Fiche technique LTST-C194KRKT - LED CMS - Dimensions 1,6x0,8x0,3mm - Tension 2,4V - Puissance 75mW - Couleur Rouge - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-C194KRKT est une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) appartenant à la catégorie des LED "chip". Sa caractéristique principale est son profil extrêmement bas, avec une hauteur de seulement 0,30 millimètre. Cela le rend adapté aux applications où les contraintes d'espace, en particulier sur l'axe Z, sont critiques. Le composant utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière rouge, encapsulé dans un boîtier à lentille transparente. Il est conçu pour être compatible avec les processus modernes d'assemblage électronique à grand volume.

1.1 Avantages clés et marché cible

Les avantages principaux de cette LED découlent de son facteur de forme et de sa compatibilité de processus. Sa conception extra-plate permet une intégration dans les appareils électroniques grand public fins tels que les appareils mobiles, les écrans ultra-minces et les technologies portables. Son conditionnement sur bande de 8 mm enroulée sur bobines de 7 pouces est conforme aux standards des équipements automatisés de placement, facilitant un assemblage efficace. De plus, sa compatibilité avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR) lui permet d'être montée aux côtés d'autres composants CMS en un seul cycle de refusion, ce qui est la norme industrielle pour l'assemblage de cartes de circuits imprimés. Le composant est également spécifié comme un produit vert conforme RoHS, répondant aux réglementations environnementales. Le marché cible inclut les fabricants d'électronique grand public, les indicateurs, le rétroéclairage de claviers ou d'icônes, et toute application nécessitant un indicateur rouge fiable et à faible profil.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques spécifiés pour la LED LTST-C194KRKT.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents 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 dans n'importe quelle condition. La dépasser peut entraîner une surchauffe et une dégradation accélérée de la jonction semi-conductrice.
• Courant continu direct (IF) :30 mA. Le courant direct continu maximal qui peut être appliqué. La condition de fonctionnement typique pour tester les paramètres optiques est de 20 mA, offrant une marge de sécurité de 10 mA.
• Courant direct de crête :80 mA. Ceci n'est permis que dans des conditions pulsées (cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion de 0,1 ms). L'impulsion permet une luminosité instantanée plus élevée sans dépasser la limite de dissipation de puissance moyenne.
• Tension inverse (VR) :5 V. Les LED ne sont pas conçues pour supporter de fortes tensions inverses. Dépasser 5 V en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction PN.
• Température de fonctionnement et de stockage :-30°C à +85°C / -40°C à +85°C. Ces plages définissent respectivement les conditions environnementales pour un fonctionnement fiable et un stockage hors fonctionnement.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à Ta=25°C et IF=20mA, ces paramètres définissent les performances du composant dans des conditions de test standard.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 11,2 mcd à un maximum de 180,0 mcd. Cette large plage est gérée via un système de classement (détaillé dans la section 3). L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique (œil humain) (CIE).
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés. Il s'agit d'un angle de vision très large, typique pour une LED "chip" à lentille transparente. L'angle est défini comme le point où l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur sur l'axe (0°).
• Longueur d'onde de crête (λP) :639 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus élevée. C'est une mesure physique de la lumière émise.
• Longueur d'onde dominante (λd) :631 nm. Il s'agit d'une valeur calculée à partir du diagramme de chromaticité CIE et représente la couleur perçue de la lumière. La différence entre la longueur d'onde de crête et dominante est due à la forme du spectre d'émission.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :20 nm. Cela indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise. Une valeur de 20 nm est typique pour une LED rouge AlInGaP, résultant en une couleur rouge saturée.
• Tension directe (VF) :2,4 V (typique). C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée à 20 mA. C'est un paramètre critique pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (IR) :10 μA (max). Le faible courant de fuite lorsque 5 V sont appliqués en polarisation inverse.

3. Explication du système de classement

Pour assurer l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en classes de performance. Le LTST-C194KRKT utilise un système de classement pour l'intensité lumineuse.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

Les codes de classe (L, M, N, P, Q, R) catégorisent les LED en fonction de leur intensité lumineuse mesurée à 20 mA. Chaque classe a une valeur minimale et maximale, et une tolérance de +/-15% est appliquée au sein de chaque classe. Par exemple, la classe 'L' couvre 11,2 à 18,0 mcd, tandis que la classe 'R' couvre 112,0 à 180,0 mcd. Cela permet aux concepteurs de sélectionner une classe répondant à leurs exigences de luminosité spécifiques, garantissant une uniformité visuelle dans un assemblage. La fiche technique n'indique pas de classement pour la longueur d'onde dominante ou la tension directe pour cette référence spécifique, suggérant que ces paramètres sont étroitement contrôlés lors de la fabrication.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que l'extrait PDF fourni mentionne des courbes typiques, les graphiques spécifiques (par exemple, courbe IV, température vs. intensité, distribution spectrale) ne sont pas inclus dans le texte. Sur la base du comportement standard des LED et des paramètres donnés, nous pouvons déduire la forme générale de ces courbes.

