Fiche technique LTST-C191KFKT - LED SMD Orange - Dimensions 1.6x0.8x0.55mm - Tension 2.4V - Puissance 75mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C191KFKT est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) conçue pour les applications électroniques modernes où l'espace est limité. Il appartient à une catégorie de LED à puce extra-minces, avec une hauteur de profil remarquablement basse de seulement 0,55 millimètre. Cela en fait un choix idéal pour les indicateurs de rétroéclairage, les témoins lumineux et l'éclairage décoratif dans les appareils électroniques grand public fins, les intérieurs automobiles et les dispositifs portables où l'espace vertical est critique.

La LED utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour sa région émissive. Cette technologie est réputée pour produire une lumière à haut rendement dans le spectre ambre à rouge-orange avec une excellente luminosité et stabilité de couleur. Le composant est logé dans un boîtier à lentille transparente qui permet un fort flux lumineux et un large angle de vision. Il est entièrement conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), le classant comme un produit vert adapté aux marchés mondiaux avec des réglementations environnementales strictes.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED découlent de la combinaison de sa miniaturisation et de ses performances. Le profil ultra-mince de 0,55 mm est sa caractéristique la plus distinctive, permettant une intégration dans des produits où les LED traditionnelles ne peuvent pas s'adapter. Malgré sa petite taille, elle délivre une intensité lumineuse élevée, avec des valeurs typiques atteignant 90 millicandelas (mcd). Le boîtier est conforme aux dimensions standard EIA (Electronic Industries Alliance), garantissant la compatibilité avec le vaste écosystème des équipements automatisés de placement utilisés dans la fabrication en grande série. De plus, il est conçu pour résister aux processus de soudage par refusion infrarouge (IR), qui est la méthode standard pour assembler les composants CMS sur les cartes de circuits imprimés (PCB). Cette combinaison cible les marchés incluant l'électronique grand public (smartphones, tablettes, wearables), l'éclairage des tableaux de bord et panneaux de contrôle automobiles, les panneaux de contrôle industriels et les applications d'indicateurs générales nécessitant des sources lumineuses fiables, brillantes et compactes.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des paramètres électriques, optiques et thermiques qui définissent les limites opérationnelles et les performances 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.

• 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 sans dégrader ses performances ou sa durée de vie. Dépasser cette limite risque de surchauffer la jonction semi-conductrice.
• Courant direct continu (IF) :30 mA. Le courant direct continu maximal qui peut être appliqué à la LED en conditions DC.
• Courant direct de crête :80 mA. Ce courant plus élevé n'est autorisé qu'en conditions pulsées, spécifiquement avec un cycle de service de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Cette valeur est pertinente pour les applications de multiplexage ou de gradation par MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion).
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle la LED est garantie de fonctionner selon ses spécifications.
• Plage de température de stockage :-40°C à +85°C. La plage de température pour stocker le composant lorsqu'il n'est pas alimenté.
• Condition de soudage infrarouge :260°C pendant 10 secondes. Ceci définit le pic de température et le profil temporel que la LED peut supporter pendant un processus de soudage par refusion sans plomb sans dommage.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante standard de 25°C et définissent les performances typiques du composant.

• Intensité lumineuse (Iv) :45,0 (Min), 90,0 (Typ) mcd à IF=20mA. Ceci mesure la luminosité perçue de la LED par l'œil humain. La large plage indique qu'un système de classement est utilisé (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés (Typ). C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur sur l'axe central (0 degré). Un angle de 130 degrés indique un modèle d'émission de lumière très large et diffus, adapté à l'éclairage de zone ou aux indicateurs à large champ de vision.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λP) :611 nm (Typ). La longueur d'onde spécifique à laquelle la puissance optique de sortie de la LED est à son maximum. Pour cette LED orange, elle se situe dans la partie orange-rouge du spectre visible.
• Longueur d'onde dominante (λd) :605 nm (Typ). Elle est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente la longueur d'onde unique qui décrit le mieux la couleur perçue de la lumière. C'est le paramètre clé pour la spécification de la couleur.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :17 nm (Typ). Ceci indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise. Une valeur de 17 nm est typique pour les LED AlInGaP et donne une couleur orange saturée.
• Tension directe (VF) :2,0 (Min), 2,4 (Typ) V à IF=20mA. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit le courant spécifié. Ceci est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (IR) :10 µA (Max) à VR=5V. Le faible courant de fuite qui circule lorsqu'une tension inverse est appliquée. Dépasser la tension inverse maximale (non spécifiée, mais typiquement autour de 5V) peut causer des dommages immédiats.

