Fiche technique LTST-C193KGKT-2A - LED puce - Dimensions 1,6x0,8x0,35mm - Tension 1,6-2,2V - Couleur verte - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C193KGKT-2A est une LED puce à montage en surface (SMD) conçue pour les applications électroniques modernes où l'espace est limité. Sa fonction principale est de fournir une source lumineuse verte fiable et brillante. L'avantage fondamental de ce composant réside dans son profil exceptionnellement fin de seulement 0,35 mm, le rendant adapté aux applications où l'espace vertical est critique, comme dans les écrans ultra-fins, les appareils mobiles et les technologies portables. Il utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour la région émissive, réputé pour produire une lumière à haut rendement dans le spectre vert à ambré. Le composant est conditionné sur bande porteuse standard de 8 mm sur bobines de 7 pouces, garantissant la compatibilité avec les équipements automatisés de placement à grande vitesse. Il est classé comme produit vert et est conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement à ou au-delà de ces limites n'est pas garanti.

• 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 à une température ambiante (Ta) de 25°C. Le dépassement peut entraîner une surchauffe et réduire la durée de vie.
• Courant direct continu (IF) :30 mA. Le courant continu maximal qui peut être appliqué à la LED.
• Courant direct de crête :80 mA, mais uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). Cela permet de brèves périodes de luminosité plus élevée sans dommage thermique.
• Déclassement thermique :Le courant direct maximal doit être réduit linéairement de 0,4 mA pour chaque degré Celsius d'augmentation de la température ambiante au-dessus de 25°C. Ceci est crucial pour la gestion thermique dans les environnements à haute température.
• Tension inverse (VR) :5 V. L'application d'une tension inverse supérieure peut provoquer une défaillance immédiate et catastrophique de la jonction de la LED.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-55°C à +85°C. Le composant est conçu pour fonctionner et être stocké dans cette large plage de température industrielle.
• Tolérance à la température de soudage :La LED peut supporter un soudage par refusion à la vague ou infrarouge à 260°C pendant jusqu'à 5 secondes, et un soudage en phase vapeur à 215°C pendant jusqu'à 3 minutes. Ceci définit sa compatibilité avec les procédés d'assemblage de cartes électroniques courants.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C et un courant de test standard (IF) de 2mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 1,80 mcd à un maximum de 11,2 mcd. La valeur réelle pour une unité spécifique dépend de son code de classement (voir Section 3). L'intensité est mesurée avec un filtre approximant la courbe de réponse photopique (œil humain).
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés. Il s'agit d'un angle de vision très large, ce qui signifie que la lumière émise est dispersée sur une large zone plutôt que d'être un faisceau étroit. L'angle est défini comme le point où l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur directement sur l'axe (0 degré).
• Longueur d'onde d'émission de crête (λP) :574 nm. C'est la longueur d'onde spécifique à laquelle la LED émet le plus de puissance optique.
• Longueur d'onde dominante (λd) :S'étend de 564,5 nm à 573,5 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur (verte, dans ce cas). Elle est dérivée de la sortie spectrale complète et du diagramme de chromaticité CIE. Des classements spécifiques sont définis dans cette plage.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm. Ceci indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise. Une valeur plus petite indiquerait une source plus monochromatique (couleur pure).
• Tension directe (VF) :S'étend de 1,60 V à 2,20 V à IF=2mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant. C'est un paramètre critique pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (IR) :Maximum 10 μA à VR=5V. C'est le faible courant de fuite qui circule lorsque la LED est polarisée en inverse dans sa limite maximale.
• Capacité (C) :40 pF mesurée à une polarisation de 0V et 1 MHz. Cette capacité parasite peut être pertinente dans les applications de commutation haute fréquence.
• Seuil de décharge électrostatique (ESD) (HBM) :1000 V (Modèle du Corps Humain). Ceci indique un niveau modéré de sensibilité aux ESD. Des procédures de manipulation ESD appropriées sont obligatoires pour éviter des dommages latents ou immédiats.

3. Explication du système de classement

Pour assurer l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en classes de performance basées sur des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques d'application en termes de luminosité et de couleur.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Les unités sont catégorisées en quatre classes (G, H, J, K) en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 2mA. Chaque classe a une valeur minimale et maximale, avec une tolérance de +/-15% sur chaque classe d'intensité.

