Fiche technique LED SMD LTST-C21TBKT - Bleue - 20mA - 3,8V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED Chip à montage en surface (SMD) conçue pour des applications de montage inversé. Le composant est une diode électroluminescente bleue utilisant la technologie InGaN (Nitruire d'Indium et de Gallium), encapsulée dans un boîtier à lentille transparente. Elle est conçue pour être compatible avec les processus d'assemblage automatisés, y compris les équipements de pick-and-place, et convient aux soudures reflow standard par infrarouge (IR) et par phase vapeur. Le produit respecte les normes environnementales, étant conforme RoHS et classé comme produit vert.

L'application principale de cette LED se trouve dans les équipements électroniques où la compacité et l'assemblage efficace sont critiques. Sa conception à montage inversé permet des agencements de PCB et des solutions d'éclairage innovants. Le composant est fourni sur bande de 8 mm standard, enroulée sur bobine de 7 pouces de diamètre, facilitant ainsi la fabrication en grande série.

2. Limites absolues maximales

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

• Dissipation de puissance :76 mW
• Courant direct de crête :100 mA (à un cycle de service de 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms)
• Courant direct continu (IF) :20 mA
• Déclassement en courant :Réduction linéaire à partir de 25°C à un taux de 0,25 mA/°C
• Tension inverse (VR) :5 V (Note : Un fonctionnement continu sous tension inverse n'est pas autorisé)
• Plage de température de fonctionnement :-55°C à +85°C
• Plage de température de stockage :-55°C à +85°C
• Tolérance de température de soudure :
  • Soudure à la vague : 260°C max. pendant 5 secondes.
  • Reflow infrarouge (IR) : 260°C max. pendant 5 secondes.
  • Reflow par phase vapeur : 215°C max. pendant 3 minutes.

Dépasser ces limites, en particulier la tension inverse et les valeurs de courant, peut entraîner une défaillance immédiate ou latente du composant. La courbe de déclassement du courant direct est cruciale pour les conceptions fonctionnant à des températures ambiantes élevées afin d'assurer une fiabilité à long terme.

3. Caractéristiques électriques et optiques

Les paramètres de performance typiques sont mesurés à Ta=25°C dans les conditions de test spécifiées. Ces valeurs définissent le comportement opérationnel attendu de la LED.

3.1 Paramètres optiques

• Intensité lumineuse (Iv) :45,0 - 280,0 mcd (min - max) à IF = 20 mA. Mesurée avec un capteur/filtre approximant la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2) :70 degrés (typique). Défini comme l'angle total pour lequel l'intensité est la moitié de l'intensité axiale maximale.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :468 nm (typique). La longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est maximale.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :465,0 - 475,0 nm à IF = 20 mA. La longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur, dérivée du diagramme de chromaticité CIE.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :25 nm (typique). La largeur spectrale mesurée à la moitié de l'intensité maximale (FWHM).

3.2 Paramètres électriques

• Tension directe (V_F) :3,0 - 3,8 V (typique - max) à IF = 20 mA.
• Courant inverse (I_R) :100 µA (max) à V_R= 5V.
• Capacité (C) :40 pF (typique) à V_F=0V, f=1 MHz.

La plage de tension directe est importante pour la conception du circuit de pilotage, en particulier lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, afin d'assurer un partage de courant et une luminosité uniforme.

4. Système de tri (Binning)

Pour gérer les variations de production, les LED sont triées en catégories (bins) en fonction de paramètres de performance clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de luminosité et d'uniformité de couleur pour leur application.

4.1 Tri par intensité lumineuse

Tri effectué à IF = 20 mA. La tolérance au sein de chaque catégorie est de +/-15%.

• Code P :45,0 - 71,0 mcd
• Code Q :71,0 - 112,0 mcd
• Code R :112,0 - 180,0 mcd
• Code S :180,0 - 280,0 mcd

4.2 Tri par longueur d'onde dominante

Tri effectué à IF = 20 mA. La tolérance pour chaque catégorie est de +/- 1 nm.

• Code AC :465,0 - 470,0 nm
• Code AD :470,0 - 475,0 nm

Sélectionner des LED d'une même catégorie ou de catégories adjacentes est essentiel pour les applications nécessitant une couleur et une luminosité uniformes sur plusieurs unités, comme dans les réseaux de rétroéclairage ou les panneaux d'indicateurs d'état.

5. Recommandations de soudure et d'assemblage

Une manipulation et une soudure appropriées sont essentielles pour prévenir les dommages et assurer la fiabilité.

