Fiche technique LED SMD Orange LTST-C170KFKT - Dimensions du boîtier - Tension directe 2,4V - Intensité lumineuse 90mcd - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une LED Orange haute performance pour montage en surface. Le composant utilise une puce Ultra Brillante en AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium), réputée pour son haut rendement lumineux et son excellente pureté chromatique dans le spectre orange-rouge. Il est conçu comme un produit vert conforme à la directive RoHS, garantissant la sécurité environnementale. La LED est fournie sur bande de 8 mm standard de l'industrie, enroulée sur bobine de 7 pouces de diamètre, la rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement utilisés dans la fabrication électronique de grande série. Sa conception est compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge (IR) et en phase vapeur, standards pour les lignes d'assemblage de cartes électroniques modernes.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les limites opérationnelles du composant sont définies à une température ambiante (Ta) de 25°C. Le dépassement de ces valeurs peut causer des dommages permanents. Le courant direct continu maximal est de 30 mA. En fonctionnement pulsé, un courant direct crête de 80 mA est autorisé sous un cycle de service de 1/10 avec une largeur d'impulsion de 0,1 ms. La dissipation de puissance maximale est de 75 mW. Le composant peut supporter une tension inverse allant jusqu'à 5 V. La plage de température de fonctionnement et de stockage est spécifiée de -55°C à +85°C, indiquant une aptitude à une large gamme de conditions environnementales. Les conditions critiques de soudage sont également définies : soudage à la vague et infrarouge à 260°C pendant 5 secondes, et soudage en phase vapeur à 215°C pendant 3 minutes.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les paramètres de performance clés sont mesurés à Ta=25°C et un courant direct (IF) de 20 mA. L'intensité lumineuse (Iv) a une valeur typique de 90,0 millicandelas (mcd) avec un minimum de 45,0 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 de 130 degrés, offrant un diagramme d'émission large. La longueur d'onde d'émission de crête (λP) est typiquement de 611 nm, et la longueur d'onde dominante (λd) est de 605 nm, situant fermement la sortie dans la région de couleur orange. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 17 nm, indiquant une largeur de bande spectrale relativement étroite. La tension directe (VF) varie de 2,0 V à 2,4 V à 20 mA. Le courant inverse (IR) est au maximum de 100 µA à VR=5V, et la capacité de jonction (C) est typiquement de 40 pF mesurée à 0V et 1 MHz.

3. Explication du système de classement (Binning)

Le produit utilise un système de classement pour catégoriser les unités en fonction de l'intensité lumineuse. Cela garantit une uniformité de luminosité pour les applications nécessitant un éclairage homogène. Les codes de classe et leurs plages d'intensité correspondantes à IF=20mA sont : Classe P (45,0 - 71,0 mcd), Classe Q (71,0 - 112,0 mcd), Classe R (112,0 - 180,0 mcd) et Classe S (180,0 - 280,0 mcd). Une tolérance de +/-15% est appliquée à chaque classe d'intensité. Les concepteurs doivent spécifier le code de classe requis lors de la commande pour garantir le niveau de luminosité souhaité pour leur application.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux courbes de performance typiques, essentielles pour comprendre le comportement du composant dans différentes conditions. Ces courbes incluent généralement la relation entre le courant direct (IF) et la tension directe (VF), montrant la caractéristique exponentielle d'allumage de la diode. La relation entre l'intensité lumineuse et le courant direct est cruciale pour la sélection du courant de commande. Les courbes décrivant la variation de l'intensité lumineuse et de la longueur d'onde dominante avec la température ambiante sont critiques pour la gestion thermique et l'analyse de la stabilité des couleurs dans les conceptions exposées aux fluctuations de température. Le diagramme de distribution angulaire de l'intensité est impliqué par la spécification de l'angle de vision, montrant comment la lumière est émise dans le cône de 130 degrés.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme à un contour de boîtier pour montage en surface standard EIA. Toutes les dimensions critiques pour la conception de l'empreinte sur carte électronique sont fournies en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,10 mm sauf indication contraire. La lentille est décrite comme "transparente", ce qui est typique pour les LED haute intensité non diffusantes. Les dessins mécaniques détaillés montreraient la longueur, la largeur, la hauteur du corps, l'espacement des broches et la géométrie de la lentille.