• Classe G :1,80 - 2,80 mcd
• Classe H :2,80 - 4,50 mcd
• Classe J :4,50 - 7,10 mcd
• Classe K :7,10 - 11,20 mcd

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

Les unités sont également classées en trois groupes (B, C, D) en fonction de leur longueur d'onde dominante, qui définit la teinte précise de vert. La tolérance pour chaque classe est de +/- 1 nm.

• Classe B :564,5 - 567,5 nm
• Classe C :567,5 - 570,5 nm
• Classe D :570,5 - 573,5 nm

Le numéro de pièce complet (ex. : LTST-C193KGKT-2A) incorpore ces codes de classement, permettant une sélection précise. Le "K" indique la classe d'intensité et la lettre suivante (implicite dans l'exemple de la fiche technique) indiquerait la classe de longueur d'onde.

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 en fonction de la technologie.

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

Une LED AlInGaP présente une courbe I-V caractéristique avec une tension directe (VF) dans la plage de 1,6-2,2V à faible courant (2mA). Lorsque le courant direct augmente, VF augmente de manière logarithmique. Cette relation non linéaire explique pourquoi les LED doivent être pilotées par une source de courant ou avec une résistance de limitation de courant en série, et non par une source de tension constante.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

La sortie lumineuse (intensité lumineuse) est approximativement proportionnelle au courant direct sur une plage de fonctionnement significative. Cependant, à des courants très élevés, le rendement diminue en raison d'une génération de chaleur accrue (effet de "droop"). Le courant continu nominal de 30mA définit un point de fonctionnement sûr pour maintenir le rendement et la longévité.

4.3 Caractéristiques thermiques

La tension directe (VF) d'une LED a un coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'elle diminue lorsque la température de jonction augmente. Inversement, l'intensité lumineuse et la longueur d'onde dominante se déplacent également avec la température ; typiquement, l'intensité diminue et la longueur d'onde peut augmenter légèrement (décalage vers le rouge) lorsque la température augmente. La spécification de déclassement (0,4 mA/°C) est une conséquence directe de la nécessité de gérer ces effets thermiques.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED a un facteur de forme de boîtier puce standard EIA. Les dimensions clés incluent une longueur de 1,6 mm, une largeur de 0,8 mm et la hauteur critique de 0,35 mm. Toutes les tolérances dimensionnelles sont typiquement de ±0,10 mm sauf indication contraire. Le boîtier comporte une lentille transparente, qui n'altère pas la couleur de la puce AlInGaP sous-jacente, permettant à la lumière verte native de passer.

5.2 Identification de polarité & Conception des pastilles

La fiche technique inclut une disposition suggérée des pastilles de soudure ("land pattern") pour la conception de carte électronique. Respecter ce modèle est essentiel pour obtenir des soudures fiables et un bon alignement pendant la refusion. La LED elle-même a des marquages d'anode et de cathode (typiquement une encoche, un biseau ou un point près de la cathode). La polarité correcte doit être observée pendant l'assemblage, car une connexion inverse empêchera le fonctionnement et peut endommager le composant si la tension inverse nominale est dépassée.

5.3 Conditionnement en bande et bobine

Les composants sont fournis sur bande porteuse gaufrée de 8 mm de large enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. Chaque bobine contient 5000 pièces. Le conditionnement est conforme aux normes ANSI/EIA 481-1-A-1994, garantissant la compatibilité avec les chargeurs automatiques. La bande a un film de couverture pour protéger les composants de la contamination. Les spécifications permettent un maximum de deux composants manquants consécutifs et une quantité d'emballage minimale de 500 pièces pour les bobines restantes.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profils de soudage par refusion

La fiche technique fournit des profils de refusion infrarouge (IR) suggérés pour les procédés de soudure normaux (étain-plomb) et sans plomb (SnAgCu). Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :Une montée progressive jusqu'à une température de trempage (ex. : 120-150°C) pour activer la flux et minimiser le choc thermique.
• Température de crête :Ne pas dépasser 260°C. Le temps au-dessus du liquidus (pour la soudure sans plomb, ~217°C) et le temps à la température de crête doivent être contrôlés pour éviter d'endommager le boîtier plastique de la LED et ses liaisons internes. La recommandation est un maximum de 5 secondes à 260°C.
• Vitesse de refroidissement :Une phase de refroidissement contrôlée est également importante pour la fiabilité des joints.

