Fiche technique LED Bleue LTST-C193TBKT-2A - Dimensions 1,6x0,8x0,35mm - Tension 2,55-2,95V - Puissance 76mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes de la LTST-C193TBKT-2A, une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS). Ce composant appartient à une catégorie de dispositifs optoélectroniques ultra-miniaturisés conçus pour les assemblages électroniques modernes à espace limité. Sa fonction principale est de fournir une source de lumière bleue fiable et efficace pour les applications d'indication d'état, de rétroéclairage et d'éclairage décoratif.

Les avantages principaux de cette LED sont définis par son profil exceptionnellement bas et sa sortie de haute luminosité. Avec une hauteur de seulement 0,35 millimètre, elle est classée comme une LED puce extra-mince, permettant son utilisation dans l'électronique grand public ultra-plate, les dispositifs portables et autres applications où l'espace vertical est critique. Le dispositif utilise une puce semi-conductrice InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium), qui est la technologie standard de l'industrie pour produire des LED bleues et vertes à haute efficacité. Cette technologie de puce est reconnue pour sa stabilité et ses performances.

Le marché cible de ce composant est vaste, englobant les fabricants d'équipements de bureautique, de dispositifs de communication, d'appareils électroménagers et de divers produits électroniques grand public. Sa compatibilité avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement et les processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR) la rend adaptée aux lignes de production automatisées à grand volume, garantissant une qualité constante et réduisant les coûts d'assemblage.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement. Pour la LTST-C193TBKT-2A, les limites clés sont :

• Dissipation de puissance (Pd) :76 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dégrader ses performances ou sa durée de vie. Dépasser cette limite, typiquement en alimentant la LED avec un courant excessif, entraînera une élévation incontrôlée de la température de jonction.
• Courant direct continu (I_F) :20 mA. C'est le courant direct continu maximum recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme. Le courant de fonctionnement typique pour tester les paramètres optiques est beaucoup plus faible, à 2 mA.
• Courant direct de crête :100 mA, mais uniquement dans des conditions pulsées avec un rapport cyclique de 1/10 et une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Cette valeur est importante pour les applications nécessitant des flashs brefs et de haute intensité.
• Plages de température :Le dispositif peut fonctionner dans des températures ambiantes de -20°C à +80°C et peut être stocké dans des températures de -30°C à +100°C.
• Condition de soudage infrarouge :Le boîtier peut supporter une température de crête de refusion de 260°C pendant un maximum de 10 secondes, ce qui est standard pour les processus de soudage sans plomb.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante standard de 25°C et définissent la performance du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité lumineuse (I_V) :Varie d'un minimum de 4,50 millicandelas (mcd) à un maximum de 18,0 mcd lorsqu'elle est alimentée par un courant direct (I_F) de 2 mA. L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain (courbe CIE).
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. Cet angle de vision large, caractéristique d'une lentille transparente sans diffuseur, signifie que la lumière émise est répartie sur une large zone, la rendant adaptée aux applications nécessitant un éclairage de zone large plutôt qu'un faisceau focalisé.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :468 nanomètres (nm). C'est la longueur d'onde spécifique à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Varie de 465,0 nm à 480,0 nm à I_F=2mA. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur de la lumière, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :25 nm. Cela indique la pureté spectrale ; une valeur plus petite signifierait une lumière plus monochromatique.
• Tension directe (V_F) :Varie de 2,55V à 2,95V à I_F=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 (I_R) :Maximum de 10 microampères (μA) lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5V est appliquée.Important :Cette LED n'est pas conçue pour fonctionner en polarisation inverse ; ce test est uniquement pour la caractérisation des fuites.

3. Explication du système de classement

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en classes de performance. La LTST-C193TBKT-2A utilise un système de classement tridimensionnel.

3.1 Classement par tension directe

Les unités sont mesurées en Volts (V) à un courant de test de 2 mA. Les classes garantissent que les LED dans un circuit auront des chutes de tension similaires, favorisant une luminosité uniforme lorsqu'elles sont connectées en parallèle.

• Classe A : 2,55V (Min) à 2,65V (Max)
• Classe 1 : 2,65V à 2,75V
• Classe 2 : 2,75V à 2,85V
• Classe 3 : 2,85V à 2,95V

La tolérance au sein de chaque classe est de ±0,1V.

3.2 Classement par intensité lumineuse

Les unités sont en millicandelas (mcd) à I_F=2mA. Cela permet de sélectionner des LED pour des applications nécessitant des niveaux de luminosité spécifiques.