5.2 Disposition des pastilles de soudure et polarité

Une disposition suggérée des dimensions des pastilles de soudure est fournie pour assurer la formation fiable des joints de soudure et un bon alignement pendant la refusion. La conception des pastilles tient compte du dégagement thermique et de la formation du congé de soudure. La polarité de la LED (anode et cathode) est clairement indiquée sur le dessin du boîtier, généralement par un marquage sur le corps ou par une conception asymétrique des pastilles, ce qui est vital pour un assemblage correct sur carte électronique.

5.3 Spécifications de la bande et de la bobine

Le composant est conditionné dans une bande porteuse gaufrée de 8 mm de large enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. La quantité standard par bobine est de 3000 pièces. Le conditionnement suit les spécifications ANSI/EIA 481-1-A-1994. Les dimensions clés de la bande incluent le pas des alvéoles, la taille des alvéoles et les spécifications de la bande de couverture. Des notes spécifient que les alvéoles vides sont scellées, qu'une quantité minimale de conditionnement pour les restes est de 500 pièces, et que le nombre maximum de composants manquants consécutifs est de deux.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profils de refusion recommandés

Deux profils de soudage par refusion infrarouge (IR) sont suggérés : un pour le procédé standard à l'étain-plomb (SnPb) et un pour le procédé sans plomb (Pb-free), utilisant typiquement un alliage SAC (Sn-Ag-Cu). Le profil sans plomb nécessite une température de crête plus élevée, autour de 260°C, comme indiqué par les valeurs maximales absolues. Les profils définissent les paramètres critiques : température et durée de préchauffage, vitesse de montée en température, temps au-dessus du liquidus (TAL), température de crête et vitesse de refroidissement. Le respect de ces profils est nécessaire pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique de la LED et aux liaisons internes par fils.

6.2 Conditions de stockage

Les LED doivent être stockées dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 70% d'humidité relative. Une fois retirées de leur emballage d'origine barrière à l'humidité, il est recommandé de terminer le processus de soudage par refusion IR dans les 672 heures (28 jours). Pour un stockage plus long hors du sachet d'origine, les LED doivent être conservées dans un conteneur scellé avec un dessiccant ou dans un dessiccateur purgé à l'azote. Les composants stockés au-delà de 672 heures doivent être "séchés" (baked) à environ 60°C pendant au moins 24 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. Des produits chimiques non spécifiés pourraient endommager la lentille en époxy ou le boîtier de la LED. La méthode recommandée est d'immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante normale pendant moins d'une minute. Un nettoyage agressif ou aux ultrasons n'est pas conseillé.

7. Recommandations d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED SMD Orange haute luminosité est adaptée à un large éventail d'applications nécessitant des voyants indicateurs visibles et nets. Les utilisations courantes incluent les indicateurs d'état sur l'électronique grand public (routeurs, imprimantes, chargeurs), le rétroéclairage de petits afficheurs ou icônes, l'éclairage intérieur automobile, la signalétique et les indicateurs de panneaux à usage général. Sa compatibilité avec le placement automatique la rend idéale pour une production de grande série et rentable.

7.2 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs commandés en courant. Pour garantir une luminosité uniforme lors de la commande de plusieurs LED en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance limitatrice de courant en série avec chaque LED individuelle (Modèle de circuit A). La commande directe de plusieurs LED en parallèle à partir d'une seule source de courant (Modèle de circuit B) est déconseillée car de petites variations de la caractéristique de tension directe (Vf) de chaque LED peuvent entraîner des différences significatives dans le partage du courant et, par conséquent, dans la luminosité perçue. La résistance en série stabilise le courant traversant chaque LED.

7.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

La LED est sensible aux décharges électrostatiques. Les dommages ESD peuvent se manifester par un courant de fuite inverse élevé, une tension directe basse ou une absence d'allumage à faible courant. Des mesures préventives doivent être mises en œuvre pendant la manipulation et l'assemblage : le personnel doit porter des bracelets de mise à la terre ou des gants antistatiques ; tous les équipements, postes de travail et racks de stockage doivent être correctement mis à la terre ; et un ioniseur doit être utilisé pour neutraliser la charge statique qui peut s'accumuler sur la lentille plastique en raison des frottements de manipulation. Vérifier l'"allumage" et la Vf à faible courant peut aider à identifier les unités endommagées par l'ESD.

