Fiche technique LTST-C171KGKT - Diode électroluminescente CMS - Hauteur 0,8 mm - Tension directe 2,4 V - Couleur verte - Puissance 75 mW

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C171KGKT est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) conçue pour les applications électroniques modernes où l'espace est limité. Il appartient à une famille de LED à puce ultra-plates, avec une hauteur remarquablement faible de seulement 0,80 mm. C'est un choix idéal pour les indicateurs de rétroéclairage, les témoins de statut et l'éclairage décoratif dans les appareils électroniques grand public fins, les tableaux de bord automobiles et les dispositifs portables où la hauteur des composants est un facteur de conception critique.

La LED utilise une puce semi-conductrice en Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP), une technologie réputée pour produire une lumière efficace dans le spectre de l'ambre au vert. Ce modèle spécifique émet une lumière verte. Sa construction et ses matériaux sont conformes à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), ce qui la classe comme un produit "vert" adapté aux marchés mondiaux soumis à des réglementations environnementales strictes.

Conditionné sur bande de 8 mm et fourni sur bobines de 7 pouces de diamètre, le composant est entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement à grande vitesse. Il est également conçu pour résister aux processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR) et en phase vapeur, facilitant ainsi une production de masse efficace et fiable.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Un fonctionnement à ou près de ces limites n'est pas recommandé pendant de longues périodes.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la puissance totale maximale que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur à une température ambiante (Ta) de 25°C.
• Courant direct continu (IF) :30 mA. Le courant direct continu maximal qui peut être appliqué.
• Courant direct de crête :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.
• Déclassement :Le courant direct continu maximal doit être réduit linéairement de 0,4 mA pour chaque degré Celsius au-dessus de 50°C de température ambiante. Ceci est crucial pour la gestion thermique dans les environnements à haute température.
• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une rupture immédiate de la jonction.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-55°C à +85°C. Le dispositif est conçu pour fonctionner et être stocké dans cette large plage de température industrielle.
• Condition de soudage infrarouge :Résiste à une température de crête de 260°C pendant 10 secondes, ce qui est standard pour les profils de refusion sans plomb.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C et un IF de 20 mA, qui est la condition de test standard.

• Intensité lumineuse (Iv) :18,0 (Min) / 35,0 (Typ) mcd. C'est la luminosité perçue de la lumière émise, mesurée par un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain (courbe CIE).
• Angle de vision (2θ1/2) :130° (Typ). Ce large angle de vision indique que la LED émet de la lumière sur un large cône, la rendant adaptée aux applications nécessitant un éclairage de grande surface.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λP) :574 nm (Typ). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λd) :571 nm (Typ). C'est la longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue (verte) de la LED, dérivée des calculs de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm (Typ). Ceci mesure la pureté spectrale ; une largeur plus étroite indique une couleur plus saturée et pure.
• Tension directe (VF) :2,0 (Min) / 2,4 (Typ) V. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit 20 mA.
• Courant inverse (IR) :10 μA (Max) à VR=5V. Un faible courant de fuite inverse est souhaitable.
• Capacité (C) :40 pF (Typ) à 0V, 1 MHz. Cette capacité parasite peut être pertinente dans les applications de commutation haute fréquence.

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en catégories de performance basées sur des paramètres clés. Le LTST-C171KGKT utilise un système de tri tridimensionnel.

3.1 Tri par tension directe

Les catégories sont définies par un code numérique (4 à 8) représentant une plage de VF @ 20mA. Par exemple, le code de catégorie '5' couvre les LED avec une VF entre 2,00V et 2,10V. Une tolérance de ±0,1V est appliquée à chaque catégorie. L'appariement des catégories VF dans un circuit aide à obtenir un partage de courant uniforme lorsque les LED sont connectées en parallèle.

