Fiche technique LTST-C171KFKT-5A - LED SMD Orange - Dimensions 3.2x1.6x0.8mm - Tension 1.7-2.3V - Puissance 75mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED à puce à montage en surface haute performance et ultra-mince. Le composant est conçu pour des applications nécessitant un facteur de forme compact, une luminosité élevée et un fonctionnement fiable dans les processus d'assemblage automatisés. Il utilise un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) pour produire une lumière orange, offrant une efficacité lumineuse supérieure par rapport aux technologies traditionnelles.

Les principaux avantages de ce composant incluent son profil minimal, sa compatibilité avec les techniques de soudage par refusion standard et son adéquation pour les équipements de placement automatisé à grand volume. Il est destiné à être intégré dans une large gamme d'applications d'électronique grand public, d'indicateurs, de rétroéclairage et d'éclairage général où l'espace et la luminosité sont des contraintes critiques.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Le composant ne doit pas être utilisé au-delà de ces limites pour éviter des dommages permanents.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la puissance totale maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur dans des conditions spécifiées.
• Courant direct de crête (I_FP) :80 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA DC. C'est le courant maximal qui peut être appliqué en continu.
• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-30°C à +85°C. La plage de température ambiante pour un fonctionnement fiable.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-55°C à +85°C.
• Condition de soudage par refusion infrarouge :Température de crête de 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Ceci définit la tolérance du profil thermique pendant l'assemblage.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante (T_a) de 25°C et un courant de test standard (I_F) de 5 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :S'étend de 11.2 mcd (minimum) à 45.0 mcd (maximum), avec une valeur typique fournie. L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse de l'œil humain 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 de crête (sur l'axe), indiquant un diagramme de vision très large.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :611 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :597.0 nm à 612.0 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain pour définir la couleur, dérivée du diagramme de chromaticité CIE. La valeur spécifique pour une unité donnée dépend de son code de bac.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :17 nm (typique). La largeur de bande spectrale mesurée à la moitié de l'intensité maximale (Largeur à Mi-Hauteur - FWHM).
• Tension directe (V_F) :1.7 V à 2.3 V à I_F= 5mA. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (maximum) à V_R= 5V. Le faible courant de fuite lorsque le composant est polarisé en inverse.

3. Explication du système de classement par bacs

Pour assurer la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en bacs en fonction de paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des pièces répondant à des exigences d'application spécifiques.

3.1 Classement par tension directe

Les unités sont catégorisées par leur tension directe (V_F) à 5 mA.

• Bac E2 : V_F= 1.70V - 1.90V
• Bac E3 : V_F= 1.90V - 2.10V
• Bac E4 : V_F= 2.10V - 2.30V

La tolérance au sein de chaque bac est de ±0.1V. L'appariement des bacs V_Fest important lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle pour assurer un partage de courant uniforme.

3.2 Classement par intensité lumineuse

Les unités sont catégorisées par leur intensité lumineuse (I_V) à 5 mA.

• Bac L : I_V= 11.2 mcd - 18.0 mcd
• Bac M : I_V= 18.0 mcd - 28.0 mcd
• Bac N : I_V= 28.0 mcd - 45.0 mcd

La tolérance au sein de chaque bac est de ±15%. Cela permet une sélection basée sur les niveaux de luminosité requis.

3.3 Classement par longueur d'onde dominante

Les unités sont catégorisées par leur longueur d'onde dominante (λ_d) à 5 mA, qui est directement corrélée à la couleur perçue.

• Bac N : λ_d= 597.0 nm - 600.0 nm
• Bac P : λ_d= 600.0 nm - 603.0 nm
• Bac Q : λ_d= 603.0 nm - 606.0 nm
• Bac R : λ_d= 606.0 nm - 609.0 nm
• Bac S : λ_d= 609.0 nm - 612.0 nm

La tolérance au sein de chaque bac est de ±1 nm. Un contrôle serré de la longueur d'onde est crucial pour les applications nécessitant un appariement de couleurs précis.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par exemple, Figure 1 pour la distribution spectrale, Figure 6 pour l'angle de vision), les relations typiques peuvent être décrites.

Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V) :Le V_Fd'une LED AlInGaP a une relation logarithmique avec I_F. Il augmente avec le courant mais présente une tension de "coude" en dessous de laquelle très peu de courant circule. Fonctionner à la condition de test recommandée de 5mA assure une performance stable dans la plage V_F range.

Intensité lumineuse vs. Courant direct :La sortie lumineuse (I_V) est approximativement proportionnelle au courant direct (I_F) dans les limites opérationnelles du composant. Cependant, l'efficacité peut chuter à des courants très élevés en raison d'une génération de chaleur accrue.

Dépendance à la température :La tension directe (V_F) des LED diminue généralement avec l'augmentation de la température de jonction (coefficient de température négatif). Inversement, l'intensité lumineuse diminue généralement lorsque la température augmente. Une gestion thermique appropriée est essentielle pour maintenir une luminosité et une longévité constantes.

