Fiche technique LED SMD bicolore LTW-C235DSKF-5A - Blanc & Orange - 20-30mA - 72-75mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED SMD (Surface Mount Device) bicolore haute performance. Le composant intègre deux puces LED distinctes dans un seul boîtier : une émettant une lumière blanche et l'autre une lumière orange. Cette conception est conçue pour des applications nécessitant plusieurs états d'indication ou une signalisation par code couleur à partir d'un encombrement compact.

La LED est fabriquée à l'aide de matériaux semi-conducteurs avancés. La lumière blanche est générée par une puce à base d'InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium), tandis que la lumière orange provient d'une puce à base d'AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium). Cette combinaison tire parti des caractéristiques d'efficacité et de luminosité des deux systèmes de matériaux.

Les principaux avantages de ce produit incluent sa conformité aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), sa désignation en tant que Produit Vert et sa compatibilité avec les processus de fabrication standard à grand volume. Il est fourni en bande et bobine, conditionnement adapté aux équipements de placement automatique, et est conçu pour les processus de soudage par refusion infrarouge (IR), ce qui le rend idéal pour les lignes d'assemblage de PCB modernes.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Faire fonctionner le composant au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents. Les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance :Blanc : 72 mW, Orange : 75 mW. Ce paramètre définit la puissance maximale que la LED peut dissiper sous forme de chaleur en fonctionnement continu.
• Courant direct de crête :Blanc : 100 mA, Orange : 80 mA. C'est le courant pulsé maximal autorisé (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms) pour des flashs brefs et de haute intensité.
• Courant direct continu :Blanc : 20 mA, Orange : 30 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Tension inverse :5 V pour les deux couleurs. L'application d'une tension supérieure à cette valeur dans le sens inverse peut endommager la jonction de la LED. Le fonctionnement en tension inverse continue est interdit.
• Plages de température :Fonctionnement : -20°C à +80°C ; Stockage : -30°C à +100°C. Ces valeurs définissent les limites environnementales pour le fonctionnement et le stockage hors service.
• Condition de soudage infrarouge :Résiste à 260°C pendant 10 secondes, définissant sa compatibilité avec les profils de refusion sans plomb standard.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C et un courant de test (IF) de 5mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (Iv) :Une mesure de la puissance lumineuse perçue. Blanc : Min. 45.0 mcd, Typ. (non spécifié), Max. 180.0 mcd. Orange : Min. 11.2 mcd, Typ. (non spécifié), Max. 71.0 mcd. 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 (2θ1/2) :Approximativement 130 degrés pour les deux couleurs. C'est l'angle auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur de crête, définissant la largeur du faisceau.
• Tension directe (VF) :La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit. Blanc : Typ. 2.85V, Max. 3.15V. Orange : Typ. 2.00V, Max. 2.40V. Ceci est crucial pour la conception du circuit et le calcul de la résistance de limitation de courant.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λP) :Pour la LED orange, la valeur typ. est de 611 nm, qui est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est la plus élevée.
• Longueur d'onde dominante (λd) :Pour la LED orange, la valeur typ. est de 605 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain pour représenter la couleur, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Pour la LED orange, typ. 20 nm. Ceci indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise.
• Coordonnées de chromaticité (x, y) :Pour la LED blanche, typ. (0.3, 0.3) sur le diagramme CIE 1931. Une tolérance de ±0.01 s'applique. Ces coordonnées définissent précisément le point de couleur de la lumière blanche.
• Courant inverse (IR) :Max. 10 μA à VR=5V pour les deux couleurs, indiquant le très faible courant de fuite lorsque le composant est polarisé en inverse dans ses limites.

Attention aux décharges électrostatiques (ESD) :Les LED sont sensibles à l'électricité statique. Des précautions ESD appropriées, telles que l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de tapis et d'équipements antistatiques, sont obligatoires lors de la manipulation pour éviter des dommages latents ou catastrophiques.

3. Explication du système de binning

Pour assurer la cohérence en production de masse, les LED sont triées en catégories de performance (bins). Le code de bin spécifique pour un lot donné est marqué sur son emballage.

3.1 Binning de la tension directe (VF) pour la LED blanche

Les LED sont catégorisées en fonction de leur tension directe à IF=5mA. Chaque bin a une tolérance de ±0.1V.