5.1 Profils de soudure reflow

La fiche technique fournit des profils de température suggérés pour les processus de soudure standard et sans plomb (Pb-free). Les paramètres clés incluent :

• Zone de préchauffage :Montée en température progressive pour éviter les chocs thermiques.
• Zone de stabilisation :Permet la stabilisation de la température sur l'ensemble du PCB.
• Zone de reflow :La température de pic ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 240°C (pour sans plomb) doit être contrôlé conformément au profil.
• Zone de refroidissement :Descente en température contrôlée pour solidifier correctement les joints de soudure.

Pour les processus sans plomb, il est explicitement indiqué que la pâte à souder SnAgCu doit être utilisée.

5.2 Nettoyage

Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager le boîtier de la LED. Si un nettoyage est nécessaire après soudure, il est recommandé de :

• Immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante normale.
• Limiter le temps d'immersion à moins d'une minute.
• Éviter le nettoyage par ultrasons sauf validation spécifique, car il peut provoquer des contraintes mécaniques.

5.3 Stockage et manipulation

• Stocker dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 70% d'humidité relative.
• Les LED retirées de leur emballage d'origine barrière à l'humidité doivent être soudées par reflow dans la semaine.
• Pour un stockage plus long hors de l'emballage d'origine, utiliser un conteneur scellé avec dessiccant ou un dessiccateur à azote.
• Les composants stockés hors de leur sachet pendant plus d'une semaine nécessitent un séchage (baking) à environ 60°C pendant au moins 24 heures avant assemblage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir le phénomène de "popcorning" pendant le reflow.

6. Informations mécaniques et d'emballage

6.1 Dimensions du boîtier et polarité

La LED est logée dans un boîtier standard EIA. Le dessin mécanique détaillé (sous-entendu dans la fiche technique) montrerait les dimensions clés, y compris la longueur, la largeur, la hauteur et l'identification des plots cathode/anode. La caractéristique "montage inversé" implique généralement un agencement spécifique des plots ou une orientation de la lentille conçue pour un montage sur le côté opposé du PCB par rapport aux LED standard. L'agencement suggéré des plots de soudure est fourni pour assurer une formation correcte des joints de soudure et une stabilité mécanique.

6.2 Spécifications de la bande et de la bobine

Le composant est fourni sur bande porteuse gaufrée de 8 mm de large, enroulée sur bobine de 7 pouces (178 mm) de diamètre.

• Pièces par bobine : 3000
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Bande de couverture :Les alvéoles vides de composants sont scellées avec une bande de couverture supérieure.
• Composants manquants :Un maximum de deux LED manquantes consécutives est autorisé selon les spécifications de la bobine.
• L'emballage est conforme aux normes ANSI/EIA-481-1-A-1994 pour la manutention et l'expédition.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Conception du circuit de pilotage

Les LED sont des dispositifs à commande en courant. Leur luminosité est principalement fonction du courant direct (IF), et non de la tension.

• Circuit recommandé (Modèle A) :Une résistance de limitation de courant doit être placée en série avec chaque LED, même lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle à une source de tension. Cette résistance (R_limit) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Cela assure un courant constant à travers chaque LED, compensant les variations naturelles de tension directe (V_F) d'un composant à l'autre, ce qui conduit à une luminosité uniforme.
• Circuit non recommandé (Modèle B) :Il est déconseillé de connecter directement plusieurs LED en parallèle sans résistances série individuelles. De petites différences dans les caractéristiques I-V de chaque LED peuvent provoquer un déséquilibre de courant significatif, où une LED peut attirer beaucoup plus de courant que les autres, entraînant une luminosité inégale et une surcontrainte potentielle du dispositif avec le courant le plus élevé.

7.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Cette LED est sensible aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Des précautions doivent être prises pendant la manipulation et l'assemblage :

• Les opérateurs doivent porter des bracelets de mise à la terre ou des gants antistatiques.
• Tous les postes de travail, outils et machines doivent être correctement mis à la terre.
• Utiliser des ioniseurs pour neutraliser la charge statique qui peut s'accumuler sur la lentille plastique en raison des frottements lors de la manipulation.
• Stocker et transporter les LED dans des conteneurs conducteurs ou antistatiques.

