Fiche technique LED SMD LTST-C191KSKT-5A - Hauteur 0,55mm - Tension directe 2,0V - Couleur jaune - Puissance dissipée 75mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La LTST-C191KSKT-5A est une LED à montage en surface (SMD) conçue pour les applications électroniques modernes à encombrement limité. Son positionnement principal est celui d'une source d'indication ou de rétroéclairage haute luminosité et ultra-compacte. L'avantage fondamental de ce composant réside dans son profil exceptionnellement bas de seulement 0,55 mm, le rendant adapté aux applications où l'encombrement en hauteur est critique, comme dans l'électronique grand public ultra-fine, les dispositifs portables et les panneaux d'affichage avancés.

Le marché cible inclut les fabricants de matériel de bureau, d'appareils de communication et d'électroménager nécessitant des indicateurs d'état fiables, lumineux et miniaturisés. Le produit est conforme aux directives RoHS, garantissant qu'il respecte les normes environnementales internationales de restriction des substances dangereuses. Il est conditionné sur bande embossée de 8 mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les lignes d'assemblage automatisées à grande vitesse, ce qui est essentiel pour l'efficacité de la production de masse.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

La LED utilise une puce AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium), réputée pour produire une lumière jaune à haut rendement. À un courant de test standard (IF) de 5 mA et une température ambiante (Ta) de 25°C, l'intensité lumineuse (Iv) varie d'un minimum de 11,2 millicandelas (mcd) à un maximum de 45,0 mcd, une valeur typique étant fournie à titre indicatif. Cette large plage est gérée via un système de classement (détaillé plus loin). L'angle de vision (2θ1/2) est spécifié à 130 degrés, indiquant un diagramme d'émission très large adapté aux applications nécessitant un éclairage de grande surface ou une visibilité sous des angles larges.

La longueur d'onde dominante (λd), qui définit la couleur perçue, est comprise entre 587,0 nm et 594,5 nm à 5 mA, la situant fermement dans le spectre jaune. La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 588 nm. La largeur à mi-hauteur de la raie spectrale (Δλ) est d'environ 15 nm, indiquant une émission de couleur relativement pure avec une dispersion spectrale minimale.

2.2 Paramètres électriques

La tension directe (VF) à 5 mA est typiquement de 2,00 V, avec une plage autorisée de 1,70 V à 2,30 V. Ce paramètre est crucial pour la conception du circuit afin d'assurer une limitation de courant appropriée. Le courant direct continu absolu maximum est de 30 mA, mais pour un fonctionnement fiable à long terme, l'alimentation à la condition de test de 5 mA ou en dessous est la norme. Un courant direct de crête de 80 mA est autorisé en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). La tension inverse nominale est de 5 V, un niveau de protection standard contre une polarisation inverse accidentelle. Le dispositif présente un faible courant inverse (IR) de 10 μA maximum sous 5 V de polarisation inverse et une capacité typique (C) de 40 pF à 0 V et 1 MHz.

2.3 Caractéristiques thermiques et de puissance

La puissance dissipée maximale est de 75 mW. Ce paramètre définit la puissance électrique totale (VF * IF) qui peut être convertie en lumière et en chaleur sans endommager le composant. La fiche technique spécifie un facteur de déclassement de 0,4 mA/°C pour le courant direct, à partir de 50°C. Cela signifie que pour chaque degré Celsius au-dessus de 50°C, le courant direct continu maximal autorisé doit être réduit de 0,4 mA pour éviter la surchauffe et assurer la longévité. La plage de température de fonctionnement et de stockage est de -55°C à +85°C, indiquant des performances robustes sur une large gamme environnementale.

3. Explication du système de classement

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en classes (bins) en fonction de paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques d'application en termes d'uniformité de couleur et de luminosité.

3.1 Classement par tension directe

La tension directe est classée en trois codes : E2 (1,70V - 1,90V), E3 (1,90V - 2,10V) et E4 (2,10V - 2,30V). Une tolérance de ±0,1V est appliquée à chaque classe. La sélection de LED provenant de la même classe de tension aide à maintenir une luminosité uniforme lorsque plusieurs LED sont alimentées en parallèle à partir d'une source de tension commune.

3.2 Classement par intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est catégorisée en trois classes : L (11,2 - 18,0 mcd), M (18,0 - 28,0 mcd) et N (28,0 - 45,0 mcd). Une tolérance de ±15% est appliquée à chaque classe. Ce classement est critique pour les applications où l'uniformité de la luminosité perçue entre plusieurs indicateurs est importante.

3.3 Classement par longueur d'onde dominante

La couleur jaune est contrôlée via des classes de longueur d'onde dominante : J (587,0 - 589,5 nm), K (589,5 - 592,0 nm) et L (592,0 - 594,5 nm). La tolérance pour chaque classe est de ±1 nm. Ce contrôle précis garantit une variation de couleur minimale entre différents lots de production ou au sein d'un réseau de LED.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (Fig.1, Fig.6), leur comportement typique peut être décrit sur la base de la physique des semi-conducteurs et des paramètres fournis.