- Bin A : 2.55V - 2.70V

- Bin B : 2.70V - 2.85V

- Bin C : 2.85V - 3.00V

- Bin D : 3.00V - 3.15V

3.2 Binning de l'intensité lumineuse (Iv)

LED blanche (à IF=5mA, tolérance ±15% par bin) :

- Bin P : 45.0 mcd - 71.0 mcd

- Bin Q : 71.0 mcd - 112.0 mcd

- Bin R : 112.0 mcd - 180.0 mcd

LED orange (à IF=5mA) :

- Bin L : 11.2 mcd - 18.0 mcd

- Bin M : 18.0 mcd - 28.0 mcd

- Bin N : 28.0 mcd - 45.0 mcd

- Bin P : 45.0 mcd - 71.0 mcd

3.3 Binning de la teinte (couleur) pour la LED blanche

Le point de couleur de la lumière blanche est classé selon ses coordonnées de chromaticité (x, y) sur le diagramme CIE 1931 à IF=5mA. Six bins (S1 à S6) sont définis par des régions quadrilatérales spécifiques sur le diagramme de chromaticité. Une tolérance de ±0.01 s'applique aux coordonnées (x, y) dans chaque bin. Ceci assure une cohérence visuelle de couleur entre différents lots de production.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques qui représentent graphiquement le comportement du composant. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits en texte, ils incluent généralement :

• Intensité lumineuse relative vs. Courant direct :Montre comment la puissance lumineuse augmente avec le courant, généralement de manière sous-linéaire, mettant en évidence les changements d'efficacité.
• Tension directe vs. Courant direct :Démontre la caractéristique I-V de la diode, cruciale pour la gestion thermique et la conception du pilote.
• Intensité lumineuse relative vs. Température ambiante :Illustre la diminution de la puissance lumineuse lorsque la température de jonction augmente, un facteur clé pour la conception thermique.
• Distribution spectrale de puissance :Pour la LED orange, cette courbe montrerait l'intensité de la lumière émise à chaque longueur d'onde, centrée autour de 611 nm avec une demi-largeur de 20 nm.

Ces courbes sont essentielles pour que les concepteurs puissent prédire les performances dans des conditions non standard (courants, températures différents) et optimiser le circuit d'application.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Numéro de pièce et assignation des broches

Numéro de pièce :LTW-C235DSKF-5A

Couleur de la lentille :Jaune (affecte la diffusion de la lumière et l'apparence lorsqu'elle est éteinte).

Couleurs émises & Assignation des broches :

- Puce InGaN blanche : Connectée aux broches 1 et 2.

- Puce AlInGaP orange : Connectée aux broches 3 et 4.

Cette configuration à 4 broches permet un contrôle indépendant des deux couleurs.

5.2 Dimensions du boîtier

La LED est conforme à un contour de boîtier SMD standard EIA (Electronic Industries Alliance). Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0.10 mm sauf indication contraire. La fiche technique inclut un dessin dimensionnel détaillé montrant la longueur, la largeur, la hauteur du boîtier, l'espacement des broches et d'autres caractéristiques mécaniques critiques nécessaires à la conception du motif de pastilles sur le PCB.

5.3 Dimensions suggérées des pastilles de soudure

Un motif de pastilles recommandé (layout des pads) est fourni pour assurer la formation fiable des joints de soudure pendant le soudage par refusion. Le respect de ces dimensions favorise la formation correcte du ménisque de soudure, la stabilité mécanique et le dégagement thermique.

6. Directives de soudage, assemblage et manipulation

6.1 Processus de soudage

Le composant est entièrement compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR). Un profil de refusion suggéré est fourni, avec une condition de température de crête de 260°C pendant 10 secondes, conforme aux exigences courantes des soudures sans plomb. Suivre le profil recommandé est essentiel pour éviter les dommages thermiques au boîtier ou à la puce de la LED.

6.2 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est nécessaire, seuls les produits chimiques spécifiés doivent être utilisés. Des solvants non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy ou le boîtier. La méthode recommandée est l'immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante normale pendant une durée inférieure à une minute.

6.3 Conditions de stockage

Emballage scellé (avec dessiccant) :Stocker à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR). La durée de conservation dans ces conditions est d'un an.

Emballage ouvert :Les composants doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% HR. Il est fortement recommandé de terminer le processus de refusion IR dans la semaine suivant l'ouverture du sac anti-humidité.

Stockage prolongé (ouvert) :Pour un stockage au-delà d'une semaine, placer les composants dans un récipient scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote.

