Fiche technique LED SMD LTST-C193KRKT-2A - Hauteur 0,35mm - Tension directe 1,6-2,2V - Couleur rouge - Puissance 75mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes du LTST-C193KRKT-2A, une LED puce à montage en surface haute performance conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant une hauteur de composant minimale et des performances fiables. Le dispositif est une LED extra-plate utilisant la technologie avancée des semi-conducteurs AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière rouge vive. Son objectif de conception principal est de permettre l'intégration dans des assemblages à encombrement limité sans compromettre les performances optiques ou la facilité de fabrication.

Les avantages fondamentaux de ce composant incluent son profil exceptionnellement bas de 0,35 mm, un paramètre critique pour l'électronique grand public fine, les écrans et les applications d'indication. Il est conçu pour être compatible avec les lignes d'assemblage automatisées standard de type "pick-and-place" et les processus de soudure par refusion à haut volume, incluant les méthodes infrarouge (IR) et à phase vapeur. Le produit est classé comme Produit Vert et est conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), le rendant adapté aux conceptions soucieuses de l'environnement et aux marchés mondiaux.

1.1 Caractéristiques clés et marché cible

Le LTST-C193KRKT-2A se caractérise par plusieurs fonctionnalités clés qui définissent son domaine d'application. L'utilisation d'une puce AlInGaP est centrale pour ses performances, offrant un rendement lumineux supérieur et une meilleure stabilité thermique par rapport aux matériaux LED traditionnels pour l'émission rouge. Le boîtier est standardisé selon les normes EIA (Electronic Industries Alliance), garantissant une large compatibilité avec les bibliothèques de conception et les équipements d'assemblage de l'industrie.

Le marché cible de cette LED couvre un large éventail d'équipements électroniques. Ses applications principales se trouvent dans les appareils de bureautique (imprimantes, scanners, photocopieurs), les équipements de communication (routeurs, modems, commutateurs) et les appareils électroménagers où une indication d'état, un rétroéclairage de boutons ou un éclairage fonctionnel est requis. Son profil fin le rend particulièrement attractif pour les appareils portables, les cadres ultra-fins des moniteurs et téléviseurs, et toute application où la hauteur (axe Z) est une contrainte de conception critique. La compatibilité du dispositif avec le placement automatique et la soudure par refusion en fait un choix idéal pour une fabrication à haut volume et rentable.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une compréhension approfondie des paramètres électriques, optiques et thermiques est essentielle pour une conception de circuit fiable et une intégration système. Toutes les spécifications sont définies à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les Valeurs Maximales Absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur. Dépasser cette limite risque d'endommager thermiquement la jonction semi-conductrice et la lentille en époxy.
• Courant direct continu (IF) :30 mA. Le courant direct continu maximal qui peut être appliqué. Pour un fonctionnement en impulsions, un Courant Direct de Crête plus élevé de 80 mA est autorisé sous des conditions spécifiques (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms).
• Déclassement du courant direct :0,4 mA/°C linéaire à partir de 25°C. C'est un paramètre critique pour la gestion thermique. Lorsque la température ambiante dépasse 25°C, le courant continu maximal autorisé doit être réduit. Par exemple, à 50°C, le courant maximal est de 30 mA - [0,4 mA/°C * (50-25)°C] = 20 mA.
• Tension inverse (VR) :5 V. L'application d'une tension de polarisation inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage de la jonction.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-55°C à +85°C. Cette large plage assure la fiabilité dans des environnements sévères.
• Tolérance à la température de soudure :Le dispositif peut supporter une soudure à la vague à 260°C pendant 5 secondes, une refusion IR à 260°C pendant 5 secondes, et une refusion à phase vapeur à 215°C pendant 3 minutes. Ces paramètres sont vitaux pour définir la fenêtre de processus d'assemblage.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres définissent les performances typiques de la LED dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 1,80 mcd à un maximum de 11,2 mcd à un courant de test (IF) de 2 mA. L'intensité réelle pour une unité spécifique est déterminée par son Code de Binning (voir Section 3). La mesure utilise un capteur filtré pour approximer la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur sur l'axe central (0 degré). Un large angle de vision comme celui-ci convient aux applications nécessitant un éclairage large et diffus plutôt qu'un faisceau focalisé.
• Longueur d'onde de crête (λP) :639 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale. Elle définit la teinte perçue de la lumière rouge.
• Longueur d'onde dominante (λd) :629 nm. Dérivée du diagramme de chromaticité CIE, c'est la longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue par l'œil humain. Elle est typiquement légèrement plus courte que la longueur d'onde de crête pour les LED rouges AlInGaP.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm. Cela indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise. Une valeur plus petite indique une source lumineuse plus monochromatique.
• Tension directe (VF) :1,60 V à 2,20 V à IF = 2 mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement. Elle est cruciale pour concevoir le circuit de limitation de courant. La variation est due aux tolérances normales de fabrication des semi-conducteurs.
• Courant inverse (IR) :10 µA maximum à VR = 5 V. C'est le faible courant de fuite qui circule lorsque le dispositif est polarisé en inverse dans les limites de sa valeur maximale.
• Capacité (C) :40 pF typique à VF = 0V, f = 1 MHz. Cette capacité parasite peut être pertinente dans les applications de commutation haute fréquence.
• Seuil de décharge électrostatique (HBM) :1000 V. Cette classification selon le Modèle du Corps Humain indique la sensibilité de la LED aux décharges électrostatiques. Elle est classée comme modérément sensible ; des procédures de manipulation ESD appropriées sont obligatoires.