Distribution spectrale :Le système de matériau AlInGaP produit un spectre d'émission relativement étroit centré dans la région orange-rouge (crête à ~611 nm). La longueur d'onde dominante peut légèrement se déplacer avec les variations du courant d'attaque et de la température.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant présente un contour de boîtier standard de l'industrie EIA. Les dimensions clés incluent un profil super-mince avec une hauteur de 0.80 mm. La longueur et la largeur sont typiques pour cette classe de LED à puce. Des dessins mécaniques détaillés spécifient toutes les dimensions critiques, y compris l'emplacement des pastilles et les tolérances (typiquement ±0.10 mm).

5.2 Disposition des pastilles et polarité

La fiche technique inclut une disposition de pastilles de soudure suggérée pour la conception de PCB. Cette disposition est optimisée pour la formation fiable de joints de soudure pendant la refusion et aide à prévenir l'effet "tombstoning". L'anode et la cathode sont clairement marquées sur le boîtier, généralement avec un indicateur visuel tel qu'une encoche, un point ou un coin coupé. L'orientation correcte de la polarité est obligatoire pour le fonctionnement du composant.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Le composant est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR). Un profil suggéré conforme aux normes JEDEC pour l'assemblage sans plomb (Pb-free) est fourni. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :Montée en température jusqu'à 150-200°C.
• Temps de maintien/Préchauffage :Maximum 120 secondes pour activer la flux et minimiser le choc thermique.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Le composant doit être exposé à la température de crête pendant un maximum de 10 secondes. La refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.

Le profil spécifique doit être caractérisé pour la conception de PCB réelle, la pâte à souder et le four utilisés.

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 pastille.
• Limite :Le soudage manuel ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter les dommages thermiques au boîtier époxy et à la puce semi-conductrice.

6.3 Nettoyage

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

6.4 Stockage et manipulation

Les LED sont des composants sensibles à l'humidité (MSD).

• Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR). La durée de conservation dans le sac étanche à l'humidité d'origine avec dessiccant est d'un an.
• Emballage ouvert :Pour les composants retirés de leur emballage d'origine, l'ambiance de stockage ne doit pas dépasser 30°C / 60% HR. Il est recommandé de terminer la refusion IR dans les 672 heures (28 jours) suivant l'exposition. Pour une exposition plus longue, stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote. Les composants exposés pendant plus de 672 heures doivent être cuits à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "popcorning" pendant la refusion.

7. Informations sur l'emballage et la commande

Le composant est fourni dans un emballage en bande et bobine compatible avec les équipements de placement automatique.

• Taille de la bobine :Diamètre de 7 pouces.
• Quantité par bobine :3000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Spécifications de la bande :Conforme à la norme ANSI/EIA 481-1-A-1994. Les poches de composants vides sont scellées avec un ruban de couverture supérieur.
• Qualité :Le nombre maximum de composants manquants consécutifs dans la bande est de deux.

Le numéro de pièce LTST-C171KFKT-5A encode des attributs spécifiques : probablement la série (LTST-C171), le type de lentille (K=Transparente), la couleur (FKT=Orange AlInGaP) et les codes de bacs (5A).

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs d'état :Indicateurs d'alimentation, de connectivité ou de mode dans l'électronique grand public, les appareils électroménagers et l'équipement industriel.
• Rétroéclairage :Rétroéclairage par les bords ou direct pour petits écrans LCD, claviers ou symboles.
• Éclairage intérieur automobile :Indicateurs de tableau de bord, éclairage de commutateurs (sous réserve de qualification pour des normes automobiles spécifiques).
• Éclairage décoratif :Éclairage d'accentuation dans les appareils où un profil mince est essentiel.

8.2 Considérations de conception

• Alimentation en courant :Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Utilisez une source de courant constant ou une résistance de limitation de courant en série avec une source de tension pour définir le courant de fonctionnement souhaité. Ne connectez pas directement à une source de tension sans limitation de courant.
• Connexion en parallèle :Lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle, de légères variations de V_Fpeuvent provoquer un déséquilibre de courant significatif, entraînant une luminosité inégale et une surcontrainte potentielle des unités à V_Fplus faible. Il est fortement recommandé d'alimenter chaque LED ou chaîne série avec sa propre résistance de limitation de courant ou d'utiliser un circuit intégré pilote multi-canaux dédié.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre de PCB adéquate pour les pastilles de soudure aide à l'évacuation de la chaleur, en particulier lors d'un fonctionnement près des caractéristiques maximales ou dans des températures ambiantes élevées. Cela aide à maintenir la sortie lumineuse et la fiabilité du composant.
• Protection ESD :Bien que non explicitement indiqué comme sensible dans cette fiche technique, manipuler tous les dispositifs semi-conducteurs avec des précautions ESD appropriées est une bonne pratique.

