Fiche Technique de LED CMS à Montage Inversé - Couleur Orange - Courant Direct 5mA - Tension Directe 2,3V - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (CMS) haute luminosité et à montage inversé. Le composant utilise une puce semi-conductrice en Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP), réputée pour son efficacité lumineuse élevée et sa pureté de couleur excellente, notamment dans le spectre orange à rouge. L'application principale est celle d'un témoin lumineux compact et fiable dans divers assemblages électroniques où l'espace est limité et où une configuration de montage inversé est avantageuse pour des raisons de conception ou d'esthétique.

Les avantages principaux de ce composant incluent sa conformité aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), en faisant un choix respectueux de l'environnement. Il est conditionné sur une bande standard de 8 mm enroulée sur des bobines de 7 pouces, garantissant la compatibilité avec les équipements automatisés de placement à grande vitesse. De plus, le composant est conçu pour résister aux processus standard de soudage par refusion infrarouge (IR) couramment utilisés dans la fabrication électronique moderne, facilitant son intégration dans les assemblages de cartes de circuits imprimés (PCB).

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Ces valeurs ne doivent en aucun cas être dépassées en conditions de fonctionnement.

• 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 sans dégrader ses performances ou sa fiabilité.
• Courant direct de crête (I_F(peak)) :80 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour éviter la surchauffe de la jonction semi-conductrice.
• Courant direct continu (I_F) :30 mA DC. C'est le courant en régime permanent maximal qui peut être appliqué en continu.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage et la défaillance de la LED.
• Température de fonctionnement et de stockage :-30°C à +85°C (fonctionnement), -40°C à +85°C (stockage). Ces plages garantissent l'intégrité mécanique et électrique de la LED.
• Température de soudage :Résiste à 260°C pendant 10 secondes, conforme aux profils de soudage sans plomb (Pb-free).

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard à une température ambiante (T_a) de 25°C et un courant direct (I_F) de 5 mA, sauf indication contraire.

• Intensité lumineuse (I_V) :S'étend d'un minimum de 11,2 millicandelas (mcd) à un maximum de 71,0 mcd. La valeur réelle pour une unité spécifique dépend de son code de classement (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ_1/2) :130 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité mesurée sur l'axe central (0°). Un angle de vision aussi large est typique pour les LED avec une lentille transparente, fournissant un motif lumineux large et diffus adapté aux applications de témoin.
• Longueur d'onde de crête (λ_P) :Typiquement 611 nanomètres (nm). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie est la plus grande.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :Typiquement 605 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain qui définit la couleur de la lumière, dérivée du diagramme de chromaticité CIE. C'est le paramètre clé pour la spécification de la couleur.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Typiquement 17 nm. C'est la largeur à mi-hauteur (FWHM) du spectre d'émission, indiquant la pureté de la couleur. Une largeur de bande plus petite indique une source lumineuse plus monochromatique.
• Tension directe (V_F) :S'étend de 1,9V (min) à 2,3V (max) à 5 mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle conduit du courant. Les concepteurs doivent s'assurer que le circuit d'alimentation peut fournir une tension suffisante.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 µA à une tension inverse de 5V. C'est le faible courant de fuite qui circule lorsque la LED est polarisée en inverse dans sa limite de sécurité.
• Capacité (C) :Typiquement 40 pF mesurée à un biais de 0V et 1 MHz. Cette capacité parasite peut être une considération dans les applications de commutation haute fréquence.

3. Explication du système de classement

Pour gérer les variations naturelles du processus de fabrication des semi-conducteurs, les LED sont triées en classes de performance. Cela garantit une cohérence au sein d'un lot de production. Pour ce produit, le classement est principalement basé sur l'intensité lumineuse.

La liste des codes de classement définit quatre groupes distincts :

• Classe L :Intensité lumineuse de 11,2 mcd à 18,0 mcd.
• Classe M :Intensité lumineuse de 18,0 mcd à 28,0 mcd.
• Classe N :Intensité lumineuse de 28,0 mcd à 45,0 mcd.
• Classe P :Intensité lumineuse de 45,0 mcd à 71,0 mcd.

Une tolérance de +/-15% est appliquée aux valeurs d'intensité dans chaque classe. Les concepteurs doivent sélectionner la classe appropriée en fonction de la luminosité requise pour leur application, en comprenant que les unités d'une classe supérieure (par ex., P) seront plus lumineuses que celles d'une classe inférieure (par ex., L) lorsqu'elles sont pilotées dans les mêmes conditions.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par ex., Figure 1 pour la distribution spectrale, Figure 5 pour l'angle de vision), les données textuelles permettent d'analyser les relations clés.