3.2 Tri par intensité lumineuse

Les catégories sont définies par un code alphabétique (M, N, P) représentant une plage de Iv @ 20mA. Par exemple, la catégorie 'M' couvre 18,0 à 28,0 mcd, tandis que la catégorie 'N' couvre 28,0 à 45,0 mcd. Une tolérance de ±15% est appliquée à chaque catégorie. Cela permet aux concepteurs de sélectionner un grade de luminosité adapté à leur application.

3.3 Tri par longueur d'onde dominante

Les catégories sont définies par un code alphabétique (C, D, E) représentant une plage de λd @ 20mA. La catégorie 'D', par exemple, couvre 570,5 nm à 573,5 nm. Une tolérance serrée de ±1 nm est maintenue pour chaque catégorie, garantissant une apparence de couleur très cohérente sur un lot de LED.

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 standards. Lacourbe Intensité lumineuse relative en fonction du courant directmontrerait une relation quasi linéaire à faible courant, tendant à saturer à des courants plus élevés en raison des effets thermiques et d'efficacité. Lediagramme de distribution angulaire de l'intensité(Fig.6) illustrerait l'angle de vision de 130°, montrant comment l'intensité lumineuse diminue depuis l'axe central. Legraphique de distribution spectrale(Fig.1) afficherait une courbe de type gaussienne centrée autour de 574 nm avec une demi-largeur de 15 nm, confirmant l'émission de lumière verte.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED présente un contour de boîtier standard de l'industrie EIA. Les dimensions clés incluent une hauteur totale de 0,80 mm. Des dessins mécaniques détaillés spécifient la longueur, la largeur, l'espacement des broches et la géométrie de la lentille, tous avec une tolérance standard de ±0,10 mm sauf indication contraire. Ces dimensions précises sont essentielles pour la conception de l'empreinte sur le PCB.

5.2 Identification de la polarité et conception des pastilles de soudure

Le composant possède une anode et une cathode. La fiche technique inclut un modèle de pastille de soudure recommandé. Ce modèle est optimisé pour la formation fiable de joints de soudure pendant la refusion, assurant un bon mouillage et une résistance mécanique tout en empêchant les ponts de soudure. Respecter cette empreinte recommandée est essentiel pour le rendement de fabrication.

5.3 Conditionnement en bande et bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée (pas de 8 mm) enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Le conditionnement est conforme aux normes ANSI/EIA 481-1-A-1994. Les notes clés incluent : les emplacements vides sont scellés avec un ruban de couverture, une quantité minimale de commande pour les restes est de 500 pièces, et un maximum de deux composants manquants consécutifs est autorisé par bobine.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion infrarouge suggéré pour les processus sans plomb est fourni. Les paramètres clés incluent une zone de préchauffage de 150-200°C, un temps de préchauffage jusqu'à 120 secondes, une température de crête ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus du liquidus (typiquement ~217°C) de 10 secondes maximum. La LED peut supporter ce profil un maximum de deux fois.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, un fer à souder avec une température ne dépassant pas 300°C doit être utilisé, avec un temps de soudage limité à 3 secondes par joint. Ceci ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique.

6.3 Nettoyage

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

6.4 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED doivent être stockées dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 70% d'humidité relative. Une fois retirés de leur sac barrière d'humidité d'origine, les composants doivent être soumis à une refusion IR dans les 672 heures (28 jours, MSL 2a). Pour un stockage plus long hors du sac d'origine, ils doivent être conservés dans un conteneur scellé avec un dessiccant ou dans une atmosphère d'azote. Les composants stockés au-delà de 672 heures nécessitent un séchage à environ 60°C pendant au moins 24 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et empêcher l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs commandés en courant. Pour garantir une luminosité uniforme lors de la commande de plusieurs LED, surtout en parallèle, il estfortement recommandéd'utiliser une résistance limitatrice de courant individuelle en série avec chaque LED. La fiche technique illustre ceci comme le "Modèle de circuit A." Tenter de commander plusieurs LED en parallèle avec une seule résistance ("Modèle de circuit B") est déconseillé car de petites variations de la caractéristique de tension directe (VF) de chaque LED provoqueront des déséquilibres significatifs dans la distribution du courant, entraînant une luminosité inégale et une sollicitation potentielle excessive de certains dispositifs.

