Fiche technique LED SMD jaune LTST-C281KSKT - Hauteur 0,35 mm - 2,4 V Typ - 75 mW - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C281KSKT est une LED puce à montage en surface ultra-mince, conçue pour les applications électroniques modernes nécessitant un profil vertical minimal. Ce dispositif utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour produire une lumière jaune vive. Ses objectifs de conception principaux sont la compatibilité avec les processus d'assemblage automatisés, le respect des réglementations environnementales et des performances fiables dans un facteur de forme compact.

L'avantage principal de cette LED réside dans son profil exceptionnellement bas de 0,35 mm, la rendant adaptée aux applications où les contraintes d'espace sont critiques, comme dans les affichages ultra-fins, le rétroéclairage pour l'électronique grand public fine et les voyants lumineux sur des cartes de circuits imprimés à haute densité. Elle est conditionnée sur bande de 8 mm et fournie sur bobines de 7 pouces de diamètre, facilitant la fabrication à haute vitesse par placement automatique.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les limites opérationnelles du dispositif sont définies à une température ambiante (Ta) de 25°C. Dépasser ces valeurs peut causer des dommages permanents.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la quantité maximale de puissance que la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dégradation.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :80 mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA DC. C'est le courant maximal recommandé pour un fonctionnement continu.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension inverse au-delà de cette limite peut endommager la jonction PN de la LED.
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C. Le dispositif est garanti de fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-40°C à +85°C.
• Condition de soudage par refusion infrarouge :Supporte une température de crête de 260°C pendant un maximum de 10 secondes, compatible avec les processus de soudage standard sans plomb.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les paramètres de performance clés sont mesurés à Ta=25°C et un courant de test standard de I_F= 20mA.

• Intensité lumineuse (I_V) :S'étend d'un minimum de 28,0 mcd à un maximum de 180,0 mcd. La valeur typique se situe dans cette large plage de tri (voir Section 3). La mesure est effectuée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse oculaire photopique CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur mesurée sur l'axe. Cela indique un modèle d'émission de lumière large et diffus, adapté à l'éclairage de zone ou aux indicateurs à grand angle.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :588 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance atteint son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :587 nm à 597 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur (jaune) de la LED, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm. Ce paramètre décrit la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise, mesurée à la moitié de l'intensité maximale.
• Tension directe (V_F) :La valeur typique est de 2,4 V, avec une plage allant de 2,0 V au maximum spécifié. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit 20 mA.
• Courant inverse (I_R) :Maximum de 10 μA lorsqu'une polarisation inverse de 5 V est appliquée.

3. Explication du système de tri

Pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité en production, les LED sont triées en lots basés sur des paramètres clés. Le LTST-C281KSKT utilise un système de tri à trois codes (par exemple, D4-P-K).

3.1 Tri par tension directe

Les lots garantissent que les LED dans un circuit ont des chutes de tension similaires, évitant un déséquilibre de courant dans les configurations en parallèle.

• Lot D2 : V_F= 1,80 V - 2,00 V @20 mA
• Lot D3 : V_F= 2,00 V - 2,20 V @20 mA
• Lot D4 : V_F= 2,20 V - 2,40 V @20 mA
• Tolérance par lot : ±0,1 V

3.2 Tri par intensité lumineuse

Ceci regroupe les LED par leur luminosité de sortie.

• Lot N : I_V= 28,0 mcd - 45,0 mcd @20 mA
• Lot P : I_V= 45,0 mcd - 71,0 mcd @20 mA
• Lot Q : I_V= 71,0 mcd - 112,0 mcd @20 mA
• Lot R : I_V= 112,0 mcd - 180,0 mcd @20 mA
• Tolérance par lot : ±15 %

3.3 Tri par longueur d'onde dominante

Critique pour les applications nécessitant une correspondance de couleur, ceci définit la teinte précise de jaune.

• Lot J : λ_d= 587,00 nm - 589,50 nm @20 mA
• Lot K : λ_d= 589,50 nm - 592,00 nm @20 mA
• Lot L : λ_d= 592,00 nm - 594,50 nm @20 mA
• Lot M : λ_d= 594,50 nm - 597,00 nm @20 mA
• Tolérance par lot : ±1 nm

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (Fig.1, Fig.6), leurs implications sont standard pour les LED AlInGaP.

