Fiche technique LTST-C150KGKT - LED SMD verte ultra-bright - 20mA - 75mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C150KGKT est une LED à montage en surface haute performance, conçue pour les applications nécessitant une grande luminosité et fiabilité. Il utilise une technologie de puce AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) avancée pour délivrer une intensité lumineuse supérieure dans le spectre vert. Ce composant est conçu pour être compatible avec les processus d'assemblage automatisés modernes, y compris le soudage par refusion infrarouge et en phase vapeur, le rendant adapté aux environnements de fabrication en grande série.

Ses applications principales incluent les indicateurs d'état, le rétroéclairage pour l'électronique grand public, l'éclairage intérieur automobile et divers dispositifs de signalisation où une sortie de couleur constante et une stabilité à long terme sont critiques. Le dispositif est conditionné en bande standard de 8 mm sur bobines de 7 pouces, facilitant les opérations de pick-and-place efficaces.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Le dispositif est spécifié pour fonctionner dans des limites environnementales et électriques strictes afin d'assurer longévité et performance. Les caractéristiques maximales absolues définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. Ce paramètre limite la puissance électrique totale pouvant être convertie en chaleur dans le boîtier de la LED à une température ambiante (Ta) de 25°C.
• Courant direct continu (IF) :30 mA. Le courant direct continu maximal pouvant être appliqué.
• Courant direct de crête :80 mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms, utile pour des flashs brefs et de haute intensité.
• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en sens inverse peut provoquer une rupture de jonction.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-55°C à +85°C. Cette large plage assure la fonctionnalité et la stabilité de stockage dans des environnements sévères.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées dans des conditions de test standard de Ta=25°C et IF=20mA, ces paramètres définissent les performances de base de l'émission lumineuse.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 18,0 mcd à un maximum de 71,0 mcd. La valeur typique se situe dans cette plage, avec des valeurs spécifiques déterminées par le processus de binning.
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés. Cet angle de vision large indique un modèle d'émission diffus, adapté aux applications nécessitant une large visibilité.
• Longueur d'onde de crête (λP) :Approximativement 574 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λd) :Approximativement 571 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur de la LED, dérivée des coordonnées chromatiques CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm. Cette bande passante étroite indique une couleur verte relativement pure.
• Tension directe (VF) :Typiquement 2,0 V, avec une plage définie par le binning de tension. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit 20mA.
• Courant inverse (IR) :Maximum 10 μA à VR=5V, indiquant une bonne qualité de jonction.
• Capacité (C) :40 pF à 0V, 1MHz. Ceci est pertinent pour les applications de commutation haute fréquence.

3. Explication du système de binning

Pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en bins selon des paramètres clés. Le LTST-C150KGKT utilise un système de binning tridimensionnel.

3.1 Binning de tension directe

Les unités sont en Volts (V) à IF=20mA. La tolérance par bin est de ±0,1V.
Code Bin 4 : 1,90V - 2,00V
Code Bin 5 : 2,00V - 2,10V
Code Bin 6 : 2,10V - 2,20V
Code Bin 7 : 2,20V - 2,30V
Code Bin 8 : 2,30V - 2,40V

3.2 Binning d'intensité lumineuse

Les unités sont en millicandelas (mcd) à IF=20mA. La tolérance par bin est de ±15%.
Code Bin M : 18,0 mcd - 28,0 mcd
Code Bin N : 28,0 mcd - 45,0 mcd
Code Bin P : 45,0 mcd - 71,0 mcd

3.3 Binning de longueur d'onde dominante

Les unités sont en nanomètres (nm) à IF=20mA. La tolérance par bin est de ±1 nm.
Code Bin C : 567,5 nm - 570,5 nm
Code Bin D : 570,5 nm - 573,5 nm
Code Bin E : 573,5 nm - 576,5 nm

Un numéro de pièce complet inclut des codes pour les trois paramètres, permettant aux concepteurs de sélectionner des LED avec des caractéristiques étroitement appariées pour leur application.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique, leurs implications sont critiques pour la conception.