7.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

La structure semi-conductrice AlInGaP est sensible aux décharges électrostatiques. Les dommages ESD peuvent se manifester par un courant de fuite inverse élevé, une tension directe anormalement basse ou une absence d'allumage à faible courant. Pour prévenir les dommages ESD :

• Les opérateurs doivent porter des bracelets de mise à la terre ou des gants antistatiques.
• Tous les postes de travail, équipements et rayonnages de stockage doivent être correctement mis à la terre.
• Utiliser un ioniseur pour neutraliser les charges statiques qui peuvent s'accumuler sur la lentille plastique pendant la manipulation.

Pour tester d'éventuels dommages ESD, vérifiez si la LED s'allume et mesurez sa VF à un courant très faible (par exemple, 0,1 mA). Une LED AlInGaP saine devrait avoir une VF supérieure à 1,4 V dans cette condition.

7.3 Champ d'application

Cette LED est conçue pour les équipements électroniques à usage général, y compris les appareils de bureautique, les équipements de communication et les appareils ménagers. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger des vies ou la santé (par exemple, l'aviation, les systèmes médicaux, les dispositifs de sécurité), une qualification spécifique et une consultation avec le fabricant sont nécessaires avant l'intégration dans la conception.

8. Comparaison et différenciation techniques

Les principales caractéristiques différenciantes du LTST-C171KGKT sont sonprofil ultra-bas de 0,8 mmet l'utilisation de latechnologie AlInGaP pour la lumière verte. Comparé aux technologies plus anciennes ou aux boîtiers plus épais, il permet des conceptions de produits plus fines. L'AlInGaP offre une haute efficacité et une bonne stabilité thermique pour les couleurs verte/ambre. Son large angle de vision de 130° fournit un éclairage large et uniforme par rapport aux LED à angle plus étroit, plus adaptées aux applications à faisceau focalisé. Le système de tri complet permet un appariement plus précis de la couleur et de la luminosité dans les séries de production par rapport aux composants non triés ou faiblement triés.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je commander cette LED directement depuis une sortie logique 3,3 V ou 5 V ?

R : Non. Vous devez toujours utiliser une résistance série limitatrice de courant. La valeur de la résistance est calculée comme R = (Vcc - VF) / IF. Par exemple, avec une alimentation de 5 V (Vcc), une VF de 2,4 V et un IF souhaité de 20 mA, R = (5 - 2,4) / 0,02 = 130 Ohms. Une résistance standard de 130 ou 150 Ohms serait appropriée.

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

R : La longueur d'onde de crête (λP) est la longueur d'onde physique à laquelle la LED émet le plus de puissance optique. La longueur d'onde dominante (λd) est une valeur calculée qui correspond à la couleur perçue par l'œil humain sur le diagramme CIE. λd est souvent plus pertinente pour les applications d'indication de couleur.

Q : Comment interpréter le code de tri dans la référence (par exemple, KGKT) ?

R : Le suffixe de la référence encode généralement les sélections de tri pour l'intensité, la longueur d'onde, et parfois la tension. La correspondance spécifique des catégories (par exemple, 'K' pour l'intensité, 'G' pour la longueur d'onde) est définie dans le système de codage interne du fabricant et doit être croisée avec la liste des codes de tri dans la fiche technique pour connaître la plage de performance exacte.

Q : Le séchage est-il toujours nécessaire avant le soudage ?

R : Le séchage n'est requis que si les composants ont été exposés à l'air ambiant en dehors de leur sac scellé d'origine protégeant de l'humidité pendant plus longtemps que la "durée de vie au sol" spécifiée (672 heures pour MSL 2a). S'ils sont utilisés dans ce délai à partir d'un sac correctement scellé, le séchage n'est pas nécessaire.