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Présente la relation exponentielle typique d'une diode. La tension directe montre un coefficient de température positif, ce qui signifie que V_Fdiminue légèrement lorsque la température de jonction augmente pour un courant donné.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :L'intensité est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement normale (jusqu'à 30 mA). L'alimentation au-delà de ce point conduit à des augmentations sous-linéaires en raison de la baisse d'efficacité et des effets thermiques accrus.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :La sortie lumineuse des LED AlInGaP diminue généralement lorsque la température ambiante (et de jonction) augmente. Cette déclassement thermique doit être pris en compte dans les environnements à haute température.
• Distribution spectrale :Le spectre d'émission est centré autour de 588 nm (jaune) avec une demi-largeur relativement étroite de 15 nm, indiquant une bonne saturation des couleurs.
• Modèle d'angle de vision :L'angle de vision de 130 degrés suggère un modèle d'émission quasi-lambertien, où l'intensité dépend approximativement du cosinus de l'angle de vision hors axe.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier standard EIA. Les caractéristiques dimensionnelles clés incluent la hauteur totale de 0,35 mm. Le boîtier intègre une lentille transparente. La polarité est indiquée par une marque de cathode, généralement une encoche, un point vert ou un autre indicateur visuel sur le boîtier ou la bande. Le marquage exact doit être vérifié sur le dessin du boîtier.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure

Un motif de pastilles (empreinte de soudure) est fourni pour assurer la formation fiable des joints de soudure pendant la refusion. Ce motif est conçu pour faciliter une bonne mouillabilité de la soudure, l'auto-alignement du composant pendant la refusion et la fiabilité mécanique à long terme. Respecter cette configuration recommandée est crucial pour éviter le soulèvement en pierre tombale ou de mauvaises connexions de soudure.

5.3 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse embossée avec une bande de protection, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre.

• Pas des alvéoles :8 mm (standard pour de nombreux composants CMS petits).
• Quantité par bobine :5000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) pour les restes :500 pièces.
• Composants manquants :Un maximum de deux alvéoles vides consécutives est autorisé.
• Norme :L'emballage est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion infrarouge (IR) suggéré est fourni pour les processus de soudure sans plomb. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150°C à 200°C.
• Temps de préchauffage :Maximum 120 secondes pour permettre un chauffage uniforme et l'évaporation du solvant de la pâte à souder.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus (TAL) :La durée à moins de 5°C de la température de crête doit être limitée à un maximum de 10 secondes. Le composant peut supporter cette température de crête pour un maximum de deux cycles de refusion.

Le profil est basé sur les normes JEDEC. Les ingénieurs doivent caractériser le profil pour leur conception de PCB, leur pâte à souder et leur four spécifiques afin de créer des joints de soudure fiables.

6.2 Soudage manuel

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

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Temps de soudage :Maximum 3 secondes par borne.
• Limite :Un seul cycle de soudage manuel est autorisé pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et à la puce semi-conductrice.

6.3 Nettoyage

Le nettoyage n'est généralement pas requis après la refusion avec une pâte à souder sans nettoyage. Si le nettoyage est nécessaire (par exemple, après soudage manuel avec flux) :

• Solvants recommandés :Utiliser uniquement des nettoyants à base d'alcool tels que l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique (IPA).
• Processus :Immerger la LED à température ambiante normale pendant moins d'une minute. Une agitation douce peut être utilisée.
• À éviter :Ne pas utiliser de liquides chimiques non spécifiés, de nettoyage par ultrasons (peut causer des contraintes mécaniques) ou de solvants agressifs qui pourraient endommager la lentille en époxy ou les marquages du boîtier.

7. Stockage et manipulation

7.1 Sensibilité à l'humidité

Le boîtier de la LED est sensible à l'humidité. Le respect des conditions de stockage est critique pour éviter l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion dû à la vaporisation rapide de l'humidité absorbée.

• Sac scellé (emballage d'origine) :Stocker à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR). La durée de conservation est d'un an lorsqu'elle est stockée dans le sac anti-humidité avec dessiccant.
• Après ouverture du sac :Le temps d'exposition hors du sac est limité. La "durée de vie au sol" recommandée avant la refusion est de 672 heures (28 jours) lorsqu'elle est stockée à ≤30°C et ≤60% HR.
• Stockage prolongé (ouvert) :Pour un stockage au-delà de 672 heures, placer les composants dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.
• Rebaking (séchage) :Les composants exposés pendant plus de 672 heures doivent être séchés à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée.

