fiabilité dans des conditions environnementales sévères, comme des plages de température et d'humidité plus élevées, pour répondre aux exigences des applications automobiles et industrielles.