Fiche technique LED Cyan LTLMR4TCY2DA - 505nm - Angle de vision 25° - 30mA - 105mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTLMR4TCY2DA est une LED à montage en surface, haute luminosité, émettant une lumière cyan, conçue pour des applications d'éclairage exigeantes. Il utilise la technologie InGaN avancée pour produire une lumière à une longueur d'onde pic de 505 nm, logée dans un boîtier diffusant qui offre un diagramme de rayonnement homogène. Une caractéristique clé de ce composant est son angle de vision intrinsèquement étroit, typiquement de 25 degrés, obtenu grâce à la conception de la lentille du boîtier sans nécessiter d'optiques secondaires supplémentaires. Cela le rend particulièrement adapté aux applications nécessitant une direction et un contrôle précis de la lumière. Le dispositif est fabriqué à partir de matériaux sans plomb et sans halogène, est entièrement conforme à la directive RoHS, et est classé pour une manipulation de niveau de sensibilité à l'humidité 3 (MSL3).

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent sa haute intensité lumineuse, allant de 12 000 à 27 000 mcd pour un courant de commande standard de 20 mA, associée à une faible consommation d'énergie pour une haute efficacité. Le boîtier offre une résistance supérieure à l'humidité et une protection aux UV grâce à une technologie époxy avancée. Sa conception est compatible avec les lignes d'assemblage standard de technologie de montage en surface (SMT) et les processus de soudage par refusion industriels. Les applications cibles se situent principalement dans la signalétique où une haute visibilité et une distribution de lumière contrôlée sont critiques, telles que les panneaux à messages vidéo, les panneaux de signalisation routière et divers autres écrans d'affichage de messages.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse détaillée des limites opérationnelles et des caractéristiques de performance de la LED dans des conditions de test standard (TA=25°C).

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Le dispositif ne doit pas être utilisé au-delà de ces limites pour éviter des dommages permanents. Le courant continu direct maximal est de 30 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct crête de 100 mA est autorisé dans des conditions spécifiques (rapport cyclique ≤1/10, largeur d'impulsion ≤10 ms). La dissipation de puissance maximale est de 105 mW. Le courant direct nominal se dégrade linéairement de 0,5 mA par degré Celsius au-dessus d'une température ambiante de 45°C. La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, tandis que la plage de température de stockage s'étend jusqu'à +100°C. Le dispositif peut supporter un soudage par refusion avec une température pic de 260°C pendant un maximum de 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Dans une condition de test de IF=20 mA, l'intensité lumineuse (Iv) a une plage typique de 12 000 à 27 000 millicandelas (mcd). L'angle de vision (2θ1/2), défini comme l'angle total pour lequel l'intensité chute à la moitié de sa valeur axiale, est typiquement de 25 degrés, avec un minimum de 20 degrés. La longueur d'onde d'émission pic (λP) est de 505 nm. La longueur d'onde dominante (λd), qui définit la couleur perçue, varie de 498 nm à 507 nm. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est typiquement de 28 nm, indiquant la pureté spectrale de l'émission cyan. La tension directe (VF) à 20 mA varie d'un minimum de 2,7 V à un maximum de 3,6 V. Le courant inverse (IR) est limité à un maximum de 10 μA pour une tension inverse (VR) de 5 V ; notez que le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse.

3. Spécification du système de classement

Pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en classes (bins) en fonction de paramètres clés.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Les LED sont classées en trois catégories d'intensité (Z, 1, 2) en fonction de leur flux lumineux à 20 mA. La classe Z couvre 12 000 à 16 000 mcd, la classe 1 couvre 16 000 à 21 000 mcd, et la classe 2 couvre 21 000 à 27 000 mcd. Une tolérance de ±15 % est appliquée à chaque limite de classe lors des tests et de la garantie.

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

Pour la cohérence des couleurs, la longueur d'onde dominante est classée en deux codes : C1 (498 nm à 503 nm) et C2 (503 nm à 507 nm). La tolérance pour chaque limite de classe est de ±1 nm. Ce classement permet aux concepteurs de sélectionner des LED correspondant à des exigences de point de couleur spécifiques pour leur application.

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. La courbe courant direct vs tension directe (I-V) présentera la caractéristique exponentielle standard d'une diode. L'intensité lumineuse est généralement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement recommandée. La longueur d'onde d'émission pic (λP) et la longueur d'onde dominante (λd) peuvent présenter des décalages mineurs avec les changements de température de jonction et de courant de commande, ce qui est typique pour les sources lumineuses à semi-conducteurs. Le profil d'angle de vision étroit de 25 degrés indique un faisceau hautement directionnel avec une décroissance rapide en dehors du cône central, ce qui est avantageux pour les applications nécessitant une haute luminosité sur l'axe et un éclairage parasite minimal.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions et tolérances

La LED est fournie dans un boîtier pour montage en surface. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,25 mm sauf indication contraire. Les notes clés incluent : une saillie maximale de la résine sous la collerette de 1,0 mm, et l'espacement des broches mesuré au point où elles émergent du corps du boîtier. Les concepteurs doivent se référer au dessin dimensionnel détaillé pour une planification précise de l'empreinte.