• Classe J : 4,50 mcd à 7,10 mcd
• Classe K : 7,10 mcd à 11,20 mcd
• Classe L : 11,20 mcd à 18,0 mcd

La tolérance au sein de chaque classe est de ±15%.

3.3 Classement par longueur d'onde dominante

Les unités sont en nanomètres (nm) à I_F=2mA. Cela contrôle la teinte précise du bleu.

• Classe AC : 465,0 nm à 470,0 nm (plus bleu, longueur d'onde plus courte)
• Classe AD : 470,0 nm à 475,0 nm
• Classe AE : 475,0 nm à 480,0 nm (légèrement plus vert, longueur d'onde plus longue)

La tolérance au sein de chaque classe est de ±1 nm.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique (par exemple, Figure 1 pour la distribution spectrale, Figure 6 pour l'angle de vision), le comportement typique de telles LED InGaN peut être décrit :

• Courbe Courant vs. Tension (Courbe I-V) :La tension directe (V_F) a un coefficient de température positif ; elle diminue légèrement lorsque la température de jonction augmente pour un courant donné. La courbe est exponentielle près de la tension de seuil (~2,5V) et devient plus linéaire à des courants plus élevés.
• Intensité lumineuse vs. Courant (Courbe L-I) :La sortie lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement normale (par exemple, jusqu'à 20mA). Cependant, l'efficacité (lumens par watt) atteint généralement un pic à un courant inférieur au maximum nominal, puis diminue en raison des effets thermiques et de l'affaiblissement.
• Caractéristiques thermiques :L'intensité lumineuse des LED bleues InGaN diminue généralement lorsque la température de jonction augmente. La longueur d'onde dominante se décale également légèrement (généralement vers des longueurs d'onde plus longues) avec l'augmentation de la température.
• Distribution spectrale :Le spectre est une courbe de type gaussienne centrée autour de la longueur d'onde de crête de 468 nm, avec une demi-largeur définie de 25 nm.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme à une empreinte de boîtier standard EIA. Les dimensions clés (en millimètres) incluent une longueur de 1,6mm, une largeur de 0,8mm et la hauteur ultra-mince caractéristique de 0,35mm. Des dessins mécaniques détaillés spécifient l'emplacement des pastilles, le contour du composant et les tolérances (typiquement ±0,10mm).

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement marquée, souvent par une encoche, un marquage vert sur la bande ou un coin biseauté sur le dispositif lui-même. La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage pour éviter les dommages par polarisation inverse.

5.3 Conception recommandée des pastilles de soudure

Une recommandation de motif de pastilles est fournie pour assurer la formation fiable des joints de soudure et un alignement correct pendant la refusion. L'épaisseur d'écran recommandée pour l'application de la pâte à souder est d'un maximum de 0,10mm pour éviter les ponts de soudure entre les pastilles étroitement espacées.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion infrarouge (IR) suggéré pour les processus sans plomb est fourni, conforme aux normes JEDEC. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150°C à 200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes pour activer correctement le flux et minimiser le choc thermique.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Le profil d'échantillon à la page 3 montre le temps critique pendant lequel la soudure est fondue, qui doit être contrôlé pour une formation correcte du joint.
• Temps total de soudage au pic :Maximum 10 secondes. Le processus ne doit pas être répété plus de deux fois.

Comme la conception de la carte, la pâte et les caractéristiques du four varient, ce profil est une cible générique qui doit être validée pour des configurations de production spécifiques.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, utilisez un fer à souder avec une température ne dépassant pas 300°C, et limitez le temps de contact à un maximum de 3 secondes pour une seule opération uniquement. Une chaleur excessive peut endommager le boîtier plastique et la puce semi-conductrice.

6.3 Nettoyage

N'utilisez pas de nettoyants chimiques non spécifiés. Si un nettoyage est nécessaire après le soudage, immergez la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Des solvants agressifs peuvent endommager la lentille en époxy et le boîtier.

6.4 Stockage et manipulation

• Précautions ESD :Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Utilisez des bracelets antistatiques, des tapis antistatiques et un équipement correctement mis à la terre pendant la manipulation.
• Sensibilité à l'humidité :Tant qu'elle est dans son sac d'origine scellé étanche à l'humidité avec dessiccant, le dispositif a une durée de conservation d'un an lorsqu'il est stocké à ≤30°C et ≤90% HR. Une fois le sac ouvert, les LED doivent être stockées à ≤30°C et ≤60% HR.
• Durée de vie au sol :Les composants exposés à l'air ambiant doivent subir une refusion IR dans les 672 heures (28 jours). Pour une exposition plus longue, stockez-les dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote. Si l'exposition dépasse 672 heures, un séchage à environ 60°C pendant au moins 20 heures est recommandé avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies dans une bande porteuse gaufrée standard de l'industrie, scellée avec une bande de couverture supérieure.