10. Exemple d'étude de cas d'intégration

Scénario :Conception d'un panneau d'indicateurs de statut pour un dispositif médical portable. Le panneau a de la place pour 10 LED vertes alignées, indiquant différents modes de fonctionnement. Le boîtier de l'appareil a une contrainte de hauteur interne totale de 2,5 mm.

Justification du choix du composant :Le LTST-C171KGKT est choisi principalement pour sa hauteur de 0,8 mm, qui s'intègre facilement dans la contrainte mécanique avec de la place pour le PCB et un diffuseur. Son large angle de vision de 130° garantit que les indicateurs sont visibles sous différents angles lorsque l'appareil est tenu ou posé sur une table. La couleur verte (longueur d'onde dominante 571 nm) est standard pour le statut "prêt" ou "allumé".

Conception du circuit :Un microcontrôleur (MCU) avec 10 broches GPIO commande les LED. Chaque broche GPIO est connectée à l'anode d'une LED via une résistance série de 150 ohms. Les cathodes sont toutes reliées à la masse. Cette configuration "une résistance par LED" (Circuit A) est utilisée malgré l'utilisation de plus de résistances car elle garantit un courant identique et donc une luminosité identique pour chaque LED, quelles que soient les variations mineures de VF. Les broches du MCU sont configurées en sorties à drain ouvert ou push-pull pour fournir le courant requis d'environ 20 mA.

Implantation PCB :Les dimensions de pastille recommandées de la fiche technique sont utilisées pour l'empreinte sur le PCB. Un espacement suffisant est maintenu entre les pastilles pour éviter les ponts de soudure. Les LED sont placées sur la face supérieure du PCB, et un guide de lumière ou un film diffuseur est placé au-dessus pour mélanger uniformément la lumière à travers la fenêtre d'indicateur sur le boîtier.

11. Introduction au principe technologique

Le LTST-C171KGKT est basé sur la technologie semi-conductrice au Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP). Ce système de matériaux est formé par l'alliage de Phosphure d'Aluminium, de Gallium et d'Indium, permettant aux ingénieurs d'ajuster l'énergie de la bande interdite en modifiant les proportions de ces éléments. Une bande interdite plus large correspond à une émission de lumière de longueur d'onde plus courte (énergie plus élevée). Pour la lumière verte (~571 nm), une composition spécifique est utilisée.

Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 2 V pour l'AlInGaP vert) est appliquée, des électrons sont injectés de la région de type n vers la région de type p, et des trous sont injectés dans la direction opposée. Ces porteurs de charge se recombinent dans la région active du semi-conducteur. Dans un matériau à bande interdite directe comme l'AlInGaP, cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière) par un processus appelé électroluminescence. La longueur d'onde (couleur) du photon émis est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur dans la région active. La lentille en époxy sert à protéger la puce, à façonner le faisceau lumineux et à améliorer l'efficacité d'extraction de la lumière.

12. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les LED CMS destinées aux applications d'indication et de rétroéclairage continue vers laminiaturisation et une efficacité accrue. Les hauteurs de boîtier diminuent en dessous de 0,8 mm pour permettre des produits finaux toujours plus fins. Il y a également une poussée pour une plus grande efficacité lumineuse (plus de lumière par watt électrique), ce qui réduit la consommation d'énergie et la génération de chaleur. Ceci est réalisé grâce à des améliorations dans la conception des puces (par exemple, structures flip-chip), de meilleurs réflecteurs internes et des technologies de phosphore avancées pour les LED blanches. Bien que l'AlInGaP soit mature et efficace pour le rouge-ambre-vert, la technologie au Nitrure de Gallium et d'Indium (InGaN) domine les marchés des LED bleues, vertes et blanches et voit des améliorations continues de l'efficacité du vert, pouvant potentiellement concurrencer l'AlInGaP dans certaines applications vertes. De plus, l'intégration est une tendance, avec des boîtiers multi-LED et des pilotes LED combinés en modules uniques pour simplifier la conception et économiser de l'espace sur la carte.