Fiche technique LED SMD LTST-108TBL - Bleu InGaN - 3.2x1.6x1.1mm - 3.4V Max - 102mW - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTST-108TBL est une diode électroluminescente (LED) pour montage en surface (SMD) conçue pour l'assemblage automatisé sur carte de circuit imprimé (PCB). Sa taille miniature le rend adapté aux applications où l'espace est limité, dans un large éventail d'équipements électroniques.

1.1 Avantages principaux

• Encombrement réduit :Le boîtier compact conforme à la norme EIA permet des implantations PCB à haute densité.
• Compatibilité avec l'automatisation :Fourni en bande de 8 mm sur bobine de 7 pouces, il est entièrement compatible avec les équipements automatiques de prélèvement et de placement.
• Robustesse de fabrication :Compatible avec les procédés de soudage par refusion infrarouge (IR), supportant les lignes d'assemblage sans plomb (Pb-free).
• Conformité environnementale :Le produit est conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses).
• Fiabilité :Les composants sont préconditionnés pour accélérer jusqu'au niveau de sensibilité à l'humidité JEDEC Level 3, garantissant ainsi la fiabilité pendant le soudage.

1.2 Marché cible et applications

Cette LED est conçue pour être utilisée dans l'électronique grand public, commerciale et industrielle où une indication d'état fiable et à faible profil est requise.

• Télécommunications :Indicateurs d'état dans les routeurs, modems et commutateurs réseau.
• Automatisation de bureau et informatique :Voyants d'alimentation/activité dans les ordinateurs portables, PC de bureau et périphériques.
• Électroménager et électronique grand public :Voyants indicateurs sur les panneaux de commande.
• Équipements industriels :Indicateurs d'état et de défaut des machines.
• Usage général :Rétroéclairage de façade, applications d'éclairage de signaux et de symboles.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (Pd) :102 mW à Ta=25°C. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur.
• Courant direct continu (IF) :30 mA en continu. Dépasser ce courant augmente significativement la température de jonction et accélère la dépréciation du flux lumineux.
• Courant direct de crête :80 mA, autorisé uniquement en conditions pulsées (cycle de service 1/10, largeur d'impulsion 0.1 ms) pour de brèves salves de signaux.
• Facteur de déclassement :0.38 mA/°C linéaire à partir de 25°C. Le courant continu maximal autorisé doit être réduit à mesure que la température ambiante augmente pour éviter de dépasser la limite de température de jonction.
• Température de fonctionnement et de stockage :Respectivement -40°C à +85°C et -40°C à +100°C, définissant les limites environnementales pour le fonctionnement et le non-fonctionnement.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurées à Ta=25°C avec IF=20mA, sauf indication contraire. Ce sont les paramètres de performance typiques.

• Intensité lumineuse (Iv) :S'étend de 330.0 mcd (min) à 520.0 mcd (max), avec une valeur typique dépendant du rang de tri. Mesurée à l'aide d'un capteur filtré selon la courbe de réponse photopique de l'œil CIE.
• Angle de vision (2θ½) :Un large angle de 110 degrés (typique), défini comme l'angle hors axe où l'intensité est la moitié de l'intensité axiale (sur l'axe).
• Longueur d'onde de crête (λp) :Typiquement 471 nm, indiquant le pic spectral de la lumière émise.
• Longueur d'onde dominante (λd) :S'étend de 457 nm à 467 nm. C'est la longueur d'onde unique perçue par l'œil humain pour définir la couleur (bleu). La tolérance est de ±1 nm par rang.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Typiquement 26 nm, décrivant la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière bleue émise.
• Tension directe (VF) :Entre 2.6V (min) et 3.4V (max) à 20mA. Ce paramètre est trié pour assurer la cohérence dans la conception des circuits.
• Courant inverse (IR) :Maximum 5 µA à VR=5V. Le composant n'est pas conçu pour fonctionner en polarisation inverse ; ce test est uniquement pour l'assurance qualité.
• Capacité (C) :Typiquement 40 pF à VF=0V, f=1 MHz, pertinent pour les considérations de commutation à haute vitesse.

3. Explication du système de tri

Le produit est trié en rangs basés sur des paramètres clés pour garantir la cohérence des performances au sein d'un lot de production. Les concepteurs peuvent spécifier des rangs pour correspondre aux exigences de l'application.

3.1 Rang de tension directe (VF)

Unités : Volts @ 20mA. Tolérance sur chaque rang : ± 0.10V.

• F4 :2.6V (Min) - 2.8V (Max)
• F5 :2.8V - 3.0V
• F6 :3.0V - 3.2V
• F7 :3.2V - 3.4V

3.2 Rang d'intensité lumineuse (Iv)

Unités : millicandelas (mcd) @ 20mA. Tolérance sur chaque rang : ± 11%.

