Fiche technique LED à puce montage inversé LTST-C21KFKT - Orange - 20mA - 2,4V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED à puce haute luminosité à montage inversé utilisant un matériau semi-conducteur AlInGaP, émettant une lumière orange. Conçue pour la technologie de montage en surface (SMT), elle est conditionnée en bande de 8 mm sur des bobines de 7 pouces de diamètre, la rendant compatible avec les systèmes automatisés d'assemblage par placement. Le dispositif est conforme aux directives RoHS et est classé comme produit vert.

1.1 Avantages principaux

• Haute luminosité :Intègre une puce AlInGaP ultra-lumineuse, offrant une intensité lumineuse supérieure.
• Conception à montage inversé :Le boîtier est spécifiquement conçu pour un montage où la surface émettrice de lumière est orientée vers le circuit imprimé, permettant des applications de conception uniques.
• Adapté à l'automatisation :Le boîtier standard EIA garantit la compatibilité avec les équipements de placement automatique.
• Soudure robuste :Compatible avec les procédés de soudure par refusion infrarouge (IR) et à phase vapeur.
• Compatibilité CI :Peut être pilotée directement par les sorties de circuits intégrés avec une limitation de courant appropriée.

1.2 Applications cibles

Cette LED convient à un large éventail d'applications nécessitant un indicateur orange compact et brillant. Les utilisations typiques incluent les indicateurs d'état sur l'électronique grand public, le rétroéclairage des interrupteurs et des panneaux, l'éclairage intérieur automobile et divers affichages d'instrumentation. Sa capacité de montage inversé est particulièrement utile pour les applications où la LED est montée sur le côté opposé du circuit imprimé par rapport à la direction de visualisation.

2. Analyse des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Des contraintes dépassant ces limites peuvent causer des dommages permanents au dispositif. Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C.

• Dissipation de puissance (Pd) :75 mW
• Courant direct de crête (I_F(peak)) :80 mA (à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion de 0,1 ms)
• Courant direct continu (I_F) :30 mA DC
• Déclassement en courant :Déclassement linéaire à partir de 50°C à un taux de 0,4 mA/°C.
• Tension inverse (V_R) :5 V
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-55°C à +85°C
• Plage de température de stockage (T_stg) :-55°C à +85°C
• Température de soudure :Résiste à 260°C pendant 5 secondes (IR/Onde) ou 215°C pendant 3 minutes (Phase vapeur).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C et un courant direct (I_F) de 20mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :180 mcd (Typique). Mesurée avec un capteur/filtre approximant la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2) :70 degrés. Défini comme l'angle total où l'intensité chute à la moitié de sa valeur axiale.
• Longueur d'onde de crête (λ_P) :611 nm (Typique). Point de puissance spectrale maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :605 nm (Typique). Longueur d'onde unique décrivant la couleur perçue, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :17 nm (Typique). Largeur à mi-hauteur (FWHM) du spectre d'émission.
• Tension directe (V_F) :2,4 V (Typique), avec un maximum de 2,4V à I_F=20mA.
• Courant inverse (I_R) :10 µA (Maximum) à V_R=5V.
• Capacité (C) :40 pF (Typique) mesurée à V_F=0V, f=1MHz.

3. Explication du système de classement

L'intensité lumineuse des LED est triée en classes pour assurer l'uniformité au sein d'un lot de production. Le code de classe fait partie de la sélection du numéro de pièce complet.

3.1 Classement de l'intensité lumineuse

L'intensité est mesurée dans les conditions de test standard de I_F= 20mA. La tolérance au sein de chaque classe est de +/-15%.

• Classe Q :71,0 mcd (Min) à 112,0 mcd (Max)
• Classe R :112,0 mcd (Min) à 180,0 mcd (Max)
• Classe S :180,0 mcd (Min) à 280,0 mcd (Max)
• Classe T :280,0 mcd (Min) à 450,0 mcd (Max)

Ce classement permet aux concepteurs de sélectionner le grade de luminosité approprié pour leur application, en équilibrant coût et performance.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (Fig.1, Fig.6), l'analyse suivante est basée sur les données tabulaires fournies et la physique standard des LED.

4.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

La tension directe typique de 2,4V à 20mA indique qu'il s'agit d'une LED AlInGaP standard. La relation I-V est exponentielle, caractéristique d'une diode semi-conductrice. Un fonctionnement nettement au-dessus du courant recommandé entraînera une augmentation rapide de la température de jonction et une dégradation accélérée.

