Fiche technique de la LED SMD latérale LTST-S110TGKT - Dimensions du boîtier - Tension directe 3,2V - Intensité lumineuse jusqu'à 450mcd - Vert 530nm - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes pour une LED SMD (Dispositif à Montage en Surface) à émission latérale. Le composant est conçu pour des applications nécessitant un large angle de vision et une haute luminosité à partir d'un boîtier compact à émission latérale. Il utilise une puce semi-conductrice InGaN (Nitrure d'Indium et de Gallium) pour produire une lumière verte, offrant un équilibre entre efficacité et performance adapté aux assemblages électroniques modernes.

La LED est conditionnée sur une bande de 8 mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, la rendant entièrement compatible avec les équipements automatisés de prélèvement et de placement à grande vitesse utilisés dans la fabrication en série. Sa conception respecte le conditionnement standard EIA (Electronic Industries Alliance), garantissant une large compatibilité au sein de l'industrie.

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 dispositif. Ces valeurs sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C et ne doivent en aucun cas être dépassées en conditions de fonctionnement.

• Dissipation de puissance (Pd) :76 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser ses limites thermiques.
• Courant direct de crête (IFP) :100 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 puce.
• Courant direct continu (IF) :20 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement fiable à long terme.
• Plage de température de fonctionnement :-20°C à +80°C. Le dispositif est garanti de fonctionner dans cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage :-30°C à +100°C. Le dispositif peut être stocké sans dégradation dans ces limites.
• Condition de soudage par refusion infrarouge :Température de crête de 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Ceci définit la tolérance du profil thermique pour les procédés d'assemblage à brasure sans plomb.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les caractéristiques de fonctionnement typiques sont mesurées à Ta=25°C avec un courant direct (IF) de 20 mA, sauf indication contraire. Ces paramètres définissent la performance attendue en utilisation normale.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend d'un minimum de 71,0 mcd à un maximum de 450,0 mcd. L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la courbe de réponse photopique (œil humain) CIE. La valeur réelle pour une unité spécifique dépend de son code de tri (voir Section 3).
• Angle de vision (2θ1/2) :130 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité lumineuse chute à la moitié de sa valeur sur l'axe central (0°). Un large angle de vision de 130° rend cette LED adaptée aux applications de rétroéclairage et d'indicateur où la lumière doit être visible depuis le côté.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λP) :530 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance spectrale de sortie de la LED est à son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λd) :525 nm. Elle est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente la longueur d'onde unique qui décrit le mieux la couleur perçue de la lumière émise. C'est une représentation plus précise de la couleur que la longueur d'onde de crête.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :35 nm. Ce paramètre indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise, mesurée comme la largeur à mi-hauteur (FWHM) du spectre d'émission.
• Tension directe (VF) :Typiquement 3,20 V, avec une plage de 2,80 V (Min) à 3,60 V (Max) à IF=20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la LED en fonctionnement.
• Courant inverse (IR) :10 μA (Max) lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée. Il est crucial de noter que cette LED n'est pas conçue pour fonctionner en polarisation inverse ; cette condition de test est uniquement pour la caractérisation du courant de fuite.

3. Explication du système de tri (Binning)

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en catégories de performance basées sur des paramètres clés. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de couleur, de luminosité et de tension.

3.1 Tri par tension directe

Les unités sont catégorisées par leur tension directe (VF) à 20mA. La tolérance au sein de chaque catégorie est de +/-0,1V.

• Catégorie D7 :VF = 2,80V - 3,00V
• Catégorie D8 :VF = 3,00V - 3,20V
• Catégorie D9 :VF = 3,20V - 3,40V
• Catégorie D10 :VF = 3,40V - 3,60V

3.2 Tri par intensité lumineuse

Les unités sont triées par leur intensité lumineuse (Iv) à 20mA. La tolérance au sein de chaque catégorie est de +/-15%.