6.2 Soudage à la vague & Soudage manuel

Pour le soudage à la vague, un préchauffage jusqu'à 100°C pendant 60 secondes max est suggéré, avec la vague de soudure à un maximum de 260°C pendant jusqu'à 10 secondes. Pour une réparation manuelle avec un fer à souder, la température de la panne ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes par joint, une seule fois, pour éviter un transfert de chaleur excessif.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls des solvants alcoolisés spécifiés comme l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique doivent être utilisés. La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le matériau du boîtier.

6.4 Stockage & Manipulation

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 à l'humidité d'origine, les composants doivent être soudés par refusion dans les 672 heures (28 jours) pour éviter l'absorption d'humidité, qui peut provoquer un "effet pop-corn" pendant la refusion. 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. Si stockés plus de 672 heures, un séchage à 60°C pendant au moins 24 heures est requis avant l'assemblage pour éliminer l'humidité.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED verte ultra-mince et brillante est idéale pour :

• Indicateurs d'état :Indicateurs d'alimentation, de connectivité ou de mode dans l'électronique grand public (smartphones, tablettes, ordinateurs portables, wearables).
• Rétroéclairage :Éclairage latéral pour panneaux d'affichage très fins ou éclairage de clavier.
• Éclairage intérieur automobile :Indicateurs de tableau de bord, rétroéclairage de commutateurs (où l'espace est limité).
• Panneaux de contrôle industriel :Indicateurs d'état et de défaut sur les unités de contrôle et les interfaces homme-machine (IHM).

7.2 Considérations de conception

• Pilotage en courant :Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Pour assurer une luminosité uniforme lors de l'utilisation de plusieurs LED en parallèle, une résistance de limitation de courant séparée doit être utilisée en série avec chaque LED (Modèle de circuit A). Connecter des LED directement en parallèle (Modèle de circuit B) n'est pas recommandé en raison des variations de leur tension directe (VF), ce qui entraînera un partage de courant inégal et donc une luminosité inégale.
• Gestion thermique :Même avec sa faible puissance, une disposition de carte électronique appropriée pour dissiper la chaleur est importante, surtout lors d'un fonctionnement près des valeurs maximales ou dans des températures ambiantes élevées. Suivez la courbe de déclassement du courant.
• Protection ESD :Mettez en œuvre des mesures de protection ESD dans le circuit si la LED est dans un emplacement exposé (ex. : un indicateur de face avant). Suivez toujours les procédures de manipulation sécurisées contre les ESD pendant l'assemblage : utilisez des bracelets de mise à la terre, des tapis antistatiques et un équipement correctement mis à la terre.

8. Comparaison et différenciation technique

Les principaux facteurs de différenciation du LTST-C193KGKT-2A sont sahauteur de 0,35 mmet satechnologie AlInGaP. Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED vertes standard au GaP (Phosphure de Gallium), l'AlInGaP offre un rendement lumineux significativement plus élevé, résultant en une sortie plus brillante pour le même courant de pilotage. Le profil ultra-fin est un avantage clé par rapport à de nombreuses LED puce standard (souvent de 0,6 mm ou plus), permettant des conceptions dans les appareils fins de nouvelle génération. Sa compatibilité avec les procédés de refusion sans plomb et à haute température le rend également adapté aux lignes de fabrication modernes conformes à la RoHS.

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

Q1 : Puis-je piloter cette LED directement depuis une alimentation logique 3,3V ou 5V ?

R : Non. Vous devez utiliser une résistance en série pour limiter le courant. Par exemple, avec une alimentation de 3,3V et une VF typique de 1,9V à 2mA, la valeur de résistance requise est R = (3,3V - 1,9V) / 0,002A = 700 Ohms. Calculez toujours en fonction de la VF maximale pour vous assurer que le courant ne dépasse pas la valeur souhaitée.

Q2 : Pourquoi y a-t-il une si large plage d'intensité lumineuse (1,8 à 11,2 mcd) ?

R : C'est l'étendue totale de la production. Le système de classement (G, H, J, K) vous permet de sélectionner une plage de luminosité spécifique et plus étroite pour votre application afin d'assurer l'uniformité entre toutes les unités de votre produit.