7.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont sensibles aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Des précautions doivent être prises pendant toutes les étapes de manipulation et d'assemblage.

• Les opérateurs doivent porter un bracelet antistatique relié à la terre ou des gants antistatiques.
• Tous les postes de travail, outils et équipements doivent être correctement mis à la terre.
• Utiliser des tapis conducteurs ou dissipatifs sur les surfaces de travail.
• Transporter et stocker les composants dans un emballage de protection ESD.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs d'état :Voyants d'alimentation, de connectivité et d'état de fonction dans l'électronique grand public (routeurs, décodeurs, appareils domotiques), équipements de bureau et panneaux de contrôle industriel.
• Rétroéclairage :Rétroéclairage latéral ou direct pour écrans LCD dans les appareils fins, éclairage de clavier et rétroéclairage d'icônes où la hauteur est limitée.
• Éclairage intérieur automobile :Indicateurs de tableau de bord, éclairage de commutateurs et éclairage d'ambiance (sous réserve de vérification des exigences spécifiques de qualité automobile).
• Appareils portables et portés :Indicateurs de niveau de batterie, voyants de notification dans les smartphones, tablettes et traqueurs d'activité bénéficiant du profil ultra-fin.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série ou un pilote à courant constant. Calculer la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Ne pas connecter directement à une source de tension.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurez une surface de cuivre de PCB adéquate ou des vias thermiques sous les pastilles de soudure pour évacuer la chaleur, surtout lors d'un fonctionnement près du courant maximal ou à des températures ambiantes élevées. Cela maintient la sortie lumineuse et la longévité.
• Connexions en parallèle :Évitez de connecter plusieurs LED directement en parallèle à partir d'une seule source de tension. De légères variations de V_Fpeuvent causer un déséquilibre de courant significatif, une LED absorbant la majeure partie du courant. Utilisez des résistances de limitation de courant séparées pour chaque LED ou un pilote à courant constant avec plusieurs canaux.
• Conception optique :Le grand angle de vision de 130 degrés offre une bonne visibilité hors axe. Pour une lumière focalisée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires.

9. Comparaison et différenciation technique

Le LTST-C281KSKT offre des avantages spécifiques dans sa catégorie :

• vs. LED d'épaisseur standard (0,6 mm+) :Le principal différentiateur est la hauteur de 0,35 mm, permettant une conception dans des applications critiques en espace où les LED traditionnelles ne peuvent pas s'adapter.
• vs. Autres technologies de LED jaune :L'utilisation du matériau semi-conducteur AlInGaP, comparé aux technologies plus anciennes comme le GaAsP, offre une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par unité de puissance électrique), une meilleure stabilité thermique et une pureté de couleur supérieure (spectre plus étroit).
• vs. LED non emballées en bobine :L'emballage sur bande de 8 mm en bobine est un avantage significatif pour la production de masse, garantissant la compatibilité avec les machines de placement automatique à haute vitesse, réduisant le temps et le coût d'assemblage.
• Conformité :Il répond aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses) et est classé comme Produit Vert, ce qui est une exigence obligatoire pour l'électronique vendue dans de nombreux marchés mondiaux.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

Longueur d'onde de crête (λ_P) :La longueur d'onde physique littérale à laquelle la LED émet le plus de puissance optique. Elle est mesurée directement à partir du spectre.

Longueur d'onde dominante (λ_d) :Une valeur calculée basée sur la perception des couleurs humaine (diagramme CIE). C'est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur que la sortie à large spectre de la LED. Pour la définition et la correspondance des couleurs, la longueur d'onde dominante est le paramètre le plus pertinent.

10.2 Puis-je alimenter cette LED en continu à 30 mA ?

Oui, 30 mA est le courant direct continu maximal nominal. Cependant, pour une longévité optimale et pour tenir compte des conditions réelles comme une température ambiante élevée, il est considéré comme une bonne pratique d'ingénierie de déclasser cette valeur. Fonctionner à 20 mA (la condition de test standard) ou moins prolongera significativement la durée de vie opérationnelle de la LED et maintiendra une sortie lumineuse plus stable.