Rebaking (Séchage) :Les LED stockées hors de leur emballage d'origine pendant plus d'une semaine nécessitent un séchage à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir le \"popcorning\" (fissuration du boîtier) 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 embossée avec une bande de couverture protectrice, enroulée sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces (environ 178 mm). Ce conditionnement est conforme aux normes ANSI/EIA 481-1-A-1994.

• Pièces par bobine :3000 unités.
• Quantité minimale de commande (MOQ) pour les restes :500 pièces.
• Bande de couverture :Les emplacements vides dans la bande porteuse sont scellés avec la bande de couverture.
• Lampes manquantes :Le nombre maximal autorisé de composants manquants consécutifs sur une bobine est de deux.

Des dessins dimensionnels détaillés pour la bande porteuse (taille des poches, pas, etc.) et la bobine (diamètre du moyeu, diamètre de la bride, etc.) sont fournis dans la fiche technique pour la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatisés.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Utilisation prévue

Cette LED est conçue pour être utilisée dans des équipements électroniques standard, y compris les appareils de bureautique, les équipements de communication et les appareils ménagers. Pour les applications exigeant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par exemple, l'aviation, les systèmes médicaux, les dispositifs de sécurité), une consultation et une qualification spécifiques sont requises avant l'intégration dans la conception.

8.2 Conception de circuit

• Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire pour chaque couleur de LED. La valeur de la résistance (R) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF, où VF est la tension directe de la couleur/lot spécifique et IF est le courant de fonctionnement souhaité (ne pas dépasser la valeur nominale du courant direct continu).
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre de PCB adéquate ou des vias thermiques peut aider à maintenir une température de jonction plus basse, préservant ainsi la puissance lumineuse et la longévité.
• Connexion parallèle/série :La connexion directe de LED en parallèle n'est généralement pas recommandée en raison des variations de VF, qui peuvent provoquer un déséquilibre de courant. La connexion en série avec une résistance de limitation de courant commune est préférée pour une luminosité uniforme.

8.3 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs d'état :La capacité bicolore permet plusieurs états (par exemple, Blanc=Allumé, Orange=Veille, Les deux=Avertissement).
• Rétroéclairage pour claviers ou icônes :Rétroéclairage sélectif en différentes couleurs.
• Électronique grand public :Indicateurs d'alimentation, de connectivité ou de mode dans des appareils comme les routeurs, chargeurs ou équipements audio.
• Indicateurs intérieurs automobiles :(Si qualifié pour l'environnement d'application spécifique).

9. Comparaison et différenciation technique

Cette LED bicolore offre des avantages distincts dans des applications spécifiques :

• vs. Deux LED monochromes :Économise de l'espace sur le PCB, réduit le temps/coût de placement (un composant vs. deux) et assure un alignement mécanique précis des deux sources lumineuses.
• Technologie des matériaux :Utilise des matériaux de puce optimisés (InGaN pour le blanc, AlInGaP pour l'orange) pour une haute efficacité et luminosité dans leurs spectres respectifs, plutôt que d'utiliser un orange converti par phosphore qui pourrait être moins efficace.
• Conception de montage inversé :La mention de \"montage inversé\" suggère une conception de boîtier où l'émission lumineuse principale se fait à travers le substrat ou dans une direction spécifique, ce qui peut être avantageux pour certaines conceptions optiques par rapport aux boîtiers à émission par le haut standard.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Puis-je alimenter les LED blanche et orange simultanément à leur courant continu maximum ?

R1 : Oui, mais vous devez considérer la dissipation de puissance totale sur le boîtier. Alimenter le Blanc à 20mA (~2.85V=57mW) et l'Orange à 30mA (~2.00V=60mW) donne un total de ~117mW, ce qui dépasse les valeurs nominales de puissance individuelles (72mW, 75mW). Un fonctionnement simultané à plein courant peut nécessiter une déclassement ou une gestion thermique renforcée pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres.

Q2 : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête et la Longueur d'onde dominante ?

R2 : La Longueur d'onde de crête (λP=611 nm) est la longueur d'onde physique où la LED émet le plus de puissance optique. La Longueur d'onde dominante (λd=605 nm) est une mesure perceptuelle ; c'est la longueur d'onde de la lumière monochromatique qui semblerait avoir la même couleur que la sortie de la LED pour un observateur humain standard. Elles diffèrent souvent, surtout pour les couleurs saturées.

Q3 : Pourquoi l'exigence d'humidité de stockage est-elle plus stricte après l'ouverture du sac ?

