Fiche technique LED SMD LTST-C990NRKT-PO - Rouge AlInGaP - 20mA - 900-2240mcd - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une lampe LED pour montage en surface (SMD). Ce composant est conçu pour l'assemblage automatisé sur circuit imprimé (PCB), avec un facteur de forme miniature idéal pour les applications à espace limité. Sa fonction principale est de servir d'indicateur visuel ou de source de rétroéclairage dans une large gamme d'équipements électroniques.

1.1 Avantages clés et marché cible

Cette LED offre plusieurs avantages majeurs pour la fabrication électronique moderne. Elle utilise une puce AlInGaP (Phosphure d'Aluminium Indium Gallium) Ultra Brillante, offrant une haute efficacité lumineuse pour l'émission rouge. Le composant est conditionné sur bande de 8 mm enroulée sur bobines de 7 pouces de diamètre, conforme aux normes EIA, le rendant entièrement compatible avec les équipements automatiques de placement à grande vitesse. De plus, il est conçu pour résister aux processus standards de soudage par refusion infrarouge (IR) couramment utilisés dans les lignes d'assemblage sans plomb, assurant une fixation fiable sur le PCB. Le produit est conforme à la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).

Les applications cibles sont vastes, englobant les équipements de télécommunication, les périphériques de bureau, les appareils électroménagers et les systèmes de contrôle industriel. Les utilisations spécifiques incluent le rétroéclairage de claviers, les voyants d'état, l'intégration dans des micro-écrans et l'éclairage général de signaux ou symboles.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section détaille les limites absolues et les caractéristiques opérationnelles de la LED. Tous les paramètres sont définis à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire.

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (Pd) :62,5 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct de crête (I_F(PEAK)) :60 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, typiquement spécifié en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0,1 ms) pour gérer le stress thermique.
• Courant direct continu (I_F) :25 mA. C'est le courant maximal recommandé pour un fonctionnement continu.
• Tension inverse (V_R) :5 V. L'application d'une tension inverse supérieure à cette valeur peut provoquer un claquage et une défaillance.
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C. La plage de température ambiante pour laquelle la LED est conçue pour fonctionner.
• Plage de température de stockage :-40°C à +85°C. La plage de température pour le stockage hors fonctionnement.
• Condition de soudage infrarouge :260°C pendant 10 secondes. Le profil thermique maximal que le boîtier peut supporter pendant le soudage par refusion.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés dans des conditions de test standard.

• Intensité lumineuse (I_V) :900,0 - 2240,0 mcd (millicandela). Mesurée à un courant direct (I_F) de 20mA. L'intensité est mesurée à l'aide d'une combinaison capteur/filtre qui approxime la courbe de réponse photopique (œil CIE). La large plage indique qu'un système de classement est utilisé (voir Section 4).
• Angle de vision (2θ_1/2) :75 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de la valeur mesurée sur l'axe central (0°). Un angle de 75 degrés fournit un cône de vision relativement large.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :639 nm (nanomètres). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance de la lumière émise est à son maximum.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :624,0 - 632,0 nm. Elle est dérivée du diagramme de chromaticité CIE et représente la couleur perçue de la LED, qui se situe dans la région rouge du spectre.
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :20 nm. Cela indique la largeur de bande spectrale, mesurée comme la largeur à mi-hauteur (FWHM) du pic d'émission. Une valeur de 20 nm est typique pour une LED rouge monochromatique AlInGaP.
• Tension directe (V_F) :1,7 - 2,5 V. La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée à 20mA. Cette plage tient compte de la variance normale de fabrication de la puce semi-conductrice.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (max). Le faible courant de fuite qui circule lorsque la tension inverse maximale (5V) est appliquée.

3. Explication du système de classement

Pour garantir la cohérence dans les applications, les LED sont triées (classées) après fabrication en fonction de paramètres optiques clés.