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

La technologie AlInGaP présente une tension directe relativement stable sur sa plage de courant de fonctionnement. La Vf typique de 2,0V à 20mA est un paramètre de conception clé pour le calcul de la résistance de limitation de courant. Les concepteurs doivent tenir compte de la plage de binning (1,9V à 2,4V) pour assurer une commande de courant constante et donc une luminosité uniforme sur toutes les unités d'une série de production.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

L'intensité lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement normale (jusqu'à 30mA DC). Fonctionner au-delà des caractéristiques maximales absolues, même brièvement, peut entraîner une dégradation permanente de l'émission lumineuse. Le courant pulsé nominal (80mA) permet une suralimentation de courte durée pour les applications de stroboscope ou de flash sans dommage.

4.3 Dépendance à la température

Comme tous les semi-conducteurs, la performance des LED est sensible à la température. L'intensité lumineuse diminue typiquement lorsque la température de jonction augmente. La large plage de température de fonctionnement (-55°C à +85°C) est supportée, mais les concepteurs doivent noter que l'émission lumineuse à l'extrémité haute sera inférieure à celle à 25°C. Une gestion thermique appropriée sur le PCB est essentielle pour maintenir les performances et la longévité, surtout lors d'un fonctionnement proche de la limite de dissipation de puissance maximale.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme à un contour de boîtier SMD standard de l'industrie. Les tolérances dimensionnelles clés sont de ±0,10 mm sauf indication contraire. Le boîtier comporte une lentille transparente qui ne diffuse pas la lumière, contribuant à la haute intensité lumineuse axiale. Des dessins cotés détaillés sont essentiels pour la conception de l'empreinte PCB.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement indiquée par un marqueur visuel sur le boîtier, tel qu'une encoche, un point vert ou un coin coupé sur la lentille. La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage pour éviter les dommages par polarisation inverse.

5.3 Configuration des pastilles de soudure

Un modèle de pastille de soudure recommandé est fourni pour assurer la formation de joints de soudure fiables pendant la refusion. Suivre ces recommandations aide à prévenir le "tombstoning" (composant dressé sur une extrémité) et assure un alignement et une connexion thermique corrects.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Le composant est compatible avec les processus de soudage sans plomb. La condition de refusion infrarouge suggérée spécifie une température de pic ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Une étape de préchauffage de 150-200°C pendant jusqu'à 120 secondes est recommandée pour minimiser le choc thermique. Le dispositif peut supporter un maximum de deux cycles de refusion dans ces conditions.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, utilisez un fer à souder à température contrôlée réglé au maximum à 300°C. Le temps de soudage sur la patte ne doit pas dépasser 3 secondes. Le soudage manuel doit être limité à une réparation ponctuelle uniquement, pas pour la production de masse.

6.3 Nettoyage

Seuls les agents de nettoyage spécifiés doivent être utilisés. L'alcool isopropylique ou l'alcool éthylique sont recommandés. La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille époxy ou le matériau du boîtier.

6.4 Stockage et manipulation

Pour un stockage à long terme, l'emballage scellé d'origine avec dessiccant doit être utilisé. L'environnement de stockage recommandé est inférieur à 30°C et 70% d'humidité relative. Une fois retirés du sac barrière à l'humidité, les composants doivent être soudés dans la semaine (Niveau de Sensibilité à l'Humidité 3, MSL 3). Si stockés plus longtemps hors du sac, un séchage à 60°C pendant 24 heures est requis avant la refusion pour éviter le "popcorning" (fissuration du boîtier due à l'humidité vaporisée).

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée de 8 mm de large scellée avec une bande de couverture. La bande est enroulée sur des bobines standard de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine complète contient 3000 pièces. Une quantité minimale de commande de 500 pièces est disponible pour les quantités restantes. Le conditionnement est conforme aux normes ANSI/EIA-481-1-A.