R3 : Le sac scellé contient un dessiccant pour maintenir un niveau d'humidité très bas, protégeant les LED de l'absorption d'humidité. Une fois ouvert, les composants sont exposés à l'humidité ambiante. L'humidité absorbée dans le boîtier plastique peut se dilater rapidement en vapeur pendant le processus de soudage par refusion à haute température, provoquant potentiellement un délaminage interne ou une fissuration (\"popcorning\").

Q4 : Comment interpréter les codes de bin pour la commande ?

R4 : Pour une performance cohérente dans votre produit, vous devez spécifier les bins requis pour VF, Iv et la Teinte lors de la commande. Par exemple, vous pourriez demander \"LTW-C235DSKF-5A, Bin VF B, Bin Iv Q pour le Blanc, Bin Iv M pour l'Orange, Bin Teinte S3\". Cela garantit que toutes les LED de votre série de production ont des propriétés électriques et optiques étroitement assorties.

11. Exemple d'étude de cas d'intégration

Scénario :Conception d'un indicateur d'état pour un commutateur réseau avec trois états : Éteint, Lien Actif (Blanc) et Transmission de Données (Orange clignotant).

Mise en œuvre :Un seul LTW-C235DSKF-5A est utilisé. Le microcontrôleur (MCU) a deux broches GPIO, chacune connectée à une couleur de LED via une résistance de limitation de courant.

Calculs :Utilisation d'une alimentation 3.3V et ciblant 10mA pour une bonne visibilité tout en économisant l'énergie.

- Pour le Blanc (VF~2.85V) : R = (3.3V - 2.85V) / 0.01A = 45 Ω. Utiliser une résistance standard de 47 Ω.

- Pour l'Orange (VF~2.00V) : R = (3.3V - 2.00V) / 0.01A = 130 Ω. Utiliser une résistance standard de 130 Ω ou 120 Ω.

Layout PCB :Le motif de pastilles recommandé est utilisé. Une petite zone d'exclusion sous la LED est maintenue pour empêcher la remontée de soudure. Le firmware du MCU contrôle les broches pour obtenir les états fixes et clignotants souhaités.

Résultat :Un indicateur multi-états compact, fiable et clair utilisant uniquement l'empreinte d'un seul composant.

12. Principes de fonctionnement

Les LED sont des diodes semi-conductrices. Lorsqu'une tension directe dépassant l'énergie de la bande interdite de la puce est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). La couleur de la lumière est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. Les matériaux InGaN ont une bande interdite plus large, permettant une émission dans la gamme bleue/violette/ultraviolette ; la lumière blanche est typiquement créée en recouvrant une puce InGaN bleue d'un phosphore jaune, mélangeant la lumière pour apparaître blanche. Les matériaux AlInGaP ont une bande interdite adaptée à l'émission directe dans les parties rouge, orange, ambre et jaune du spectre, comme utilisé pour la puce orange de ce dispositif. Le boîtier à deux puces isole électriquement les deux jonctions semi-conductrices, permettant de les contrôler indépendamment.

13. Tendances technologiques

L'industrie de l'optoélectronique continue d'évoluer. Les tendances pertinentes pour des composants comme cette LED bicolore incluent :

Efficacité accrue :Les améliorations continues de l'efficacité quantique interne et des techniques d'extraction de la lumière conduisent à une intensité lumineuse (mcd) plus élevée aux mêmes courants d'alimentation ou inférieurs, améliorant l'efficacité énergétique du système.

Miniaturisation :Bien que celle-ci utilise un boîtier standard, il y a une constante poussée vers des tailles de boîtier plus petites (par exemple, 0402, 0201 métrique) pour l'électronique haute densité, bien que souvent au détriment de la puissance lumineuse totale ou de la dissipation thermique.

Cohérence des couleurs & Binning :Les progrès dans la croissance épitaxiale et le contrôle de fabrication réduisent la variation naturelle de VF et de chromaticité, conduisant à des distributions de bins plus serrées et réduisant le besoin d'un binning étendu ou simplifiant la gestion des stocks.

Solutions intégrées :Une tendance vers l'intégration du circuit intégré pilote de LED (source de courant constant, contrôleur PWM) directement avec le boîtier ou module LED, simplifiant la conception du circuit final. Ce composant particulier reste une LED discrète, sans pilote intégré.

Fiabilité & Durée de vie :Les améliorations continues des matériaux de boîtier (époxy, silicone) et des technologies de fixation des puces améliorent la fiabilité à long terme, le maintien du flux lumineux et la résistance au stress thermique et environnemental.