4.2 Dépendance à la température

Le déclassement de courant spécifié de 0,4 mA/°C au-dessus de 50°C est crucial pour la fiabilité. Lorsque la température de jonction augmente, le courant continu maximal autorisé diminue linéairement pour éviter l'emballement thermique. L'intensité lumineuse et la tension directe diminueront également avec l'augmentation de la température, ce qui est typique pour les LED.

4.3 Caractéristiques spectrales

Avec une longueur d'onde de crête de 611 nm et une longueur d'onde dominante de 605 nm, la LED émet dans la région orange du spectre visible. La largeur de bande spectrale relativement étroite de 17 nm donne une couleur orange saturée et pure. La différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante est due à la forme de la courbe de réponse photopique de l'œil humain.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

La LED est conforme à l'empreinte standard EIA pour LED à puce. Des dessins cotés détaillés sont fournis dans la fiche technique pour le composant lui-même. La conception à montage inversé signifie que la surface émettrice de lumière principale est destinée à être montée face au circuit imprimé. La polarité est indiquée par le marquage du boîtier ou la structure interne de la puce ; une orientation correcte est essentielle pour le fonctionnement.

5.2 Configuration recommandée des pastilles de soudure

Un motif de pastilles (géométrie des plots de soudure) suggéré est fourni pour assurer la formation fiable des joints de soudure pendant la refusion. Le respect de ces recommandations aide à prévenir le phénomène de "tombstoning" (composant dressé sur la tranche) et assure un alignement et un dégagement thermique corrects.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Profils de soudure par refusion

La fiche technique propose deux profils de refusion infrarouge (IR) suggérés : un pour les soudures standard SnPb et un pour les procédés sans plomb (par ex., SnAgCu).

• Procédé sans plomb :Nécessite une température de pic plus élevée, typiquement jusqu'à 260°C, maintenue pendant un maximum de 5 secondes. Le temps au-dessus du liquidus (TAL) et les taux de montée en température sont critiques pour éviter le choc thermique.
• Précautions :Le composant ne doit pas être soumis à une soudure à la vague ou manuelle après le processus de refusion initial, car le boîtier plastique pourrait ne pas supporter une seconde exposition à haute température.

6.2 Stockage et manipulation

• Conditions de stockage :Un stockage en dessous de 30°C et 70% d'humidité relative est recommandé. Les composants retirés de leur sac barrière à l'humidité doivent être utilisés dans la semaine.
• Séchage :S'ils sont exposés aux conditions ambiantes pendant plus d'une semaine, un séchage à 60°C pendant 24 heures est recommandé avant la soudure pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.
• Nettoyage :Si un nettoyage post-soudure est nécessaire, n'utiliser que des solvants spécifiés comme l'alcool isopropylique ou l'alcool éthylique à température ambiante pendant moins d'une minute. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager la lentille et le boîtier plastique.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

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

• Pas des alvéoles : 8mm.
• Quantité par bobine :3000 pièces (bobine pleine standard).
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Standard de conditionnement :Conforme à la norme ANSI/EIA-481-1-A.
• Composants manquants :Un maximum de deux alvéoles vides consécutives est autorisé selon la spécification.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Conception du circuit de pilotage

Les LED sont des dispositifs pilotés en courant. Pour un fonctionnement stable et uniforme :

• Pilotage à courant constant :La méthode recommandée est d'utiliser une résistance de limitation de courant en série pour chaque LED, comme illustré dans le "Circuit A" de la fiche technique. Cela compense la variation naturelle de la tension directe (V_F) d'une LED à l'autre.
• Éviter la connexion parallèle directe :Il n'est pas recommandé de connecter plusieurs LED directement en parallèle ("Circuit B"). La LED avec la V_Fla plus faible attirera plus de courant, risquant de la surcharger tandis que les autres seront moins lumineuses, entraînant une luminosité inégale et une fiabilité réduite.
• Calcul du courant :La valeur de la résistance (R) est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. En utilisant la V_Ftypique de 2,4V et un I_Fsouhaité de 20mA avec une alimentation de 5V, on obtient R = (5 - 2,4) / 0,02 = 130 Ω. La puissance nominale de la résistance doit être I_F²* R.

8.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Cette LED est sensible aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Les précautions obligatoires incluent :

• Les opérateurs doivent porter des bracelets de mise à la terre ou des gants antistatiques.
• Tous les postes de travail, outils et équipements doivent être correctement mis à la terre.
• Utiliser des ioniseurs pour neutraliser la charge statique qui peut s'accumuler sur la lentille plastique pendant la manipulation.
• Les LED endommagées par l'ESD peuvent présenter un courant de fuite élevé, une réduction du flux lumineux ou une panne complète.

