Fiche technique LTW-326DSKS-5A - LED CMS latérale - Blanche & Jaune - 20mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTW-326DSKS-5A est une LED CMS (Dispositif à Montage en Surface) latérale à double puce, spécifiquement conçue pour les applications de rétroéclairage d'écrans LCD. Ce composant intègre deux technologies semi-conductrices distinctes dans un boîtier standard EIA : une puce InGaN (Nitrures d'Indium et de Gallium) ultra-lumineuse pour l'émission de lumière blanche et une puce AlInGaP (Phosphure d'Aluminium, d'Indium et de Gallium) pour l'émission de lumière jaune. Son objectif de conception principal est de fournir un éclairage latéral efficace, fiable et compact pour les affichages à cristaux liquides, où les contraintes d'espace et une distribution lumineuse uniforme sont critiques. Le profil de la lentille à émission latérale est optimisé pour diriger la lumière latéralement à travers la plaque guide de lumière, une exigence fondamentale pour obtenir un rétroéclairage uniforme. Le dispositif est fourni sur bande de 8 mm montée sur bobines de 7 pouces de diamètre, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de placement rapide utilisés dans la fabrication électronique moderne.

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 au dispositif peuvent survenir. Pour la puce blanche InGaN, le courant continu direct maximal est spécifié à 20 mA, avec un courant de crête de 100 mA autorisé en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms). La puce jaune AlInGaP partage la même limite de courant continu de 20 mA mais a une valeur de crête inférieure de 80 mA. La dissipation de puissance maximale est de 72 mW pour la puce blanche et de 48 mW pour la puce jaune, calculée à une température ambiante (Ta) de 25°C. Ces valeurs sont cruciales pour la gestion thermique dans l'application finale. Le dispositif est conçu pour une plage de température de fonctionnement de -20°C à +80°C et une plage de stockage de -40°C à +85°C. Une spécification clé pour l'assemblage est la condition de soudage par refusion infrarouge, évaluée pour une température de crête de 260°C pendant 10 secondes, conforme aux profils de soudure sans plomb courants.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les caractéristiques électriques et optiques sont mesurées dans des conditions de test standard à Ta=25°C et un courant direct (IF) de 5 mA. Pour la LED blanche, l'intensité lumineuse (Iv) varie d'un minimum de 28,0 mcd à un maximum de 112,0 mcd. La LED jaune a une plage Iv inférieure, de 7,1 mcd à 71,0 mcd. L'angle de vision typique (2θ1/2) pour les deux couleurs est de 130 degrés, offrant un large diagramme d'émission adapté à la diffusion du rétroéclairage. La tension directe (VF) est typiquement de 2,55 V pour le blanc (max 3,15 V) et de 2,0 V pour le jaune (max 2,4 V). Le courant inverse (IR) est limité à un maximum de 10 µA sous une tension inverse (VR) de 5 V ; il est crucial de noter que le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse. Les caractéristiques optiques de la LED jaune sont en outre définies par une longueur d'onde d'émission de crête typique (λP) de 591 nm, une longueur d'onde dominante (λd) de 590 nm et une demi-largeur spectrale (Δλ) de 15 nm. Les coordonnées de chromaticité sont typiquement x=0,3, y=0,3 sur le diagramme CIE 1931 pour les conditions de test spécifiées.

3. Explication du système de tri

Le produit utilise un système de tri complet pour catégoriser les LED en fonction de paramètres de performance clés, garantissant l'homogénéité au sein d'un lot de production. Ceci est essentiel pour les applications nécessitant une couleur et une luminosité uniformes.

3.1 Tri par tension directe (VF) pour la LED blanche

Les LED blanches sont triées en trois catégories VF (A, B, C) en fonction de leur tension directe à IF=5 mA. La catégorie A couvre 2,55 V à 2,75 V, la B couvre 2,75 V à 2,95 V et la C couvre 2,95 V à 3,15 V. Une tolérance de ±0,1 V est appliquée à chaque catégorie.

3.2 Tri par intensité lumineuse (Iv)

Des tables de tri Iv distinctes existent pour les LED blanche et jaune. Pour le blanc : Catégorie N (28,0-45,0 mcd), Catégorie P (45,0-71,0 mcd), Catégorie Q (71,0-112,0 mcd). Pour le jaune : Catégorie K (7,10-11,2 mcd), Catégorie L (11,2-18,0 mcd), Catégorie M (18,0-28,0 mcd), Catégorie N (28,0-45,0 mcd), Catégorie P (45,0-71,0 mcd). Une tolérance de ±15 % est appliquée à chaque catégorie d'intensité.

