Fiche technique LED SMD LTST-T680TBWT - Bleue diffusée - 20mA - 80mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une LED à montage en surface (SMD). Ce composant est conçu pour les processus d'assemblage automatisé sur carte de circuit imprimé (PCB) et convient aux applications où l'espace est une contrainte critique. La LED est dotée d'une lentille diffusante, qui offre une distribution lumineuse plus large et plus uniforme par rapport aux lentilles claires ou transparentes, la rendant idéale pour les applications d'indication et de rétroéclairage où une réduction des reflets est souhaitée.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de cette LED incluent sa conformité aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses), la rendant adaptée aux marchés mondiaux avec des réglementations environnementales strictes. Elle est conditionnée sur bande de 8mm enroulée sur bobines de 7 pouces de diamètre, compatible avec l'équipement standard de placement automatique utilisé dans la fabrication électronique en grande série. Le composant est également conçu pour être compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge (IR), standard de l'industrie pour l'assemblage SMD. Ses caractéristiques de commande compatibles avec les circuits intégrés (I.C.) simplifient la conception du circuit. Les marchés cibles principaux pour ce composant sont les équipements de télécommunications, les appareils de bureau, les appareils électroménagers et l'équipement industriel, où il est couramment utilisé pour l'indication d'état, l'éclairage de signaux et symboles, et le rétroéclairage de panneaux avant.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une analyse détaillée des limites opérationnelles et des caractéristiques de performance de la LED dans des conditions de test standard (Ta=25°C). Comprendre ces paramètres est crucial pour une conception de circuit fiable et pour garantir la longévité du composant.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement continu.

• Dissipation de puissance (Pd) :80 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le boîtier de la LED peut dissiper sous forme de chaleur. Dépasser cette limite peut entraîner une surchauffe et une dégradation accélérée du matériau semi-conducteur.
• Courant direct de crête (I_FP) :100 mA. C'est le courant direct instantané maximal autorisé, généralement spécifié dans des conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1ms). Il est nettement supérieur au courant continu nominal et est pertinent pour des flashs brefs et de haute intensité.
• Courant direct continu (I_F) :20 mA. C'est le courant direct continu maximal recommandé pour un fonctionnement normal. Alimenter la LED à ce courant ou en dessous garantit des performances et une durée de vie optimales.
• Plage de température de fonctionnement (T_opr) :-40°C à +85°C. Le fonctionnement du composant est garanti dans les spécifications sur toute cette plage de température ambiante.
• Plage de température de stockage (T_stg) :-40°C à +100°C. Le composant peut être stocké sans dégradation dans cette plage de température lorsqu'il n'est pas alimenté.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres décrivent la performance typique de la LED lorsqu'elle est utilisée dans ses conditions recommandées (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Intensité lumineuse (I_V) :140.0 - 450.0 mcd (millicandela). C'est une mesure de la puissance perçue de la lumière émise. La large plage indique que le composant est disponible en différents niveaux de luminosité (voir Section 3). L'intensité est mesurée à l'aide d'un capteur filtré pour correspondre à la réponse photopique de l'œil humain (courbe CIE).
• Angle de vision (2θ_1/2) :120 degrés (typique). L'angle de vision est défini comme l'angle total pour lequel l'intensité lumineuse est la moitié de l'intensité mesurée sur l'axe (0 degré). Un angle de 120 degrés indique un faisceau très large, caractéristique d'une lentille diffusante.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :468 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la distribution spectrale de puissance de la lumière émise est à son maximum. C'est une propriété physique du matériau semi-conducteur InGaN (Nitrure d'Indium-Gallium) utilisé.
• Longueur d'onde dominante (λ_d) :465 - 475 nm. C'est la longueur d'onde unique qui représente le mieux la couleur perçue de la lumière, dérivée du diagramme de chromaticité CIE. C'est le paramètre utilisé pour le tri par couleur.
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :20 nm (typique). C'est la largeur de bande spectrale mesurée à la moitié de l'intensité maximale (Largeur à Mi-Hauteur - FWHM). Une valeur de 20nm est typique pour une LED bleue InGaN.
• Tension directe (V_F) :3.3 V (typique), 3.8 V (maximum). C'est la chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est alimentée à 20mA. C'est un paramètre critique pour concevoir le circuit de limitation de courant (par exemple, sélectionner une résistance série ou un pilote à courant constant).
• Courant inverse (I_R) :10 μA (maximum) à V_R= 5V. Les LED ne sont pas conçues pour fonctionner en polarisation inverse. Ce paramètre indique le très faible courant de fuite si une tension inverse est accidentellement appliquée. Appliquer une tension inverse au-delà de la valeur maximale peut provoquer une défaillance immédiate.