3. Explication du système de binning

Pour gérer la variation naturelle de la fabrication des semi-conducteurs, les LED sont triées en lots de performance. Le LTST-C193KRKT-2A utilise un système de binning principalement pour l'Intensité Lumineuse.

L'intensité est mesurée dans les conditions de test standard de IF = 2 mA. Les unités sont triées dans les lots suivants :

• Lot G :1,80 mcd (Min) à 2,80 mcd (Max)
• Lot H :2,80 mcd à 4,50 mcd
• Lot J :4,50 mcd à 7,10 mcd
• Lot K :7,10 mcd à 11,20 mcd

Une tolérance de +/-15% est appliquée aux limites de chaque lot. Ce binning permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une luminosité minimale garantie pour leur application, assurant une cohérence dans l'apparence du produit final, surtout lorsque plusieurs LED sont utilisées côte à côte. Pour les applications critiques nécessitant un appariement des couleurs, il est recommandé de consulter le fabricant pour des informations spécifiques sur le binning de chromaticité, car la fiche technique détaille principalement les lots d'intensité.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que la fiche technique fournisse des données tabulaires, comprendre les relations entre les paramètres via les courbes caractéristiques est vital pour une conception robuste.

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

La relation entre le courant direct (IF) et la tension directe (VF) est non linéaire et de nature exponentielle, typique d'une diode. La plage VF spécifiée de 1,6V-2,2V à 2mA fournit un point de fonctionnement clé. Les concepteurs doivent noter que VF diminuera avec l'augmentation de la température pour un courant donné, ce qui peut affecter le courant consommé dans un circuit simple limité par une résistance s'il n'est pas correctement pris en compte.

4.2 Intensité lumineuse vs Courant direct

La sortie lumineuse (intensité lumineuse) est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement typique. Cependant, le rendement (lumens par watt) peut atteindre un pic à un certain courant puis diminuer en raison d'effets thermiques et électriques. Fonctionner à ou en dessous du courant continu recommandé assure un rendement optimal et une longue durée de vie.

