Fiche technique LED SMD à montage inversé LTST-C21KGKT - Vert AlInGaP - 20mA - 2.4V - Document technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une diode électroluminescente (LED) à montage en surface (SMD) de haute luminosité et à montage inversé. Le composant utilise une puce semi-conductrice en phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (AlInGaP) pour produire une lumière verte. Il est conçu pour les processus d'assemblage automatisés et est conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses), ce qui en fait un composant écologique adapté à la fabrication électronique moderne.

L'application principale de cette LED est le rétroéclairage, les indicateurs d'état et l'éclairage de panneaux où l'espace est limité sur la face supérieure d'une carte de circuit imprimé (PCB). Sa conception à montage inversé lui permet d'être soudée sur la face opposée de la carte d'où la lumière est émise, permettant ainsi des conceptions de produits innovantes et économes en espace.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Le composant ne doit pas être utilisé au-delà de ces limites pour éviter des dommages permanents. Les caractéristiques clés incluent un courant direct continu maximal (I_F) de 30 mA à une température ambiante (T_a) de 25°C. La dissipation de puissance est de 75 mW. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct de crête de 80 mA est autorisé sous un cycle de service de 1/10 avec une largeur d'impulsion de 0,1 ms. La tension inverse maximale (V_R) est de 5 V. La plage de température de fonctionnement et de stockage est spécifiée de -55°C à +85°C.

Les conditions de soudage sont critiques : le soudage à la vague ou par refusion infrarouge ne doit pas dépasser 260°C pendant plus de 5 secondes, tandis que le soudage en phase vapeur ne doit pas dépasser 215°C pendant plus de 3 minutes. Un facteur de déclassement linéaire de 0,4 mA/°C s'applique au courant direct pour des températures ambiantes supérieures à 50°C.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à T_a=25°C et un courant direct (I_F) de 20 mA, les paramètres de performance clés sont définis.

• Intensité lumineuse (I_V) :S'étend d'un minimum de 28,0 mcd à un maximum de 180,0 mcd. La valeur typique n'est pas spécifiée dans le tableau récapitulatif, indiquant qu'elle dépend du code de classement spécifique (voir Section 3). La mesure suit la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ_1/2) :Défini à 70 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur mesurée sur l'axe central.
• Longueur d'onde de crête (λ_P) :Approximativement 574 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance est à son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :S'étend de 567,5 nm à 576,5 nm à I_F=20mA. 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.
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :Approximativement 15 nm. Cela indique la pureté spectrale de la lumière verte.
• Tension directe (V_F) :S'étend de 1,80 V à 2,40 V à I_F=20mA.
• Courant inverse (I_R) :Maximum de 10 μA à V_R=5V.
• Capacité (C) :Typiquement 40 pF mesurée à une polarisation de 0 V et une fréquence de 1 MHz.

3. Explication du système de classement (Binning)

Pour garantir la cohérence de la couleur et de la luminosité en production, les LED sont triées en classes. Ce produit utilise deux critères de classement indépendants.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Les unités sont en millicandelas (mcd) à I_F=20mA. Les classes sont :

• Code N :28,0 mcd (Min) à 45,0 mcd (Max)
• Code P :45,0 mcd à 71,0 mcd
• Code Q :71,0 mcd à 112,0 mcd
• Code R :112,0 mcd à 180,0 mcd

Une tolérance de ±15% s'applique au sein de chaque classe d'intensité.

3.2 Classement par longueur d'onde dominante

Les unités sont en nanomètres (nm) à I_F=20mA. Les classes sont :

• Code C :567,5 nm (Min) à 570,5 nm (Max)
• Code D :570,5 nm à 573,5 nm
• Code E :573,5 nm à 576,5 nm

Une tolérance serrée de ±1 nm s'applique au sein de chaque classe de longueur d'onde. Le numéro de pièce complet inclut ces codes de classement pour spécifier les performances exactes.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés mais non détaillés dans le texte fourni, les courbes typiques pour de tels dispositifs incluraient :

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Montre la relation exponentielle entre la tension directe et le courant. La courbe aura une tension de seuil spécifique autour de 1,8-2,4V.
• Intensité lumineuse en fonction du courant direct :Démontre que la sortie lumineuse augmente avec le courant, mais pas nécessairement de manière linéaire, surtout à des courants plus élevés en raison des effets thermiques.
• Intensité lumineuse en fonction de la température ambiante :Montre la diminution de la sortie lumineuse lorsque la température de jonction augmente. Les LED AlInGaP ont généralement un coefficient de température négatif pour la sortie lumineuse.
• Distribution spectrale :Un graphique montrant la puissance relative émise sur les longueurs d'onde, avec un pic autour de 574 nm et une largeur d'environ 15 nm à mi-hauteur.
• Diagramme d'angle de vision :Un diagramme polaire illustrant la distribution angulaire de l'intensité lumineuse, qui est typiquement de forme lambertienne ou d'émetteur latéral pour ce style de boîtier.