3.1 Classement par intensité lumineuse

Le principal paramètre de classement pour cette LED est son intensité lumineuse. Le produit est catégorisé en plusieurs classes, chacune avec une valeur d'intensité minimale et maximale définie lorsqu'elle est alimentée à 20mA. Le code de classe, imprimé sur la bobine ou l'emballage, permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une luminosité cohérente pour leur application. La tolérance au sein de chaque classe est de +/- 15%. La liste des classes est la suivante :

• Code de classe V2 :900,0 - 1120,0 mcd
• Code de classe W1 :1120,0 - 1400,0 mcd
• Code de classe W2 :1400,0 - 1800,0 mcd
• Code de classe X1 :1800,0 - 2240,0 mcd

Sélectionner une classe supérieure (par exemple, X1) garantit une luminosité minimale plus élevée, ce qui est crucial pour les applications nécessitant une visibilité uniforme élevée ou lorsque le courant d'alimentation peut être limité.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques fournissent une compréhension plus approfondie du comportement de la LED dans différentes conditions. Les courbes typiques incluses dans la fiche technique illustrent la relation entre les paramètres clés.

4.1 Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V)

Cette courbe montre la relation non linéaire entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Le 'coude' de la courbe, typiquement autour de 1,7V à 2,0V pour ce composant, est l'endroit où la LED commence à émettre de la lumière de manière significative. Au-dessus de ce coude, une faible augmentation de la tension provoque une forte augmentation du courant. Par conséquent, les LED sont toujours pilotées avec un mécanisme de limitation de courant, et non avec une source de tension fixe.

4.2 Intensité lumineuse vs Courant direct

Ce graphique démontre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant d'alimentation. Pour la plupart des LED, la relation est approximativement linéaire dans la plage de fonctionnement recommandée (jusqu'à 25mA pour ce composant). Alimenter la LED au-delà de son courant direct continu maximal ne produira pas proportionnellement plus de lumière et générera une chaleur excessive, réduisant la durée de vie et la fiabilité.

4.3 Distribution spectrale

Le tracé spectral montre la puissance rayonnante relative émise à différentes longueurs d'onde. Il présentera un pic dominant unique centré autour de 639 nm (la longueur d'onde de crête) avec une forme caractéristique définie par la demi-largeur de 20 nm. Ceci confirme la sortie de couleur rouge monochromatique.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du composant et polarité

Le boîtier de la LED a des dimensions physiques spécifiques critiques pour la conception de l'empreinte PCB. La fiche technique fournit un dessin dimensionnel détaillé. Les caractéristiques clés incluent la longueur, la largeur et la hauteur globales. Le boîtier possède également un indicateur de polarité, généralement une encoche, un point vert ou une marque de cathode à une extrémité, qui doit être aligné correctement avec l'empreinte PCB pour assurer une connexion électrique appropriée (anode vs cathode).

5.2 Schéma de pastilles de soudure PCB recommandé

Un motif de pastilles (disposition des plots de cuivre) recommandé pour le PCB est fourni. Ce motif est conçu pour assurer une soudure fiable pendant la refusion, fournir un soulagement thermique adéquat et empêcher les ponts de soudure. Suivre cette recommandation est essentiel pour un assemblage réussi et une stabilité mécanique à long terme.

5.3 Spécifications de conditionnement en bande et bobine

Pour l'assemblage automatisé, les composants sont fournis en bande porteuse sur bobines. La fiche technique spécifie les dimensions des alvéoles de la bande qui contiennent chaque LED, la largeur de la bande et les dimensions de la bobine (diamètre de 7 pouces). Les quantités standard par bobine sont de 3000 pièces. Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA-481. Les notes incluent des détails sur la bande de couverture, le nombre maximum de composants manquants consécutifs (2) et les quantités minimales de commande pour les restes (500 pièces).

6. Directives de soudage, assemblage et manipulation

6.1 Profil de refusion IR recommandé

Pour les processus de soudage sans plomb, un profil thermique spécifique est recommandé pour éviter les dommages. Les paramètres clés incluent :

• Température de préchauffage :150-200°C
• Temps de préchauffage :Maximum 120 secondes
• Température de corps maximale :Maximum 260°C
• Temps au-dessus de 260°C :Maximum 10 secondes (maximum deux cycles de refusion autorisés)

Le profil doit être développé conformément aux normes JEDEC et validé avec la conception PCB spécifique, la pâte à souder et le four utilisés en production.