8.3 Gestion thermique

Bien que de petite taille, la dissipation de puissance (jusqu'à 75mW) doit être prise en compte. Assurez-vous que le circuit imprimé offre un dégagement thermique adéquat, surtout en fonctionnement près du courant maximum ou à des températures ambiantes élevées. Les pastilles et pistes de cuivre servent de dissipateur thermique. La courbe de déclassement doit être suivie pour les applications au-dessus de 50°C ambiant.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED à puce standard à émission par le dessus, cette variante à montage inversé offre un avantage mécanique clé pour les configurations spécifiques de circuits imprimés où l'indicateur doit être vu du côté opposé au placement du composant. L'utilisation de la technologie AlInGaP offre une efficacité plus élevée et une émission orange/rouge plus brillante par rapport aux technologies plus anciennes comme le GaAsP, ce qui se traduit par une meilleure visibilité à des courants plus faibles.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Puis-je piloter cette LED sans résistance de limitation de courant ?

No.Connecter une LED directement à une source de tension est une cause fréquente de panne immédiate. La tension directe n'est pas un seuil fixe mais une caractéristique du courant qui la traverse. Sans résistance pour limiter le courant, la LED tirera un courant excessif, entraînant une surchauffe rapide et sa destruction.

10.2 Pourquoi y a-t-il une différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

La longueur d'onde de crête (λ_P) est le point physique de sortie d'énergie maximale de la puce LED. La longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée basée sur la façon dont l'œil humain perçoit la couleur de ce spectre. Elle représente la longueur d'onde unique d'une couleur spectrale pure qui semblerait avoir la même teinte. Pour les LED orange/rouges, la longueur d'onde dominante est souvent légèrement plus courte que la longueur d'onde de crête en raison de la courbe de sensibilité de l'œil.

10.3 Que signifie "Montage inversé" pour la conception de circuit imprimé ?

Cela signifie que la LED est montée avec sa surface émettrice de lumière principale orientéevers le basvers le circuit imprimé. La lumière sort à travers le substrat ou est réfléchie. Cela nécessite une ouverture correspondante ou un guide de lumière dans le circuit imprimé ou le boîtier pour permettre de voir la lumière du côté opposé. Les pastilles de soudure et l'empreinte sont standard, mais le chemin optique doit être conçu en conséquence.

11. Exemple d'application pratique

11.1 Indicateur d'état de panneau avant avec montage à l'arrière du circuit imprimé

Prenons l'exemple d'un amplificateur audio grand public avec un panneau avant en aluminium brossé. Les concepteurs souhaitent un petit indicateur de puissance orange discret. Au lieu de monter une LED sur le devant du circuit imprimé de commande derrière un trou dans le panneau, ils peuvent utiliser cette LED à montage inversé. La LED est soudée sur laface arrièredu circuit imprimé de commande. Un petit trou percé avec précision dans le circuit imprimé permet à la lumière de la LED montée à l'envers de passer. Le panneau avant a une ouverture minuscule correspondante ou utilise un insigne translucide. Cela crée un indicateur élégant et affleurant sans protubérance visible du composant, simplifiant l'assemblage et améliorant l'esthétique.

12. Principe de fonctionnement

Cette LED est basée sur la technologie semi-conductrice au phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP). Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel de jonction de la diode est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région active à partir des matériaux de type n et de type p, respectivement. Ces porteurs de charge se recombinent de manière radiative, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique de l'alliage AlInGaP détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise — dans ce cas, l'orange (~605-611 nm). La puce est encapsulée dans une lentille en époxy transparente qui protège la puce semi-conductrice et façonne le faisceau lumineux de sortie (angle de vision de 70 degrés).

13. Tendances technologiques

La tendance générale des LED indicatrices va vers une efficacité plus élevée (plus de lumens par watt), ce qui permet une luminosité équivalente à des courants de pilotage plus faibles, réduisant la consommation d'énergie et la charge thermique. Il y a également une évolution vers des tolérances de classement plus strictes pour la couleur et l'intensité afin d'assurer l'uniformité dans les applications utilisant plusieurs LED, comme les affichages couleur complets ou les réseaux de rétroéclairage. Le conditionnement continue d'évoluer pour une meilleure performance thermique et une compatibilité avec les procédés de soudure sans plomb à haute température. Les boîtiers à montage inversé et à vue latérale deviennent plus courants à mesure que les appareils électroniques deviennent plus fins et que le design industriel exige des solutions d'éclairage plus intégrées.