3. Explication du système de classement

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en classes de performance. La fiche technique fournit une liste de codes de classe spécifiquement pour l'intensité lumineuse.

3.1 Classement par intensité lumineuse

L'intensité est mesurée dans les conditions de test standard de 20mA de courant direct. Les classes sont définies comme suit :

• Code de classe P :45,0 mcd (Min) à 71,0 mcd (Max)
• Code de classe Q :71,0 mcd (Min) à 112,0 mcd (Max)
• Code de classe R :112,0 mcd (Min) à 180,0 mcd (Max)
• Code de classe S :180,0 mcd (Min) à 280,0 mcd (Max)

Une tolérance de +/-15% est appliquée à chaque classe d'intensité. Cela signifie qu'une LED étiquetée Classe Q pourrait avoir une intensité réelle entre environ 60,4 mcd et 128,8 mcd. Les concepteurs doivent tenir compte de cette variation lors de la spécification des niveaux de luminosité pour leur application, en concevant souvent pour la valeur minimale de la classe sélectionnée pour garantir les performances.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par ex., Fig.1, Fig.6), leur comportement typique peut être décrit en fonction de la technologie.

4.1 Caractéristique Courant vs. Tension (I-V)

Comme toutes les diodes, la LED a une courbe I-V non linéaire. En dessous du seuil de tension directe (environ 1,8-2,0V pour AlInGaP), très peu de courant circule. Lorsque la tension approche et dépasse VF (2,4V typique), le courant augmente de façon exponentielle. C'est pourquoi les LED doivent être pilotées par une source de courant ou via une source de tension avec une résistance de limitation de courant en série ; un petit changement de tension peut provoquer un changement important, potentiellement destructeur, du courant.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

Le flux lumineux (intensité lumineuse) est approximativement proportionnel au courant direct sur une plage significative. Cependant, le rendement peut chuter à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la génération de chaleur dans la puce. La condition de test nominale de 20mA est un point standard qui équilibre luminosité, efficacité et fiabilité.

4.3 Dépendance à la température

Les performances des LED sont sensibles à la température. Lorsque la température de jonction augmente :

• Tension directe (VF) :Diminue légèrement.
• Intensité lumineuse (Iv) :Diminue. Les LED AlInGaP présentent moins d'extinction thermique que certains autres types, mais la sortie diminue toujours avec la hausse de température.
• Longueur d'onde dominante (λd) :Peut se déplacer légèrement, typiquement vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge).

Une gestion thermique appropriée dans la conception de l'application est essentielle pour maintenir une couleur et une luminosité constantes tout au long de la durée de vie du produit.

5. Informations mécaniques et de boîtier

Le LTST-C191KFKT utilise un format de boîtier de LED à puce standard.

5.1 Dimensions du boîtier

Les dimensions clés sont : Longueur : 1,6mm, Largeur : 0,8mm, Hauteur : 0,55mm. Toutes les tolérances sont typiquement de ±0,10mm sauf indication contraire. Le boîtier possède deux bornes métallisées (anode et cathode) sur le fond pour le soudage. La polarité est généralement indiquée par un marquage sur le dessus du boîtier ou par un coin chanfreiné.