4.3 Dépendance à la température

La performance d'une LED est significativement affectée par la température. Les effets clés incluent :

• Intensité lumineuse :La sortie diminue lorsque la température de jonction augmente. Le déclassement du courant direct est directement lié à la gestion de cet effet thermique pour maintenir la luminosité et la fiabilité.
• Tension directe :VF diminue typiquement avec l'augmentation de la température (coefficient de température négatif).
• Longueur d'onde :Les longueurs d'onde de crête et dominante se déplaceront légèrement (généralement vers des longueurs d'onde plus longues) avec l'augmentation de la température, ce qui peut affecter la perception des couleurs dans les applications de précision.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

La LED est logée dans un boîtier à montage en surface très compact. La caractéristique mécanique déterminante est sa hauteur de seulement 0,35 mm. Des dessins cotés détaillés sont fournis dans la fiche technique, incluant la longueur, la largeur et l'emplacement de la lentille optique. Le boîtier suit un empreinte standard de LED puce. La polarité est indiquée par un marquage ou un coin chanfreiné sur le boîtier. L'orientation correcte pendant l'assemblage est critique, car l'application d'une polarisation inverse peut endommager le dispositif.

5.2 Conception recommandée des pastilles de soudure

Pour assurer des soudures fiables et un bon alignement pendant la refusion, une disposition spécifique des pastilles de soudure ("land pattern") est suggérée. La fiche technique fournit ces dimensions. Le respect de ce motif aide à prévenir des problèmes comme l'effet "tombstoning" (où une extrémité du composant se soulève de la pastille) ou le mauvais alignement. Une épaisseur d'écran recommandée de 0,10 mm maximum est spécifiée pour contrôler le volume de pâte à souder déposé.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Profils de soudure par refusion

La fiche technique fournit deux profils de refusion infrarouge (IR) suggérés : un pour le processus de soudure normal (étain-plomb) et un pour le processus de soudure sans plomb. Le profil sans plomb a typiquement une température de pic plus élevée (par ex. 260°C) pour s'adapter au point de fusion plus élevé des alliages sans plomb comme le SAC (Sn-Ag-Cu). Les deux profils incluent des paramètres critiques :

• Préchauffage/Montée en température :Une phase de chauffage contrôlée pour amener progressivement la carte et les composants à température, minimisant le choc thermique et empêchant les projections de pâte à souder.
• Palier/Pré-refusion :Un plateau de température pour permettre au flux contenu dans la pâte à souder de s'activer et aux volatils de s'échapper, et pour égaliser les températures à travers l'assemblage.
• Refusion/Pic :La température dépasse le point liquidus de la soudure, lui permettant de fondre, de mouiller les pastilles et les terminaisons du composant, et de former une jonction métallurgique correcte. Le temps au-dessus du liquidus (TAL) et la température de pic doivent être contrôlés dans la tolérance de la LED (5 sec max à 260°C).
• Refroidissement :Un refroidissement contrôlé pour solidifier la soudure et minimiser la contrainte thermique.

6.2 Précautions de stockage et de manipulation

Un stockage approprié est essentiel pour maintenir la soudabilité. Les LED retirées de leur emballage d'origine barrière à l'humidité sont hygroscopiques et peuvent absorber l'humidité. Si elles sont stockées pendant de longues périodes (plus de 672 heures ou 28 jours) en dehors de l'emballage sec, elles doivent être cuites (par ex. à 60°C pendant 24 heures) avant la refusion pour éliminer l'humidité et prévenir l'effet "popcorn" ou la fissuration du boîtier pendant le processus de soudure à haute température. Pour un stockage à long terme, utilisez des conteneurs scellés avec dessiccant ou une atmosphère d'azote.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. La fiche technique recommande l'immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager le matériau de la lentille en époxy, provoquant un ternissement, des fissures ou une décoloration.

7. Conditionnement et informations de commande

Le LTST-C193KRKT-2A est fourni dans un conditionnement standard de l'industrie pour l'assemblage automatisé.

• Rouleau et bande :Les composants sont placés dans une bande porteuse gaufrée, qui est ensuite scellée avec une bande de couverture. La largeur de la bande est de 8 mm.
• Taille du rouleau :7 pouces de diamètre.
• Quantité par rouleau :5000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Normes de conditionnement :Conforme aux spécifications ANSI/EIA-481-1-A, assurant la compatibilité avec les chargeurs de bande standard sur les machines de placement.

La référence LTST-C193KRKT-2A elle-même encode des attributs spécifiques du produit, bien que les détails complets de la convention de dénomination se trouvent généralement dans un guide de sélection de produit séparé.