Courant direct vs. Intensité lumineuse :L'intensité lumineuse est spécifiée à I_F= 5mA. Généralement, pour les LED AlInGaP, l'intensité lumineuse augmente de manière super-linéaire avec le courant à des niveaux bas, puis tend à saturer à des courants plus élevés en raison de l'affaiblissement thermique et d'efficacité. Un fonctionnement significativement au-dessus du courant de test peut donner un rendement plus élevé mais doit être géré avec soin dans les limites des valeurs maximales absolues pour le courant et la dissipation de puissance.

Courant direct vs. Tension directe :La plage V_Fest donnée à 5mA. La tension directe a un coefficient de température négatif, ce qui signifie qu'elle diminue lorsque la température de jonction augmente. Elle augmente également de manière logarithmique avec le courant.

Dépendance à la température :Le rendement lumineux des LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Cette caractéristique est cruciale pour les applications où la LED peut fonctionner dans des températures ambiantes élevées ou où l'auto-échauffement dû à des courants de pilotage élevés est significatif. La plage de température de fonctionnement spécifiée de -30°C à +85°C définit l'environnement dans lequel la LED fonctionnera dans le cadre de ses spécifications publiées.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le composant est conforme à un contour de boîtier standard EIA (Electronic Industries Alliance). En tant que type à montage inversé, la LED est destinée à être montée sur le côté opposé du PCB par rapport au côté de visualisation, la lumière étant émise à travers un trou ou une ouverture dans la carte. Cela crée une apparence lisse et affleurante du côté utilisateur.

Les dimensions détaillées du boîtier, y compris la longueur, la largeur, la hauteur du corps et les positions des broches, sont fournies dans les dessins de la fiche technique. Ces mesures critiques sont nécessaires pour concevoir l'empreinte PCB, y compris la découpe pour la lentille et la disposition des pastilles de soudure.

Identification de la polarité :La cathode est généralement marquée, souvent par une encoche, un point vert ou une longueur/forme de broche différente. La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage, car l'application d'une tension inverse supérieure à 5V peut endommager le composant.

Dimensions suggérées des pastilles de soudure :La fiche technique inclut un motif de pastilles recommandé (géométrie des pastilles de soudure) pour la conception PCB. Le respect de ces recommandations favorise la formation fiable des joints de soudure pendant la refusion, un bon alignement et une bonne résistance mécanique.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion infrarouge (IR) suggéré est fourni pour les processus de soudage sans plomb (Pb-free). Les paramètres clés de ce profil incluent :

• Zone de préchauffage :Montée en température jusqu'à 150-200°C.
• Temps de stabilisation/préchauffage :Maximum 120 secondes pour permettre la stabilisation de la température sur toute la PCB.
• Température de crête :Maximum 260°C. La LED est conçue pour résister à cette température pendant un maximum de 10 secondes.
• Temps au-dessus du liquidus (TAL) :Le temps pendant lequel la soudure est à l'état fondu doit être contrôlé pour assurer une bonne formation du joint sans soumettre la LED à un stress thermique excessif.

Le profil est basé sur les normes JEDEC, garantissant la compatibilité avec les lignes d'assemblage standard de technologie de montage en surface (SMT). Il est crucial de caractériser le profil spécifique pour une conception PCB donnée, en tenant compte de l'épaisseur de la carte, de la densité des composants et du type de pâte à souder.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est de rigueur :

• La température du fer à souder ne doit pas dépasser 300°C.
• Le temps de soudage doit être limité à un maximum de 3 secondes par broche.
• Cette opération ne doit être effectuée qu'une seule fois pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et aux liaisons internes par fil.

6.3 Nettoyage

Seuls les agents de nettoyage spécifiés doivent être utilisés. Les solvants recommandés incluent l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique (IPA). La LED doit être immergée à température ambiante normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager la lentille en époxy et le matériau du boîtier, entraînant une décoloration, des fissures ou un délaminage.

6.4 Stockage et manipulation

• Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD) :Les LED sont sensibles à l'électricité statique. Des contrôles ESD appropriés sont obligatoires, y compris l'utilisation de bracelets de mise à la terre, de tapis antistatiques et de conteneurs conducteurs.
• Sensibilité à l'humidité :Le boîtier a un Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL). Pour les composants retirés de leur emballage étanche à l'humidité d'origine (avec dessiccant), il est recommandé de terminer le soudage par refusion IR dans les 672 heures (28 jours) dans des conditions de stockage ne dépassant pas 30°C et 60% d'humidité relative. Si ce délai est dépassé, un séchage à environ 60°C pendant au moins 20 heures est requis avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter le phénomène de "popcorning" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

7. Emballage et informations de commande

Le produit est fourni au format bande et bobine compatible avec les équipements d'assemblage automatisés.