• Catégorie Q :Iv = 71,0 mcd - 112,0 mcd
• Catégorie R :Iv = 112,0 mcd - 180,0 mcd
• Catégorie S :Iv = 180,0 mcd - 280,0 mcd
• Catégorie T :Iv = 280,0 mcd - 450,0 mcd

3.3 Tri par longueur d'onde dominante

Les unités sont catégorisées par leur longueur d'onde dominante (λd) à 20mA. La tolérance au sein de chaque catégorie est de +/-1nm, garantissant une cohérence de couleur stricte.

• Catégorie AP :λd = 520,0 nm - 525,0 nm
• Catégorie AQ :λd = 525,0 nm - 530,0 nm
• Catégorie AR :λd = 530,0 nm - 535,0 nm

La sélection dans des catégories spécifiques permet un appariement de couleur précis et une uniformité de luminosité dans les applications multi-LED, telles que les affichages ou les réseaux de rétroéclairage.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des courbes graphiques spécifiques soient référencées dans la fiche technique (par exemple, Figure 1 pour la distribution spectrale, Figure 5 pour l'angle de vision), leurs implications typiques sont analysées ici. Ces courbes sont essentielles pour comprendre le comportement du dispositif dans des conditions variables.

Courant direct vs Intensité lumineuse (Courbe I-Iv) :L'intensité lumineuse d'une LED est directement proportionnelle au courant direct, suivant généralement une relation quasi-linéaire dans la plage de fonctionnement recommandée. Dépasser le courant continu maximal augmentera non seulement la luminosité de manière non linéaire, mais générera également une chaleur excessive, réduisant potentiellement la durée de vie et décalant la longueur d'onde dominante.

Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V) :La caractéristique I-V d'une LED est exponentielle. Une petite augmentation de la tension au-delà de la tension directe typique (par exemple, 3,2V) peut provoquer une augmentation importante et potentiellement dommageable du courant si elle n'est pas correctement limitée par un circuit de pilotage ou une résistance série.

Dépendance à la température :La performance des LED est sensible à la température. Lorsque la température de jonction augmente :

• L'intensité lumineuse diminue.Des températures plus élevées entraînent une réduction de l'efficacité quantique interne, conduisant à une puissance lumineuse plus faible pour le même courant de pilotage.
• La tension directe diminue.La bande interdite du semi-conducteur se rétrécit légèrement avec la température, réduisant la tension requise pour atteindre un courant donné.
• La longueur d'onde dominante se décale.Typiquement, pour les LED vertes à base d'InGaN, la longueur d'onde peut se décaler légèrement vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge) à mesure que la température augmente, affectant la perception de la couleur.

Ces facteurs soulignent l'importance d'une gestion thermique appropriée dans la conception du PCB.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier

La LED présente un boîtier SMD à émission latérale. Toutes les dimensions critiques, y compris la longueur, la largeur, la hauteur du corps et les positions des broches, sont fournies dans les dessins de la fiche technique avec une tolérance générale de ±0,10 mm (0,004"). Cette précision garantit un placement et un soudage fiables par les machines automatisées.

5.2 Empreinte de soudure et polarité

La fiche technique inclut une empreinte de soudure suggérée pour la conception du PCB. Respecter ces recommandations est crucial pour obtenir une soudure fiable et un alignement correct. Le composant possède un marquage de polarité (généralement un indicateur de cathode sur le corps du boîtier). L'orientation correcte doit être observée pendant l'assemblage, car l'application d'une tension inverse peut endommager instantanément la LED.

5.3 Spécifications de la bande et de la bobine

Le dispositif est fourni sur une bande porteuse emboutie avec une bande de protection, enroulée sur des bobines de 7 pouces (178 mm) de diamètre. La quantité standard par bobine est de 3000 pièces. Les spécifications clés de la bande incluent le pas des alvéoles, la largeur de la bande et les dimensions de la bobine, conçues pour être conformes aux normes ANSI/EIA-481-1-A pour les équipements de manutention automatique.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion infrarouge (IR) suggéré pour les procédés de soudure sans plomb est fourni. Les paramètres clés incluent :

• Zone de préchauffage :150°C à 200°C, avec un temps de préchauffage maximum de 120 secondes pour chauffer progressivement la carte et les composants, activer la flux et minimiser le choc thermique.
• Température de crête :Maximum de 260°C. Le composant ne doit pas être exposé à des températures supérieures à cette limite.
• Temps au-dessus du liquidus (TAL) :Le temps pendant lequel la soudure est à l'état fondu est critique pour la formation du joint. Le profil suggère un maximum de 10 secondes à la température de crête, et la refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.