3. Explication du système de tri

Pour garantir l'uniformité en production de masse, les LED sont triées en catégories de performance après fabrication. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences spécifiques de luminosité, de couleur et de tension pour leur application.

3.1 Tri par tension directe (V_f)

Les LED sont triées en fonction de leur chute de tension directe à 20mA. Les catégories (D7 à D11) ont une tolérance de ±0.1V au sein de chaque catégorie. Par exemple, la catégorie D9 inclut les LED avec un V_fentre 3.2V et 3.4V. Sélectionner des LED de la même catégorie V_fpeut aider à garantir une luminosité uniforme lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle avec une résistance de limitation de courant commune.

3.2 Tri par intensité lumineuse (I_V)

C'est le tri par luminosité. Les catégories vont de R2 (140.0-180.0 mcd) à T2 (355.0-450.0 mcd), avec une tolérance de 11% sur chaque catégorie. Les applications nécessitant des niveaux de luminosité spécifiques peuvent spécifier le code de catégorie d'intensité souhaité.

3.3 Tri par longueur d'onde dominante (W_d)

C'est le tri par couleur. Pour cette LED bleue, les catégories sont AC (465.0-470.0 nm) et AD (470.0-475.0 nm), avec une tolérance serrée de ±1nm. Cela garantit une teinte de bleu uniforme sur toutes les LED d'un assemblage, ce qui est critique pour les applications esthétiques et de signalisation.

4. Analyse des courbes de performance

Bien que des graphiques spécifiques soient référencés dans la fiche technique (par exemple, Figure 1, Figure 5), leurs implications typiques sont analysées ici. Ces courbes sont essentielles pour comprendre la performance dans des conditions non standard.

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

La caractéristique I-V d'une LED est exponentielle. Une petite augmentation de la tension directe au-delà de la tension de seuil entraîne une forte augmentation du courant. Cette relation non linéaire explique pourquoi les LED doivent être pilotées par une source de courant ou avec une résistance de limitation ; une source de tension constante conduirait à un emballement thermique et à la destruction. Le V_Ftypique de 3.3V à 20mA représente un point sur cette courbe.

4.2 Intensité lumineuse vs. Courant direct

L'intensité lumineuse est approximativement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement. Cependant, l'efficacité (lumens par watt) peut culminer à un courant inférieur au maximum nominal. Alimenter la LED au courant continu maximal (20mA) fournit le rendement le plus élevé mais peut réduire légèrement l'efficacité par rapport à un courant de commande plus faible.

4.3 Dépendance à la température

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

- La tension directe (V_F) diminue. Cela peut provoquer une augmentation du courant si la LED est pilotée par une simple résistance depuis une alimentation à tension constante.

- L'intensité lumineuse (I_V) diminue. Le flux lumineux baisse avec l'augmentation de la température, un phénomène connu sous le nom d'affaiblissement thermique.

- La longueur d'onde dominante peut légèrement se décaler, provoquant un changement de couleur subtil.

Une gestion thermique appropriée (par exemple, une surface de cuivre de PCB adéquate pour la dissipation thermique) est donc essentielle pour maintenir des performances constantes.

4.4 Distribution spectrale

La courbe de sortie spectrale montre un pic unique centré autour de 468 nm avec une demi-largeur typique de 20 nm. C'est caractéristique d'une LED bleue InGaN. L'émission dans les autres parties du spectre visible est minimale, résultant en une couleur bleue saturée.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier et polarité

La LED est logée dans un boîtier SMD standard de l'industrie. La cathode est généralement marquée par un point vert sur le dessus du composant ou par une encoche/chanfrein sur un côté du boîtier. La polarité correcte doit être respectée lors du placement. Le boîtier est conçu pour être compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge et par phase vapeur.

5.2 Pastille de fixation PCB recommandée

La fiche technique inclut un motif de pastille recommandé (empreinte) pour le PCB. Respecter ce motif est crucial pour obtenir des soudures fiables, un bon auto-alignement pendant la refusion et un transfert de chaleur efficace de la LED vers le PCB. La conception de la pastille inclut généralement des connexions de décharge thermique pour équilibrer la soudabilité et la dissipation thermique.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR

Le composant est qualifié pour les processus de soudage sans plomb. Un profil de refusion suggéré conforme à la norme J-STD-020B est fourni. Les paramètres clés incluent :

- Préchauffage/Imprégnation :Montée de 150°C à 200°C, maintenue pendant un maximum de 120 secondes pour activer la flux et minimiser le choc thermique.

- Refusion (Liquidus) :La température de pic ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 217°C (température de liquidus typique pour la soudure SAC) doit être limité aux valeurs recommandées (par exemple, 30-60 secondes).

- Refroidissement :Taux de refroidissement contrôlé pour minimiser les contraintes sur les soudures et le composant.