• Taille de la bobine :7 pouces de diamètre.
• Quantité par bobine :5000 pièces.
• Quantité d'emballage minimale :500 pièces pour les quantités restantes.
• Composants manquants :Un maximum de deux emplacements vides consécutifs dans la bande est autorisé.
• Norme :Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481-1-A-1994.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs d'état :Indicateurs de mise sous tension, de charge de batterie, d'activité réseau et de mode dans les smartphones, tablettes, ordinateurs portables et dispositifs IoT.
• Rétroéclairage :Pour les interrupteurs à membrane, les petits afficheurs LCD ou les panneaux décoratifs dans l'électronique grand public et les appareils électroménagers.
• Éclairage décoratif :Éclairage d'accentuation dans les intérieurs automobiles, les périphériques de jeu et l'électronique domestique.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant pour limiter le courant direct au niveau souhaité (par exemple, 2mA pour une luminosité typique ou jusqu'à 20mA pour le maximum). Ne connectez pas 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 si vous fonctionnez à des températures ambiantes élevées ou près du courant maximum pour aider à dissiper la chaleur et maintenir la durée de vie de la LED et la stabilité des couleurs.
• Conception optique :La lentille transparente produit un modèle d'émission lambertien (angle de vision large). Pour un faisceau plus focalisé, un optique secondaire externe (lentille ou guide de lumière) serait nécessaire.
• Champ d'application :Ce composant est destiné aux applications commerciales et industrielles standard. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait compromettre la sécurité (par exemple, aviation, dispositifs médicaux de maintien de la vie), une consultation avec le fabricant du composant pour une évaluation de l'adéquation est obligatoire.

9. Comparaison et différenciation techniques

Le principal facteur de différenciation de la LTST-C193TBKT-2A est sahauteur de 0,35mm. Comparée aux LED standard 0603 ou 0402 qui mesurent typiquement 0,6-0,8mm de haut, cela représente une réduction de profil de 40 à 50%. C'est un avantage critique dans la tendance actuelle de la miniaturisation des dispositifs, en particulier pour les smartphones, les ordinateurs portables ultra-minces et la technologie portable où l'espace interne est sévèrement limité.

De plus, la combinaison de ce facteur de forme ultra-mince avec une intensité lumineuse relativement élevée (jusqu'à 18,0 mcd à seulement 2mA) est notable. De nombreuses LED d'épaisseur similaire peuvent sacrifier la luminosité. L'utilisation d'une puce InGaN éprouvée assure une bonne cohérence des couleurs et une fiabilité au sein de ses classes spécifiées.

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

10.1 Quelle valeur de résistance dois-je utiliser avec une alimentation de 5V ?

En utilisant la loi d'Ohm (R = (V_alimentation- V_F) / I_F) et en supposant un V_Ftypique de 2,8V et un I_Fsouhaité de 10mA : R = (5V - 2,8V) / 0,010A = 220 Ohms. Utilisez toujours le V_Fmaximum de la fiche technique (2,95V) pour une conception conservatrice afin de garantir que le courant ne dépasse pas la limite : R_min= (5V - 2,95V) / 0,010A = 205 Ohms (utilisez une valeur standard de 220Ω ou 240Ω).

10.2 Puis-je alimenter cette LED à son courant maximum de 20mA en continu ?

Oui, mais avec des considérations importantes. À 20mA, la dissipation de puissance est d'environ 2,8V * 0,020A = 56mW, ce qui est inférieur au maximum absolu de 76mW. Cependant, fonctionner au maximum nominal générera plus de chaleur, réduisant potentiellement la durée de vie de la LED et provoquant un léger décalage de couleur et une baisse de l'efficacité lumineuse avec le temps. Pour une longévité et une stabilité optimales, il est recommandé de fonctionner à un courant plus faible (par exemple, 5-10mA) si la luminosité est suffisante.

10.3 Pourquoi l'angle de vision est-il si large (130°) ?

La lentille en époxy transparente (non diffusante) est moulée pour créer une forme hémisphérique au-dessus de la minuscule puce LED. Cette forme agit comme une lentille qui réfracte la lumière de la petite source ponctuelle, la répartissant sur un angle très large. C'est idéal pour les applications où la LED doit être visible depuis de nombreuses positions de vision différentes, pas seulement de face.