10.3 Pourquoi le tri est-il important, et quel lot dois-je choisir ?

Le tri est crucial pour la cohérence d'apparence et de performance dans une application. Par exemple, dans un panneau de plusieurs LED d'état, utiliser des LED de lots d'intensité ou de longueur d'onde différents entraînerait des luminosités et des teintes de couleur visiblement différentes.

Choisissez les lots en fonction des besoins de votre application : Pour une correspondance de couleur précise (par exemple, un jaune spécifique à une marque), spécifiez un lot de longueur d'onde dominante étroit (J, K, L ou M). Pour une luminosité cohérente sur plusieurs unités, spécifiez un lot d'intensité lumineuse (N, P, Q ou R). Pour l'équilibrage du courant dans des chaînes en parallèle, spécifiez un lot de tension directe (D2, D3, D4).

10.4 Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

Un dissipateur thermique dédié n'est généralement pas requis pour une seule LED fonctionnant à ou en dessous de 30 mA en raison de sa faible dissipation de puissance de 75 mW. Cependant, une gestion thermique efficace au niveau du PCB est essentielle. Cela signifie fournir une surface de cuivre adéquate (pastille thermique) connectée aux pastilles de soudure de la LED pour conduire la chaleur dans le substrat du PCB, qui agit comme un répartiteur de chaleur. Ceci est particulièrement important pour les réseaux de LED ou le fonctionnement dans des environnements à haute température.

11. Étude de cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un indicateur de batterie faible pour un dispositif médical portable. Le boîtier de l'appareil a une limitation de hauteur interne de 0,5 mm pour le PCB et tous les composants dans la zone de l'indicateur.

Défi :Une LED standard de 0,6 mm de hauteur ne conviendrait pas.

Solution :Le LTST-C281KSKT, avec sa hauteur de 0,35 mm, est sélectionné. Une résistance de limitation de courant est calculée pour une alimentation de 3,3 V : R = (3,3 V - 2,4 V) / 0,020 A = 45 Ω. Une résistance de valeur standard de 47 Ω est choisie, résultant en I_F≈ 19 mA. Le grand angle de vision de 130 degrés assure que l'indicateur est visible sous différents angles. La couleur jaune est choisie comme indicateur universel d'avertissement/attention. L'emballage sur bande et bobine permet un assemblage automatisé, garantissant l'efficacité et la fiabilité de la fabrication.

12. Introduction au principe technologique

Le LTST-C281KSKT est basé sur la technologie semi-conductrice AlInGaP. Ce matériau est un semi-conducteur composé du groupe III-V. 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 active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent 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 bande interdite du semi-conducteur, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Pour la lumière jaune (~590 nm), une énergie de bande interdite spécifique est conçue. La lentille en époxy transparente encapsule la puce, fournit une protection mécanique et façonne le modèle de sortie lumineuse.

13. Tendances technologiques

La tendance générale des LED CMS pour les applications d'indicateurs et de rétroéclairage continue vers :

• Efficacité accrue :Développement de matériaux et de structures qui produisent plus de lumens par watt (lm/W), réduisant la consommation d'énergie pour la même sortie lumineuse.
• Miniaturisation :Réduction supplémentaire de la taille du boîtier (empreinte et hauteur) pour permettre des appareils électroniques toujours plus fins. La hauteur de 0,35 mm de ce dispositif fait partie de cette tendance.
• Amélioration de la restitution des couleurs et de la gamme :Pour le rétroéclairage d'affichage, il y a une évolution vers des LED avec des pics spectraux plus étroits et des longueurs d'onde spécifiques pour permettre des gammes de couleurs plus larges (par exemple, Rec. 2020).
• Fiabilité et durée de vie plus élevées :Progrès dans les matériaux d'emballage (époxy, silicone) et les technologies de fixation des puces pour résister à des températures de jonction plus élevées et à des conditions environnementales plus sévères, prolongeant la durée de vie opérationnelle.
• Intégration :Incorporation de plusieurs puces LED (RGB, RGBW) dans un seul boîtier ou intégration de l'électronique de pilotage (CI) avec la LED pour une conception simplifiée ("LED intelligentes").