5.2 Modèle de pastille de soudure recommandé

Une disposition spécifique des pastilles (P1, P2, P3) est recommandée pour la conception du PCB. Une note de conception critique est que l'une des pastilles (P3) est destinée à être connectée à un dissipateur thermique ou à un autre mécanisme de refroidissement. Cette pastille est conçue pour dissiper efficacement la chaleur générée pendant le fonctionnement, ce qui est essentiel pour maintenir les performances et la longévité, en particulier lors d'un fonctionnement à ou près des caractéristiques maximales. Le dispositif est conçu pour le soudage par refusion et n'est pas adapté aux processus de soudage par immersion.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion sans plomb est recommandé. Les paramètres clés incluent : une étape de préchauffage/stabilisation avec une température entre 150°C et 200°C pendant un maximum de 120 secondes, un temps au-dessus du liquidus (T_L=217°C) entre 60 et 150 secondes, et une température pic (T_P) de 260°C. Le temps à moins de 5°C de la température de classification spécifiée (T_C=255°C) ne doit pas dépasser 30 secondes. Le temps total de 25°C à la température pic doit être maintenu en dessous de 5 minutes. Pour une retouche manuelle avec un fer à souder, la température maximale est de 315°C pendant pas plus de 3 secondes, et cela ne doit être effectué qu'une seule fois.

6.2 Stockage et sensibilité à l'humidité

Il s'agit d'un dispositif MSL3. Les LED dans un sac barrière à l'humidité non ouvert peuvent être stockées jusqu'à 12 mois dans des conditions inférieures à 30°C et 90 % d'humidité relative (HR). Après ouverture du sac, les composants doivent être conservés dans un environnement inférieur à 30°C et 60 % HR, et tout soudage doit être terminé dans les 168 heures (7 jours). Un séchage à 60°C ±5°C pendant 20 heures est requis si : la carte indicateur d'humidité montre >10 % HR, la durée de vie hors sac dépasse 168 heures, ou les dispositifs ont été exposés à >30°C et 60 % HR. Le séchage ne doit être effectué qu'une seule fois. Une exposition prolongée peut oxyder les broches argentées, affectant la soudabilité. Les LED non utilisées doivent être rescellées avec un dessiccant.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après le soudage, seuls des solvants à base d'alcool tels que l'alcool isopropylique (IPA) doivent être utilisés. Les nettoyants chimiques agressifs doivent être évités car ils pourraient endommager la lentille en époxy ou les marquages du boîtier.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécification du conditionnement

Les LED sont fournies sur bande porteuse embossée et en bobine. Les dimensions de la bande sont spécifiées, avec des alvéoles conçues pour maintenir les composants en toute sécurité. Chaque bobine standard contient 1 000 pièces. Pour le conditionnement en vrac, 1 bobine est placée dans un sac barrière à l'humidité avec un dessiccant et une carte indicateur d'humidité. Trois de ces sacs sont emballés dans un carton intérieur (total 3 000 pièces). Dix cartons intérieurs sont ensuite emballés dans un carton d'expédition extérieur, ce qui donne un total de 30 000 pièces par carton extérieur. L'emballage est clairement marqué comme contenant des dispositifs sensibles aux décharges électrostatiques (ESD), nécessitant des procédures de manipulation sûres.

8. Recommandations d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

L'application principale de cette LED est dans divers types de signalétique, intérieure et extérieure. Sa haute luminosité la rend adaptée aux panneaux à messages vidéo et aux écrans d'information grand format où la lisibilité en plein soleil peut être un facteur. L'angle de vision étroit et contrôlé est idéal pour les panneaux de signalisation routière et les panneaux de messages directionnels, garantissant que la lumière est dirigée vers le spectateur avec une haute efficacité et un gaspillage minimal. Elle peut également être utilisée dans les équipements électroniques ordinaires nécessitant un indicateur ou un rétroéclairage cyan lumineux.

8.2 Considérations de conception

Alimentation en courant :Un pilote à courant constant est fortement recommandé plutôt qu'une source à tension constante pour garantir une sortie lumineuse stable et éviter l'emballement thermique. La conception doit faire fonctionner la LED à ou en dessous du courant recommandé de 20 mA pour une durée de vie optimale, en utilisant le maximum de 30 mA uniquement si absolument nécessaire et avec une gestion thermique adéquate.
Gestion thermique :Malgré sa faible consommation d'énergie, un dissipateur thermique efficace est crucial pour maintenir les performances et la fiabilité, en particulier dans des températures ambiantes élevées ou des matrices densément peuplées. La connexion recommandée de la pastille P3 à un plan thermique doit être mise en œuvre.
Conception optique :L'angle de vision inhérent de 25 degrés élimine souvent le besoin de lentilles supplémentaires dans de nombreuses applications de signalétique, simplifiant la conception mécanique. Cependant, pour les applications nécessitant des faisceaux encore plus étroits ou des motifs de distribution spécifiques, des optiques secondaires peuvent être utilisées.
Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :En tant que dispositif sensible aux ESD, des procédures de manipulation appropriées doivent être suivies pendant l'assemblage, y compris l'utilisation de postes de travail et de bracelets de mise à la terre.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux LED SMD standard (comme les boîtiers 3528 ou 5050) ou aux boîtiers PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), le LTLMR4TCY2DA offre un angle de vision natif significativement plus étroit. Les LED SMD standard ont souvent des angles de vision de 120 degrés ou plus, nécessitant des lentilles ou des réflecteurs externes pour obtenir un faisceau étroit. Cette conception intégrée à angle étroit simplifie l'assemblage du produit final, réduit le nombre de composants et peut améliorer l'efficacité optique en minimisant les pertes de lumière dans les optiques secondaires. Sa haute intensité lumineuse dans un boîtier compact offre également un avantage concurrentiel dans les applications à haute luminosité et à espace restreint.