3.3 Tri par teinte (Chromaticité)

Le tri par teinte, applicable à la couleur de LED concernée, utilise les coordonnées de chromaticité CIE 1931. Six catégories sont définies (S1 à S6), chacune spécifiant une zone quadrilatère sur le graphique des coordonnées (x, y). Les coordonnées de chaque coin de ces quadrilatères sont précisément listées dans la fiche technique. Une tolérance de ±0,01 est appliquée à chaque coordonnée de la catégorie de teinte.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence aux courbes de caractéristiques électriques et optiques typiques, essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions non standard. Bien que les graphiques spécifiques ne soient pas reproduits dans le texte fourni, ils incluent généralement la relation entre le courant direct (IF) et la tension directe (VF), qui est non linéaire et cruciale pour la conception du circuit de commande. Une autre courbe standard montre l'intensité lumineuse (Iv) en fonction du courant direct (IF), illustrant comment la sortie évolue avec le courant de commande et mettant en évidence la baisse d'efficacité à des courants plus élevés. La relation entre l'intensité lumineuse et la température ambiante est également critique, car la sortie de la LED diminue généralement avec l'augmentation de la température de jonction. Pour la LED jaune, un graphique de distribution spectrale montrerait typiquement l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde, centrée autour du pic de 590-591 nm, avec la demi-largeur de 15 nm définissant la pureté de la couleur.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du dispositif et brochage

La LED est conforme à un contour de boîtier standard EIA. La lentille latérale est une caractéristique mécanique clé. L'affectation des broches est clairement définie : la broche C2 est pour la puce InGaN verte/blanche, et la broche C1 est pour la puce AlInGaP jaune. Toutes les dimensions du dessin du boîtier sont en millimètres, avec une tolérance standard de ±0,10 mm sauf indication contraire. Ces données dimensionnelles précises sont nécessaires pour créer des empreintes de PCB précises et assurer un ajustement correct lors de l'assemblage.

5.2 Conception suggérée des pastilles de soudure et polarité

La fiche technique fournit les dimensions suggérées des pastilles de soudure pour assurer une soudure fiable et un bon alignement pendant la refusion. Elle indique également la direction de soudure suggérée par rapport à l'orientation de la bobine, ce qui peut aider à optimiser le processus de placement. L'identification correcte de la polarité lors du placement est vitale, car une installation inversée empêchera la LED de s'allumer.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Processus de soudage par refusion

Le dispositif est entièrement compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR). La condition maximale absolue est de 260°C pendant 10 secondes. Un profil de refusion suggéré est sous-entendu, incluant généralement une zone de préchauffage, une zone de stabilisation thermique, une zone de refusion avec une température de crête et un temps au-dessus du liquidus (TAL) contrôlés, et une zone de refroidissement contrôlée. Respecter un profil ne dépassant pas la limite de 260°C/10s est crucial pour éviter d'endommager la lentille en époxy de la LED et les fils de connexion internes.

6.2 Nettoyage et manipulation

Le nettoyage doit être effectué avec précaution. Seuls les produits chimiques spécifiés doivent être utilisés. La fiche technique recommande l'immersion dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute si un nettoyage est nécessaire. Des produits chimiques non spécifiés peuvent endommager le matériau du boîtier. Une note de manipulation critique souligne la protection contre les décharges électrostatiques (ESD). Bien que pas toujours considérées comme très sensibles aux ESD comme certaines puces, les LED peuvent être endommagées par l'électricité statique et les surtensions. Il est recommandé d'utiliser un bracelet antistatique ou des gants antistatiques, et de s'assurer que tout l'équipement est correctement mis à la terre.

6.3 Conditions de stockage

Les conditions de stockage diffèrent selon que l'emballage sensible à l'humidité est scellé ou ouvert. Lorsque le sachet scellé d'origine (avec dessiccant) est intact, les LED doivent être stockées à ≤30°C et ≤90% d'Humidité Relative (HR) et utilisées dans l'année. Une fois le sachet étanche à l'humidité ouvert, l'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C ou 60% HR. Il est fortement recommandé que les dispositifs retirés de leur emballage d'origine soient soumis à une refusion IR dans la semaine. Pour un stockage à plus long terme hors du sachet d'origine, ils doivent être conservés dans un récipient scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur purgé à l'azote pour éviter l'absorption d'humidité, qui peut provoquer l'effet \"pop-corn\" pendant la refusion.