• T2 :330.0 mcd (Min) - 410.0 mcd (Max)
• U1 :410.0 mcd - 520.0 mcd

3.3 Rang de longueur d'onde dominante (WD)

Unités : nanomètres (nm) @ 20mA. Tolérance pour chaque rang : ± 1 nm.

• AC :457.0 nm (Min) - 462.0 nm (Max)
• AD :462.0 nm - 467.0 nm

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques typiques donnent un aperçu du comportement du composant dans différentes conditions. Toutes les courbes sont à 25°C sauf indication contraire.

4.1 Intensité lumineuse relative en fonction du courant direct

Cette courbe montre une relation quasi linéaire entre le courant direct (IF) et le flux lumineux (Iv) dans la plage de fonctionnement recommandée. Alimenter la LED au-dessus de 20mA donne des rendements décroissants en efficacité et augmente la chaleur.

4.2 Intensité lumineuse relative en fonction de la température ambiante

Le flux lumineux diminue à mesure que la température ambiante augmente. Cet effet d'extinction thermique est caractéristique des LED à semi-conducteurs et doit être pris en compte dans les conceptions fonctionnant à des températures élevées.

4.3 Tension directe en fonction du courant direct

Cette courbe exponentielle illustre la caractéristique I-V de la diode. La VF spécifiée à 20mA est le point de fonctionnement typique. La courbe aide à concevoir le circuit de limitation de courant.

4.4 Distribution spectrale

Le graphique montre un pic unique centré autour de 471 nm (typique) avec une demi-largeur d'environ 26 nm, confirmant l'émission monochromatique bleue du matériau semi-conducteur InGaN.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le LTST-108TBL est logé dans un boîtier SMD standard. Les dimensions clés (en millimètres, tolérance ±0.2mm sauf indication) incluent une taille de corps d'environ 3.2mm (L) x 1.6mm (L) x 1.1mm (H). La lentille est incolore. La cathode est généralement identifiée par un marquage sur le boîtier ou une teinte verte dans la lentille.

5.2 Schéma de pastille PCB recommandé

Un schéma de pastille est fourni pour le soudage par refusion infrarouge ou en phase vapeur. Ce schéma assure une formation correcte du cordon de soudure, une stabilité mécanique et un dégagement thermique pendant l'assemblage. Le respect de ce schéma est crucial pour obtenir des joints de soudure fiables et gérer la dissipation thermique de la puce LED.

6. Directives de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion IR (Procédé sans plomb)

Un profil de température détaillé conforme à la norme J-STD-020B est spécifié pour l'assemblage sans plomb.

• Préchauffage :150°C à 200°C.
• Durée de préchauffage :Maximum 120 secondes.
• Température de crête :Maximum 260°C.
• Temps au-dessus du liquidus :Le profil recommandé montre une durée spécifique.
• Temps de soudage :Maximum 10 secondes à la température de crête (maximum deux cycles de refusion).

Note :Le profil optimal dépend de la conception spécifique du PCB, de la pâte à souder et du four. Le profil fourni sert de cible générique basée sur les normes JEDEC.

6.2 Soudage manuel (si nécessaire)

• Température du fer :Maximum 300°C.
• Temps de soudage :Maximum 3 secondes par pastille (une seule fois).

6.3 Conditions de stockage

• Emballage scellé :Stocker à ≤ 30°C et ≤ 70% HR. Utiliser dans l'année lorsque le sac anti-humidité avec dessicant est intact.
• Emballage ouvert :Stocker à ≤ 30°C et ≤ 60% HR. Il est recommandé de terminer la refusion IR dans les 168 heures (1 semaine) suivant l'exposition.
• Stockage prolongé (ouvert) :Stocker dans un conteneur scellé avec dessicant ou dans une atmosphère d'azote. Si l'exposition dépasse 168 heures, cuire à environ 60°C pendant au moins 48 heures avant le soudage pour éliminer l'humidité et prévenir l'effet \"pop-corn\" pendant la refusion.

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après le soudage, utiliser uniquement les solvants spécifiés. Immerger la LED dans de l'alcool éthylique ou de l'alcool isopropylique à température normale pendant moins d'une minute. Ne pas utiliser de nettoyage ultrasonique ou de produits chimiques non spécifiés.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le composant est fourni en bande porteuse gaufrée conforme aux spécifications ANSI/EIA 481.

• Largeur de bande :8 mm.
• Diamètre de la bobine :7 pouces (178 mm).
• Quantité par bobine :4000 pièces.
• Quantité minimale de commande (MOQ) :500 pièces pour les quantités restantes.
• Scellement des alvéoles :Les alvéoles vides sont scellées avec un ruban de couverture.
• Composants manquants :Un maximum de deux lampes manquantes consécutives est autorisé par spécification.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Méthode d'alimentation

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Pour assurer une luminosité uniforme, surtout lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle, chaque LED doit être alimentée par une source de courant constant ou avoir sa propre résistance de limitation de courant. L'alimentation par une source de tension constante sans résistance série n'est pas recommandée car elle peut conduire à un emballement thermique dû au coefficient de température négatif de VF.