8. Comparaison et différenciation technique

Le principal facteur de différenciation de cette LED est son utilisation d'un matériau semi-conducteur AlInGaP, qui offre une efficacité et une stabilité des couleurs supérieures par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaP standard pour les couleurs orange/rouge. Son large angle de vision de 130 degrés la rend adaptée aux applications nécessitant une grande visibilité, contrairement aux LED à faisceau étroit. Sa conformité aux profils de soudage par refusion stricts (à la fois IR et en phase vapeur) indique une construction de boîtier robuste capable de résister aux contraintes thermiques standard de l'assemblage SMT. Le système de classement détaillé offre aux concepteurs un contrôle précis de l'uniformité de la luminosité dans leurs produits.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

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 (λP) est la longueur d'onde unique à laquelle la puissance optique émise est maximale. La longueur d'onde dominante (λd) est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente la longueur d'onde unique qui correspond le mieux à la couleur perçue de la lumière. Pour une source monochromatique comme cette LED, elles sont proches, mais λd est plus pertinente pour la spécification de la couleur.

Q : Puis-je commander cette LED à son courant continu maximum de 30mA en continu ?

R : Bien que possible, ce n'est pas recommandé pour une durée de vie et une fiabilité optimales. Fonctionner à ou près des valeurs maximales absolues augmente la température de jonction et accélère la dégradation. Les concepteurs doivent utiliser la condition de fonctionnement typique de 20mA ou moins pour un meilleur équilibre entre luminosité et longévité.

Q : Pourquoi un processus de "séchage" (baking) est-il requis avant le soudage si les pièces ont été stockées trop longtemps ?

R : Les boîtiers SMD en plastique peuvent absorber l'humidité de l'atmosphère. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut se vaporiser rapidement, créant une pression interne qui peut fissurer le boîtier ou délaminer les interfaces internes (effet "pop-corn"). Le "séchage" (baking) élimine cette humidité absorbée.

Q : Comment sélectionner la valeur correcte de la résistance limitatrice de courant ?

R : Utilisez la loi d'Ohm : R = (Valim - Vf_LED) / I_LED. Pour une alimentation de 5V, une Vf typique de 2,4V, et un courant souhaité de 20mA : R = (5 - 2,4) / 0,02 = 130 Ohms. Utilisez toujours la Vf maximale de la fiche technique (2,4V) pour ce calcul afin de garantir que le courant ne dépasse pas la valeur souhaitée dans toutes les conditions.

10. Étude de cas d'intégration

Considérons la conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un commutateur réseau avec dix indicateurs LED orange identiques. Pour garantir une luminosité uniforme, le concepteur spécifie la Classe Q (71-112 mcd) auprès du fournisseur. Un circuit de commande est conçu en utilisant une tension d'alimentation de 5V. Le calcul de la résistance série en utilisant la Vf maximale de 2,4V et un courant cible de 18mA (légèrement en dessous de la valeur typique pour une marge) donne R = (5V - 2,4V) / 0,018A ≈ 144 Ohms. Une résistance standard de 150 Ohms avec une tolérance de 1% est sélectionnée. Dix circuits identiques sont disposés sur la carte électronique, chacun avec sa propre résistance. L'empreinte sur carte suit les dimensions de pastilles recommandées. L'atelier d'assemblage utilise le profil de refusion sans plomb fourni. Après assemblage, les dix LED présentent une luminosité cohérente dans la plage attendue de la Classe Q, validant l'approche de conception utilisant des résistances limitatrices de courant individuelles et une sélection minutieuse de la classe.

11. Principe de fonctionnement

Cette LED fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. La région active est composée d'AlInGaP. Lorsqu'une tension directe dépassant la tension de seuil de la diode (environ 2,0V) est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent 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 autour de 605-611 nm. La lentille "transparente" permet à la lumière de sortir du boîtier avec un minimum de diffusion, résultant en une intensité axiale élevée.

12. Tendances technologiques

L'utilisation des matériaux AlInGaP représente une technologie établie et à haut rendement pour les LED ambre, orange et rouge. Les tendances actuelles de l'industrie incluent la poursuite de l'augmentation de l'efficacité lumineuse (plus de lumière par watt électrique), ce qui améliore l'efficacité énergétique. Il y a également un accent sur l'amélioration de la stabilité des couleurs en fonction de la température et de la durée de vie opérationnelle. Les tendances en matière de boîtiers visent des facteurs de forme plus petits tout en maintenant ou en améliorant les performances thermiques pour gérer des courants de commande plus élevés. De plus, l'intégration avec des pilotes intelligents et le développement de LED compatibles avec des procédés de soudage sans plomb à températures encore plus élevées restent des domaines de développement actifs pour répondre aux réglementations environnementales et aux demandes de fabrication en évolution.