8. Recommandations de conception d'application

8.1 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs commandés en courant. L'aspect le plus critique du circuit de commande est le contrôle du courant. Une simple résistance en série est la méthode la plus courante, mais sa conception nécessite de l'attention.

Calcul de la résistance série (R_S) :

R_S= (V_ALIMENTATION- V_F) / I_F

Où :

V_ALIMENTATION= Tension d'alimentation

V_F= Tension directe de la LED (utiliser la valeur maximale de la fiche technique, 2,2V, pour une conception conservatrice)

I_F= Courant direct souhaité (doit être ≤ 30 mA continu)

Exemple :Pour une alimentation de 5V et un courant cible de 20 mA :

R_S= (5V - 2,2V) / 0,020 A = 140 Ω. La valeur standard la plus proche (par ex. 150 Ω) serait sélectionnée, résultant en un courant légèrement inférieur.

Considération importante - Connexion en parallèle :Il n'est pas recommandé de connecter directement plusieurs LED en parallèle avec une seule résistance de limitation de courant (Circuit B dans la fiche technique). En raison des variations naturelles des caractéristiques I-V des LED individuelles (même issues du même lot), une LED peut consommer significativement plus de courant que les autres, conduisant à une luminosité inégale et à une surcontrainte potentielle d'un dispositif. La pratique recommandée est d'utiliser une résistance série séparée pour chaque LED (Circuit A). Pour piloter efficacement plusieurs LED, des circuits intégrés pilotes à courant constant ou des circuits pilotes LED dédiés sont préférés.

8.2 Gestion thermique

Malgré sa faible puissance, une gestion thermique efficace est importante pour la longévité et des performances stables. Le facteur de déclassement de 0,4 mA/°C doit être appliqué dans les conceptions où la température ambiante près de la LED est susceptible d'augmenter significativement (par ex. à l'intérieur d'un boîtier scellé, près d'autres composants générateurs de chaleur). Assurer une ventilation adéquate ou un dégagement thermique dans la conception du PCB peut aider à atténuer l'élévation de température.

8.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Avec un seuil ESD de 1000V (HBM), la LED est sensible aux dommages causés par les décharges électrostatiques courantes. La mise en œuvre de mesures de protection ESD est non négociable :

• Utilisez des postes de travail mis à la terre, des tapis de sol conducteurs et des bracelets antistatiques.
• Stockez et transportez les composants dans un emballage antistatique.
• Envisagez d'incorporer des diodes de suppression de tension transitoire (TVS) ou d'autres circuits de protection sur les PCB si la LED est connectée à des interfaces externes qui pourraient être exposées à des événements ESD.

9. Comparaison et différenciation techniques

Le LTST-C193KRKT-2A se différencie sur le marché principalement par son profil ultra-fin de 0,35 mm. Comparé aux LED puce standard qui font souvent 0,6 mm ou 1,0 mm de hauteur, cela représente une réduction de 40 à 65%, permettant de nouvelles possibilités de design industriel. L'utilisation de la technologie AlInGaP offre des avantages par rapport aux anciennes LED rouges GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), offrant un rendement supérieur (plus de lumière par mA), une meilleure stabilité thermique et une couleur rouge plus saturée et "plus vraie". Sa compatibilité avec les processus de refusion haute température sans plomb la rend adaptée aux réglementations futures et aux lignes de fabrication modernes.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 3,3V ?

R : C'est possible, mais cela nécessite un calcul. Avec une VF typique de ~1,9V, une résistance série serait nécessaire pour limiter le courant. Cependant, vous devez vous assurer que la broche du MCU peut fournir le courant requis (par ex. 20mA) sans dépasser ses propres spécifications. Utiliser un transistor comme interrupteur est souvent une approche plus sûre et plus flexible.

Q2 : Pourquoi l'intensité lumineuse est-elle spécifiée à un courant aussi faible (2mA) ?

R : 2mA est une condition de test standard pour les LED d'indication à faible courant. Elle permet une comparaison facile entre différents produits et fournit une référence. L'intensité sera plus élevée à des courants plus élevés, mais la relation n'est pas parfaitement linéaire et le rendement peut chuter.

