Fiche technique LED CMS LTST-C230KRKT - Montage inversé - Couleur rouge - Courant direct 20mA - Tension directe 2,4V - Document technique français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications techniques d'une LED CMS de type puce à haute luminosité et à montage inversé. Le dispositif utilise un matériau semi-conducteur avancé AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium), réputé pour produire un rendement lumineux élevé et une excellente pureté de couleur, particulièrement dans le spectre rouge. Sa caractéristique principale est sa configuration de montage inversé, le rendant adapté aux applications où la LED est montée sur le côté opposé du PCB par rapport à la direction d'émission de la lumière. Ce boîtier est conforme aux normes EIA, conçu pour être compatible avec les équipements automatiques de pick-and-place, et qualifié pour les procédés de soudage par refusion infrarouge sans plomb. Il est fourni sur bande standard de 8 mm montée sur bobines de 7 pouces pour une efficacité de production en grande série.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. La dissipation de puissance continue maximale est de 75 mW. Le courant direct continu ne doit pas dépasser 30 mA en conditions normales de fonctionnement. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct crête de 80 mA est autorisé sous un cycle de service strict de 1/10 avec une largeur d'impulsion de 0,1 ms. Le dispositif peut supporter une tension inverse allant jusqu'à 5 V. La plage de température de fonctionnement est de -30°C à +85°C, tandis que la plage de stockage est légèrement plus large, de -40°C à +85°C. Le dispositif est conçu pour résister au soudage par refusion infrarouge à une température de pointe de 260°C pendant une durée de 10 secondes, ce qui correspond aux profils d'assemblage sans plomb courants.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les paramètres de performance clés sont mesurés à Ta=25°C avec un courant direct (IF) de 20 mA, qui est la condition de test standard. L'intensité lumineuse (Iv) a une valeur typique de 54,0 millicandelas (mcd) avec une valeur minimale spécifiée de 18,0 mcd. Cette intensité est mesurée à l'aide d'une combinaison capteur/filtre qui se rapproche de la courbe de réponse photopique (CIE) de l'œil humain. Le dispositif présente un angle de vision (2θ1/2) très large de 130 degrés, défini comme l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur axiale. La longueur d'onde d'émission de crête (λP) est typiquement de 639 nanomètres (nm), tandis que la longueur d'onde dominante (λd), qui définit perceptuellement la couleur, est typiquement de 631 nm. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 20 nm, indiquant une bande passante spectrale relativement étroite caractéristique de la technologie AlInGaP. La tension directe (VF) mesure typiquement 2,4 V avec un maximum de 2,4 V à 20 mA. Le courant inverse (IR) est limité à un maximum de 10 μA lorsqu'une polarisation inverse de 5 V est appliquée.

3. Explication du système de binning

Pour assurer une uniformité de luminosité entre les lots de production, les LED sont triées en classes d'intensité. Le binning est basé sur l'intensité lumineuse mesurée à 20 mA. La liste de codes de bin fournie comprend plusieurs catégories : Bin M (18,0-28,0 mcd), Bin N (28,0-45,0 mcd), Bin P (45,0-71,0 mcd), Bin Q (71,0-112,0 mcd) et Bin R (112,0-180,0 mcd). Une tolérance de +/-15 % est appliquée à l'intensité au sein de chaque bin. Ce système permet aux concepteurs de sélectionner le grade de luminosité approprié pour leur application, garantissant une uniformité visuelle dans les produits utilisant plusieurs LED.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par ex., Fig.1 pour la distribution spectrale, Fig.5 pour le diagramme d'angle de vision), leurs points de données ne sont pas fournis dans le texte. Typiquement, de telles courbes illustreraient la relation entre le courant direct et l'intensité lumineuse (montrant une augmentation quasi-linéaire jusqu'à saturation), l'effet de la température ambiante sur l'intensité lumineuse (montrant une diminution avec l'augmentation de la température), et la distribution spectrale de puissance détaillée culminant autour de 639 nm. Ces courbes sont cruciales pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions de fonctionnement non standard et pour la conception précise de systèmes optiques.

