Fiche technique LED CMS à montage inversé LTST-C230KSKT - Jaune - 20mA - 2.4V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED CMS haute luminosité à montage inversé utilisant la technologie AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium). Le composant est conçu pour les applications à montage en surface et possède une lentille transparente émettant une lumière jaune. Il est conditionné sur bande de 8 mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les systèmes automatisés de placement et les processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR). Le produit est conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), le classant comme produit écologique.

1.1 Caractéristiques principales et marché cible

Les principales caractéristiques de cette LED incluent sa conception à montage inversé, qui peut être avantageuse pour des configurations optiques ou mécaniques spécifiques, et l'utilisation d'une puce AlInGaP ultra-lumineuse, réputée pour son efficacité et sa stabilité élevées. Le boîtier est conforme aux normes EIA (Electronic Industries Alliance), garantissant une large compatibilité. Ses caractéristiques de commande compatibles avec les circuits intégrés (I.C.) la rendent adaptée à une interface directe avec les sorties de microcontrôleurs ou les circuits pilotes. Cette LED est destinée aux applications dans l'électronique grand public, les indicateurs industriels, l'éclairage intérieur automobile et le rétroéclairage général où un assemblage automatisé fiable est requis.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Limites absolues maximales

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Elles sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :80 mA. Ceci n'est permis qu'en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter la surchauffe.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA. C'est le courant continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-55°C à +85°C. Le composant est conçu pour fonctionner et être stocké dans cette large plage de température industrielle.
• Condition de soudage infrarouge :Résiste à une température de pointe de 260°C pendant 10 secondes, conforme aux profils de refusion sans plomb (Pb-free).

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C et I_F=20mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :18,0 - 60,0 mcd (millicandela). L'intensité réelle est classée (voir Section 3). La mesure suit la courbe de réponse de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. Cet angle de vision large indique un modèle d'émission de lumière diffus, non focalisé, adapté à l'éclairage de zone.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :588 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :587 nm. Dérivée du diagramme de chromaticité CIE, cette longueur d'onde unique représente le mieux la couleur perçue (jaune) de la LED.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :15 nm. Cette bande passante étroite est caractéristique des LED AlInGaP, offrant une pureté de couleur saturée.
• Tension directe (V_F) :2,0V (Min), 2,4V (Typ) à 20mA. Ce paramètre est crucial pour concevoir le circuit de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (Max) à V_R=5V.
• Capacité (C) :40 pF (Typ) à V_F=0V, f=1MHz. Pertinent pour les applications de commutation à haute vitesse.

3. Explication du système de classement

L'intensité lumineuse des LED est triée en classes pour assurer l'uniformité. Le code de classe définit une plage d'intensité minimale et maximale mesurée à 20mA. La tolérance au sein de chaque classe est de +/-15%.

• Classe M :18,0 - 28,0 mcd
• Classe N :28,0 - 45,0 mcd
• Classe P :45,0 - 71,0 mcd
• Classe Q :71,0 - 112,0 mcd
• Classe R :112,0 - 180,0 mcd

Ce système permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec le niveau de luminosité requis pour leur application, garantissant une uniformité visuelle dans les réseaux multi-LED.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique (ex. Fig.1, Fig.5), les courbes typiques pour de telles LED incluraient :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation exponentielle entre la tension directe et le courant. La tension de seuil est d'environ 2,0-2,4V.
• Intensité lumineuse vs. Courant direct :L'intensité augmente approximativement linéairement avec le courant jusqu'au courant nominal maximal.
• Intensité lumineuse vs. Température ambiante :L'intensité diminue généralement lorsque la température ambiante augmente en raison d'une efficacité quantique réduite et d'une augmentation de la recombinaison non radiative.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant la sortie lumineuse en fonction de la longueur d'onde, avec un pic à 588nm et une demi-largeur de 15nm.
• Diagramme d'angle de vision :Un diagramme polaire illustrant l'angle de vision total de 130 degrés où l'intensité tombe à la moitié de sa valeur sur l'axe.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

La LED est fournie dans un boîtier CMS standard. La fiche technique inclut des dessins cotés détaillés (en mm) du composant lui-même. Les notes mécaniques clés incluent :

• La tolérance sur la plupart des dimensions est de ±0,10 mm.
• Le boîtier est conçu pour un montage inversé.
• Les dimensions recommandées des pastilles de soudure sont fournies pour assurer une soudure fiable et un bon alignement pendant la refusion.
• La polarité est indiquée sur le composant, ce qui est critique pour une installation correcte.