7. Conditionnement et informations de commande

Le produit est fourni au format bande et bobine compatible avec l'assemblage automatisé. La largeur de la bande est de 8 mm. Les bobines ont un diamètre de 7 pouces et contiennent typiquement 3000 pièces par bobine. Pour les quantités de commande qui ne sont pas des multiples de 3000, une quantité d'emballage minimale de 500 pièces est spécifiée pour les restes. Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA 481. Les notes de qualité clés pour la bobine incluent : les emplacements de composants vides sont scellés avec un ruban de couverture, et le nombre maximum de composants (lampes) manquants consécutifs sur la bobine est de deux.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application cibles

L'application principale et conçue pour le LTW-326DSKS-5A est celle de source lumineuse latérale pour les unités de rétroéclairage LCD (BLU) dans l'électronique grand public et industrielle. Cela inclut les moniteurs, téléviseurs, écrans d'ordinateurs portables, tableaux de bord et signalétiques. La lentille latérale est spécifiquement conçue pour coupler efficacement la lumière dans le bord d'une plaque guide de lumière (LGP), qui distribue ensuite la lumière uniformément sur la zone d'affichage à l'aide de micro-structures ou de motifs diffuseurs.

8.2 Considérations de conception de circuit

Les concepteurs doivent mettre en œuvre des mécanismes de limitation de courant appropriés, car les LED sont des dispositifs à commande de courant. Une simple résistance en série est courante pour les applications à faible courant, mais des pilotes à courant constant sont recommandés pour une meilleure stabilité et longévité, surtout lorsque l'uniformité de la luminosité est critique. Le circuit doit respecter les valeurs maximales absolues pour le courant direct, la tension inverse et la dissipation de puissance. La gestion thermique est également importante ; bien que le boîtier lui-même dissipe la chaleur, s'assurer d'une surface de cuivre de PCB ou de vias thermiques adéquats peut aider à maintenir une température de jonction plus basse, préservant ainsi la sortie lumineuse et la durée de vie du dispositif.

8.3 Considérations de conception optique

L'angle de vision de 130 degrés doit être pris en compte dans la conception optique du système de guide de lumière et de diffuseur. La distance entre la surface d'émission de la LED et le bord de la plaque guide de lumière, ainsi que l'utilisation de ruban réfléchissant autour de la LED, peuvent avoir un impact significatif sur l'efficacité de couplage et la formation de points chauds. L'utilisation d'une LED bicolore (blanche et jaune) dans ce boîtier suggère des applications où un mélange de couleurs ou un réglage spécifique de la température de couleur pourrait être requis, contrôlé en pilotant les deux puces indépendamment.

9. Comparaison et différenciation technique

La caractéristique différenciante clé de ce composant est sa géométrie de lentille latérale combinée à une configuration à double puce (blanche/jaune) dans un format CMS standard. Comparées aux LED à émission supérieure, les émetteurs latéraux sont intrinsèquement mieux adaptés aux applications de rétroéclairage par les bords car ils dirigent la lumière dans le plan du guide de lumière plutôt que perpendiculairement, réduisant ainsi les pertes optiques. L'intégration de deux couleurs permet une flexibilité de conception non disponible dans les boîtiers à émission latérale monochrome. L'utilisation d'InGaN pour le blanc et d'AlInGaP pour le jaune représente des technologies semi-conductrices standard et fiables pour ces couleurs respectives, offrant une bonne efficacité et stabilité.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je piloter les puces blanche et jaune simultanément à leur courant continu maximal de 20 mA chacune ?

R : Oui, mais vous devez considérer la dissipation de puissance totale. La puce blanche dissipe jusqu'à 72 mW et la puce jaune jusqu'à 48 mW, totalisant 120 mW. La conception thermique du PCB doit gérer cette charge thermique combinée.

Q : Quel est le but des codes de tri ?

R : Le tri assure la cohérence électrique et optique. Pour un rétroéclairage uniforme, vous spécifieriez typiquement des LED des mêmes catégories Iv et Teinte pour éviter les variations visibles de luminosité ou de couleur sur l'affichage.