7.2 Numérotation des pièces et sélection de binning

Le numéro de pièce complet LTST-C150KGKT inclut les informations de base du produit. Pour une production nécessitant des performances spécifiques, les codes de bin pour la Tension Directe (ex : 5), l'Intensité Lumineuse (ex : N) et la Longueur d'Onde Dominante (ex : D) doivent être spécifiés pour obtenir des pièces des bins souhaités (ex : résultant en un code de spécification plus serré).

8. Recommandations de conception d'application

8.1 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Pour assurer une luminosité uniforme, surtout lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, il estfortement recommandéd'utiliser une résistance de limitation de courant en série pour chaque LED (Modèle de Circuit A). Commander plusieurs LED en parallèle à partir d'une seule source de tension avec une résistance partagée (Modèle de Circuit B) n'est pas recommandé en raison des variations de tension directe (Vf) individuelles des LED. Même de petites différences de Vf peuvent provoquer un déséquilibre de courant significatif, entraînant des variations de luminosité visibles.

La valeur de la résistance série (R) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - Vf_LED) / I_souhaitée. Utilisez la Vf maximale de la plage de bin pour une conception conservatrice qui garantit que le courant ne dépasse jamais la valeur souhaitée pour n'importe quelle LED du lot.

8.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED AlInGaP sont sensibles aux décharges électrostatiques. Les dommages ESD peuvent se manifester par un courant de fuite inverse élevé, une tension directe basse ou un défaut d'allumage à faible courant.

Des mesures préventives sont obligatoires lors de la manipulation :
• Utilisez des bracelets antistatiques et des tapis antistatiques mis à la terre.
• Assurez-vous que tout l'équipement et les surfaces de travail sont correctement mis à la terre.
• Utilisez des ioniseurs pour neutraliser la charge statique qui peut s'accumuler sur la lentille plastique pendant la manipulation.
• Stockez et transportez les composants dans un emballage antistatique.

Pour tester les dommages ESD potentiels, vérifiez si la LED s'allume et mesurez sa Vf à un courant très faible (ex : 0,1mA). Une LED AlInGaP saine devrait avoir une Vf > 1,4V à 0,1mA.

8.3 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, la dissipation de puissance (jusqu'à 75mW) génère de la chaleur. Pour un fonctionnement continu à des courants élevés, considérez la disposition du PCB. Fournir une surface de cuivre adéquate (pastilles de décharge thermique) autour des pastilles de soudure aide à dissiper la chaleur, maintenant une température de jonction plus basse et assurant une émission lumineuse stable et une durée de vie plus longue.

9. Comparaison et différenciation technique

Le LTST-C150KGKT, basé sur la technologie AlInGaP, offre des avantages distincts pour l'émission de lumière verte par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaP traditionnel ou les LED vertes modernes à base d'InGaN.

Avantages clés :
• Efficacité et luminosité supérieures :L'AlInGaP offre une efficacité lumineuse supérieure dans le spectre ambre-vert, résultant en une sortie mcd plus élevée par mA de courant de commande par rapport à de nombreuses alternatives.
• Meilleure stabilité thermique :L'émission lumineuse et la longueur d'onde varient moins avec les changements de température par rapport à certains autres matériaux semi-conducteurs.
• Largeur spectrale plus étroite :La demi-largeur de 15 nm offre une couleur verte plus saturée et pure, souvent souhaitable pour les applications d'indicateurs et d'affichage.
• Fiabilité éprouvée :L'AlInGaP est une technologie mature avec une longue histoire de performance stable dans des applications exigeantes.