5. Informations mécaniques et de boîtier

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier standard EIA. Les dimensions détaillées du boîtier sont fournies dans les dessins de la fiche technique, y compris la longueur, la largeur, la hauteur et les dimensions des plots de connexion, toutes spécifiées en millimètres avec une tolérance typique de ±0,10 mm. La désignation "montage inversé" est cruciale pour la conception du PCB ; le composant doit être orienté correctement pour que la lumière émette à travers la carte. La fiche technique inclut les dimensions suggérées des pastilles de soudure pour assurer une connexion fiable et un bon alignement pendant le processus de refusion. La polarité est indiquée par le marquage du boîtier ou la conception des pastilles.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion infrarouge suggéré pour les procédés sans plomb est fourni. Les paramètres clés incluent une température de zone de préchauffage entre 150°C et 200°C, un temps de préchauffage maximum de 120 secondes, une température de corps maximale ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus de 260°C limité à un maximum de 10 secondes. Il est recommandé que le profil respecte les normes JEDEC et soit caractérisé pour la conception spécifique du PCB, la pâte à souder et le four utilisés en production.

6.2 Manipulation et stockage

La LED est sensible aux décharges électrostatiques (ESD). Des précautions ESD appropriées, telles que l'utilisation de bracelets antistatiques mis à la terre et de postes de travail antistatiques, sont obligatoires lors de la manipulation. Pour le stockage, si le sac étanche à l'humidité d'origine avec dessicant n'est pas ouvert, le dispositif doit être stocké à ≤30°C et ≤90 % d'humidité relative (HR) et utilisé dans l'année. Une fois le sac ouvert, l'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 60 % HR. Les composants exposés aux conditions ambiantes pendant plus de 672 heures (28 jours, MSL 2a) doivent être séchés à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir le phénomène de "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls des solvants à base d'alcool spécifiés comme l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique doivent être utilisés. La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute. L'utilisation de nettoyants chimiques non spécifiés ou agressifs peut endommager le matériau du boîtier de la LED.

7. Conditionnement et informations de commande

Le produit est fourni au format bande et bobine compatible avec les équipements d'assemblage automatique. La largeur de la bande est de 8 mm. Les bobines ont un diamètre de 7 pouces et contiennent typiquement 3000 pièces par bobine complète. Pour des quantités inférieures à une bobine complète, une quantité d'emballage minimale de 500 pièces s'applique pour les lots restants. Le conditionnement suit les spécifications ANSI/EIA-481. La bande est scellée avec un film de couverture sur les emplacements vides, et le nombre maximum autorisé de composants manquants consécutifs dans la bande est de deux.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED à montage inversé est idéale pour les applications de rétroéclairage nécessitant un profil fin, comme dans les interrupteurs à membrane, les indicateurs de panneau avant et les rétroéclairages LCD où la LED est montée à l'arrière du PCB. Son large angle de vision la rend adaptée à l'éclairage de zone ou aux indicateurs d'état qui doivent être visibles sous un large éventail d'angles. La haute luminosité et la couleur rouge stable la rendent également applicable à l'éclairage intérieur automobile, aux voyants d'état de l'électronique grand public et aux indicateurs d'équipements industriels.

8.2 Considérations de conception

Méthode de pilotage :Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Pour garantir une luminosité et une couleur constantes, et pour prévenir l'emballement thermique, elles doivent être pilotées par une source de courant constant ou via une résistance de limitation de courant. Les paramètres de la fiche technique sont basés sur 20 mA ; un pilotage à des courants différents affectera l'intensité, la tension et la durée de vie.
Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, maintenir la température de jonction dans les limites est crucial pour la fiabilité à long terme. Assurez une surface de cuivre de PCB adéquate ou des vias thermiques si le fonctionnement a lieu à des températures ambiantes élevées ou près du courant maximum.
Conception optique :Le large angle de vision de 130 degrés fournit un motif de lumière diffus. Pour une lumière plus focalisée, des lentilles externes ou des guides de lumière peuvent être nécessaires. La conception à montage inversé nécessite une ouverture de taille appropriée dans le PCB ou le panneau avant pour l'émission de lumière.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux LED traversantes traditionnelles ou aux LED CMS standard à émission par le dessus, le principal différentiateur de ce dispositif est sa capacité de montage inversé, permettant une intégration mécanique unique. L'utilisation de la technologie AlInGaP offre des avantages par rapport aux anciennes LED GaAsP ou GaP, notamment un rendement lumineux significativement plus élevé (plus de lumière par unité de puissance électrique), une meilleure stabilité de la couleur et de la sortie en fonction de la température, et une fiabilité à long terme supérieure. La combinaison d'une haute luminosité, d'un large angle de vision et d'une compatibilité avec les processus de refusion automatisés à haute température en fait une solution moderne et rentable pour les assemblages électroniques produits en série.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Que signifie "montage inversé" ?
R : Cela signifie que la LED est conçue pour être soudée sur le PCB avec sa surface émettrice de lumière orientée vers le bas, vers la carte. La lumière sort par une ouverture dans le PCB ou est réfléchie, permettant une installation de très faible encombrement.