Q3 : Cette LED est-elle adaptée à une utilisation en extérieur ?

R : La plage de température de fonctionnement (-55°C à +85°C) supporte de nombreux environnements extérieurs. Cependant, le boîtier plastique peut être sensible à la dégradation par les UV et à l'infiltration d'humidité sur de très longues périodes. Pour les applications extérieures sévères, des LED avec des boîtiers spécifiquement qualifiés pour l'extérieur doivent être envisagées.

Q4 : Que se passe-t-il si je dépasse la tension inverse de 5V ?

R : La jonction de la LED subira probablement une rupture par avalanche, provoquant une défaillance immédiate et permanente (circuit ouvert ou court-circuit). Assurez-vous toujours que la conception du circuit empêche une polarisation inverse au-delà de cette valeur nominale.

10. Cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un indicateur d'état pour un module de capteur IoT alimenté par batterie. L'indicateur doit être très petit, à faible consommation et clairement visible. Une LED verte est choisie pour l'état "actif/normal".

Mise en œuvre :

1. Sélection du composant :Le LTST-C193KGKT-2A est choisi pour sa hauteur de 0,35 mm et sa bonne luminosité à faible courant.

2. Conception du circuit :Le module utilise une pile bouton de 3,0V. Pour économiser l'énergie, un courant de pilotage de 2mA est sélectionné. En utilisant la VF maximale de 2,20V pour une conception conservatrice : R = (3,0V - 2,20V) / 0,002A = 400 Ohms. Une résistance standard de 390 Ohms est utilisée.

3. Disposition de la carte :Les dimensions recommandées des pastilles de soudure de la fiche technique sont utilisées. La LED est placée près du bord de la carte pour la visibilité. Un petit remplissage de masse sous la LED est évité pour prévenir les problèmes de migration de soudure pendant la refusion.

4. Résultat :L'indicateur fournit une luminosité adéquate avec une consommation d'énergie minimale (environ 6mW au total pour la LED et la résistance), et le boîtier ultra-mince s'intègre dans le boîtier fin de l'appareil.

11. Introduction au principe

L'émission de lumière dans une LED AlInGaP est basée sur l'électroluminescence dans une 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 active (le puits quantique). Lorsqu'un électron se recombine avec un trou, de l'énergie est libérée sous forme de photon. La longueur d'onde spécifique (couleur) de ce photon est déterminée par l'énergie de la bande interdite de la composition d'alliage AlInGaP utilisée dans la région active. Une bande interdite plus large produit une lumière de longueur d'onde plus courte (plus bleue) ; l'alliage spécifique de cette LED est conçu pour produire une lumière verte avec un pic autour de 574 nm. La lentille en époxy transparente encapsule la puce, fournit une protection mécanique et aide à façonner la sortie lumineuse en l'angle de vision large de 130 degrés.

12. Tendances de développement

La tendance pour les LED puce dans l'électronique grand public et industrielle continue vers :

1. Rendement accru (lm/W) :Les améliorations continues en science des matériaux pour les technologies AlInGaP et InGaN (pour le bleu/blanc) visent à obtenir plus de lumière par unité d'entrée électrique, réduisant la consommation d'énergie et la génération de chaleur.

2. Miniaturisation :La recherche d'appareils plus fins et plus petits exige des LED avec des empreintes (dimensions XY) et, surtout, des hauteurs (dimension Z) toujours plus réduites. La hauteur de 0,35 mm de cette LED représente cette tendance.

3. Amélioration de la cohérence des couleurs & du classement :Des tolérances de classement plus strictes pour la longueur d'onde et l'intensité deviennent la norme, permettant une apparence visuelle plus uniforme dans les applications utilisant plusieurs LED.

4. Fiabilité améliorée :Améliorations des matériaux de boîtier (époxy, silicone) pour résister à des profils de refusion à plus haute température (pour l'assemblage sans plomb) et à des conditions environnementales plus sévères.

5. Intégration :Bien que les LED discrètes restent vitales, il existe une tendance parallèle vers des modules LED intégrés avec des pilotes intégrés, des contrôleurs et plusieurs couleurs dans un seul boîtier pour les applications d'éclairage intelligent.