Q : La fiche technique mentionne une valeur de \"courant direct de crête\". Puis-je l'utiliser pour la gradation PWM ?

R : Oui, la valeur de courant de crête (100 mA pour le blanc, 80 mA pour le jaune sous un cycle de service de 1/10, impulsion de 0,1 ms) permet une suralimentation brève, qui peut être utilisée dans certains schémas de gradation PWM pour obtenir une plage dynamique plus large. Cependant, le courant moyen dans le temps doit toujours respecter la valeur nominale du courant continu direct, et le circuit de commande doit être soigneusement conçu pour délivrer des impulsions de courant propres et rapides.

Q : À quel point le délai de refusion d'une semaine après ouverture du sachet barrière à l'humidité est-il critique ?

R : C'est une recommandation forte pour prévenir les défauts induits par l'humidité. Si le délai est dépassé, les LED doivent être séchées (baked) selon le profil de niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) approprié avant la refusion pour éliminer l'humidité absorbée.

11. Exemple d'application pratique

Un cas d'utilisation typique est dans un écran tactile industriel de 7 pouces. La conception nécessite un rétroéclairage latéral avec une haute uniformité et une température de couleur spécifique. L'ingénieur sélectionne la LED LTW-326DSKS-5A. Il conçoit un PCB avec 12 LED placées le long du bord inférieur du logement de l'écran. La disposition des pastilles de soudure suit les dimensions suggérées par la fiche technique. Un circuit intégré pilote à courant constant est sélectionné pour fournir un courant stable de 5 mA à chaque chaîne de LED. Pour obtenir le point blanc souhaité de 4500K, le concepteur décide de ne piloter que les puces InGaN blanches. Il spécifie toutes les LED de la catégorie de Teinte S3 et de la catégorie d'Intensité lumineuse P pour assurer la cohérence de couleur et de luminosité. Pendant l'assemblage, le conditionnement en bande et bobine est utilisé avec une machine de placement automatisée. La carte subit un processus de refusion sans plomb avec une température de crête soigneusement contrôlée en dessous de 260°C. Après l'assemblage, la plaque guide de lumière et les films optiques sont assemblés par-dessus, résultant en un rétroéclairage lumineux et uniforme pour l'écran LCD.

12. Introduction au principe technologique

Le dispositif fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans les matériaux semi-conducteurs. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n de la puce LED, des électrons et des trous sont injectés dans la région active où ils se recombinent. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. La puce InGaN a une bande interdite plus large, conçue pour émettre de la lumière bleue. Cette lumière bleue excite ensuite un revêtement de phosphore à l'intérieur du boîtier, qui convertit une partie de la lumière bleue en longueurs d'onde plus longues (jaune, rouge), résultant en la perception de lumière blanche - une méthode connue sous le nom de blanc converti par phosphore. La puce AlInGaP a une bande interdite plus étroite, émettant directement de la lumière dans la région jaune/ambre du spectre sans nécessiter de conversion par phosphore. La lentille latérale est faite d'époxy ou de silicone moulé qui façonne le diagramme de sortie lumineuse.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance dans le rétroéclairage des LCD, en particulier dans l'électronique grand public, est à la miniaturisation et à une efficacité accrue. Cela stimule le développement de LED avec une efficacité lumineuse plus élevée (plus de lumens par watt), permettant d'utiliser moins de LED ou des courants de commande plus faibles pour obtenir la même luminosité, économisant ainsi de l'énergie et réduisant la chaleur. Il y a aussi une tendance vers une meilleure couverture de la gamme de couleurs, utilisant souvent des LED avec des spectres d'émission plus étroits ou combinant plusieurs couleurs primaires (RVB). Bien que ce produit spécifique utilise une combinaison blanc+jaune, d'autres solutions pourraient utiliser une LED bleue + phosphore rouge ou plusieurs puces monochromatiques. Pour les écrans très fins, le couplage optique précis de la LED à émission latérale avec des plaques guide de lumière de plus en plus minces reste un défi d'ingénierie clé. De plus, l'essor des rétroéclairages Mini-LED directs, qui utilisent des réseaux de très petites LED à émission supérieure derrière le panneau, représente une voie technologique alternative pour les affichages à haute plage dynamique (HDR), bien que les solutions à éclairage latéral comme celle que cette LED permet restent dominantes pour les applications sensibles au coût et limitées en espace.