8.2 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, une conception thermique appropriée est essentielle pour la longévité. Assurez-vous que la conception de la pastille PCB fournit un dégagement thermique adéquat. Évitez de fonctionner au courant maximum (30mA) dans des températures ambiantes élevées sans tenir compte du facteur de déclassement (0.38 mA/°C). Les températures de jonction élevées accélèrent la dépréciation du flux lumineux et peuvent réduire la durée de vie opérationnelle.

8.3 Conception optique

Le large angle de vision de 110 degrés rend cette LED adaptée aux applications nécessitant une visibilité étendue. Pour une lumière focalisée ou dirigée, des optiques secondaires (lentilles, guides de lumière) peuvent être nécessaires. La lentille incolore est optimale pour les applications où la vraie couleur de la puce est souhaitée.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux anciennes technologies comme les LED bleues à base de GaP, cette LED InGaN (Nitrures de Gallium et d'Indium) offre une efficacité lumineuse significativement plus élevée et une couleur bleue plus saturée. Dans son facteur de forme, les principaux éléments différenciants incluent son large angle de vision, sa structure de tri spécifique pour la cohérence de couleur et d'intensité, et sa construction robuste pour la compatibilité avec la refusion IR, qui peut ne pas être présente dans toutes les LED SMD bas de gamme.

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

10.1 Puis-je alimenter cette LED à 30mA en continu ?

Oui, 30mA est le courant direct continu maximal nominal à 25°C. Cependant, pour une durée de vie et une fiabilité optimales, il est souvent conseillé d'alimenter les LED en dessous de leur valeur maximale absolue, par exemple à la condition de test de 20mA. Appliquez toujours le facteur de déclassement si la température ambiante dépasse 25°C.

10.2 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 au point le plus haut de la distribution spectrale de puissance de la LED (typiquement 471 nm).La longueur d'onde dominante (λd)est une grandeur colorimétrique dérivée du diagramme de chromaticité CIE ; c'est la longueur d'onde unique qui correspond le mieux à la couleur perçue de la LED (457-467 nm). λd est plus pertinente pour la spécification de couleur dans les applications visuelles.

10.3 Pourquoi y a-t-il une limite de temps de stockage après ouverture du sac ?

Les boîtiers SMD peuvent absorber l'humidité de l'atmosphère. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut s'évaporer rapidement, créant une pression interne qui peut délaminer le boîtier ou fissurer la puce (effet \"pop-corn\"). La durée de vie de 168 heures et les procédures de cuisson sont des contre-mesures à ce mode de défaillance.

11. Étude de cas d'application pratique

Scénario :Conception d'un panneau d'indicateurs d'état pour un commutateur réseau avec 24 LED bleues identiques pour l'alimentation/l'activité.

Considérations de conception :

1. Alimentation en courant :Utiliser un circuit intégré pilote à courant constant ou 24 résistances de limitation de courant identiques (calculées pour ~20mA à partir de la tension du système et du rang VF de la LED, par exemple, F5 : ~2.9V typ.).
2. Uniformité de la luminosité :Spécifier un rang Iv serré (par exemple, U1 : 410-520 mcd) et un rang VF (par exemple, F5) auprès du fournisseur pour garantir que les 24 LED paraissent également brillantes.
3. Implantation PCB :Mettre en œuvre le schéma de pastille de soudure recommandé pour chaque LED afin d'assurer un soudage automatique fiable et une bonne dissipation thermique.
4. Assemblage :Suivre le profil de refusion sans plomb spécifié. S'assurer que les panneaux sont assemblés dans les 168 heures suivant l'ouverture de la bobine de LED ou que les LED ont été correctement cuites si elles ont été stockées plus longtemps.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une LED est une diode à jonction p-n semi-conductrice. 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 active (la jonction). Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, de l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé dans la région active. Le LTST-108TBL utilise un semi-conducteur composé de Nitrures de Gallium et d'Indium (InGaN), conçu pour émettre des photons dans le spectre bleu (~470 nm).

13. Tendances technologiques

Le développement de LED bleues InGaN efficaces a été une réalisation fondamentale dans l'éclairage à semi-conducteurs, permettant la création de LED blanches (via conversion par phosphore) et d'écrans couleur complets. Les tendances actuelles dans la technologie des LED SMD incluent des améliorations continues de l'efficacité lumineuse (lumens par watt), une densité de puissance maximale plus élevée dans des boîtiers plus petits, des indices de rendu de couleur (IRC) améliorés pour les LED blanches, et l'intégration de fonctionnalités plus sophistiquées comme des pilotes intégrés ou des circuits de contrôle. La tendance vers la miniaturisation et la compatibilité avec les procédés d'assemblage avancés, comme on le voit dans cette fiche technique, reste constante dans l'industrie.