Ces courbes sont essentielles pour les concepteurs afin de prédire les performances dans des conditions de fonctionnement non standard.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La LED est conforme à un contour de boîtier SMD standard EIA. Toutes les dimensions critiques (longueur, largeur, hauteur du corps, espacement des broches, etc.) sont fournies dans des dessins basés sur le millimètre avec une tolérance standard de ±0,10 mm sauf indication contraire. La lentille est spécifiée comme "Water Clear" (transparente).

5.2 Identification de la polarité et empreinte de pastilles

Le composant possède des bornes anode et cathode. La fiche technique inclut un diagramme d'empreinte de pastilles de soudure recommandé pour la conception du PCB. Respecter ces dimensions est crucial pour obtenir une soudure fiable, un bon alignement et une dissipation thermique efficace pendant le processus de refusion. La conception des pastilles aide également à prévenir le phénomène de "tombstoning" (le composant se dresse sur une extrémité) pendant le soudage.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profils de soudage par refusion

Deux profils de refusion infrarouge (IR) sont suggérés : un pour le processus de soudure standard à l'étain-plomb (SnPb) et un pour le processus de soudure sans plomb (Pb-free), utilisant généralement des alliages SAC (Sn-Ag-Cu). Le profil sans plomb nécessite une température de pic plus élevée (jusqu'à 260°C) mais doit contrôler soigneusement le temps au-dessus du liquidus pour éviter d'endommager le boîtier en époxy de la LED. Les étapes de préchauffage sont critiques pour minimiser le choc thermique.

6.2 Stockage et manipulation

Les LED sont des dispositifs sensibles à l'humidité. Pour un stockage prolongé en dehors du sac barrière d'origine, elles doivent être conservées dans un environnement ne dépassant pas 30°C et 70% d'humidité relative. Si elles sont stockées non emballées pendant plus d'une semaine, un séchage à environ 60°C pendant au moins 24 heures est recommandé avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "popcorn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est acceptable. Des produits chimiques non spécifiés ou agressifs peuvent endommager la lentille plastique et le matériau du boîtier.

6.4 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

La LED est sensible aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Des contrôles ESD appropriés doivent être mis en place pendant la manipulation et l'assemblage :

• Utiliser des bracelets antistatiques et des tapis antistatiques mis à la terre.
• S'assurer que tous les équipements et postes de travail sont correctement mis à la terre.
• Envisager l'utilisation d'un ioniseur pour neutraliser les charges statiques qui peuvent s'accumuler sur la lentille plastique.

7. Conditionnement et informations de commande

Les LED sont fournies dans un conditionnement standard de l'industrie pour faciliter l'assemblage automatisé.

• Bande et bobine :Les composants sont placés dans une bande porteuse gaufrée de 8 mm de largeur.
• Taille de la bobine :Montée sur des bobines d'un diamètre de 7 pouces (178 mm).
• Quantité :La bobine standard contient 3000 pièces. Une quantité minimale de commande de 500 pièces est disponible pour le stock restant.
• Normes de conditionnement :Conforme aux spécifications ANSI/EIA-481-1-A. La bande a un couvercle scellé, et un maximum de deux poches vides consécutives est autorisé.

Le numéro de pièce complet (par exemple, LTST-C21KGKT) encode les caractéristiques spécifiques, y compris les codes de classement pour l'intensité lumineuse et la longueur d'onde dominante.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs commandés en courant. Pour un fonctionnement stable et uniforme, en particulier lors de la commande de plusieurs LED en parallèle, une résistance de limitation de courant en série pour chaque LED estfortement recommandée(Modèle de circuit A). La commande directe de LED en parallèle sans résistances individuelles (Modèle de circuit B) n'est pas recommandée en raison des variations de la tension directe (V_F) d'un dispositif à l'autre. Ces variations peuvent entraîner des différences significatives dans le partage du courant, conduisant à une luminosité inégale et à une surcontrainte potentielle de la LED avec la V_F.

la plus basse. La valeur de la résistance série (R_s) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_s= (V_alimentation- V_F) / I_F, où I_Fest le courant de fonctionnement souhaité (par exemple, 20 mA) et V_Fest la tension directe typique ou maximale de la fiche technique.

8.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit relativement faible (75 mW max), une gestion thermique efficace reste importante pour maintenir une fiabilité à long terme et une sortie lumineuse constante. La sortie lumineuse de la LED diminue avec l'augmentation de la température de jonction. Assurer un bon chemin thermique des pastilles de soudure de la LED vers les plans de cuivre du PCB aide à dissiper la chaleur. Éviter de fonctionner aux limites maximales absolues de courant et de température pendant de longues périodes.

8.3 Champ d'application et limitations

Ce composant est conçu pour les équipements électroniques à usage général tels que l'électronique grand public, les appareils de bureautique et les équipements de communication. Il n'est pas spécifiquement conçu ou qualifié pour des applications où une défaillance pourrait entraîner des risques directs pour la sécurité (par exemple, contrôle aérien, assistance médicale vitale, systèmes de sécurité des transports). Pour de telles applications à haute fiabilité, une consultation avec le fabricant pour des produits spécialisés est nécessaire.