Q3 : La fiche technique montre un large angle de vision (130°). Que faire si j'ai besoin d'un faisceau plus focalisé ?

R : Ce boîtier particulier est conçu pour une émission à large angle. Pour un faisceau plus étroit, vous devriez sélectionner une LED dans un boîtier différent (par ex. avec une lentille plus petite ou un réflecteur intégré) ou utiliser une optique secondaire externe (comme une lentille de collimation).

Q4 : Comment interpréter le code de lot lors de la commande ?

R : Spécifiez le lot d'intensité requis (G, H, J ou K) en fonction de la luminosité minimale nécessaire pour votre application. Par exemple, si votre conception nécessite au moins 5,0 mcd, vous devez commander le Lot J (4,50-7,10 mcd) ou le Lot K (7,10-11,20 mcd). Commander une "luminosité standard" peut résulter en n'importe quel lot, risquant de provoquer des incohérences de luminosité dans votre produit.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Exemple 1 : Indicateur d'état sur un appareil portable

Dans un smartphone ou une tablette fin, l'espace derrière la façade en verre ou plastique est extrêmement limité. La hauteur de 0,35 mm de cette LED lui permet d'être placée directement sur le PCB principal sous un guide de lumière mince ou un film diffuseur, indiquant l'état de charge, les alertes de notification ou le rétroéclairage de boutons capacitifs sans augmenter l'épaisseur de l'appareil.

Exemple 2 : Rétroéclairage pour interrupteurs à membrane

Pour les panneaux de contrôle industriels ou les équipements médicaux avec claviers à membrane, un éclairage uniforme sous chaque touche est crucial. Plusieurs LED LTST-C193KRKT-2A peuvent être placées autour des bords du panneau d'interrupteurs. Leur large angle de vision aide à créer un rétroéclairage uniforme sur la zone des touches. La méthode de commande avec résistance séparée par LED assure que toutes les touches ont une luminosité cohérente quelles que soient les variations de VF.

Exemple 3 : Intégration dans un écran à cadre ultra-fin

Les moniteurs et téléviseurs modernes visent des cadres de seulement quelques millimètres de large. Cette LED peut être montée sur un circuit imprimé flexible (FPC) qui longe le bord même du panneau d'affichage pour fournir un éclairage d'ambiance ou un indicateur de puissance discret, contribuant à l'esthétique épurée sans compromettre le profil fin.

12. Introduction au principe technologique

Le LTST-C193KRKT-2A est basé sur la technologie des semi-conducteurs AlInGaP. Ce système de matériau est cultivé par épitaxie 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 l'AlInGaP, cette recombinaison libère principalement de l'énergie sous forme de photons (lumière) dans la partie rouge à jaune-orange du spectre visible. Le rapport spécifique d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure dans le réseau cristallin détermine l'énergie de la bande interdite et donc la longueur d'onde de la lumière émise. La lentille "water clear" est typiquement faite d'époxy ou de silicone transparent à la longueur d'onde émise et est moulée pour façonner le motif de sortie lumineuse (dans ce cas, un large angle de vision).

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les LED d'indication et d'éclairage fonctionnel continue vers la miniaturisation, un rendement plus élevé et une plus grande intégration. La hauteur de 0,35 mm de ce composant représente la poussée continue vers des boîtiers plus fins. Les développements futurs pourraient inclure des boîtiers encore plus fins de type "chip-scale package" (CSP) où la puce LED est montée directement sans boîtier plastique traditionnel. Il y a aussi une forte tendance vers une fiabilité plus élevée et une durée de vie plus longue dans des conditions de fonctionnement à température plus élevée, poussée par les applications automobiles et industrielles. De plus, la demande de cohérence de couleur précise et de tolérances de binning plus serrées augmente pour les applications de rétroéclairage d'écran et d'éclairage architectural où l'appariement des couleurs est critique. La technologie sous-jacente AlInGaP continue d'être affinée pour un rendement plus élevé, réduisant potentiellement la consommation d'énergie pour une sortie lumineuse donnée dans les générations futures.