6.2 Conditions de stockage

Un stockage approprié est vital en raison de la sensibilité à l'humidité du boîtier plastique (MSL 3).

• Emballage scellé :Stocker à ≤30°C et ≤90% HR. Utiliser dans l'année suivant la date d'emballage.
• Emballage ouvert :Pour les composants retirés de leur sac anti-humidité, l'ambiance ne doit pas dépasser 30°C et 60% HR. Il est recommandé de terminer la refusion IR dans la semaine. Pour un stockage au-delà d'une semaine, cuire les LED à 60°C pendant au moins 20 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet 'pop-corn' pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage après soudage est nécessaire, utiliser uniquement des solvants approuvés. L'immersion de la LED dans de l'alcool éthylique ou isopropylique à température ambiante pendant moins d'une minute est spécifiée. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager la lentille et le boîtier plastique.

6.4 Précautions contre les décharges électrostatiques (ESD)

La puce semi-conductrice à l'intérieur de la LED est sensible aux décharges électrostatiques et aux surtensions. Des précautions de manipulation sont requises : utiliser un bracelet antistatique relié à la terre ou des gants antistatiques, et s'assurer que tout l'équipement et les surfaces de travail sont correctement mis à la terre.

7. Considérations de conception d'application

7.1 Conception du circuit de pilotage

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. L'aspect le plus critique du circuit de pilotage est la régulation du courant. Pour garantir une luminosité uniforme, surtout lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, une résistance de limitation de courant doit être placée en série avecchaque LED individuelle. Un circuit de pilotage simple consiste en une source de tension (V_CC), la LED et une résistance série (R_S). La valeur de la résistance est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_S= (V_CC- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe de la LED au courant désiré I_F(par exemple, 20mA). Utiliser une résistance pour chaque LED compense les légères variations de V_Fd'un composant à l'autre.

7.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible (62,5 mW max), une gestion thermique efficace prolonge la durée de vie de la LED et maintient une sortie lumineuse stable. Le PCB lui-même agit comme un dissipateur thermique. Assurer une bonne connexion thermique des plots de soudure de la LED aux plans de cuivre sur le PCB aide à dissiper la chaleur. Éviter de faire fonctionner la LED à ses limites de courant et de température absolues maximales pendant de longues périodes.

7.3 Champ d'application et limitations

Cette LED est destinée aux équipements électroniques d'usage général. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait compromettre la sécurité (par exemple, aviation, dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales, systèmes de sécurité des transports), une qualification supplémentaire et une consultation avec le fabricant du composant sont nécessaires avant l'intégration dans la conception.

8. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux technologies plus anciennes comme les LED rouges GaAsP (Phosphure d'Arséniure de Gallium), la puce AlInGaP utilisée ici offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée, résultant en une plus grande luminosité pour le même courant de pilotage. La conception de la lentille en dôme aide à atteindre l'angle de vision spécifié de 75 degrés, offrant un bon équilibre entre la luminosité axiale et la visibilité hors axe. La compatibilité avec le placement automatisé et la refusion IR en fait un choix rentable pour la fabrication en grande série, la différenciant des LED nécessitant un soudage manuel.

9. Questions fréquemment posées (Basées sur les paramètres techniques)

Q : Pourquoi ma LED est-elle faible ou a-t-elle une luminosité inégale par rapport aux autres sur la carte ?

R : La cause la plus fréquente est de ne pas utiliser de résistances de limitation de courant individuelles pour chaque LED lorsqu'elles sont connectées en parallèle. De petites variations de tension directe (V_F) entraînent un partage inégal du courant. Utilisez toujours une résistance série pour chaque LED. Vérifiez également que vous utilisez des LED de la même classe d'intensité lumineuse.