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

La puce AlInGaP présente une courbe I-V caractéristique où la tension directe augmente de manière logarithmique avec le courant. Le point de fonctionnement clé est la VF typique de 2,0V à 5mA. Alimenter la LED à des courants plus élevés augmentera légèrement la VF (vers le maximum de 2,3V) et augmentera significativement le flux lumineux, mais cela augmentera également la dissipation de puissance et la température de jonction, qui doivent être gérées dans les limites des valeurs maximales absolues.

4.2 Caractéristiques thermiques

L'intensité lumineuse des LED diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. La spécification de déclassement (0,4 mA/°C au-dessus de 50°C) est une conséquence directe de ce comportement thermique. Des températures ambiantes élevées ou un courant d'alimentation excessif entraînant un auto-échauffement réduiront le flux lumineux et peuvent accélérer la dégradation si les limites sont dépassées.

4.3 Distribution spectrale

Le spectre de sortie est centré autour de 588 nm (crête) avec une largeur à mi-hauteur étroite de 15 nm. Cela donne une couleur jaune saturée. La longueur d'onde dominante peut légèrement varier avec les changements de courant d'alimentation et de température, mais le système de classement garantit que la couleur finale reste dans les bandes étroites spécifiées.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions physiques

La LED présente un empreinte de boîtier standard de l'industrie EIA. La dimension clé est sa hauteur de 0,55 mm, qui définit sa caractéristique \"ultra-fine\". Des dessins mécaniques détaillés dans la fiche technique fournissent la longueur, la largeur et d'autres dimensions critiques pour la conception du plot de soudure sur PCB, le tout en millimètres avec une tolérance standard de ±0,10 mm sauf indication contraire.

5.2 Conception des plots de soudure

La fiche technique inclut les dimensions suggérées pour les plots de soudure. Suivre ces recommandations est crucial pour obtenir une soudure fiable pendant les processus de refusion, assurant une fixation mécanique et une connexion thermique/électrique correctes. La conception des plots tient compte de la taille du composant et du ménisque de soudure nécessaire.

5.3 Identification de la polarité

Le composant possède une anode et une cathode. Le diagramme de la fiche technique indique la polarité, généralement marquée sur le composant lui-même ou identifiable par sa structure interne et ses caractéristiques externes. Une orientation correcte de la polarité lors de l'assemblage est obligatoire pour le fonctionnement du dispositif.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudure par refusion

La LED est compatible avec les processus de soudure par refusion infrarouge (IR) et à phase vapeur. Pour un processus standard, une température de crête de 260°C pendant un maximum de 5 secondes est spécifiée. Pour les processus sans plomb, un profil de refusion spécifique est suggéré, impliquant généralement une température de crête légèrement plus élevée ou des vitesses de rampe ajustées. Le respect de ces profils prévient les dommages thermiques au boîtier époxy de la LED et à la puce semi-conductrice.

6.2 Précautions et conditions de stockage

Les LED doivent être stockées dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 70% d'humidité relative. Une fois retirées de leur emballage d'origine barrière à l'humidité, elles doivent être soudées par refusion dans les 672 heures (28 jours) pour éviter l'absorption d'humidité, qui peut provoquer un \"effet pop-corn\" ou un délaminage pendant la refusion. Si le stockage dépasse cette période, un processus de séchage (par exemple, 60°C pendant 24 heures) est recommandé pour éliminer l'humidité.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudure est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou isopropylique à température normale pendant moins d'une minute est acceptable. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille plastique ou l'intégrité du boîtier.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le produit est fourni sur bande porteuse embossée d'une largeur de 8 mm, enroulée sur des bobines standard de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 5000 pièces. Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA 481-1-A-1994. Une bande de couverture scelle les alvéoles des composants. Il existe des directives concernant le nombre maximum de composants manquants consécutifs et les quantités minimales de conditionnement pour les restes.

7.2 Structure du numéro de pièce

Le numéro de pièce LTST-C191KSKT-5A encode des attributs spécifiques du produit. Bien que la logique complète de dénomination de l'entreprise puisse être propriétaire, elle inclut généralement des identifiants de série (LTST), une taille/code (C191), une couleur/type de lentille (KSKT pour lentille transparente avec une puce jaune AlInGaP), et éventuellement des informations de classe ou de variante (5A).

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED est idéale pour les indicateurs d'état, le rétroéclairage de boutons ou de symboles, et l'éclairage de panneaux dans les dispositifs où la hauteur est une contrainte. Exemples : smartphones, tablettes, ordinateurs portables ultra-fins, télécommandes, indicateurs de tableau de bord automobile (où l'espace derrière le panneau est limité) et dispositifs médicaux portables.

8.2 Considérations de conception de circuit

Les LED sont des dispositifs à commande par courant. Pour garantir une luminosité uniforme, surtout lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance de limitation de courant en série pour chaque LED. L'alimentation directe de plusieurs LED en parallèle à partir d'une source de tension (sans résistances individuelles) est déconseillée car de petites variations de la caractéristique de tension directe (VF) entre les LED individuelles peuvent entraîner des différences significatives dans le partage du courant et, par conséquent, dans la luminosité. Un circuit d'alimentation simple se compose d'une source de tension, d'une résistance série (R = (Vsource - VF) / IF) et de la LED.