Il est essentiel de caractériser le profil pour l'assemblage PCB spécifique, car l'épaisseur de la carte, la densité des composants et le type de four affectent le profil thermique vu par la LED.

6.2 Soudage manuel

Si un soudage manuel est nécessaire, il doit être effectué avec une extrême prudence. La recommandation est d'utiliser un fer à souder à une température maximale de 300°C, avec un temps de soudage limité à 3 secondes par pastille. Cela ne doit être fait qu'une seule fois pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et aux liaisons internes par fil.

6.3 Nettoyage

Le nettoyage après soudure ne doit être effectué qu'avec les solvants spécifiés. L'alcool isopropylique (IPA) ou l'alcool éthylique sont recommandés. La LED doit être immergée à température normale pendant moins d'une minute. Des produits chimiques agressifs ou non spécifiés peuvent endommager la lentille plastique et le matériau du boîtier.

6.4 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans un sac barrière à l'humidité avec dessiccant. Une fois le sac scellé d'origine ouvert, les composants sont exposés à l'humidité ambiante. Il est fortement recommandé de terminer le processus de soudage par refusion IR dans les 168 heures (7 jours) suivant l'ouverture du sac. Pour un stockage plus long après ouverture, les LED doivent être stockées dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un environnement à l'azote. Si les composants ont été exposés pendant plus de 168 heures, un séchage à environ 60°C pendant au moins 48 heures est requis avant le soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir le phénomène de "popcorning" (fissuration du boîtier) pendant la refusion.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Méthode de pilotage

Une LED est un dispositif piloté par le courant. La méthode de pilotage la plus courante et la plus simple est une résistance de limitation de courant en série connectée à une alimentation. La valeur de la résistance est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F. Par exemple, avec une alimentation de 5V, un V_Fde 3.3V, et un I_Fsouhaité de 20mA : R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 Ohms. Une résistance standard de 82 ou 100 Ohms serait appropriée. Pour les applications nécessitant plusieurs LED, les connecter en série garantit un courant identique à travers chaque LED, favorisant une luminosité uniforme. Une connexion en parallèle est possible mais nécessite un appariement minutieux du V_Fou des résistances individuelles pour chaque LED pour éviter l'accaparement du courant.

7.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit relativement faible (80mW max), une dissipation thermique efficace reste importante pour la longévité et la stabilité des couleurs. Utiliser la pastille PCB recommandée avec une connexion thermique adéquate aux plans de cuivre aide à dissiper la chaleur. Évitez de placer la LED dans des espaces clos sans ventilation.

7.3 Limitations d'application

Ce composant est conçu pour l'équipement électronique à usage général. Il n'est pas spécifiquement qualifié pour les applications où une haute fiabilité est primordiale et où une défaillance pourrait compromettre la sécurité (par exemple, aviation, dispositifs médicaux de maintien de la vie, contrôle des transports). Pour de telles applications, des composants avec les qualifications appropriées doivent être sourcés.

8. Conditionnement et informations de commande

8.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse gaufrée avec une bande de protection. La largeur de la bande est de 8mm. Les bobines ont un diamètre de 7 pouces (178mm). Chaque bobine contient 2000 pièces. Le conditionnement est conforme aux normes ANSI/EIA-481 pour garantir la compatibilité avec l'équipement d'assemblage automatisé. La bande a des poches d'orientation pour garantir la polarité correcte pendant le placement.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation de 3.3V sans résistance ?

R : Non. Le V_Ftypique est de 3.3V, mais il peut varier de 2.8V à 3.8V selon la catégorie. La connecter directement à une alimentation de 3.3V pourrait entraîner un courant excessif pour les unités à faible V_Fou aucune lumière pour les unités à V_Félevé. Une résistance série ou un pilote à courant constant est toujours requis.

Q : Quelle est la différence entre la Longueur d'onde de crête et la Longueur d'onde dominante ?

R : La Longueur d'onde de crête (λ_P) est le pic physique du spectre lumineux. La Longueur d'onde dominante (λ_d) est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain, calculée à partir des coordonnées de couleur. Le λ_dest utilisé pour la spécification et le tri des couleurs.

Q : Pourquoi y a-t-il une durée de vie de 168 heures après ouverture du sac ?

R : Les boîtiers plastiques SMD absorbent l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité peut se transformer rapidement en vapeur, provoquant une pression interne qui peut fissurer le boîtier ("popcorning"). La limite de 168 heures est basée sur le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) du composant.

Q : Comment obtenir une luminosité uniforme dans un réseau multi-LED ?

R : La meilleure méthode est de connecter les LED en série, garantissant que le même courant traverse chacune d'elles. Si une configuration parallèle est nécessaire, utilisez des LED de la même catégorie V_Fet I_Vet envisagez d'utiliser une résistance de limitation de courant individuelle pour chaque LED pour compenser les variations de V_F variations.