Q : Puis-je piloter cette LED directement depuis une sortie logique 3,3V ou 5V ?
R : Pas directement sans une résistance en série. La tension directe typique est de 2,4 V à 20 mA. Une résistance de limitation de courant doit être calculée en fonction de la tension d'alimentation (Valim), de la tension directe de la LED (Vf) et du courant souhaité (If) : R = (Valim - Vf) / If. Par exemple, avec une alimentation de 5 V : R = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohms (utiliser la valeur standard la plus proche).

Q : Comment interpréter le code de bin ?
R : Le code de bin (par ex., N, P, Q) sur l'étiquette de la bobine indique la plage d'intensité lumineuse minimale et maximale garantie pour les LED sur cette bobine. Sélectionner un code de bin plus élevé (comme Q ou R) garantit des LED plus lumineuses mais peut entraîner un coût plus élevé.

Q : Le séchage est-il toujours requis avant le soudage ?
R : Le séchage est requis si les composants ont été exposés aux conditions ambiantes (en dehors de leur sac sec) pendant plus longtemps que la durée de vie au sol spécifiée, qui est de 672 heures (28 jours) pour MSL 2a. Cela empêche la fissuration du boîtier induite par l'humidité pendant le processus de soudage par refusion à haute température.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état à faible encombrement
Un concepteur crée un panneau de contrôle avec plusieurs indicateurs d'état. L'espace derrière le panneau avant est extrêmement limité. En utilisant la LED à montage inversé, il peut placer les LED sur la face arrière du PCB principal. Le PCB a des trous percés avec précision à chaque emplacement d'indicateur. Une fois assemblé, la lumière de la LED brille à travers ces trous, éclairant des icônes translucides sur le panneau avant. Cela élimine le besoin de supports de LED séparés ou de guides de lumière, réduisant le nombre de pièces, le temps d'assemblage et l'épaisseur globale du produit. Le concepteur utilise un circuit intégré de pilotage à courant constant pour alimenter toutes les LED, garantissant une luminosité uniforme malgré de légères variations de tension directe. Il spécifie des LED de bin P ou Q pour garantir une luminosité suffisante même lorsqu'elle est diffusée à travers l'icône du panneau.

12. Introduction au principe technologique

La LED est basée sur un matériau semi-conducteur AlInGaP déposé 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. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des atomes d'Aluminium, d'Indium, de Gallium et de Phosphure dans le réseau cristallin détermine l'énergie de la bande interdite, qui dicte directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise – dans ce cas, le rouge autour de 631-639 nm. La puce est ensuite encapsulée dans un boîtier plastique qui sert à protéger la puce semi-conductrice, à fournir une stabilité mécanique, et inclut souvent une lentille pour façonner le motif de sortie lumineuse, résultant en un large angle de vision de 130 degrés.

13. Tendances d'évolution technologique

La tendance générale de la technologie LED va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), une densité de puissance accrue, un meilleur rendu des couleurs et une fiabilité accrue. Pour les LED de type indicateur comme celle-ci, la miniaturisation se poursuit tout en maintenant ou en augmentant le flux lumineux. Il y a également un fort accent sur l'élargissement de la gamme de couleurs disponibles et l'amélioration de la cohérence des couleurs (binning plus serré). Les avancées en technologie de boîtier visent de meilleures performances thermiques pour supporter des courants de pilotage plus élevés et une compatibilité améliorée avec des conditions environnementales sévères et des processus d'assemblage exigeants comme le soudage par refusion double face.