Q : Puis-je piloter cette LED avec 3,3V sans résistance ?

R : Non. Connecter une LED directement à une source de tension comme 3,3V provoquerait un courant excessif, dépassant probablement le courant direct continu maximal (25mA) et détruisant le composant. Une résistance série est obligatoire pour limiter le courant à une valeur sûre (par exemple, 20mA).

Q : La fiche technique montre une plage de tension directe de 1,7V à 2,5V. Quelle valeur dois-je utiliser pour mon calcul de résistance ?

R : Pour une conception prudente qui garantit que le courant ne dépasse pas votre cible (par exemple, 20mA) même avec une LED à faible V_F, utilisez la valeur V_Fminimale (1,7V) dans votre calcul. Cela donne une valeur de résistance légèrement plus élevée et un courant légèrement plus faible pour les LED avec un V_Fplus élevé, mais garantit la sécurité pour tous les dispositifs.

Q : Que signifie 'MSL 3' pour le stockage ?

R : Le Niveau de Sensibilité à l'Humidité 3 indique que le boîtier peut être exposé aux conditions d'atelier (≤30°C/60% HR) jusqu'à 168 heures (une semaine) avant de nécessiter une cuisson avant le soudage par refusion. Dépasser ce temps risque d'endommager le boîtier de manière interne pendant le processus de refusion à haute température.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un panneau d'indicateurs d'état avec 10 LED rouges uniformément brillantes.

1. Conception du circuit :Utiliser une alimentation de 5V. Cible I_F= 20mA. En supposant un V_Ftypique de 2,1V, calculer R_S= (5V - 2,1V) / 0,020A = 145 Ohms. La valeur standard la plus proche est 150 Ohms. Placer une résistance de 150 ohms en série avec l'anode de chacune des 10 LED. Connecter tous les côtés cathode à la masse.

2. Implantation PCB :Utiliser le motif de pastilles recommandé de la fiche technique. S'assurer que les marquages de polarité sur la sérigraphie PCB correspondent à l'indicateur de polarité de la LED. Prévoir un plan de masse solide pour la dissipation thermique et le retour électrique.

3. Approvisionnement :Spécifier le code de classe d'intensité lumineuse requis (par exemple, W2 pour 1400-1800 mcd) au distributeur pour garantir que les 10 LED aient une luminosité similaire.

4. Assemblage :Suivre le profil de refusion IR recommandé. Après l'assemblage, si un nettoyage est nécessaire, utiliser de l'alcool isopropylique.

Cette approche garantit un fonctionnement fiable, un aspect visuel cohérent et une stabilité à long terme pour le panneau d'indicateurs.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED est une diode semi-conductrice. Son cœur est une jonction p-n fabriquée à partir de matériaux à bande interdite directe comme l'AlInGaP. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsqu'un électron se recombine avec un trou, de l'énergie est libérée. Dans une LED, cette énergie est libérée sous forme de photon (particule de lumière). La longueur d'onde (couleur) du photon émis est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. L'AlInGaP a une bande interdite correspondant à la lumière rouge. La lentille époxy en forme de dôme sert à protéger la puce semi-conductrice et à façonner le faisceau lumineux de sortie, en extrayant plus de lumière de la puce et en définissant l'angle de vision.

12. Tendances technologiques

La tendance générale des LED d'indication SMD continue vers une efficacité plus élevée, des tailles de boîtier plus petites et une fiabilité accrue. Alors que l'AlInGaP reste la technologie dominante pour les LED rouges et ambre haute efficacité, d'autres matériaux comme l'InGaN (Nitrure d'Indium Gallium) couvrent le spectre bleu, vert et blanc. Le développement se poursuit dans l'emballage à l'échelle de la puce (CSP) où la puce LED est montée directement sans boîtier plastique traditionnel, permettant des facteurs de forme encore plus petits. De plus, l'intégration d'électronique de contrôle, comme des pilotes à courant constant, au sein du boîtier LED lui-même est une tendance croissante pour simplifier la conception des circuits et améliorer la cohérence des performances.