Ce profil est basé sur les normes JEDEC et sert de cible générique ; les profils finaux doivent être validés pour des conceptions de PCB, des pâtes à souder et des caractéristiques de four spécifiques.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est requise :

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Temps de soudage :Maximum 3 secondes par joint de soudure.
• Fréquence :Ne doit être effectué qu'une seule fois pour éviter les contraintes thermiques sur le boîtier plastique et les connexions internes par fil.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est requis, seuls les solvants spécifiés doivent être utilisés pour éviter d'endommager la lentille plastique et le boîtier de la LED. Les agents de nettoyage recommandés sont à base d'alcool, comme l'alcool éthylique ou l'alcool isopropylique (IPA). La LED doit être immergée à température ambiante normale pendant moins d'une minute. Les nettoyants chimiques agressifs ou non spécifiés doivent être évités.

6.4 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont sensibles aux décharges électrostatiques (ESD) et aux surtensions. Des précautions de manipulation sont obligatoires :

• Utiliser un bracelet antistatique relié à la terre ou des gants antistatiques lors de la manipulation des dispositifs.
• S'assurer que tous les postes de travail, équipements et outils sont correctement mis à la terre.
• Stocker et transporter les composants dans un emballage de protection ESD.

7. Conditions de stockage et de manipulation

Un stockage approprié est vital pour maintenir la soudabilité et la fiabilité du dispositif, en particulier pour les boîtiers SMD sensibles à l'humidité.

• Emballage scellé :Les LED dans leur sachet barrière à l'humidité d'origine, non ouvert (avec dessiccant), doivent être stockées à ≤30°C et ≤90% d'humidité relative (HR). La durée de conservation recommandée dans ces conditions est d'un an.
• Emballage ouvert :Une fois le sachet barrière à l'humidité ouvert, l'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 60% HR. Il est fortement recommandé de terminer le processus de soudage par refusion IR dans la semaine suivant l'ouverture.
• Stockage prolongé (ouvert) :Pour un stockage au-delà d'une semaine, les composants doivent être placés dans un conteneur scellé avec un dessiccant frais ou dans un dessiccateur purgé à l'azote.
• Séchage (Baking) :Si les composants ont été exposés aux conditions ambiantes pendant plus d'une semaine, un processus de séchage (environ 60°C pendant au moins 20 heures) est recommandé avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Le profil d'émission latérale et le large angle de vision rendent cette LED idéale pour plusieurs applications :

• Indicateurs d'état sur panneaux verticaux :Parfait pour les équipements où le PCB est monté perpendiculairement à la ligne de vision de l'utilisateur, comme dans le matériel réseau, les tables de mixage audio ou les panneaux de contrôle industriel.
• Rétroéclairage par la tranche :Peut être utilisé pour éclairer des guides de lumière dans de petits affichages, claviers ou panneaux décoratifs depuis le côté, créant une lueur uniforme.
• Électronique grand public :Voyants lumineux dans les smartphones, tablettes, ordinateurs portables, consoles de jeux et appareils électroménagers.
• Éclairage intérieur automobile :Pour les voyants d'état intérieurs non critiques, à condition que les exigences de température de fonctionnement et de fiabilité soient respectées.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Pilotez toujours la LED avec une source de courant constant ou une résistance de limitation de courant en série. La valeur de la résistance peut être calculée à l'aide de la formule : R = (Valim - VF) / IF, où VF est la tension directe typique ou maximale de la fiche technique pour garantir un fonctionnement sûr dans toutes les conditions.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible (76 mW), assurer une surface de cuivre adéquate autour des plots de soudure sur le PCB aide à dissiper la chaleur, maintenant les performances et la longévité de la LED, en particulier dans des ambiances à haute température ou des espaces confinés.
• Conception optique :Prenez en compte l'angle de vision de 130° lors de la conception de guides de lumière, lentilles ou diffuseurs pour capturer et diriger efficacement la lumière émise.
• Protection ESD :Dans les applications sujettes aux événements ESD, envisagez d'ajouter des diodes de suppression de tension transitoire (TVS) ou d'autres circuits de protection sur les lignes de pilotage de la LED.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED SMD standard à émission par le dessus, cette variante latérale offre un avantage distinct dans les applications où l'espace sur la face supérieure de la carte est limité ou où la lumière doit être dirigée horizontalement. Ses principaux points de différenciation incluent :