5.2 Schéma de pastilles de soudure recommandé

La fiche technique inclut une conception recommandée de motif de pastilles (pads de soudure) pour le PCB. Suivre cette directive est critique pour obtenir des soudures fiables, empêcher l'effet "tombstoning" (où une extrémité se soulève) et assurer un alignement correct pendant l'assemblage automatisé. La conception des pastilles tient compte du cordon de soudure nécessaire et empêche le pontage de soudure entre les deux bornes rapprochées.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

La LED est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR), qui est la norme pour l'assemblage CMS. Un profil suggéré est fourni, conforme aux normes JEDEC pour la soudure sans plomb (SnAgCu). Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150-200°C pour chauffer progressivement la carte et les composants, activer la flux et minimiser le choc thermique.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Le temps pendant lequel la soudure est à l'état fondu, typiquement 60-90 secondes, avec un pic maximum de 10 secondes à 260°C.

Le profil doit être caractérisé pour la conception de PCB spécifique, la pâte à souder et le four utilisés.

6.2 Soudage manuel

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

• Température du fer à souder :Maximum 300°C.
• Durée de soudage :Maximum 3 secondes par joint.
• Limite :Un seul cycle de soudage est recommandé pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et aux fils de liaison internes.

6.3 Nettoyage

Seuls les agents de nettoyage spécifiés doivent être utilisés. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille plastique ou l'encapsulant époxy. Si un nettoyage est nécessaire après soudage, une immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute est recommandée.

6.4 Stockage et manipulation

Les LED sont des composants sensibles à l'humidité (MSD). L'emballage est scellé avec un dessiccant. Une fois ouvert, les composants doivent être utilisés dans les 672 heures (28 jours) sous humidité contrôlée (<60% HR) ou être séchés avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée, qui peut provoquer l'effet "popcorning" (fissuration du boîtier) pendant la refusion. Des précautions ESD (Décharge Électrostatique) appropriées, comme l'utilisation de bracelets et de postes de travail mis à la terre, sont obligatoires pour prévenir les dommages dus à l'électricité statique.

7. Packaging et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse embossée standard de l'industrie, sur des bobines de diamètre 7 pouces (178mm) pour faciliter l'assemblage automatisé.

• Pas des alvéoles :Bande standard de 8mm.
• Quantité par bobine :5000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Bande de couverture :Les alvéoles vides sont scellées avec une bande de couverture supérieure.
• LED manquantes :Un maximum de deux LED manquantes consécutives est autorisé selon la spécification (ANSI/EIA 481).

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs d'état :Indicateurs d'alimentation, de connectivité, de charge de batterie et de mode dans les ordinateurs portables, tablettes et smartphones ultra-fins.
• Rétroéclairage :Éclairage pour interrupteurs à membrane, claviers et icônes sur les tableaux de bord automobiles, les panneaux de contrôle industriels et les dispositifs médicaux.
• Éclairage décoratif :Éclairage d'accentuation dans l'électronique grand public où un facteur de forme fin est essentiel.

8.2 Considérations de conception

• Pilotage du courant :Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série lors du pilotage à partir d'une source de tension. La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Vcc - VF) / IF, où Vcc est la tension d'alimentation, VF est la tension directe de la LED et IF est le courant direct souhaité (par ex., 20mA).
• Connexion en parallèle :Évitez de connecter plusieurs LED directement en parallèle à partir d'une seule source de courant. De petites variations de VF entre les LED individuelles peuvent provoquer un déséquilibre sévère du courant, une LED accaparant la majeure partie du courant et risquant de tomber en panne. Utilisez une résistance de limitation de courant séparée pour chaque LED ou des circuits intégrés pilotes de LED dédiés avec plusieurs canaux.
• Gestion thermique :Assurez-vous que la conception du PCB prévoit une dissipation thermique adéquate. Bien que la puissance soit faible (75mW max), un fonctionnement continu à des températures ambiantes élevées peut réduire le flux lumineux et la durée de vie. Évitez de placer la LED près d'autres composants générateurs de chaleur.

9. Comparaison et différenciation techniques

La différenciation principale du LTST-C191KFKT réside dans son profil ultra-mince de 0,55mm. Comparé aux LED de boîtier standard 0603 ou 0402 qui mesurent typiquement 0,6-0,8mm de haut, ce dispositif offre une réduction de hauteur d'environ 30%. C'est un avantage critique dans la tendance vers des produits électroniques toujours plus fins. Son utilisation de la technologie AlInGaP fournit un rendement plus élevé et une meilleure stabilité de couleur dans la gamme orange/ambre par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP. De plus, sa compatibilité avec les processus standard de refusion IR et de placement signifie qu'il peut être intégré dans les lignes de fabrication en grande série existantes sans nécessiter d'équipement ou de procédures spéciales, contrairement à certains composants ultra-minces de niche.