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

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde pic (505 nm) et la longueur d'onde dominante (498-507 nm) ?
R : La longueur d'onde pic est la longueur d'onde unique à laquelle la puissance optique émise est la plus élevée. La longueur d'onde dominante est dérivée des coordonnées de couleur sur le diagramme CIE et représente la couleur perçue ; c'est la longueur d'onde unique qui correspondrait à la couleur de la LED si elle était une source monochromatique pure. Elles sont souvent proches mais pas identiques pour les LED ayant une largeur spectrale.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 3,3 V ?
R : Peut-être, mais pas directement. La tension directe varie de 2,7 V à 3,6 V. Certaines LED peuvent s'allumer faiblement à 3,3 V, tandis que d'autres avec un Vf plus élevé peuvent ne pas s'allumer du tout. Un circuit pilote à courant constant est nécessaire pour un fonctionnement fiable et cohérent.

Q : Pourquoi la classification MSL3 et le processus de séchage sont-ils importants ?
R : L'humidité absorbée dans le boîtier plastique peut se vaporiser rapidement pendant le processus de soudage par refusion à haute température, provoquant un délaminage interne, des fissures ou un effet "pop-corn", ce qui détruit le dispositif. La classification MSL et les procédures de manipulation associées sont essentielles pour garantir un rendement d'assemblage élevé et une fiabilité à long terme.

Q : Comment interpréter les codes de classe (par exemple, 2, C1) ?
R : Le code de classe spécifie le groupe de performance. Par exemple, "2, C1" indique une LED de la classe d'intensité lumineuse 2 (21 000-27 000 mcd) et de la classe de longueur d'onde dominante C1 (498-503 nm). Spécifier les classes permet aux concepteurs de maintenir l'uniformité de la luminosité et de la couleur dans leurs produits.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un feu piéton à haute visibilité.
Un ingénieur concepteur crée un signal "Traversez/Ne traversez pas" qui doit être clairement visible en plein soleil. Il sélectionne la LED LTLMR4TCY2DA pour l'indicateur cyan "Traversez". Grâce à l'angle de vision étroit de 25 degrés, les LED peuvent être disposées en une matrice compacte derrière un diffuseur, assurant un éclairage lumineux et uniforme dans la zone de vision prévue pour les piétons, avec une pollution lumineuse minimale en dehors de cette zone. La haute intensité lumineuse (en sélectionnant des LED de classe 2) garantit la lisibilité au soleil. Le concepteur met en œuvre un pilote à courant constant réglé à 18 mA pour maximiser la durée de vie et utilise la disposition recommandée des pastilles PCB, en connectant la pastille thermique à une grande surface de cuivre sur la carte pour la dissipation thermique. Il s'assure que l'atelier d'assemblage suit la manipulation MSL3 et le profil de refusion spécifié pour éviter les défaillances liées à l'humidité.

12. Principe de fonctionnement

Le LTLMR4TCY2DA est une source lumineuse à semi-conducteur basée sur la technologie Nitrure de Gallium-Indium (InGaN). Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la diode est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active de la puce semi-conductrice. Ces porteurs de charge se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique du matériau InGaN détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour définit la longueur d'onde de la lumière émise - dans ce cas, dans la région cyan du spectre autour de 505 nm. Le boîtier en époxy encapsule la puce, fournit une protection mécanique, intègre un diffuseur sans phosphore pour façonner le faisceau, et inclut des caractéristiques de résistance aux UV et à l'humidité.

13. Tendances technologiques

Le marché des LED à montage en surface continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance accrue et une plus grande fiabilité. Les tendances pertinentes pour ce type de dispositif incluent l'affinement continu des matériaux InGaN pour améliorer l'efficacité et la stabilité des couleurs en fonction de la température et de la durée de vie. La technologie des boîtiers progresse pour fournir une meilleure gestion thermique de la puce au PCB, permettant des courants de commande et une luminosité plus élevés à partir d'empreintes plus petites. L'accent est également mis sur l'amélioration de la résistance à l'humidité pour atteindre des classifications MSL plus élevées, simplifiant la logistique de la chaîne d'approvisionnement. De plus, des tolérances de classement plus strictes pour la couleur et le flux lumineux deviennent la norme pour répondre aux exigences des applications nécessitant un rendu des couleurs et une uniformité précis, comme les écrans vidéo en couleur.