• Largeur de bande :8 mm.
• Diamètre de la bobine :7 pouces.
• Quantité par bobine :3000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Normes d'emballage :Conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. Les alvéoles de la bande sont scellées avec une bande de couverture supérieure. Le nombre maximal autorisé d'alvéoles vides consécutives (composants manquants) est de deux.

Le numéro de pièceLTST-C230KFKT-5Aidentifie de manière unique cette variante spécifique : montage inversé, lentille transparente, puce AlInGaP, couleur orange.

8. Notes d'application et considérations de conception

Applications typiques :Cette LED est adaptée aux applications générales de témoin dans l'électronique grand public, les équipements de bureau, les dispositifs de communication et les appareils ménagers. Sa conception à montage inversé est idéale pour les panneaux avant, les interfaces de contrôle et les affichages d'état où un aspect net et basé sur une ouverture est souhaité.

Limitation de courant :Une résistance de limitation de courant externe est presque toujours nécessaire lors du pilotage d'une LED à partir d'une source de tension. La valeur de la résistance (R) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_source- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique (2,3V) pour garantir un pilotage de courant suffisant dans toutes les conditions. Par exemple, pour piloter la LED à 5mA à partir d'une alimentation 5V : R = (5V - 2,3V) / 0,005A = 540 Ohms. Une résistance standard de 560 Ohms serait un choix sûr.

Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, un fonctionnement continu à des courants élevés (par ex., près du maximum de 30mA) dans une température ambiante élevée peut augmenter la température de jonction. Cela réduit le rendement lumineux et peut affecter la fiabilité à long terme. Assurez-vous d'avoir une surface de cuivre PCB adéquate ou des vias thermiques autour des pastilles de soudure pour aider à dissiper la chaleur, en particulier pour les conceptions utilisant plusieurs LED ou pilotant les LED de manière intensive.

Conception optique :L'angle de vision de 130 degrés fournit une large dispersion. Pour les applications nécessitant un faisceau plus focalisé, des optiques secondaires (comme une lentille montée sur l'ouverture du PCB) seraient nécessaires. La lentille transparente ne diffuse pas la lumière en interne, donc le motif lumineux sera défini par la géométrie de la puce et la lentille primaire du boîtier.

9. Comparaison et différenciation technique

La caractéristique différenciante clé de ce composant est sa configuration demontage inversé. Comparée aux LED CMS standard à émission par le haut, cette conception permet au PCB lui-même d'agir comme un guide de lumière et une bordure, offrant une esthétique unique et permettant potentiellement d'économiser de l'espace vertical derrière le panneau.

L'utilisation de la technologie semi-conductriceAlInGaPest un autre avantage significatif pour les couleurs orange/rouge. Les LED AlInGaP offrent généralement une efficacité lumineuse plus élevée et une meilleure stabilité thermique par rapport aux technologies plus anciennes comme le Phosphure d'Arséniure de Gallium (GaAsP). Cela se traduit par une sortie de couleur plus lumineuse et plus cohérente sur la durée de vie du composant et sa plage de température de fonctionnement.

Sa compatibilité avec larefusion IRstandard et leplacement automatiquela rend aussi facile à assembler que tout autre composant CMS, minimisant la complexité de production malgré son style de montage spécialisé.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Que signifie "montage inversé" ?

R : Une LED à montage inversé est conçue pour être installée sur le côté du PCB opposé au côté de visualisation. La lumière est émise à travers un trou dans le PCB, permettant au corps de la LED d'être caché derrière le panneau pour une apparence homogène.

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

R : Non. Connecter une LED directement à une source de tension dépassant sa tension directe provoquera un courant excessif, détruisant rapidement le composant. Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant.

Q : L'intensité lumineuse a une large plage (11,2 à 71,0 mcd). Comment savoir ce que je vais obtenir ?

R : L'intensité spécifique est déterminée par le code de classement (L, M, N, P). Vous devez spécifier la classe requise lors de la commande. Si une classe spécifique n'est pas commandée, vous pouvez recevoir des unités de n'importe quelle classe dans la gamme du produit.

Q : Cette LED est-elle adaptée à une utilisation en extérieur ?