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

La caractéristique I-V d'une LED est exponentielle. Pour le LTST-C194KRKT, avec une VF typique de 2,4 V à 20 mA, la courbe montrera un courant très faible en dessous d'environ 1,8 V (la tension de seuil). Le courant augmentera ensuite brusquement avec une faible augmentation de tension. Cette relation non linéaire explique pourquoi les LED doivent être pilotées par une source de courant ou via une résistance de limitation de courant, et non par une source de tension constante.

4.2 Caractéristiques thermiques

Les performances des LED dépendent de la température. Typiquement, la tension directe (VF) a un coefficient de température négatif, diminuant d'environ 2 mV/°C. L'intensité lumineuse (Iv) diminue également lorsque la température de jonction augmente. La température de fonctionnement spécifiée jusqu'à 85°C ambiante signifie que le concepteur doit considérer la gestion thermique, surtout s'il fonctionne à ou près du courant continu maximal, pour maintenir les performances et la longévité.

4.3 Distribution spectrale

Le spectre d'émission d'une LED rouge AlInGaP est une courbe en forme de cloche centrée autour de la longueur d'onde de crête de 639 nm, avec une demi-largeur de 20 nm. Cela donne une couleur rouge pure et saturée. La longueur d'onde dominante (631 nm) sera légèrement plus courte que la crête en raison de la forme de la courbe de sensibilité de l'œil CIE, qui pondère différemment les différentes longueurs d'onde.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

La LED est conforme à un contour de boîtier standard EIA. La dimension clé est la hauteur de 0,30 mm. Les dimensions de l'empreinte (longueur et largeur) sont typiques pour une LED "chip". La polarité est indiquée sur le composant lui-même (généralement une marque de cathode, comme une ligne verte, une encoche ou un plot de taille différente sur la face inférieure). Le dessin du circuit imprimé doit correspondre à cette polarité pour garantir une orientation correcte lors de l'assemblage automatisé et du fonctionnement.

5.2 Conception recommandée des pastilles de soudure

La fiche technique inclut un motif de pastilles recommandé (dimensions des plots de soudure) pour la conception de circuits imprimés. Respecter ce motif est crucial pour obtenir des soudures fiables pendant la refusion. Il assure une bonne mouillabilité, un alignement correct et une résistance mécanique. La note recommande une épaisseur maximale de pochoir de 0,10 mm pour l'application de la pâte à souder, ce qui contrôle le volume de pâte déposé et empêche les ponts de soudure.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion infrarouge

Le composant est entièrement compatible avec les processus de refusion infrarouge sans plomb (Pb-free). Un profil suggéré est fourni, qui suit généralement une courbe de refusion standard JEDEC. Les paramètres clés incluent : une zone de préchauffage (150-200°C), une montée contrôlée jusqu'à une température de crête ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus du liquidus (TAL) pour assurer une bonne formation des joints de soudure. La spécification critique est que le corps de la LED ne doit pas être exposé à 260°C pendant plus de 10 secondes. Ce profil doit être caractérisé pour le circuit imprimé spécifique, le four et les autres composants utilisés dans l'assemblage.

6.2 Conditions de stockage et de manipulation

Les LED sont des composants sensibles à l'humidité (MSD). Lorsqu'elles sont scellées dans leur sac d'origine étanche à l'humidité avec dessiccant, elles ont une durée de conservation d'un an lorsqu'elles sont stockées à ≤30°C et ≤90% HR. Une fois le sac ouvert, le temps d'exposition aux conditions ambiantes de l'usine (≤30°C, ≤60% HR) est limité à 672 heures (28 jours) avant qu'elles ne doivent être soudées. Si ce temps est dépassé, un séchage à 60°C pendant au moins 20 heures est requis pour éliminer l'humidité absorbée et empêcher l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. La fiche technique recommande l'immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager la lentille en plastique ou le boîtier.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée avec une bande de couverture, enroulée sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces (178 mm). Chaque bobine contient 5000 pièces. Les dimensions de la bande et l'espacement des alvéoles sont conformes aux normes ANSI/EIA 481-1-A-1994, garantissant la compatibilité avec les chargeurs automatisés standards. La spécification autorise un maximum de deux alvéoles vides consécutives sur une bobine.

8. Recommandations de conception d'application

8.1 Conception du circuit de pilotage

Une LED est un composant piloté en courant. La méthode la plus fiable pour piloter plusieurs LED est d'utiliser une résistance de limitation de courant séparée en série avec chaque LED (Circuit A dans la fiche technique). Cela compense la variation naturelle de la tension directe (VF) d'une LED à l'autre. Connecter plusieurs LED directement en parallèle avec une seule résistance partagée (Circuit B) n'est pas recommandé, car la LED avec la VF la plus faible tirera plus de courant, entraînant une luminosité inégale et une surcontrainte potentielle.