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

10.1 Puis-je piloter cette LED à 30mA en continu ?

Bien que la valeur maximale absolue pour le courant direct continu soit de 30mA, la condition de test standard et le point de fonctionnement typique est de 20mA. Fonctionner à 30mA en continu générera plus de chaleur, réduisant potentiellement l'efficacité lumineuse et la fiabilité à long terme. Il est généralement recommandé de concevoir pour 20mA ou moins pour des performances et une durée de vie optimales.

10.2 Pourquoi y a-t-il une si large plage dans la spécification d'Intensité lumineuse (45-280 mcd) ?

Cette plage représente l'étendue totale sur tous les codes de classe (P à S). Une commande spécifique sera pour une classe unique (par ex., Classe Q : 71-112 mcd). Le système de classement permet aux fabricants de trier les pièces par performance, permettant aux clients de sélectionner le grade de luminosité qui correspond à leur application et à leurs exigences de coût. Spécifiez toujours le code de classe souhaité lors de la commande.

10.3 Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête (611nm) et la Longueur d'onde dominante (605nm) ?

La Longueur d'onde de crête (λP) est la longueur d'onde physique où la puissance optique de sortie est la plus élevée. La Longueur d'onde dominante (λd) est une valeur calculée basée sur la perception des couleurs humaine (diagramme CIE) qui correspond le mieux à la couleur perçue. Pour une source monochromatique comme une LED, elles sont souvent proches, mais λd est le paramètre standard utilisé pour spécifier la couleur de la LED à des fins de conception.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un indicateur d'état pour une enceinte Bluetooth fine.La conception nécessite une LED orange basse consommation pour indiquer le mode d'appairage. L'espace disponible derrière la grille avant n'est que de 0,6mm. Une LED standard ne conviendrait pas. Le LTST-C191KFKT, avec sa hauteur de 0,55mm, est sélectionné. Le circuit utilise une broche GPIO d'un microcontrôleur 3,3V. La résistance série est calculée : R = (3,3V - 2,4V) / 0,020A = 45 Ohms. Une résistance standard de 47 Ohms est choisie, résultant en un courant d'environ 19mA. Le motif de pastilles du PCB est conçu selon la recommandation de la fiche technique. La LED est placée dans un endroit avec un minimum de chaleur provenant du circuit intégré amplificateur audio. Le code de classe choisi est "Q" pour garantir une luminosité adéquate même à l'extrémité basse de la plage de la classe. L'assemblage utilise un profil de refusion sans plomb standard avec une température de crête de 250°C.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction (la couche active en AlInGaP). Lorsque ces électrons et trous se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par le gap énergétique du matériau semi-conducteur utilisé dans la couche active. L'AlInGaP a un gap qui correspond à la lumière dans les parties rouge, orange, ambre et jaune du spectre. La lentille époxy transparente encapsule la puce, fournit une protection mécanique et façonne le faisceau lumineux de sortie.

13. Tendances technologiques

La tendance pour les LED d'indicateurs et de rétroéclairage continue vers une miniaturisation accrue, une efficacité plus élevée (plus de lumière par watt électrique) et une amélioration de la restitution des couleurs et de la cohérence. Il y a également une poussée vers l'intégration, comme les LED avec résistances de limitation de courant intégrées ou des circuits intégrés pilotes. Pour les applications ultra-minces, les LED en boîtier à l'échelle de la puce (CSP), qui sont essentiellement la puce semi-conductrice nue avec un revêtement protecteur, représentent la prochaine frontière dans la réduction de la taille et de la hauteur du boîtier. Cependant, des dispositifs comme le LTST-C191KFKT offrent un excellent équilibre entre miniaturisation extrême, fabricabilité, fiabilité et coût pour un large éventail d'applications actuelles.