10.4 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 à laquelle la LED émet le plus de puissance optique. C'est une propriété du matériau semi-conducteur.Longueur d'onde dominante (λ_d) :La longueur d'onde perceptuelle. C'est la longueur d'onde unique de la lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur que la lumière de la LED pour un observateur humain standard. En raison de la forme de la courbe de sensibilité de l'œil humain et de la largeur spectrale de la LED, ces deux valeurs sont différentes. La longueur d'onde dominante est plus pertinente pour la spécification des couleurs en conception.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'une barre d'état à plusieurs LED pour un haut-parleur Bluetooth portable.La conception nécessite 5 LED bleues pour indiquer le niveau de la batterie. L'espace est extrêmement limité derrière un diffuseur plastique mince.

Sélection du composant :La LTST-C193TBKT-2A est choisie pour sa hauteur de 0,35mm, lui permettant de s'adapter au boîtier mince. Le large angle de vision de 130° assure que la barre lumineuse est visible sous différents angles.

Conception du circuit :Les LED doivent être alimentées par un régulateur 3,3V sur la carte principale. Visant un niveau de luminosité au milieu de la classe K (~9 mcd), un courant direct de 5mA est sélectionné pour une bonne visibilité et efficacité énergétique. En utilisant le V_Fmaximum de 2,95V pour une conception conservatrice : R = (3,3V - 2,95V) / 0,005A = 70 Ohms. Une résistance standard de 68Ω est choisie, résultant en un courant légèrement plus élevé de ~5,1mA.

Implantation PCB :La disposition recommandée des pastilles de soudure de la fiche technique est utilisée. Une petite zone de cuivre est connectée aux pastilles de cathode (qui sont généralement connectées thermiquement au substrat de la LED) pour aider à la dissipation thermique, surtout puisque cinq LED seront groupées étroitement.

Assemblage :Les LED sont placées à l'aide d'équipements automatisés depuis la bande de 8mm. La ligne d'assemblage utilise un profil de refusion sans plomb validé par rapport à la suggestion conforme JEDEC de la fiche technique, avec un suivi attentif de la température de crête et du temps au-dessus du liquidus pour éviter les dommages thermiques au boîtier ultra-mince.

12. Introduction au principe technologique

La LTST-C193TBKT-2A est basée sur une puce semi-conductrice InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium). Le principe d'émission de lumière est l'électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n du semi-conducteur, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Là, ils se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. En ajustant le rapport Indium/Gallium dans le composé InGaN, la bande interdite peut être ajustée pour produire de la lumière dans le spectre bleu, vert et proche ultraviolet. La puce est ensuite encapsulée dans une résine époxy transparente qui forme la lentille, protège la structure semi-conductrice délicate des dommages mécaniques et environnementaux et aide à extraire efficacement la lumière de la puce.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

Le développement de LED comme la LTST-C193TBKT-2A est motivé par plusieurs tendances clés dans l'industrie électronique :

• Miniaturisation :La poussée incessante pour des dispositifs grand public plus fins et plus petits exige des composants avec des empreintes et des hauteurs toujours réduites. Le profil de 0,35mm représente un repère actuel pour les LED puce dans les applications à grand volume.
• Efficacité accrue :Les améliorations continues dans la croissance épitaxiale InGaN et la conception des puces continuent d'augmenter l'efficacité lumineuse (lumens par watt) des LED bleues, permettant une sortie plus lumineuse à des courants plus faibles, ce qui réduit la consommation d'énergie et la génération de chaleur.
• Conditionnement avancé :La technologie de conditionnement est critique pour les dispositifs ultra-minces. Les développements dans les composés de moulage, les matériaux de fixation des puces et les techniques de conditionnement au niveau de la tranche (WLP) permettent des composants miniatures plus robustes et fiables.
• Automatisation et standardisation :La compatibilité avec le conditionnement en bande et bobine, le placement automatique et les profils de refusion standard est essentielle pour l'intégration dans les écosystèmes de fabrication automatisés mondiaux, maintenant les coûts d'assemblage bas et la qualité élevée.

Les orientations futures peuvent inclure des boîtiers encore plus minces, des circuits pilotes intégrés dans le boîtier LED (LED intelligentes) et d'autres améliorations de la cohérence des couleurs et des performances thermiques.