R : La plage de température de fonctionnement est de -30°C à +85°C, ce qui couvre de nombreux environnements. Cependant, la fiche technique ne spécifie pas de degré de protection (IP) contre la poussière et l'eau. Pour une utilisation en extérieur, un scellement supplémentaire (revêtement protecteur, joints) serait nécessaire pour protéger la LED et ses soudures contre l'humidité et les contaminants.

Q : Comment identifier l'anode et la cathode ?

R : Reportez-vous au diagramme de marquage du boîtier dans la fiche technique. Typiquement, la cathode est marquée. En cas de doute, utilisez un multimètre en mode test de diode ; la LED s'allumera faiblement lorsqu'elle est polarisée en direct (borne positive sur l'anode, négative sur la cathode).

11. Exemple pratique de conception

Scénario :Conception d'un témoin d'état pour un routeur réseau. Le témoin doit être un petit point orange sur le panneau avant, affleurant avec la surface.

1. Implantation PCB :Sur le côté composant (inférieur) du PCB, concevez l'empreinte en utilisant les dimensions de pastilles suggérées de la fiche technique. Sur le côté supérieur (face utilisateur), créez une petite ouverture (trou) dans le masque de soudure et tout revêtement, alignée avec la position de la lentille de la LED. Le diamètre du trou doit être légèrement plus grand que la lentille pour éviter de bloquer la lumière.
2. Conception du circuit :Le microcontrôleur du routeur fonctionne à 3,3V. Pour piloter la LED de manière prudente à 5mA, calculez la résistance série : R = (3,3V - 2,3V) / 0,005A = 200 Ohms. Utilisez une résistance standard de 200 ou 220 Ohms placée en série sur la même couche PCB que la LED.
3. Assemblage :Le PCB est assemblé en utilisant un processus standard de refusion sans plomb. La LED est placée automatiquement depuis la bande et bobine sur les pastilles du côté inférieur. Pendant la refusion, elle est soudée en place.
4. Assemblage final :Le PCB est installé dans le châssis du routeur. Le panneau avant a une petite fenêtre alignée avec l'ouverture du PCB. Lorsqu'elle est alimentée, la lumière orange brille à travers l'ouverture et la fenêtre du panneau avant, créant un témoin moderne et net.

12. Principe technologique

Les diodes électroluminescentes sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par un processus appelé électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, 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, de l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé dans la région active.

Cette LED particulière utilise un semi-conducteur composé dePhosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium (AlInGaP). En contrôlant précisément les ratios d'aluminium, d'indium, de gallium et de phosphore pendant la croissance cristalline, les ingénieurs peuvent ajuster la bande interdite pour produire de la lumière dans le spectre jaune, orange et rouge avec une haute efficacité. Le système de matériau AlInGaP est connu pour son efficacité quantique interne élevée et ses bonnes performances à des températures élevées par rapport aux matériaux alternatifs pour ces couleurs.

13. Tendances de l'industrie

L'industrie des LED continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée, des facteurs de forme plus petits et une plus grande intégration. Pour les LED de type témoin comme celle-ci, les tendances incluent :

• Miniaturisation :Développement de tailles de boîtier encore plus petites (par ex., 0402, 0201 métrique) pour économiser de l'espace sur les PCB dans des appareils de plus en plus compacts.
• Luminosité plus élevée à des courants plus bas :Les améliorations dans la conception des puces et les matériaux permettent une luminosité suffisante à des courants de pilotage très bas (par ex., 1-2 mA), réduisant la consommation électrique globale du système, ce qui est crucial pour les dispositifs IoT alimentés par batterie.
• Amélioration de la cohérence des couleurs :Des spécifications de classement plus strictes et des contrôles de fabrication avancés conduisent à moins de variations de couleur et de luminosité au sein d'un lot de production, important pour les applications utilisant plusieurs LED (par ex., barres lumineuses, réseaux).
• Fiabilité améliorée :Améliorations continues des matériaux de boîtier (époxy, silicone) pour mieux résister à des températures de refusion plus élevées, à des conditions environnementales plus sévères et fournir des durées de vie opérationnelles plus longues.
• Solutions intégrées :Croissance des LED avec résistances intégrées ou circuits intégrés pilotes, simplifiant la conception des circuits en réduisant le nombre de composants externes.

La configuration de montage inversé elle-même fait partie d'une tendance plus large vers des solutions d'éclairage plus esthétiquement intégrées et mécaniquement robustes dans l'électronique grand public et industrielle.