9. Comparaison et différenciation technique

Ce composant se différencie principalement par sahauteur ultra-mince de 0.80 mm, ce qui est avantageux pour les applications à espace restreint comme les affichages ultra-fins ou l'électronique portable. L'utilisation de latechnologie AlInGaPoffre une efficacité lumineuse plus élevée et une meilleure stabilité thermique pour les couleurs orange/rouge par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP. Sa compatibilité avec les processus derefusion IR standardet lesbandes de 8mm sur bobines de 7\"le rend idéal pour les lignes d'assemblage SMT automatisées à grand volume, réduisant le coût et la complexité de fabrication.

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

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 (λ_P) est le point physique de sortie d'énergie le plus élevé dans le spectre. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée basée sur la perception des couleurs humaine (diagramme CIE) et est la longueur d'onde unique qui décrit le mieux la couleur perçue. λ_dest plus pertinente pour l'appariement des couleurs dans les applications.

Q : Pourquoi le classement par bacs est-il important ?

R : Les variations de fabrication provoquent de légères différences de V_F, d'intensité et de couleur entre les LED individuelles. Le classement par bacs les trie en groupes avec des paramètres étroitement contrôlés. Sélectionner dans le même bac assure une cohérence visuelle (même couleur et luminosité) et électrique (V_Fsimilaire) dans un produit final.

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

R : Oui. Le courant direct continu maximal est de 30 mA. Fonctionner à 20mA est dans les spécifications. Cependant, l'intensité lumineuse et la tension directe à 20mA seront plus élevées que les valeurs de la condition de test à 5mA. Reportez-vous aux courbes de performance typiques pour plus de détails.

Q : Comment interpréter l'angle de vision de 130° ?

R : Un angle de vision de 130° (2θ_1/2) est très large. Cela signifie que la LED émet de la lumière sur un large cône. L'intensité est la plus élevée lorsqu'on regarde droit devant (0°), et lorsque vous vous déplacez de 65° hors axe (130°/2), l'intensité chute à 50% de la valeur sur l'axe. Ceci est adapté aux applications où la LED doit être visible sous de nombreux angles.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau multi-indicateurs pour un dispositif médical portable.

Exigences :Plusieurs LED d'état orange doivent être uniformément lumineuses et identiques en couleur. Le boîtier de l'appareil est très mince, limitant la hauteur des composants. L'assemblage est entièrement automatisé.

Choix de conception basés sur cette fiche technique :

1. La hauteur de 0.80mm permet aux LED de s'adapter aux contraintes mécaniques.

2. Pour assurer une couleur uniforme, le concepteur spécifie des LED provenant d'un seul bac de Longueur d'onde dominante serré (par exemple, Bac Q : 603-606 nm).

3. Pour assurer une luminosité uniforme, des LED provenant d'un seul bac d'Intensité lumineuse (par exemple, Bac M : 18-28 mcd) sont sélectionnées.

4. Pour éviter un désaccord de luminosité dû à la variation de V_F, chaque LED est alimentée par sa propre résistance de limitation de courant connectée à un rail de tension commun, plutôt que de les connecter directement en parallèle.

5. La disposition du PCB suit les dimensions de pastilles suggérées pour assurer un soudage fiable pendant le processus de refusion IR spécifié dans le document.

6. L'équipe de fabrication suit les directives de manipulation de l'humidité, en cuisant les composants qui ont été hors du sac pendant plus de 28 jours avant l'assemblage.

12. Introduction au principe technologique

Cette LED est basée sur un matériau semi-conducteur AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) cultivé sur un substrat. Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active de la jonction semi-conductrice. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise - dans ce cas, l'orange. La puce est encapsulée dans un boîtier époxy qui sert à protéger la puce semi-conductrice, fournir une stabilité mécanique et agir comme un élément optique primaire. Le matériau de lentille "transparent" n'altère pas la couleur mais aide à extraire et diriger la lumière. Le profil mince est obtenu grâce à des techniques avancées de conception de puce et d'encapsulation.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les LED d'indication et d'éclairage de petite surface continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière par unité de puissance électrique), des tailles de boîtier plus petites et des profils plus bas pour permettre des produits finaux plus minces. Il y a également une volonté d'améliorer la cohérence des couleurs et un classement par bacs plus serré de la part des fabricants. L'adoption de matériaux et de processus sans plomb (Pb-free) et conformes RoHS, comme on le voit dans le profil de refusion de ce composant, est désormais standard. De plus, les avancées dans la conception des puces et la technologie des phosphores (bien que non utilisées dans ce dispositif monochromatique AlInGaP) repoussent les limites du possible en termes de luminosité et de rendu des couleurs pour les LED blanches, ce qui influence les attentes du marché entier en matière de performance et de fiabilité.