7.3 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit relativement faible (76 mW max.), une gestion thermique efficace reste importante pour la longévité, en particulier à haute température ambiante ou à courant de pilotage élevé. La spécification de déclassement de 0,25 mA/°C au-dessus de 25°C doit être prise en compte dans la conception. Assurer une surface de cuivre adéquate autour des plots de la LED sur le PCB aide à dissiper la chaleur et à maintenir une température de jonction plus basse, ce qui préserve le flux lumineux et prolonge la durée de vie opérationnelle.

8. Analyse des courbes de performance typiques

La fiche technique fait référence à des courbes caractéristiques typiques (par exemple, intensité lumineuse relative vs. courant direct, tension directe vs. température, distribution spectrale). Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, leurs implications sont standard :

• I_VCourbe I_Fvs. I : Montre que l'intensité lumineuse augmente avec le courant direct mais peut devenir sous-linéaire à des courants plus élevés en raison de la baisse d'efficacité et de l'augmentation de la chaleur.
• V_FCourbe Vvs. Température : Démontre que la tension directe a un coefficient de température négatif (diminue lorsque la température de jonction augmente). C'est un facteur critique pour les pilotes à courant constant.
• Courbe de distribution spectrale :Illustre la bande d'émission étroite centrée autour de la longueur d'onde de crête (468 nm), caractéristique des LED bleues InGaN.

9. Fiabilité et champ d'application

Le dispositif est destiné à être utilisé dans des équipements électroniques ordinaires tels que les appareils de bureau, les équipements de communication et les appareils ménagers. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par exemple, l'aviation, les dispositifs médicaux, les systèmes de sécurité critiques), une consultation technique spécifique auprès du fabricant du composant est obligatoire avant l'intégration. Les plages de température de fonctionnement et de stockage spécifiées (-55°C à +85°C) indiquent une robustesse adaptée à une large gamme d'environnements commerciaux et industriels.

10. Comparaison technique et tendances

Avantage du montage inversé :Cette conception permet à la LED d'être montée sur le côté opposé du PCB par rapport à l'observateur, la lumière étant émise à travers un trou ou une ouverture dans la carte. Cela permet des designs élégants et plats où la source lumineuse est cachée, ne fournissant que la lumière émise sans composants visibles. Cela contraste avec les LED traditionnelles à montage supérieur où le boîtier est visible en surface.

Technologie InGaN :L'utilisation du matériau semi-conducteur Nitruire d'Indium et de Gallium est standard pour les LED bleues (et vertes) à haute efficacité. Elle offre une bonne efficacité lumineuse et une bonne stabilité. L'évolution dans ce domaine se concentre sur l'augmentation de l'efficacité (lumens par watt), l'amélioration de l'uniformité des couleurs (tri plus serré) et l'amélioration de la fiabilité dans des conditions de fonctionnement à haute température et à courant élevé, souvent poussées par les demandes de l'éclairage général et des applications automobiles.

11. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Puis-je piloter cette LED à 30 mA pour une luminosité plus élevée ?

R1 : Non. Le courant direct continu absolu maximal est de 20 mA. Dépasser cette valeur réduira la durée de vie et peut provoquer une défaillance immédiate. Pour une luminosité plus élevée, sélectionnez une catégorie de LED avec une intensité lumineuse plus élevée ou un modèle de LED différent conçu pour un courant plus élevé.

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 (λ_P) est la longueur d'onde physique à laquelle la LED émet le plus de puissance optique. La longueur d'onde dominante (λ_d) est une valeur calculée basée sur la perception des couleurs humaine (diagramme CIE) qui définit la couleur perçue. Pour les LED monochromatiques comme cette LED bleue, elles sont généralement proches, mais λ_dest le paramètre pertinent pour l'appariement des couleurs.

Q3 : Pourquoi une résistance série est-elle nécessaire pour chaque LED en parallèle ?

R3 : En raison des tolérances de fabrication, la tension directe (V_F) des LED varie légèrement. Sans résistance série pour limiter le courant, les LED avec une V_Fplus faible attireront de manière disproportionnée plus de courant dans une configuration parallèle, entraînant un déséquilibre de luminosité et une défaillance potentielle par surintensité. La résistance agit comme un simple ballast stabilisateur.

Q4 : Comment interpréter les codes de tri lors de la commande ?

R4 : Vous devez spécifier à la fois le code de tri d'intensité (par exemple, "S" pour la luminosité la plus élevée) et le code de tri de longueur d'onde (par exemple, "AC" pour 465-470 nm). Un code de commande complet spécifierait quelque chose comme LTST-C21TBKT-S-AC pour obtenir des dispositifs de ces catégories spécifiques, garantissant ainsi la cohérence de la luminosité et de la couleur dans votre série de production.