5.1 Conditionnement en bande et bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse de 8 mm scellée avec une bande de couverture supérieure, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre.

• Quantité par bobine :3000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Normes de conditionnement :Conforme aux spécifications ANSI/EIA-481.
• Composants manquants :Un maximum de deux emplacements vides consécutifs est autorisé par norme de bobine.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion IR suggéré pour les processus sans plomb est fourni. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150-200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de pointe :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus (au pic) :Maximum 10 secondes. La LED ne doit pas être soumise à la refusion plus de deux fois.

Le profil est basé sur les normes JEDEC. Les concepteurs doivent caractériser leur processus d'assemblage de PCB spécifique, en tenant compte de la conception de la carte, de la pâte à souder et des caractéristiques du four.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire :

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Durée de soudage :Maximum 3 secondes par borne.
• Limiter à un seul cycle de soudage.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est requis :

• Utiliser uniquement les solvants spécifiés : alcool éthylique ou alcool isopropylique à température normale.
• Le temps d'immersion doit être inférieur à une minute.
• Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier de la LED.

6.4 Conditions de stockage

• Emballage scellé (avec dessiccant) :Stocker à ≤30°C et ≤90% HR. Utiliser dans un délai d'un an.
• Emballage ouvert :Stocker à ≤30°C et ≤60% HR. Pour les composants retirés de l'emballage anti-humidité, il est recommandé de terminer la refusion IR dans les 672 heures (28 jours, MSL 2a).
• Stockage prolongé (hors sac) :Stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote. Si stocké >672 heures, cuire à 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Scénarios d'application typiques

• Indicateurs d'état :Sur l'électronique grand public, les appareils électroménagers et les équipements réseau.
• Rétroéclairage :Pour les touches des claviers, les interrupteurs à membrane ou les petits écrans LCD.
• Éclairage intérieur automobile :Pour les icônes du tableau de bord, l'éclairage des commutateurs ou l'éclairage d'ambiance.
• Indicateurs de panneaux industriels :Fournissant un état visuel clair dans les panneaux de contrôle.

7.2 Méthode d'alimentation et conception de circuit

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Pour assurer une sortie lumineuse stable et une longue durée de vie :

• Toujours utiliser une résistance de limitation de courant ou un pilote à courant constant.Ne pas connecter directement à une source de tension.
• Calculer la résistance série en utilisant : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Utiliser la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception conservatrice.
• Par exemple, avec une alimentation de 5V et visant I_F=20mA : R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ω. Une résistance standard de 130Ω ou 150Ω conviendrait.
• Pour l'atténuation par MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion), s'assurer que la fréquence est suffisamment élevée (>100Hz) pour éviter un scintillement visible.

7.3 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont sensibles aux ESD. Toujours suivre ces précautions pendant la manipulation et l'assemblage :

• Utiliser un bracelet antistatique relié à la terre ou des gants antistatiques.
• S'assurer que tous les postes de travail, outils et machines sont correctement mis à la terre.
• Stocker et transporter les LED dans un emballage antistatique.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux LED traversantes traditionnelles ou à d'autres types CMS, ce dispositif offre plusieurs avantages :

• Conception à montage inversé :Offre une flexibilité pour la conception optique où la surface émettrice doit être plus proche du PCB ou pour des angles d'extraction de lumière spécifiques.
• Technologie AlInGaP :Offre une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité thermique par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP, résultant en une sortie lumineuse jaune plus brillante et plus constante.
• Compatibilité CMS complète :Le conditionnement en bande et bobine et la compatibilité avec la refusion IR permettent un assemblage automatisé rapide et à faible coût, réduisant le temps de fabrication et le risque d'erreur manuelle.
• Large angle de vision :L'angle de 130 degrés fournit un éclairage large et uniforme plutôt qu'un faisceau étroit, idéal pour les applications d'indicateurs.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête (588nm) et la longueur d'onde dominante (587nm) ?

R1 : La longueur d'onde de crête est le point physique de sortie spectrale maximale. La longueur d'onde dominante est une valeur calculée à partir de la colorimétrie qui correspond le mieux à la perception de la couleur par l'œil humain. Elles sont souvent très proches pour les LED monochromatiques comme celle-ci.