• Direction d'émission :La sortie lumineuse principale provient du côté du boîtier, et non du dessus.
• Large angle de vision :L'angle de vision de 130° est généralement plus large que celui de nombreuses LED à émission par le dessus, offrant un champ de visibilité plus étendu.
• Compatibilité :Maintient une compatibilité totale avec les processus d'assemblage SMD standard (soudage par refusion, prélèvement et placement), contrairement à certains émetteurs latéraux spécialisés qui peuvent nécessiter un assemblage manuel.
• Technologie InGaN :L'utilisation de l'InGaN pour la lumière verte offre une efficacité plus élevée et une meilleure stabilité des performances par rapport aux technologies plus anciennes comme l'AlInGaP pour certaines longueurs d'onde vertes.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

La Longueur d'onde de crête (λP)est la longueur d'onde unique à laquelle la LED émet le plus de puissance optique.La Longueur d'onde dominante (λd)est calculée à partir des coordonnées de couleur CIE et représente la couleur perçue. Pour les LED monochromatiques comme cette LED verte, elles sont souvent proches, mais λd est le paramètre le plus pertinent pour la spécification de la couleur dans les applications centrées sur l'humain.

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

No.La tension directe d'une LED a un coefficient de température négatif et varie d'une unité à l'autre (comme le montre le tri). La connecter directement à une source de tension, même correspondant à sa VF typique, entraînera un flux de courant non contrôlé, dépassant probablement la valeur maximale absolue et détruisant instantanément le dispositif. Une résistance série ou un pilote à courant constant est obligatoire.

10.3 Pourquoi existe-t-il un système de tri, et quel tri dois-je choisir ?

Le système de tri tient compte des variations naturelles de la fabrication des semi-conducteurs. Il vous permet de sélectionner des composants répondant à vos besoins spécifiques :

• Choisissez une catégorie spécifique deLongueur d'onde dominante (AP, AQ, AR)pour une cohérence de couleur stricte entre plusieurs LED dans un affichage.
• Choisissez une catégorie supérieure d'Intensité lumineuse (S, T)si la luminosité maximale est la priorité.
• Choisissez une catégorie spécifique deTension directe (D7-D10)si vous concevez pour des marges de tension d'alimentation très précises.

Pour la plupart des applications générales, spécifier une plage (par exemple, Catégorie AQ pour la couleur, Catégorie R ou S pour l'intensité) est suffisant et économique.

10.4 Comment interpréter la condition de soudage "260°C pendant 10 secondes" ?

Cela signifie que pendant le processus de soudage par refusion, la température mesurée au niveau des broches ou du corps de la LED ne doit pas dépasser 260°C. De plus, la durée pendant laquelle la température est à ou près de ce pic (généralement à moins de 5-10°C du pic) ne doit pas dépasser 10 secondes. Dépasser ces limites peut endommager le boîtier plastique, la fixation interne de la puce ou les connexions par fil.

11. Étude de cas pratique de conception

Scénario :Conception d'un indicateur d'état pour un dispositif médical portable. Le PCB est monté verticalement à l'intérieur d'un boîtier mince. L'indicateur doit être clairement visible sous un large angle et présenter une couleur verte uniforme.