Les concepteurs choisissant cette LED priorisent généralement une sortie verte haute luminosité, une pureté de couleur et une fiabilité dans un format de boîtier SMD standard.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Puis-je commander cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?
R :Non. Une résistance série est toujours requise. Pour une alimentation de 5V et un courant cible de 20mA, en supposant une Vf de 2,0V, la valeur de la résistance serait R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ohms. Utilisez la Vf maximale de votre bin (ex : 2,4V pour le Bin 8) pour un calcul sûr : R = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohms. Une résistance de 130-150 Ohms est appropriée.

Q2 : Pourquoi y a-t-il un courant de crête nominal (80mA) bien supérieur au courant continu nominal (30mA) ?
R :La LED peut supporter une puissance instantanée plus élevée pour des impulsions très courtes car la chaleur générée n'a pas le temps d'élever la température de jonction à un niveau dommageable. Ceci est utile pour les applications de stroboscope ou de communication mais doit strictement respecter les limites de cycle de service 1/10 et de largeur d'impulsion 0,1 ms.

Q3 : Que signifie "lentille transparente" pour le faisceau lumineux ?
R :Une lentille transparente (non diffusante) produit un faisceau plus focalisé avec une intensité axiale plus élevée (intensité droit devant). Le faisceau lumineux aura un point central plus défini par rapport à une lentille diffusante, qui répartit la lumière plus uniformément sur l'angle de vision plus large.

Q4 : Quelle est l'importance de suivre exactement le profil de soudage par refusion ?
R :Très critique. Dépasser 260°C ou 10 secondes à la température de pic peut dégrader thermiquement la lentille époxy, la puce semi-conductrice ou les fils de liaison internes, entraînant une défaillance immédiate ou une fiabilité à long terme réduite. Suivez toujours le profil recommandé.

11. Exemple d'étude de cas d'intégration

Scénario :Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour équipement industriel nécessitant 10 indicateurs verts uniformément brillants, visibles en lumière ambiante élevée.

Étapes de conception :
1. Sélection :Choisir le LTST-C150KGKT pour sa haute luminosité (jusqu'à 71mcd). Spécifier des codes de binning serrés (ex : Bin de Tension 5, Bin d'Intensité P, Bin de Longueur d'Onde D) pour assurer la cohérence.
2. Conception du circuit :Utiliser une ligne 12V. Calculer la résistance pour le pire cas de Vf (max du Bin 5 = 2,1V). R = (12V - 2,1V) / 0,020A = 495 Ohms. Utiliser une résistance standard de 510 Ohms, 1/8W pour chaque LED en série.
3. Disposition PCB :Concevoir les pastilles selon les recommandations de la fiche technique. Inclure de petites connexions de décharge thermique vers une zone de cuivre légèrement plus grande pour la dissipation de chaleur.
4. Assemblage :S'assurer que le fabricant sous-traitant utilise le profil de refusion spécifié et manipule les composants avec protection ESD.
5. Résultat :Un panneau indicateur robuste, lumineux et uniforme avec des performances fiables.

12. Introduction au principe technologique

Le LTST-C150KGKT est basé sur un matériau semi-conducteur AlInGaP cultivé sur un substrat. Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure dans la couche active détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le vert (~571nm). La lentille époxy transparente encapsule la puce, fournissant une protection mécanique, façonnant la sortie lumineuse et améliorant l'extraction de lumière du semi-conducteur.

13. Tendances et contexte de l'industrie

La tendance pour les LED d'indication et de signalisation continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par watt), des boîtiers plus petits et une fiabilité améliorée. Bien que des matériaux plus récents comme l'InGaN (utilisé pour les LED bleues et vertes vraies) offrent des performances élevées, l'AlInGaP reste la technologie dominante et hautement optimisée pour le spectre jaune-vert au rouge en raison de son excellente efficacité et stabilité. Le LTST-C150KGKT représente une solution mature et haute performance au sein de cette branche technologique stable. Les développements futurs pourraient se concentrer sur l'augmentation de la densité de flux et l'intégration de l'électronique de commande ou des capacités de mélange de couleurs dans des empreintes de boîtier toujours plus petites.