Q2 : Puis-je alimenter cette LED à 30mA en continu ?

R2 : Oui, 30mA est le courant direct continu maximal nominal. Cependant, pour une longévité optimale et pour tenir compte des températures ambiantes élevées, il est recommandé de l'alimenter à ou en dessous du 20mA typique. Toujours considérer la gestion thermique sur le PCB.

Q3 : Que signifie "montage inversé" ?

R3 : Dans une LED CMS standard, la lentille est orientée à l'opposé du PCB. Dans une conception à montage inversé, la LED est destinée à être montée avec la lentille orientéeversle PCB. Cela nécessite souvent un trou ou une ouverture dans le PCB pour laisser passer la lumière, permettant une intégration optique unique.

Q4 : Comment interpréter le code de classe dans le numéro de pièce ?

R4 : Le code de classe (ex. KSKT) n'est pas entièrement détaillé dans l'extrait mais correspond généralement à des plages spécifiques d'intensité lumineuse et parfois de chromaticité. La liste de classes séparée (M, N, P, Q, R) fournie est utilisée pour spécifier le grade d'intensité commandé. Consulter le document complet de classement du fabricant pour la correspondance exacte du suffixe du numéro de pièce.

10. Étude de cas de conception pratique

Scénario :Conception d'un indicateur d'état jaune basse consommation pour un appareil portable alimenté par une ligne de 3,3V de microcontrôleur.

Étapes de conception :

1. Sélection du courant :Choisir un courant d'alimentation de 10mA pour une faible consommation tout en maintenant une bonne visibilité. Selon les courbes typiques, l'intensité lumineuse à 10mA sera approximativement proportionnelle au courant (environ la moitié de la valeur à 20mA).
2. Calcul de la résistance :En utilisant V_Ftypique = 2,4V et alimentation = 3,3V. R = (3,3V - 2,4V) / 0,01A = 90 Ω. La valeur standard la plus proche est 91 Ω.
3. Vérification de la dissipation de puissance :Puissance dans la LED : P_LED= V_F* I_F= 2,4V * 0,01A = 24 mW, bien en dessous du maximum de 75 mW. Puissance dans la résistance : P_R= (0,01A)^2 * 91Ω = 9,1 mW.
4. Implantation PCB :Suivre les dimensions recommandées des pastilles de soudure de la fiche technique. S'assurer que le marquage de polarité sur l'empreinte correspond au marquage de la cathode de la LED. Si la fonction de montage inversé est utilisée, concevoir une ouverture appropriée dans le PCB sous l'emplacement de la LED.
5. ESD & Assemblage :Spécifier les précautions ESD dans le guide d'assemblage. Utiliser les paramètres de profil de refusion recommandés comme point de départ pour la qualification du processus.

11. Introduction au principe technologique

La LED est basée sur un matériau semi-conducteur AlInGaP cultivé sur un substrat. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Dans un matériau à bande interdite directe comme l'AlInGaP, cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique de la lumière jaune (~587-588 nm) est déterminée par l'énergie de la bande interdite de la composition de l'alliage AlInGaP. La lentille en époxy transparente encapsule la puce, fournissant une protection mécanique, façonnant la sortie lumineuse (angle de vision de 130 degrés) et améliorant l'efficacité d'extraction de la lumière.

12. Tendances de l'industrie

Le marché des LED CMS continue d'évoluer vers :

• Une efficacité plus élevée :Plus de lumens par watt (lm/W), réduisant la consommation d'énergie pour la même sortie lumineuse.
• Miniaturisation :Des tailles de boîtier plus petites (ex. 0402, 0201) permettant une densité plus élevée sur les PCB.
• Une meilleure uniformité des couleurs :Des tolérances de classement plus strictes pour l'intensité et les coordonnées de chromaticité, critiques pour les applications nécessitant un aspect uniforme.
• Une fiabilité améliorée :Une meilleure performance sous haute température et humidité, prolongeant la durée de vie opérationnelle dans des environnements exigeants comme l'automobile.
• Des solutions intégrées :Des LED avec résistances de limitation de courant intégrées, diodes Zener pour la protection ESD, ou même des circuits intégrés pilotes, simplifiant la conception des circuits.

Cette LED AlInGaP à montage inversé représente une solution mature et fiable dans cette tendance plus large, offrant un équilibre entre performance, coût et fabricabilité pour un large éventail d'applications d'indicateurs.