8.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

La LED est sensible aux décharges électrostatiques. Des précautions de manipulation doivent être observées : utiliser des bracelets antistatiques et des surfaces de travail reliées à la terre, stocker les composants dans un emballage antistatique et employer des ioniseurs pour neutraliser les charges statiques qui peuvent s'accumuler sur la lentille plastique. Les événements ESD peuvent provoquer une défaillance immédiate ou des dommages latents qui réduisent la durée de vie du dispositif.

9. Comparaison et différenciation techniques

Le principal facteur de différenciation de la LTST-C191KSKT-5A est sa hauteur de 0,55 mm. Comparée aux LED à puce standard qui font souvent 0,6 mm ou 0,8 mm de haut, cela représente une réduction significative pour les conceptions les plus fines. L'utilisation de la technologie AlInGaP offre un rendement plus élevé et une lumière jaune plus brillante par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP sur GaP pour la même couleur. Sa compatibilité avec les processus de refusion IR standard et le conditionnement en bande et bobine la rend aussi facile à assembler que tout autre composant SMD, malgré son profil fin avancé.

10. Questions fréquemment posées basées sur les paramètres techniques

Q : Puis-je alimenter cette LED à 20 mA en continu ?

A : Le courant direct continu absolu maximum est de 30 mA, donc 20 mA est dans la limite. Cependant, vous devez vérifier la dissipation de puissance (P = VF * IF). À 20 mA et une VF typique de 2,0 V, la puissance est de 40 mW, ce qui est inférieur au maximum de 75 mW. Assurez-vous de prendre en compte la température ambiante et appliquez le déclassement de courant si la température de fonctionnement dépasse 50°C.

Q : Pourquoi y a-t-il une si large plage d'intensité lumineuse (11,2 à 45,0 mcd) ?

A : Cette plage représente la dispersion totale sur toute la production. Grâce au système de classement (L, M, N), les fabricants peuvent acheter des LED d'une classe d'intensité spécifique et plus étroite pour garantir l'uniformité dans leur application.

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

A : La longueur d'onde de crête (λp) est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale. La longueur d'onde dominante (λd) est dérivée des coordonnées de couleur sur le diagramme CIE et représente la longueur d'onde unique d'une lumière monochromatique pure qui correspondrait à la couleur perçue de la LED. Pour une LED à spectre étroit comme celle-ci, elles sont souvent très proches.

Q : Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

A : Pour un fonctionnement typique à 5 mA ou des courants faibles similaires, aucun dissipateur thermique dédié n'est nécessaire car la dissipation de puissance est très faible. Le PCB lui-même agit comme un dissipateur thermique. Pour un fonctionnement proche des courants nominaux maximums, une gestion thermique minutieuse de la conception du PCB est conseillée.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Prenons l'exemple de la conception d'un indicateur d'état pour une nouvelle montre connectée. La carte mère a un encombrement en hauteur (Z) extrêmement limité. La LTST-C191KSKT-5A, avec sa hauteur de 0,55 mm, peut s'insérer sous une fine couche diffuseuse. Le concepteur sélectionne des composants de la classe d'intensité \"M\" et de la classe de longueur d'onde \"K\" pour garantir que toutes les montres aient une lueur jaune agréable et uniforme pour les alertes de notification. Un rail d'alimentation de 3,3 V est utilisé. La résistance série est calculée comme suit : R = (3,3 V - 2,0 V) / 0,005 A = 260 Ohms. Une résistance standard de 270 ohms est choisie, résultant en un courant d'environ 4,8 mA, en toute sécurité dans les limites. Le large angle de vision de 130 degrés garantit que l'indicateur est visible sous différents angles lorsqu'on jette un coup d'œil au poignet.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED est une diode à jonction p-n semi-conductrice. 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 de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La couleur de la lumière est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. Le système de matériau AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) utilisé dans cette LED a une bande interdite correspondant à la lumière jaune. La lentille \"transparente\" est typiquement en époxy et est conçue pour extraire efficacement la lumière générée à l'intérieur de la puce semi-conductrice.

13. Tendances du développement technologique

La tendance pour les LED d'indication continue vers un rendement plus élevé (plus de lumière par watt électrique), des facteurs de forme plus petits et des profils plus bas. La hauteur de 0,55 mm de ce dispositif représente la poussée continue vers la miniaturisation. Les développements futurs pourraient impliquer des boîtiers encore plus fins, l'intégration de circuits intégrés pilotes dans le boîtier de la LED (LED intelligentes) et des gammes de couleurs étendues ou un indice de rendu de couleur amélioré pour les applications d'éclairage. De plus, les progrès dans les matériaux de substrat et la conception des puces visent à réduire la chute de rendement (la diminution du rendement à des courants plus élevés) et à améliorer la fiabilité à des températures de fonctionnement plus élevées. La volonté d'une adoption plus large de matériaux sans plomb et sans halogène conformément aux réglementations environnementales en évolution reste également un axe majeur de l'industrie.