Mise en œuvre :

1. Sélection du composant :Cette LED latérale est choisie. Pour garantir la cohérence de la couleur, la conception spécifie la Catégorie AQ (Longueur d'onde dominante 525-530nm). Pour une luminosité adéquate, la Catégorie S (180-280 mcd) est sélectionnée.
2. Conception du circuit :Le dispositif est alimenté par un rail système 5V. Une résistance série est calculée en utilisant la VF maximale de la fiche technique pour la sécurité : R = (5V - 3,6V) / 0,020A = 70 Ohms. La valeur standard la plus proche de 68 Ohms est sélectionnée, résultant en un courant d'environ (5V - 3,2V)/68Ω ≈ 26,5mA, légèrement supérieur au 20mA typique mais toujours dans la limite du courant continu maximal absolu. Un MOSFET petit signal peut être ajouté pour le contrôle par microcontrôleur.
3. Conception du PCB :L'empreinte de soudure suggérée de la fiche technique est utilisée. Des zones de cuivre supplémentaires avec thermoréduction sont ajoutées aux plots de cathode et d'anode pour aider à la dissipation thermique sans rendre la reprise manuelle difficile.
4. Intégration optique :Un simple guide de lumière en plastique moulé est conçu pour canaliser la lumière émise latéralement vers un petit orifice sur le panneau avant du dispositif. L'angle de vision de 130° de la LED assure un couplage efficace dans le guide de lumière.
5. Assemblage :Les LED sont conservées dans leurs sachets scellés jusqu'à juste avant l'utilisation. Le PCB assemblé subit un soudage par refusion en utilisant un profil validé qui reste dans la limite de 260°C pendant 10 secondes.

Cette approche aboutit à un indicateur d'état fiable, uniforme et lumineux adapté à l'application.

12. Introduction au principe technologique

Cette LED est basée sur la technologie semi-conductrice InGaN (Nitrure d'Indium et de Gallium). Le principe de base est l'électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n du semi-conducteur, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région active (le puits quantique). Là, les électrons se recombinent avec les trous, libérant de l'énergie 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, qui à son tour est contrôlée par la composition précise de l'alliage InGaN (le rapport Indium/Gallium). Une teneur en indium plus élevée décale généralement l'émission vers des longueurs d'onde plus longues (par exemple, vert, plutôt que bleu). Le boîtier à émission latérale est réalisé en montant la puce semi-conductrice sur le côté dans la cavité du cadre de broches, de sorte que sa surface émissive principale soit orientée vers l'extérieur à travers le côté de la lentille plastique moulée, et non vers le haut.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

Le marché des LED SMD continue d'évoluer avec plusieurs tendances claires :

• Efficacité accrue (lm/W) :Les améliorations continues en science des matériaux et en conception de puces produisent plus de lumière par unité de puissance électrique, réduisant la consommation d'énergie et la charge thermique.
• Miniaturisation :Les boîtiers continuent de rétrécir (par exemple, des tailles métriques 0603 à 0402 puis 0201) tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques, permettant des conceptions électroniques plus denses et compactes.
• Cohérence de couleur et tri améliorés :Les progrès dans la croissance épitaxiale et le contrôle de fabrication conduisent à des distributions de paramètres plus serrées, réduisant le besoin d'un tri étendu et améliorant le rendement.
• Fiabilité et durée de vie accrues :Les améliorations des matériaux de boîtier (par exemple, plastiques haute température, fixation de puce robuste) et de la technologie des puces prolongent les durées de vie opérationnelles, rendant les LED adaptées à des applications automobiles, industrielles et médicales plus exigeantes.
• Solutions intégrées :Croissance des LED avec pilotes intégrés (circuits intégrés à courant constant), fonctionnalités de protection (ESD, surtension) ou même des microcontrôleurs pour des applications RVB adressables (par exemple, LED de type WS2812).

Bien que cette fiche technique spécifique représente un produit mature et fiable, les nouvelles générations refléteraient probablement ces tendances avec de meilleures métriques de performance et potentiellement des facteurs de forme plus petits.