9. Comparaison et différenciation technique

Les caractéristiques différenciatrices clés de cette LED sont sa capacité demontage inverséet son utilisation d'une puceAlInGaPpour l'émission verte.

• Montage inversé vs. SMD standard vue de dessus :Cela permet à la LED d'être montée sur la face inférieure d'un PCB tout en émettant de la lumière à travers un trou ou un guide de lumière, libérant ainsi un espace précieux sur la face supérieure pour d'autres composants. Cela permet des conceptions de produit plus fines.
• AlInGaP vs. GaP ou InGaN traditionnels :La technologie AlInGaP offre une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité thermique pour les longueurs d'onde rouge, orange, ambre et verte par rapport aux technologies plus anciennes. Elle fournit généralement une luminosité plus élevée et des points de couleur plus saturés.
• Lentille "Water Clear" :Fournit la couleur réelle de la puce sans diffusion, résultant en un faisceau plus focalisé et intense par rapport aux lentilles diffusantes.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Quelle est la différence entre la longueur d'onde de crête et la longueur d'onde dominante ?

R1 : La longueur d'onde de crête (λ_P) est la longueur d'onde physique où 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 représente le mieux la couleur perçue. Pour une LED verte monochromatique, elles sont souvent proches, mais λ_dest le paramètre le plus pertinent pour l'appariement des couleurs.

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

R2 : Bien que la caractéristique maximale absolue soit de 30 mA DC, les performances optimales pour la longévité et une sortie lumineuse stable sont généralement obtenues à ou en dessous du courant de test de 20 mA. Fonctionner à 30 mA générera plus de chaleur, réduira l'efficacité et pourrait raccourcir la durée de vie. Consultez toujours les directives de déclassement pour les températures élevées.

Q3 : Comment interpréter les codes de classement dans le numéro de pièce ?

R3 : Le suffixe du numéro de pièce contient des codes qui spécifient la classe d'intensité lumineuse (par exemple, R pour la sortie la plus élevée) et la classe de longueur d'onde dominante (par exemple, D pour le vert moyen). Sélectionner les codes de classement appropriés est crucial pour les applications nécessitant une luminosité et une couleur cohérentes sur plusieurs LED.

Q4 : Cette LED est-elle adaptée au soudage à la vague ?

R4 : Oui, la fiche technique spécifie une condition de soudage à la vague de 260°C pendant 5 secondes maximum. Cependant, le soudage par refusion est la méthode préférée et la plus courante pour les composants SMD comme celui-ci.

11. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un indicateur d'état pour un dispositif médical portable.

L'appareil nécessite un indicateur vert "sous tension/prêt" lumineux et non ambigu. L'espace sur le panneau de contrôle supérieur est extrêmement limité. Une LED à montage inversé est choisie. Elle est placée sur la face inférieure du PCB principal. Un petit orifice percé avec précision dans le panneau supérieur permet à la lumière de passer. Un guide de lumière ou une simple conception de trou peut être utilisé. Le circuit de commande utilise une alimentation de 3,3V. Calcul de la résistance série : R_s= (3,3V - 2,2V_typ) / 0,020A = 55 Ohms. Une résistance de valeur standard de 56 Ohms est sélectionnée. Pour garantir la cohérence des couleurs sur toutes les unités, les LED de la même classe de longueur d'onde (par exemple, Code D) sont spécifiées dans la nomenclature.

12. Introduction au principe technologique

Cette LED est basée sur un matériau semi-conducteur en phosphure d'aluminium, d'indium et de gallium (Al_xIn_yGa_1-x-yP) cultivé sur un substrat. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active de la puce, libérant de l'énergie sous forme de photons (lumière). Le rapport spécifique d'aluminium, d'indium et de gallium dans le réseau cristallin détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. Pour l'émission verte, une composition spécifique est utilisée pour obtenir une bande interdite correspondant à une lumière autour de 570-580 nm. Le système de matériau AlInGaP est connu pour son haut rendement quantique interne dans la plage spectrale du rouge au vert.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les LED SMD dans les applications d'indication et de rétroéclairage continue vers une efficacité plus élevée, des boîtiers plus petits et une fiabilité accrue. Il y a une forte impulsion pour améliorer les performances dans les processus de soudage par refusion sans plomb et à haute température. La demande pour un contrôle précis des couleurs et un classement plus serré augmente, en particulier dans les applications où l'appariement des couleurs est critique sur les écrans ou les panneaux. De plus, l'intégration de LED avec une régulation de courant intégrée ou des circuits de contrôle (comme les LED pilotées par CI) est une tendance croissante pour simplifier la conception et améliorer la cohérence des performances, bien que ce composant particulier soit une LED discrète standard.