8.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Bien que non détaillé dans l'extrait, les LED AlInGaP sont généralement sensibles aux décharges électrostatiques. Les précautions de manipulation ESD standard doivent être observées pendant l'assemblage : utiliser des postes de travail mis à la terre, des bracelets antistatiques et des conteneurs conducteurs.

8.3 Champ d'application et limitations

La LED est conçue pour les équipements électroniques à usage général. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la sécurité (par exemple, l'aviation, les dispositifs médicaux, les contrôles de transport), une qualification de composant plus rigoureuse et une consultation spécifique à l'application seraient nécessaires. Les spécifications du composant sont validées pour des environnements commerciaux standard.

9. Comparaison et différenciation technique

La différenciation principale du LTST-C194KRKT est son profil ultra-bas de 0,3 mm. Comparé aux LED CMS standard (par exemple, les boîtiers 0603 ou 0402 qui font souvent 0,6-0,8 mm de haut), ce composant permet des conceptions de produits plus fines. L'utilisation de la technologie AlInGaP offre une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité thermique pour la lumière rouge par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP. La lentille transparente, combinée à l'angle de vision large de 130 degrés, offre un motif d'éclairage large et uniforme adapté aux applications d'indicateur et de rétroéclairage où la visibilité sous plusieurs angles est importante.

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

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

R : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série. Pour une alimentation de 3,3 V et un courant cible de 20 mA, la valeur de la résistance serait R = (3,3 V - 2,4 V) / 0,02 A = 45 Ohms. Une résistance standard de 47 Ohms serait appropriée.

Q : Pourquoi y a-t-il une si grande plage d'intensité lumineuse (11,2 à 180 mcd) ?

R : C'est l'étendue totale de la production. Grâce au système de classement (L à R), vous pouvez acheter des LED dans une plage d'intensité spécifique et plus étroite pour garantir l'uniformité dans votre application.

Q : Le courant continu nominal de 30 mA est-il un point de fonctionnement recommandé ?

R : Non. La condition de test typique est de 20 mA. Le courant nominal de 30 mA est le maximum absolu. Pour un fonctionnement fiable à long terme, il est conseillé de déclasser et de fonctionner en dessous de ce maximum, par exemple à 20 mA.

Q : Comment interpréter la couleur de lentille "Water Clear" (transparente) ?

R : Une lentille transparente permet de voir la vraie couleur de la puce LED lorsqu'elle est éteinte et offre l'angle de vision le plus large possible pour la lumière émise lorsqu'elle est allumée. Elle est différente d'une lentille diffusante ou colorée.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un indicateur d'état pour un boîtier d'écouteur Bluetooth fin.La hauteur interne du boîtier est extrêmement limitée. Une LED standard serait trop haute. Le LTST-C194KRKT, avec sa hauteur de 0,3 mm, peut être monté sur le circuit imprimé interne. Une LED de classe M ou N (18-45 mcd) fournirait une luminosité adéquate pour un indicateur de charge/plein visible à travers une petite fenêtre. Le concepteur mettrait en œuvre un circuit de pilotage avec une résistance en série connectée à la broche GPIO du microcontrôleur. Le motif de pastilles du circuit imprimé suivrait la recommandation de la fiche technique, et l'atelier d'assemblage utiliserait les directives de profil de refusion IR fournies. Les LED seraient commandées sur bobines de 7" pour un assemblage automatisé, et l'usine respecterait la durée de vie au sol de 672 heures après ouverture du sac pour garantir la qualité du soudage.

12. Introduction au principe technologique

Le LTST-C194KRKT est basé sur la technologie semi-conductrice AlInGaP. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction PN, des électrons et des trous sont injectés dans la région active. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des couches d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure dans le cristal semi-conducteur détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, le rouge à ~631-639 nm. La lentille en époxy transparente sert à protéger la puce semi-conductrice, à façonner le faisceau lumineux de sortie (angle de vision de 130 degrés) et à fournir une stabilité mécanique pour les fils de liaison connectant la puce aux broches du boîtier.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les LED d'indication et de petit signal continue vers la miniaturisation et une efficacité plus élevée. La hauteur de 0,3 mm de ce composant représente un effort continu pour réduire le profil des composants pour des produits finaux toujours plus fins. De plus, il y a une poussée continue pour une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumière par unité d'entrée électrique) pour toutes les couleurs, motivée par les exigences d'efficacité énergétique. La standardisation du conditionnement (comme la norme EIA et les spécifications de bande et bobine utilisées ici) et la compatibilité des processus (refusion IR) sont également des tendances clés, permettant de traiter les LED comme des composants CMS standard dans les lignes d'assemblage à grande vitesse. Le passage à des matériaux sans plomb et conformes RoHS, comme on le voit dans ce produit, est désormais une exigence universelle de l'industrie.